Lời giải đề cương ôn tập môn ổn định tàu

ÔN TẬP MÔN ỔN ĐỊNH TÀU Đề thi có 2 câu lý thuyết (5 điểm) và 2 câu bài tập (5 điểm) A LÝ THUYẾT 1 Trình bày khái niệm ổn định ban đầu (góc nghiêng nhỏ), công thức tính chiều cao thế vững GM và cách điều chỉnh GM (vẽ hình minh hoạ) 2 Cách xây dựng đường cong ổn định tĩnh Các yếu tố của đường cong Tiêu chuẩn ổn định theo IS code 2008 cho tàu hàng khô (vẽ hình minh hoạ) 3 Nêu các bước dựng đường cong cánh tay đòn ổn định tĩnh và các yêu cầu theo tiêu chuẩn theo IS code 2008 cho tàu.

ÔN TẬP MÔN ỔN ĐỊNH TÀU Đề thi có câu lý thuyết (5 điểm) câu tập (5 điểm) A LÝ THUYẾT Trình bày khái niệm ổn định ban đầu (góc nghiêng nhỏ), cơng thức tính chiều cao vững GM và cách điều chỉnh GM (vẽ hình minh hoạ) Cách xây dựng đường cong ổn định tĩnh Các yếu tố đường cong Tiêu chuẩn ổn định theo IS code 2008 cho tàu hàng khô (vẽ hình minh hoạ) Nêu các bước dựng đường cong cánh tay đòn ổn định tĩnh và các yêu cầu theo tiêu chuẩn theo IS code 2008 cho tàu hàng khô? (vẽ hình minh hoạ) Cách tính các diện tích đường cong Gz và tiêu chuẩn ổn định theo IS code 2008 cho tàu hàng khô? (vẽ hình minh hoạ) Khái niệm “Lắc cứng” và “Lắc mềm” ổn định tàu là gì? Nêu hiện tượng và cách khắc phục Nêu ảnh hưởng két chứa chất lỏng không đầy tới vững ban đầu tàu và cách hạn chế ảnh hưởng (vẽ hình minh hoạ) Các nguyên nhân gây nghiêng tàu, cách xử lý tàu nghiêng Nêu khái niệm, định nghĩa các mớn nước tàu và mối quan hệ các mớn nước này Trình bày cách tính toán xác định hiệu số mớn nước tàu từ sơ đồ xếp hàng và các biện pháp điều chỉnh 10 Trình bày khái niệm và cách xác định mớn nước tương đương từ mớn nước đọc (vẽ hình minh hoạ) 11 Phân tích ảnh hưởng tỉ trọng nước nơi tàu đỗ tới mớn nước và tư tàu Nêu các công thức liên quan 12 Thiết lập công thức tính toán thay đổi mớn nước tàu dịch chuyển hàng tàu 13 Thiết lập công thức tính toán thay đổi mớn nước tàu nhận/dỡ lô hàng nhỏ 14 Trình bày cách kiểm tra sức bền dọc thân tàu phương pháp tính toán? 15 Trình bày cách kiểm tra sức bền cục và biện pháp khắc phục cần? B BÀI TẬP Tính toán ổn định tàu: - Tính GM cảng đến; - Tính toán lượng hàng tối đa xếp thêm để đạt GM tối thiểu; - Tính GM sau xếp/dỡ hàng bơm ballast - Tính toán mớn nước: Tính lượng hàng tối thiểu phải dỡ và vị trí lô hàng để tàu vào cảng an toàn; Tính lượng hàng tối đa xếp thêm để đạt mớn nước/hiệu số mớn nước mong muốn; Tính lượng hàng tối thiểu phải dỡ để tàu vào cảng an toàn; Tính mớn nước sau xếp/dỡ/di chuyển hàng; Bài toán trimming, tính lượng hàng xếp vào hầm để đạt mớn nước mong muốn Tính toán nghiêng tàu: - Tính toán lượng balast phải bơm lượng hàng phải di chuyển/xếp/dỡ để tàu cân - không nghiêng; Tính bị nghiêng hàng rơi xuống biển, tính lượng hàng bị rơi xuống biển C BÀI TẬP: Bài tâp 1: Một tàu có trọng lượng tàu