môn học lý thuyết tàu ngành kinh tế trường Đại Học Giao Thông Vận Tải thành phố Hồ Chí Minh asdufhkdjfhajdfbkjdfaoiskfj ijdkjfosidfkjaksd;flkjksdjjfkpo;dkfjndkjncnvlkxjcnvjcvkd ơ kìa =)) dì dẫy laksjdnfidjfnkjdnkjfgoikjnaksjfmndvujdijne ;ok.amnsdfoljabnsdfjhgbnklamnbnpkhfvbna;sk,jbd f;kajb s
VŨ NGỌC BÍCH LÝ THUYẾT TÀU THỦY TÀI LIỆU HỌC TẬP DÀNH CHO NGÀNH KINH TẾ VẬN TẢI BIỂN THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH, NĂM 2008 VŨ NGỌC BÍCH LÝ THUYẾT TÀU THỦY TÀI LIỆU HỌC TẬP DÀNH CHO NGÀNH KINH TẾ VẬN TẢI BIỂN Trường đại học Giao thơng vận tải Tp Hồ Chí Minh, năm 2008 MỞ ĐẦU Giáo trình “ Lý thuyết tàu thủy” trình bày vấn đề tổng quan tính mỹ thuật thiết kế, bố trí tính toán thiết kế ban đầu tàu thuỷ Nội dung đề cập giáo trình trình bày chương, bao gồm: Chương 1: phân loại tàu, đặc trưng hình dáng tàu Chương 2: Tĩnh học tàu thủy Chương 3: Động lực học tàu thủy Chương 4: Thiết kế tàu Chương 5: Bố trí tàu Trong chương, người viết xin phép trình bày hiểu biết mang tính phổ thơng, giúp người đọc biết hiểu nguyên lý tàu thủy, nắm bắt nguyên tắc thiết kế, bố trí tàu thủy Đồng thời cuối chương có tóm lược vấn đề đề cập chương câu hỏi ôn tập Giáo trình biên soạn cho sinh viên chuyên ngành Kinh tế vận tải biển sử dụng làm tài liệu tham khảo cho người có quan tâm Mặc dầu có nhiều cố gắng, song người biên soạn ý thức rằng, tài liệu không tránh sai sót khiếm khuyết Hy vọng rằng, đồng nghiệp bạn đọc gần xa, góp thêm nhiều ý kiến xây dựng giáo trình hồn chỉnh, phục vụ người đọc tốt Mọi phê bình, góp ý xin gửi về: KHOA ĐĨNG TÀU THUỶ VÀ CƠNG TRÌNH NỔI, Số 2, đường D3, khu Văn Thánh Bắc, phường 25, quận Bình Thạnh, thành phố Hồ Chí Minh Email: vubichchhp@yahoo.com Tác giả MỤC LỤC Chương 1 1.1 1.2 1.2.1 1.2.2 1.2.3 2.1 2.2 2.3 Chương 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 1.8 1.9 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 2.7 2.8 2.9 2.10 3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 3.6 3.7 Chương Mở đầu Mục lục Các ký hiệu Phân loại tàu, đặc trưng hình dáng tàu Khái niệm tàu thủy, phân loại tàu Khái niệm chung tàu thủy Phân loại tàu Phân loại theo loại hàng chuyên chở đối tượng phục vụ Phân loại theo khu vực hoạt động Phân loại theo vật liệu đóng tàu Các kích thước chủ yếu hệ số béo thân tàu Hệ tọa độ khảo sát tàu Kích thước Các hệ số béo Tư tàu Bản vẽ tuyến hình tàu Tóm lược chương Câu hỏi ôn tập chương Tĩnh học tàu thủy Tính Lực Điều kiện cân tàu trạng thái Trọng lượng trọng tâm tàu Xác định đặc trưng hình học vỏ tàu Các đường cong tính Sự thay đổi chiều chìm tỷ trọng nước thay đổi Tính cân tàu Thước tải trọng Mạn khơ – dung tích tàu Ổn định tàu Khái niệm ổn định tàu Ổn định ngang ban đầu Ổn định dọc ban đầu Ảnh hưởng trọng vật tàu đến ổn định Ảnh hưởng loại hàng đến ổn định ban đầu tàu Ổn định góc nghiêng lớn Điều kiện ổn định tĩnh Ổn định động Momen lật tàu momen giới hạn Ảnh hưởng lắc ngang đến ổn định động Tính chống chìm Vài nét lịch sử phân khoang chống chìm Tính chống chìm Ổn định tàu ngập nhiều khoang Trường hợp khoang bịt kín, nước tràn vào khoang bị đắm, khơng ngồi dù tàu bị nghiêng Phương pháp tổn thất sức Phân khoang Yêu cầu phân khoang Tóm lược chương Câu hỏi ôn tập chương Động lực học tàu thủy Trang 12 12 12 12 12 22 23 23 23 24 25 27 28 30 30 31 31 31 32 33 35 39 40 40 41 41 45 45 46 50 50 55 58 59 60 61 62 63 63 63 65 66 67 69 70 72 73 74 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 2.7 2.8 3.1 3.2 3.3 3.4 4.1 4.2 4.3 4.4 4.5 Chương 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 1.8 2.1 2.2 3.1 3.2 Chương Sức cản vỏ tàu Sức cản tác động lên vỏ tàu Công thức gần tính mặt ướt Các thành phần sức cản Ảnh hưởng điều kiện bên ngồi đến lực cản Các cơng thức kinh nghiệm tính sức cản vỏ tàu Thiết bị đẩy Lịch sử thiết bị đẩy tàu thủy Các loại thiết bị đẩy Hình học chân vịt Đặc tính thủy động lực chân vịt Tác động qua lại vỏ tàu – chân vịt Bố trí chân vịt vịm tàu Công suất máy thành phần hiệu suất động lực Thiết kế chân vịt tàu thủy cánh cố định Lắc tàu nước Các chuyển động lắc tàu Chuyển động lắc biên độ nhỏ Những công thức kinh nghiệm xác định chu kỳ dao động tàu nước tĩnh Các biện pháp giảm lắc Tính ăn lái Khái niệm tính ăn lái Các thiết bị đảm bảo tính ăn lái Lượn vịng tàu Lực xuất bánh lái tàu chân vịt tàu Thử thí nghiệm tính ăn lái, tính quay trở Tóm lược chương Câu hỏi ơn tập chương Thiết kế tàu Trọng lượng tàu, mối quan hệ thành phần trọng lượng đặc trưng tàu Trọng lượng vỏ tàu Trọng lượng thiết bị tàu hệ thống tàu Trọng lượng thiết bị lượng Trọng lượng hệ thống điện, hệ thống liên lạc bên điều khiển Trọng lương dự trữ lượng chiếm nước Trọng lượng thuyền viên, lương thực, thực phẩm Trọng lượng hàng lỏng thay đổi, trọng lượng nước dằn Trọng lượng nhiên liệu, dầu mỡ, nước cấp Phương trình trọng lượng Phương trình trọng lượng tàu Hệ số sử dụng lượng chiếm nước tàu Kích thước tàu Xác định kích thước sở D CB Trọng lượng tàu hàm kích thước CB Các giai đoạn thiết kế tàu Tóm lược chương Câu hỏi ơn tập chương Bố trí tàu Ngoại hình tàu Bố trí chung Bản vẽ bố trí chung 74 74 75 75 80 81 84 84 84 91 94 98 101 101 105 105 105 106 107 109 113 113 113 114 115 116 117 119 120 120 120 121 123 124 124 125 125 125 128 128 131 134 134 136 137 140 141 142 142 149 153 Tóm lược chương Câu hỏi ơn tập chương Đáp án số câu hỏi chương Tài liệu tham khảo 159 160 161 162 CÁC KÝ HIỆU CHÍNH Ký hiệu dùng sách phù hợp với khuyến cáo IMO hội nghị ITTC, Paris 1960, bổ sung 1963 Ký hiệu dùng chung a Gia tốc - linear acceleration A Diện tích - area AW Diện tích đường nước - waterplane area B Chiều rộng - breadth D, d Đường kính - diameter D Chiều cao tàu - depth d Mmớn nước tàu - draught, draft E Năng lượng - energy F Lực nói chung - force g Gia tốc trọng trường - acceleration due to gravity H, h Chiều cao nói chung - height, depth h Chiều cao cột nước - head hW Chiều cao sóng - height of wave L Chiều dài nói chung – length generally LW, Chiều dài sóng - wave length m Khối lượng - mass p Áp suất - pressure P Công suất - power R, r Bán kính - radius t Thời gian - time t, T Nhiệt độ - temperature T Chu kỳ - period u,v,w Tốc độ thành phần - velocity components U,V Tốc độ - velocity W,w Trọng lượng - weight Hình học vỏ tàu Ổn định A Mặt hứng gió - lateral area of ship’s profile exposed to wind AM Diện tích sườn tàu - area of midship section AW Diện tích đường nước - area of waterplane AP Trụ lái - aft perpendicular B Chiều rộng tàu - breadth, beam (moulded) B Tâm phần chìm - centre of buoyancy BM Khoảng cách từ tâm B đến tâm nghiêng M mặt cắt ngang Metacentre above centre of buoyancy BML Khoảng cách từ tâm B đến tâm nghiêng M mặt cắt dọc longitudinal metacentre above centre of buoyancy CB, CB Hệ số đầy thể tích - block coefficient CM, CM Hệ số đầy mặt cắt tàu - midship coefficient CP, CP Hệ số đầy lăng trụ - longitudinal prismatic cefficient CW, CW Hhệ số đầy đường nước - waterplane coefficient d, T Mớn nước - draught, draft D, H Chiều cao tàu - depth moulded D, Lượng chiếm nước - displacement weight FP Trụ mũi - fore perpendicular Fb Mạn khô tàu - freeboard G Trọng tâm tàu - centre of gravity GM Chiều cao tâm nghiêng ngang - metacentre above centre of gravity GML GZ GZh GZr IL It IP K KB L Loa Lpp Lwl M M Mph, Mr Mng Md Mst Mh Mw Sw, S T, d T Tw T v V, CW CM CB CP D V w a , m, m v, v Chiều cao tâm nghiêng dọc – longitudinal metacentre above centre of gravity Cánh tay đòn ổn định - stability lever Cánh tay đòn momen nghiêng - heeling lever Cánh tay đòn momen phục hồi - righting lever Moment quán tính dọc - longitudinal moment of inertia of waterplane Momen quán tính ngang - tranverse moment of inertia of waterplane Momen quán tính hệ độc cực - polar moment of inertia Sống - keel Chiều cao tâm đáy - center of gravity above moulded base (keel) Chiều dài tàu nói chung – length of ship Chiều dài toàn - length over all