khơng DL = 2083T và chiều cao trọng tâm tàu không KGL = 7,0m Hầm xếp 2580T hàng có chiều cao trọng tâm trọng KG1 = 5.40m, Hầm xếp 2670T hàng có KG2 = 5,33m, Nhiên liệu F/O = 250T có KG3 = 0,71m Nhiên liệu D/O = 200T co KG4 = 7,30m Nước sinh hoạt F/W = 350T có KG5 = 5,22m - Hãy tính chiều cao tâm KG tàu? - Tàu nói chạy biển 10 ngày tiêu thụ hêt: F/W=80T, F/O=150T, D/O=10T Hãy tính chiều cao trọng tâm KG tàu cảng đến Bài tập 2: Một tàu có trọng lượng tàu khơng DL = 2083T và chiều cao trọng tâm tàu không KGL = 7,0m Hầm xếp 2750T hàng có chiều cao trọng tâm trọng KG1 = 5.40m, Hầm xếp 2800T hàng có KG2 = 5,33m, Nhiên liệu F/O = 200T có KG3 = 0,71m Nhiên liệu D/O = 150T co KG4 = 7,30m Nước sinh hoạt F/W = 250T có KG5 = 5,22m - Hãy tính chiều cao tâm KG tàu? - Thuyền trưởng yêu cầu dịch chuyển khối hàng 500T từ boong có KG = 9,2m xuống hầm có KG2=3,1m Hãy tính chiều cao trọng tâm KG tàu sau dịch chuyển khối hàng Bài tập 3: Một tàu có trọng lượng tàu không DL = 2083T, chiều cao trọng tâm tàu không KGL = 7,0m Hầm xếp 2580T hàng có chiều cao trọng tâm trọng KG1 = 5.40m, Hầm xếp 2670T hàng có KG2 = 5,33m, Nhiên liệu F/O = 250T có KG3 = 0,71m Nhiên liệu D/O = 200T co KG4 = 7,30m Nước sinh hoạt F/W = 350T có KG5 = 5,22m - Hãy tính chiều cao tâm KG tàu? - Tàu nói chạy biển 10 ngày tiêu thụ hêt: F/W=80T, F/O=150T, D/O=10T Hãy tính chiều cao trọng tâm KG tàu cảng đến (giả thiết chiều cao trọng tâm các lượng tiệu thụ không thay đổi) Bài tập 4: Một tàu có lượng chiếm nước hiện là 10.000Tấn, KG=6m, KM= 7,4m phải chạy quãng đường dài 19 ngày, ngày tiêu thụ 26T dầu F/O có KG f=0,5m Tìm lượng hàng xếp tối đa xếp thêm (tại KG=10m) GM cảng đích lớn 0,3m? Bài tập 5: Một tàu có lượng chiếm nước D=6945T, LPP=99m, mớn mũi df = 4,85m, da = 6,47m Tàu phải vào cảng hạn chế mớn nước 6,0m để trả hàng Hãy tính lượng hàng tối thiểu phải dịch chuyển từ Hold (LCG=12,95m) Hold (LCG= - 22.49m) để tàu vào cảng Đồng thời tính giá trị môment gây chúi? Biết LCF = 0m; TPC = 14.1T; MTC = 69,7 T/m Bài 6: 1./ Một tàu có lượng chiếm nước D=7195T, LPP=99m, mớn mũi df =5,35m, da = 6,32m Tàu phải vào cảng hạn chế mớn nước 6,0m để trả hàng Hãy tính lượng hàng tối thiểu phải dỡ khỏi Hold (LCG=12,95m) để tàu vào cảng Biết LCF = 0m; TPC = 14.1T; MTC = 69,7 T/m (nước mặn tiêu chuẩn) 2./ Cùng các điều kiên trên, khác là cảng dỡ hàng là nước (tỷ trọng =1) và hạn chế mớn 6m Hãy tính lượng hàng phải dỡ tâm F? D LÝ THUYẾT Trình bày khái niệm ổn định ban đầu (góc nghiêng nhỏ 100~150), cơng thức tính chiều cao vững GM cách điều chỉnh GM (vẽ hình minh hoạ) *Ổn định là khả trở lại vị trí cân ban đầu sau lực tác động ngoại lực ngưng tác động Ngoại lực có hai loại + Lực tĩnh: nhận thêm hàng, dự trữ + Lực động: sóng, gió giật… Ổn định ban đầu/ ổn định góc nghiêng nhỏ 10 0~150 là ổn định ngang tĩnh liên