Chiều dài hai trụ - length between perpendiculars Chiều dài đường nước - waterplane length Tâm nghiêng - metacentre Momen nói chung - moment in general Momen phục hồi - restoring moment Momen nghiêng - heeling moment Momen động - dynamic moment Momen tĩnh - static moment Momen nghiêng - heeling moment Momen nghiêng gió -heeling momen due to wind Mặt ướt vỏ tàu - wetted surface Mớn nước tàu - draft moulded Chu kỳ lắc nói chung - period of oscillation, generally Chu kỳ sóng - wave period Chu kỳ lắc ngang tàu - rolling period Vận tốc nói chung – velocity, speed in general Thể tích phần chìm - displacement volume Hệ số đầy thể tích Hệ số đầy mặt tàu Hệ số đầy thể tích Hệ số đầy lăng trụ Lượng chiếm nước tàu - displacement weight Thể tích phần chìm - displacement volume Hệ số áp lực gió - wind pressure coefficient Mật độ nói chung - density in general Mật độ khơng khí - density of air Góc nghiêng ngang - angle of heel Góc nghiêng ứng với giá trị lớn GZ - angle of heel of Maximum righting lever Góc lặn - vanishing angle Sức cản Thiết bị đẩy A Diện tích nói chung (Area in general) AD Diện tích khai triển cánh (Developed Area) AE Diện tích duỗi cánh (Expanded Area) AM Diện tích mặt cắt ngang tàu (Midship section area) AP Diện tích mặt chiếu (Projected Area) AO Diện tích mặt đĩa (Disc area) B Chiều rông tàu (Moulded breadth) Bp Hệ số công suất (Propeller power coefficient) BAR Tỉ lệ mặt đĩa (Blade area ratio) CB CD CF CL D D Fn, Fr f g D, (H) H, P H/D h HP hp I IP J K KQ KT KTN L l, L M m N n P P/D p pa pV p0 PS PB, BHP PD, DHP PE, EHP PS, SHP Q R r Rn, Re S T T, d T, Tp 10 Hệ số đầy thể tích (Block coefficient) Hệ số cản (Drag cofficient) Hệ số cản ma sát (Frictional resistance coefficient) Hệ số nâng (Lift coefficient) Đường kính nói chung (Diameter in general) Đường kính chân vịt (Propeller diameter) Lực cản (Drag) Số Froude (Froude number) Tần suất (frequency) Gia tốc trường trái đất (Acceleration due to gravity) Chiều cao tàu (Depth) Bước chân vịt (Pitch) Tỷ lệ bước, dùng P/D Chiều cao (Height) Sức ngựa, mã lực nói chung (Horsepower in general) mã lực hệ thống đo Anh-Mỹ, HP = 76 kG.m/s Dùng HP Momen quán tính (moment of inertia) Momen quán tính hệ độc cực (Polar moment of inertia) Hệ số tiến (Advance coefficient) Hệ số (Coefficient in general) Hệ số momen quay (Torque coefficient) Hệ số lực đẩy (Thrust coefficient) Hệ số lực đẩy ống đạo lưu (Duct thrust coefficient) Chiều dài tàu (Lenght of ship) Lực nâng (Lift force) Chiều dài nói chung (Lenght in general) Momen nói chung (Moment in general) Khối lượng (mass) Vịng quay phút (RPM) Vòng quay giây, tần suất quay (RPS) Cơng suất nói chung (Power in general) Bước chân vịt (Pitch) Tỷ lệ bước, dùng H/D Áp lực (Pressure) Áp suất khí đo mặt biển Áp lực bão hòa (Vapour pressure) Áp suất tĩnh, áp suất tham chiếu (Reference pressure) Sức ngựa, mã lực hệ mét, tương đương ký hiệu CV; PS = 75 kG.m/s Công suất máy (Brake-horsepower, Brake power) Công suất đến chân vịt (Delivered power) Công suất hữu hiệu (Effective power) Công suất trục (Shaft power) Momen quay chân vịt (Propeller torque) Bán kính (Radius) Sức cản (Resistance) Bán kính tính đến mặt cắt cánh (Radius) Số Reynolds (Reynolds number) Diện tích (Area) Độ trượt (Slip) Nhiệt độ (Temperature) Chiều chìm tàu (Draft of ship) Lực đẩy chân vịt (Propeller thrust) Để kết thúc phân bàn mũi tàu thống điều này, mũi đuôi tàu hai thành phần với thượng tầng định vẻ đẹp độ hài hịa tàu Hình dáng kiểu cách mũi phải mang tính truyền thống song phải bắt nhịp với sống đại Ống khói, cột buồm Cho đến ngày tàu thủy người ta phải quan tâm đến nhóm kết cấu mang tên gọi “cột buồm”, thực tế, ngoại trừ thuyền buồm dùng thể thao, thuyền buồm dân gian tàu huấn luyện, chẳng chạm phải “thuyền buồm” thứ thiệt thiết kế tàu hàng, tàu khách, tàu chiến Cột buồm theo nghĩa đại bao gồm cột cờ, cột antena, cột cẩu vv Nguyên tắc chung bố trí cột buồm đứng phải hợp khung cảnh thượng tầng dày cơng trang trí Cột cờ phải có xu hướng ngả theo hướng chủ đạo thượng tầng Profil cột thường mang dạng cách điệu profil chủ đạo Mục đích cuối cách điệu nhằm tạo hài hoà ngoại hình tàu với “chi tiết lồi”, theo cách gọi người nghiên cứu sức cản tàu Ống khói tàu đời người đặt máy lên tàu Ong khói thành phần quan trọng kiến trúc tàu Theo năm tháng ống khói tàu nắn để tỏ hài hòa quần thể kiến trúc Từ máy diesel thay cho máy Hình 5.11 Sự tiến hóa ống khói tàu nước tàu, hình ảnh ống khói có đổi thay đáng nghi nhận Cột ống khói khơng cần vươn cao, đường kính ống giảm đáng kể cho trường hợp dùng máy diesel tàu Đến người ta cố gắng đưa nhiều thiết bị cồng kềnh vào lòng “ống khói” nồi tận dụng, bầu giảm âm vv… profil “ống khó” lớn ra, dễ tạo hình Ống khói thời có dáng dấp thượng tầng thu nhỏ, sơn phủ bảng hiệu, quốc kỳ, biểu tượng khác Đến thời kỳ kiến trúc tàu chuộng hình khối với đường nét thẳng, sắc sảo, ống khói thóat khỏi cảnh hình khí động học để tham gia vào quần thể kiến trúc hợp thời đại Ống khói thời có tiết diện nhỏ trước, mặt cắt ngang mang dáng hình thang, hình chữ nhật Q trình đổi thay ống khói tàu thủy bạn đọc tìm hiểu qua tranh miêu tả tiến hoá (evolution) đối tượng suốt bảy thập niên, tính đến năm sáu mươi, hình 5.11 Bố trí thiết bị cứu sinh Thiết bị cứu sinh phương tiện cứu người có cố biển Các thiết bị cứu sinh thường gặp gồm xuống cứu sinh, phao tự thổi, bè cứu sinh, phao vv Trang bị phương tiện tàu thực theo qui định ghi công ước quốc tế SOLAS –85 Trang bị đủ phương 4.5-149 tiện điều bắt buộc khơng có trường hợp ngoại lệ Tàu khách, tàu hàng, tàu công tác phải thực theo công ước Điều rắc rối thường gặp, với số lượng thiết bị nhiều có nhiều, bố trí thiết bị vị trí, qui định điều tranh chấp với mỹ thuật thiết kế Nguyên tắc ứng xử chung nhất, phải ưu tiên cho vấn đề an tồn sau phải tạo cho vẻ đẹp ý muốn, với tàu khách Những phương án khả thi bố trí đủ thiết bị cứu sinh song giữ vẽ đẹp cần thiết cho ngoại hình tàu khách giới thiệu hình 5.12 Theo cách giải đảm bảo đạt yêu cầu ghi SOLAS kết cấu màu da cam dễ nhận tơ thêm tính đa sắc tổng thể ta xét (Vùng I – bè; vùng II – xuồng; vùng III- canơ) Hình 5.12 Phương án bố trí thiết bị cứu sinh tàu khách Bố trí chung Bố trí chung tồn tàu hoàn toàn phụ thuộc vào chức nhiệm vụ tàu Tàu khách đặt vấn đề tất ưu tiên giành cho “thượng đế”, theo cách gọi nhà kinh doanh Trong thực tế bố trí khơng gian tốt cho hành khách, phương tiện an toàn , cứu sinh phải bố trí thích hợp cho người mua vé lên tàu, khơng kể người già, trẻ nhỏ, đàn ông hay phụ nữ Với tàu hàng, bố trí chỗ chứa hàng ln mối quan tâm hàng đầu song bố trí nơi sinh hoạt cho thuyền viên cách hợp lý tốt vấn đề cốt tử nghiệp kinh doanh Như bàn đến, tàu thu hút ý người dùng đảm bảo mỹ thuật Và bố trí chung tồn tàu khơng mang ý nghĩa kỹ thuật mà phải đảm bảo tính mỹ thuật phương tiện vận tải vô đắt giá Theo lý thuyết thiết kế bạn đọc làm quen, bố trí chung tồn tàu phải tiến hành trình thiết kế tàu Trong giai đoạn thiết kế sơ kiến trúc sư tàu phải phác họa tồn cảnh tàu tương lai, trình bày rõ không gian cho khu sinh hoạt, khu chứa hàng tàu hàng, khu sinh hoạt công cộng , khu chứa thiết bị lượng, thiết bị tàu vv Tồn khơng gian phải đặt không gian mỹ thuật mà làm quen Để thể tồn cảnh khơng gian xem xét vẽ bố trí chung bao gồm đủ hình chiếu mặt cắt lớp Thơng lệ, hình chiếu cạnh hay cịn gọi profil tàu đặt cùng, trình bày mặt cắt lớp ngang tàu Trong vẽ kỹ thuật người ta gọi hình chiếu Trên vẽ bố trí chung, tiếng Anh thường dùng cụm từ “general arrangement” để chỉ, cần thiết trình bày bố trí tầng lầu, khu vực sinh hoạt, khu vực sinh hoạt công cộng, phân bố khoang, buồng, lối lại hiểm, bố trí cửa vào bên ngoài, hệ thống cửa bên trong, cầu thang tất trang thiết bị tàu Nguyên tắc chung đặt cho người kiến trúc sư tàu thủy giai đoạn : - bố trí đủ chỗ cho khách, cho đoàn thủy thủ, buồng trang bị đủ tiện nghi theo tiêu