quan đến đến góc nghiêng nhỏ tàu *Công thức tính chiều cao vững GM: GM = KM – KG Trong đó: KM tra bảng thủy tĩnh, đối số là D mớn nước (draft) DL, KGL sổ tay ổn định tàu tổng khối lượng các thành phần thay đổi tàu *Cách điều chỉnh GM: * Một số cách hiệu chỉnh chiều cao vững GM : + Dịch chuyển hàng theo chiều thẳng đứng : Khi dịch chuyển khối lượng hàng "w" đoạn "h" theo chiều thẳng đứng thì chiều cao vững thay đổi lượng là: w× h ∆GM = D ΔGM < hàng dịch chuyển từ thấp lên cao ΔGM > hàng dịch chuyển từ cao xuống thấp Trường hợp tàu đầy hàng thì áp dụng phương pháp đổi chỗ hai lơ hàng có thể tích trọng lượng khác Lúc w chính là độ chênh lệch trọng lượng hai khối hàng còn h là khoảng cách trọng tâm hai khối hàng này Trường hợp xếp dỡ lơ hàng có trọng lượng "w" vào vị trí chiều cao vững thay đổi lượng bằng: w× h ∆GM = D±w Trong đó: h khoảng cách trọng tâm lô hàng với trọng tâm G tàu Lấy dấu (+) xếp thêm; Lấy dấu ( - ) dỡ hàng + Bơm xả nước Ballast: Khi bơm vào xả lượng nước Ballast có trọng lượng "w" thì chiều cao vững thay đổi lượng là : ∆GM = w ∆d   ×d ± − GM − z1  D±w   Xét dấu cho ΔGM: Trường hợp bơm vào: Nếu z1 < KG thì ΔGM > 0; Nếu z1 > KG thì ΔGM < Trường hợp bơm ra: Nếu z1 < KG thì ΔGM < 0; Nếu z1 > KG thì ΔGM > Trong : KG là chiều cao trọng tâm tàu trước lúc bơm xả Ballast GM1 là chiều cao vững ban đầu Z1 là chiều cao trọng tâm khối nước Δd là lượng thay đổi mớn nước tàu sau bơm xả ballast Cách xây dựng đường cong ổn định tĩnh Các yếu tố đường cong Tiêu chuẩn ổn định theo IS code 2008 cho tàu hàng khô (vẽ hình minh hoạ) *Cách xây dựng đường cong cánh tay đòn ổn định tĩnh GZ Bước 1: Tính chiều cao trọng tâm KG (có tính ảnh hưởng mặt thoáng chất lỏng) Bước 2: Lập bảng tính với các góc nghiêng Bước 3: Dựng đường cong GZ Bước 4: Đánh giá ổn định theo tiêu chuẩn IS Code *Các yếu tố đường cong: Phạm vi ổn định (range of stability) GZmax ϴmax GM Diện tích đường cong *Tiêu chuẩn ổn định theo IS Code 2008, part A, chapter 2_2.2: tiêu chuẩn cho tàu: A1 diện tích không nhỏ 0.05m – rad A2 diện tích không nhỏ 0.03m – rad (A1 + A2) không nhỏ 0.09m – rad GZ góc nghiêng 30 ít 0.2m ϴmax không nhỏ 25 G0M không nhỏ 0.15m - Chiều cao ổn định ban đầu không nhỏ 0,15m ( trừ tàu gỗ và tàu cá có quy định bổ sung) - Trên đường cong cánh tay đòn hồi phục, diện tích đường cong phạm vi góc nghiêng ngang từ 0-30 độ, khơng nhỏ 0,055m.rad - Diện tích đường cong cánh tay đòn hồi phục phạm vi góc nghiêng ngang từ 0-40 độ góc ngập nước khơng nhỏ 0,090m.rad - Diện tích đường cong cánh tay đòn hồi phục phạm vi góc nghiêng ngang từ 30-40 độ góc ngập nước, lấy góc nào nhỏ hơn, không nhỏ 0,030m.rad - Cánh tay đòn hồi phục góc nghiêng ngang 30 độ, khơng nhỏ 0,20m - Góc tương ứng với cánh tay đòn hồi phục cực đại tốt nên lớn 30 độ, ít không nhỏ 25 độ - Thõa mãn yêu cầu