chuẩn định, - bố trí buồng sinh hoạt cơng cộng hợp lý, tiện nghi đầy đủ, đảm bảo theo tiêu chuẩn định, - lối lại dễ dàng, an toàn, 4.5-150 - lối thoát hiểm đủ rộng, đảm bảo người tàu nhanh chóng thóat hiểm trường hợp cố, - bố trí đủ dung tích khoang, đảm bảo tàu chứa đủ hàng, tàu hàng Thao tác bốc dỡ hàng, chuyển hàng tàu bố trí thuận lợi an tồn Bố trí người hàng trường hợp phải đảm bảo cho tàu tư ổn định, cân dọc ngang theo tiêu chuẩn định, Thiết bị tàu xếp, bố trí hợp vị trí, hợp lý, đảm bảo thao tác dễ dàng an toàn Với kiểu tàu, loại tàu, tùy thuộc công dụng tàu, cách bố trí ngun tắc cụ thể khác Bố trí tàu khách trình bày miêu tả cách áp dụng nguyên tắc nêu Các tàu tàu khách áp dụng có chọn lựa ví dụ nêu phần Phân khoang tàu thuộc công việc thiết kế Phân khoang tàu khách, tàu khác thực phân khoang song mức độ “nghiêm khắc” không tàu khách, đảm bảo tính chống chìm tàu Theo nghĩa này, giả sử khoang số khoang tàu bị thủng dẫn đến việc nước biển tràn vào khoang thủng, tàu đủ khả nổi, đảm bảo an tồn cho tồn người có mặt tàu Căn vào phân khoang xác định cần thiết đưa khoang vào chức cụ thể Trên tàu khách, khoang “tốt” giành cho phịng khách Ngồi phịng khách phịng sinh hoạt chung ln mối quan tâm đặc biệt người thiết kế tàu Tàu khách theo nghĩa không toa xe giường ngủ qua ngày cho người qua đò passenger mà ta gọi khách, tàu phải khách sạn trang bị đủ tiện nghi vui chơi, giải trí Tàu khách cạnh tranh với phương tiện vận tải đại khác nhờ vào mỹ thuật tàu ,tiện nghi buồng ở, tiện nghi buồng sinh hoạt công cộng Theo cách diễn giải này, vị trí “đẹp” tàu phải giành cho quán bar, quầy uống café, rạp chiếu bóng, dancing Khu vực bố trí buồng cho thuyền viên, người phục vụ khơng q xa phịng mà họ phải thường xun phục vụ Tìm thỏa hiệp cho địi hỏi khắc khe có phần trái ln làm bận tâm kiến trúc sư tàu Trong thực tế đưa khn mẫu cứng nhắc cho việc bố trí chung tàu khách Tuy phương án giới thiệu hình 5.13 giúp người thiết kế hình dung cách xếp bố trí tàu khách biển, đáp ứng địi hỏi thời đại Tại hình thấy rõ cấu bố trí theo khối vùng có chức khác Khu vực I giàng riêng cho hai thang máy cà cầu thang lên xuống Lối thoát thẳng đứng phải đưa người tàu đến boong thuyền (boat deck) hoàn cảnh Khu vực ưu tiên hàng đầu mặt an tồn Vùng II hình giành riêng cho khu tắm nắng, nghỉ ngơi ngồi trời Thơng thường bố trí bể bơi, quầy giải khát, ghế tắm nắng vv Khu vực III bố trí trung tâm sinh hoạt cơng cộng Thơng lệ khu vực người ta tìm thấy khu vực vui chơi, giải trí giành cho lứa tuổi khách tàu Khu vực IV, V, VI bố trí buồng phục vụ Tại VII bố trí trung tâm chưa thiết bị điều khiển phòng chữa cháy tàu 4.5-151 Hình 5.13 Bố trí tàu khách biển Trong thực tế bố trí trung tâm vui chơi giải trí tàu địi hỏi nhiều cân nhắc, suy tính Thơng lệ trung tâm bố trí tập trung song mơ hình khơng thể Hình 5.14 giới thiệu ba sơ đồ bố trí khu vui chơi, giải trí Sơ đồ a trình bày bố trí theo mặt nằm ngang , sơ đồ trình bày cách bố trí hỗn hợp, có tính đến bố trí ngang bố trí theo chiều đứng, sơ đồ giành cho cách bố trí theo chiều đứng Trong ba sơ đồ, bạn đọc cần lưu ý, khu vực vui chơi, giải trí, đánh số 2, khơng q xa sở hậu cần, đánh dấu Hình 5.15 bên phải giới thiệu ví dụ bố trí trung tâm nêu theo sơ đồ c Trong bố Hình 5.14 Hình 5.15 trí khu vực I giành cho phòng đa chức năng, khu II III – trung tâm âm nhạc discotheque, khu IV – nhà hàng (restaurant) phía lái, V – nhà bếp, VI – restaurant trung tâm 4.5-152 Hình 5.16 trình bày phương án bố trí tàu khách cỡ trung, phổ biến vào năm bảy mươi Theo sơ đồ phổ biến phịng khách bố trí khu vực trước, nằm cao, sau buồng lái Khu vực khách thứ hai cịn bố trí phía lái (các vùng có đánh dấu chấm chấm Hình 5.16 Các phịng phục vụ đánh dấu vùng V bố trí phần dưới, sát buồng máy khu vực buồng máy Trong thực tế vùng thường bị ảnh hưởng tiếng ồn rung từ buồng máy, khơng cho phép bố trí cho khách mà chủ Các phòng giành cho đồn thủy thủ gạch dạng vng, đặt chéo sơ đồ Hàng hóa tàu phải vận chuyển khách bố trí vùng đánh dấu vùng II Khu vực đánh dấu đậm gồm III IV giành cho dầu, nhớt, ballast Chúng ta quay lại bố trí chi tiết phịng trung tâm phần tiếp Tại bạn đọc cần để ý đến bố trí lối đi, cầu thang đánh dấu khu vực I, hình 5.17 Hình 5.17 Sơ đồ bố trí lối tàu hàng khách Nguyên tắc chung bố trí lối tàu đảm bảo đủ rộng, đủ ánh sáng, dễ nhận phương hướng Cầu thang dẫn từ lên xuống không dốc, mặt trạm dừng chân không nhỏ Trong trường hợp cầu thang phải thơng thống Các lối tàu 4.5-153 dẫn rõ ràng, bảng báo hướng đến xuồng cứu sinh, đến boong dạo vv để chỗ dễ đọc, dễ nhìn Cầu thang giành cho khách phải rộng, dễ đi, bước cầu thang chuẩn Theo tiêu chuẩn nước ngoài, độ dốc cầu thang phải nằm giới hạn: Cầu thang khách :min 30, max 45 Cầu thang cho nhân viên tàu: 45, max 55 Cầu thang tàu bố trí thẳng xiên Chiều rộng cầu thang thẳng đứng 0,3m 0,4m Chiều rộng cầu thang xiên tiêu chuẩn hóa: 0,6; 0,7; 0,8; 0,9m Cầu thang với chiều rộng 0,8m dùng cho thuyền viên Độ nghiêng cầu thang từ 40 đến 65 Bặc thang tiêu chuẩn hóa sau: cao 150 – 250mm; rộng bậc thang 150 – 250mm Chiều rộng tối thiểu lối tàu khách biển qui định: - từ buồng khách đến boong lộ thiên: 1,0 - lối buồng khách : 0,8 – 0,9 - lối giường : 0,8 - lối ghế (cùng chiều): 0,5 - lối ghế, đối diện : 0,75 Tàu hàng làm nhiệm vụ chở hàng, phần lớn không gian tàu dùng cho việc bố trí khoang hàng Thượng tầng tàu hàng giành cho bố trí khu sinh hoạt đồn thủy thủ khoang phục vụ điều khiển máy, lái tàu Trong thực tế dạng kiến trúc tàu hàng phong phú, nhiều kiểu cách Thượng tầng tàu hàng phân bố dạng ba đảo, hai đảo đảo Thượng tầng tàu nhóm sau ngắn, nằm trước sau Trong nhiều trường hợp thượng tầng kéo dài suốt chiều dài tàu, hình 4.18 Bố trí chung tàu hàng phải bố trí chỗ ăn ở, sinh hoạt cho tồn đội thủy thủ tàu Nhiệm vụ kiến trúc sư tàu thủy thực bố trí hợp lý, tiêu chuẩn tồn thượng tầng đánh dấu hình 4.19, vùng có gạch chéo kẻ vng chéo, đánh số từ 12 trở Trong miền phải bố trí đủ phịng ở, phịng sinh hoạt cơng cộng Cầu thang, lối đi, lối hiểm bố trí khơng khác phần trình bày cho tàu khách Hình 5.18 Kiến trúc tàu hàng 4.5-154 Hình 5.19 Sơ đồ bố trí tàu hàng Vẽ vẽ bố trí chung Cho đến khơng tồn qui định mang tính bắt buộc lập vẽ bố trí chung tàu Điều tạo nhiều khúc mắc người thiết kế người kiểm tra sử dụng thiết kế Cần thiết nói rằng, bố trí chung nên nêu đầy đủ chi tiết, thành phần cần thể tàu, giúp cho người dùng hình dung đầy đủ hình dáng tàu, thấy rõ bố trí trang thiết bị tàu Có thể thấy vẽ bố trí chung rõ ràng đầy đủ tạo nhiều thuận lợi cho người chế tạo cho chủ tàu Bố trí chung theo nghĩa chứa hình chiếu ngang, gọi profil tàu, mặt cắt qua boong hay gọi lớp kể từ boong cao đến đáy tàu Trong nhiều trường hợp, đặc biệt với tàu nhỏ, cần thiết có hình chiếu thứ ba đặt bên góc phải, vẽ, nhìn từ mũi tàu Theo cách này, trường hợp cần thiết người thiết kế cần trình bày mặt cắt dọc tàu nhằm cụ thể hóa nhiều chi tiết bị vỏ tàu che lấp Hình 5.20 Tàu cỡ nhỏ chạy nhanh, vật liệu composite 4.5-155 Trên hình 2.20 giới thiệu bố trí chung tàu cỡ nhỏ chạy nhanh gọi tàu cao tốc (higth speed craft), vật liệu composite, trang bị máy nước (water jet), hình 2.21 giới thiệu bố trí chung tàu khách hai thân chạy sơng hai thân (catamaran) Hình 5.21 Bố trí chung tàu khách hai thân chạy sông (Catamaran) Với tàu lớn cách đặt vấn đề xây dựng vẽ không khác cách vừa nêu Tuy nhiên khối lượng cơng việc nhiều người vẽ phải nêu bật hết chi tiết nhỏ tàu, người ta thường qui ước vẽ đơn giản chi tiết quen thuộc Cách làm áp dụng từ năm bảy mươi thiết kế tàu hàng biển cỡ lớn Tại hình 5.22 bạn đọc làm quen vẽ bố trí chung tàu chở hàng tổng hợp, thiết kế năm bảy mươi 4.5-156 Hình 5.22 Bố trí chung tàu hàng khơ Ở trang tiếp theo, bạn đọc làm quen với số vẽ bố trí chung số loại tàu hàng thường gặp tàu chở hàng thùng (container ship) biển cỡ lớn, sức chở 1700TEU giới thiệu hình 5.23 Tàu mang cấp đăng kiểm Đức (GL CLASS 100 A5) với chiều dài toàn LOA = 184,10m; chiều dài hai trụ Lpp =171,94m, chiều rộng B = 25,30m, chiều cao mạn D = 13,50m, chiều chìm d = 9,50m, lượng chiếm nước ∆ = 23.000 tấn, trang bị máy có cơng suất 13320 KW, dự tính khai thác với vận tốc v = 19,7 Hl/h Tàu boong, bốn khoang hàng Buồng máy tàu đặt phía lái Tàu thiết kế để chở thùng tiêu chuẩn 20’ (TEU) theo chuẩn ISO, kiểu IC song chở thùng 40’ (FEU) kiểu IA ISO Sức chở tàu 1730 TEU Trong số thùng 634 TEU bố trí khoang, 1096 TEU (chiếm ~ 64%) bố trí boong 4.5-157 Hình 5.23 Tàu chở hàng thùng 1700 TEU(container ship) 4.5-158 Hình 2.24 giới thiệu bố trí chung tàu chở hàng rời đa (UBC) lớp Diamond 53 (53.000 DWT), loại đóng hàng loạt từ năm 2003 xưởng đóng tàu Trung Quốc Việt Nam Hình 2.24 Tàu chở hàng rời đa 53.000 DWT (53K HADYMAX BULK CARRIER) 4.5-159 Tóm lược chương a Tạo ngoại hình tàu có chức làm đẹp tàu, tàu đẹp có khả thu hút ý người dùng Thiết kế ngoại hình khơng đảm bảo mỹ thuật mà đảm bảo cho tàu thực yêu cầu kỹ thuật chức tàu Ngoại hình tàu khách kiến trúc sư tàu thủy -nghệ sĩ tạo hình qui định Ngoại hình tàu khơng thể giống hoàn toàn tàu chức năng, vậy, theo cách làm phương pháp thống kê người ta tập họp, phân tích rút qui luật định qui luật chung dùng cho thiết kế tàu Một yêu cầu thiết kế ngoại hình tàu thiết kế phải đẹp theo tiêu chuẩn xác định song phải hài hịa cân đối khơng gian mà hoạt động Tàu thủy coi trọng mỹ thuật phần mũi tàu tàu Cấu hình phần mũi tàu khác nhiều kiểu tàu Độ nghiêng sống mũi chọn từ so với trụ đứng, tức mũi tàu dựng đứng, đến góc nghiêng khơng thấp 60 - 70 Tàu đại gắn kết cấu đặc biệt, gọi kết cấu “bóng đèn trịn”, “giọt nước rơi thẳng đứng” “quả lê” phần mũi tàu làm cho mũi tàu thêm duyên dáng Chọn lựa kiểu mũi, chọn góc nghiêng cho sống mũi thực tế thiết kế việc chung người vẽ đường hình kiến trúc sư Cột buồm theo nghĩa đại bao gồm cột cờ, cột antena, cột cẩu vv Nguyên tắc chung bố trí cột buồm đứng phải hợp khung cảnh thượng tầng dày cơng trang trí Cột cờ phải có xu hướng ngả theo hướng chủ đạo thượng tầng Profil cột thường mang dạng cách điệu profil chủ đạo Mục đích cuối cách điệu nhằm tạo hài hồ ngoại hình tàu với “chi tiết lồi”, theo cách gọi người nghiên cứu sức cản tàu Ống khói thành phần quan trọng kiến trúc tàu Theo năm tháng ống khói tàu nắn để tỏ hài hòa quần thể kiến trúc Từ máy diesel thay cho máy nước tàu, hình ảnh ống khói có đổi thay đáng nghi nhận Cột ống khói khơng cần vươn cao, đường kính ống giảm đáng kể cho trường hợp dùng máy diesel tàu Đến người ta cố gắng đưa nhiều thiết bị cồng kềnh vào lịng “ống khói” nồi tận dụng, bầu giảm âm vv… profil “ống khó” lớn ra, dễ tạo hình Ống khói thời có dáng dấp thượng tầng thu nhỏ, sơn phủ bảng hiệu, quốc kỳ, biểu tượng khác Đến thời kỳ kiến trúc tàu chuộng hình khối với đường nét thẳng, sắc sảo, ống khói thóat khỏi cảnh hình khí động học để tham gia vào quần thể kiến trúc hợp thời đại Ống khói thời có tiết diện nhỏ trước, mặt cắt ngang mang dáng hình thang, hình chữ nhật Thiết bị cứu sinh phương tiện cứu người có cố biển Các thiết bị cứu sinh thường gặp gồm xuống cứu sinh, phao tự thổi, bè cứu sinh, phao vv Trang bị phương tiện tàu thực theo qui định ghi công ước quốc tế SOLAS –85 Trang bị đủ phương tiện điều bắt buộc khơng có trường hợp ngoại lệ Tàu khách, tàu hàng, tàu công tác phải thực theo công ước Điều rắc rối thường gặp, với số lượng thiết bị nhiều có nhiều, bố trí thiết bị vị trí, qui định điều tranh chấp với mỹ thuật thiết kế Nguyên tắc ứng xử chung nhất, phải ưu tiên cho vấn đề an tồn sau phải tạo cho vẻ đẹp ý muốn, với tàu khách b Bố trí chung tồn tàu hồn tồn phụ thuộc vào chức nhiệm vụ tàu Như bàn đến, tàu thu hút ý người dùng đảm bảo mỹ thuật Và bố trí chung tồn tàu khơng mang ý nghĩa kỹ thuật mà phải đảm bảo tính mỹ thuật phương tiện vận tải vô đắt giá Bố trí chung tồn tàu phải tiến hành trình thiết kế tàu Trong giai đoạn thiết kế sơ kiến trúc sư tàu phải phác họa toàn cảnh tàu tương lai, trình bày rõ không gian cho khu sinh hoạt, khu chứa hàng tàu hàng, khu sinh hoạt công cộng , khu chứa thiết bị lượng, thiết bị tàu vv Tồn khơng gian phải đặt khơng gian mỹ thuật mà làm quen Trên vẽ bố trí chung, tiếng Anh thường dùng cụm từ “general arrangement” để chỉ, cần thiết trình bày bố trí tầng lầu, khu vực sinh hoạt, khu vực sinh hoạt công cộng, phân bố khoang, buồng, lối lại hiểm, bố trí cửa vào bên ngoài, hệ thống 4.5-160 cửa bên trong, cầu thang tất trang thiết bị tàu Với kiểu tàu, loại tàu, tùy thuộc cơng dụng tàu, cách bố trí ngun tắc cụ thể khác c Cho đến khơng tồn qui định mang tính bắt buộc lập vẽ bố trí chung tàu Cần thiết nói rằng, bố trí chung nên nêu đầy đủ chi tiết, thành phần cần thể tàu, giúp cho người dùng hình dung đầy đủ hình dáng tàu, thấy rõ bố trí trang thiết bị tàu Có thể thấy vẽ bố trí chung rõ ràng đầy đủ tạo nhiều thuận lợi cho người chế tạo cho chủ tàu Bố trí chung theo nghĩa chứa hình chiếu ngang, gọi profil tàu, mặt cắt qua boong hay gọi lớp kể từ boong cao đến đáy tàu Trong nhiều trường hợp, đặc biệt với tàu nhỏ, cần thiết có hình chiếu thứ ba đặt bên góc phải, vẽ, nhìn từ mũi tàu Theo cách này, trường hợp cần thiết người thiết kế cần trình bày mặt cắt dọc tàu nhằm cụ thể hóa nhiều chi tiết bị vỏ tàu che lấp Câu hỏi ôn tập chương Trình bày phát triển thiết kế ngoại hình tàu Xu hướng phát triển thiết kế ngoại hình tàu tương lai Bố trí chung tàu thủy tiến hành Cho ví dụ minh họa bố trí chung loại tàu 4.5-161 MỘT SỐ ĐÁP ÁN CÂU HỎI CÁC CHƯƠNG Chương Trọng tâm tàu nằm cách sườn phía mũi 1,16m cách đáy tàu 4,66m Sau bơm dầu, trọng tâm tàu cách sườn phía mũi 1,23m; sang mạn phải 0,14m cách đáy 3,63m Tàu nghiêng sang mạn trái góc 1012’ chiều cao tâm nghiêng giảm cm Chiều cao tâm nghiêng GM = 0.91m; góc nghiêng = - 4029; chiều chìm mũi dF1 = 4,20m; chiều chìm dA1 = 4,76m Chiều cao tâm nghiêng G1M1 = 0,68m; chiều cao tâm chúi G1ML1 = 110,6m; góc nghiêng g = -3015’ tâm nghiêng mạn phải; chiều chìm mũi dF1 = 5,55m; chiều chìm dA1 = 6,10m Chương 3 Công suất kéo EPS = 6985 ml 4.5-162 TÀI LIỆU THAM KHẢO Trần Công Nghị, 2001, “Lý thuyết tàu thủy”, Tập 1, tập 2, tập 3, Trường đại học Giao thông vận tải Tp Hồ Chí Minh Đức Ân, Nguyễn Bân, 2004, “Lý thuyết tàu thủy”, tập 1, NXB Giao thông vận tải, Hà Nội Nguyễn Đức Ân, Nguyễn Bân, 2005, “Lý thuyết tàu thủy”, tập 2, NXB Giao thông vận tải, Hà Nội Trần Công Nghị, 2008, “Sổ tay thiết kế tàu thủy”, NXB Giao thông vận tải, Hà Nội Nhóm tác giả: Nguyễn Đức Ân, Nguyễn Bân, Hồ Văn Bính, Hồ Quang Long, Trần Hùng Nam, Trần Cơng Nghị, Dương Đình Ngun, 1978, “Sổ tay kỹ thuật đóng tàu thủy”, Tập 1, NXB Khoa học kỹ thuật, Hà Nội Đăng kiểm Việt Nam, “Quy phạm phân cấp đóng tàu thủy nội địa TCVN 5801:2005”, NXB Giao thông vận tải, Hà Nội Đăng kiểm Việt Nam, “Quy phạm phân cấp đóng tàu biển vỏ thép TCVN 6259:2003”, NXB Giao thông vận tải, Hà Nội K.J Rawson, E.C Tupper, 2001, “Basic Ship Theory/Volume 1: Hydrostatics and Strength; /Volume 2: ShipDinamics and Design”, Fifth edition, Butterworth/Heinemann Hаучный редактор д-р Техн наук Троф В.В Луговский, 1985) “Справочник по Теори и Корабля”, В трех томах, Издательство Судостроение, Л 10 Jonh P Comstock (editor), 1992, “Principles of Naval Architecture” Jersey City, NJ, SNAME 4.5-163 ...2 VŨ NGỌC BÍCH LÝ THUYẾT TÀU THỦY TÀI LIỆU HỌC TẬP DÀNH CHO NGÀNH KINH TẾ VẬN TẢI BIỂN Trường đại học Giao thơng vận tải Tp Hồ Chí Minh, năm 2008 MỞ ĐẦU Giáo trình “ Lý thuyết tàu thủy” trình... cân với trọng lượng tồn tàu trạng thái Trong nhóm bao gồm loại tàu chạy sông, tàu biển tàu chở hàng, tàu chở dầu, tàu khách nói chung, tàu kéo, tàu đánh cá vv… Xét thân tàu, đặc biệt phần thân... Hình 1.15 Tàu khách chạy biển 1.2.1.4 Tàu chuyên ngành Nhóm tàu đa dạng, chuyên sâu vào lĩnh vực phục vụ kỹ thuật Đó tàu kéo (tug), tàu cứu hoả (fire vessel) tàu cứu hộ (salvage vessel), tàu thả