tiêu chí đánh giá thời tiết ( chỉ thích hợp với tàu có chiều dài ≥24m ) Nêu các bước dựng đường cong cánh tay đòn ổn định tĩnh các yêu cầu theo tiêu chuẩn theo IS code 2008 cho tàu hàng khô? (vẽ hình minh hoạ) Cách tính các diện tích đường cong Gz tiêu chuẩn ổn định theo IS code 2008 cho tàu hàng khô? (vẽ hình minh hoạ) * Quy tắc Simpson số 1: - Có tung độ A, B, C ứng với hoành độ a, b, c Các hoành độ cách khoảng là h - Gọi S là diện tích giới hạn đường cong ABC, trục hoành và hoành độ a và c S tính sau * Quy tắc Simpson số 2: - Tương tự quy tắc simpson 1, thay vì giá trị hoành độ mà là giá trị hoành độ a, b, c, d cách khoảng cách là h Tương ứng có giá trị tung độ A, B, C, D - Diện tích đường cong ABCD giới hạn hoành độ a và d tính: Khái niệm “Lắc cứng” “Lắc mềm” ổn định tàu gì? Nêu hiện tượng cách khắc phục (Ổn định tàu p.53, Lý thuyết tàu p.80) Quan hệ chu kỳ lắc ngang tàu và chiều cao tâm ổn định: Trong đó: T chu kỳ lắc, chấp nhận khoảng 15s - 25s B chiều rộng tàu C hệ số thực nghiệm 0,7 ≤ C ≤ 0,82 Standard: - Tàu hàng thông thường (l ≥ 24m) GM ≥ 0,15m - Tàu vận chuyển xá tràng hạt GM ≥ 0,3m a) Lắc cứng (stiff): tình trạng tàu lắc với biên độ lớn chu kỳ nhỏ giá trị GM lớn - Hiện tượng: Tính ổn định tàu tốt, thời gian tàu lấy lại vị trí cân ban đầu quá nhanh, - Cách khắc phục: Giảm GM  nâng G  nâng vị trí hàng, tăng sức tàu: tăng thể tích khoang trống ballast b) Lắc mềm (tender): tình trạng tàu lắc với biên độ lớn kèm chu kỳ lớn giá trị GM nhỏ - Hiện tượng:Tính ổn định tàu kém, thời gian tàu lấy lại vị trí cân ban đầu quá chậm - Cách khắc phục: Tăng GM  giảm G  hạ thấp vị trí hàng hóa, giảm sức tàu: bơm nước vô két ballast Nêu ảnh hưởng két chứa chất lỏng không đầy tới vững ban đầu tàu cách hạn chế ảnh hưởng (vẽ hình minh hoạ) (trang 67 Ổn định tàu) * Ảnh hưởng: - Làm cho trọng tâm tàu nâng cao, giảm tính ổn định *Cách hạn chế ảnh hưởng - Nguyên lý: giảm momen mặt thoáng tự cách + Chia nhỏ các két và lập các vách ngăn dọc + Hạn chế các két, ballast không đầy Các nguyên nhân gây nghiêng tàu, cách xử lý tàu nghiêng *Nguyên nhân: G bị lệch khỏi center line: Nguyên nhân: + Ảnh hưởng vật treo + Dịch chuyển hàng hóa tàu GM ban đầu âm: (angel of LoLL) - Tuy GM âm tàu không lật, *Khắc phục: - Xếp hàng khối lượng cân bằng, đối xứng hai bên, nặng cùng, nhẹ lên - Dằn nước dằn xuống các két đáy để giảm chiều cao KG Các két đầy không quá tải *Lưu ý: - Tàu nghiêng mạn nào thì dằn nước bên mạn trước Mục đích giảm chiều cao trọng tâm G, tạo momen hồi phục trước GM nhỏ, chỉ cần giá trị dương Sau dằn nước mạn đối diện  Các nguyên nhân gây nghiêng tàu: Trong thực tế tàu nghiêng hai nguyên nhân chính: Một là phân bổ tải trọng tàu và gọi là nghiêng nội (List) Hai là tác động ngoại lực tác động sóng, gió … thì gọi là nghiêng ngoại (Heel) a Nghiêng nội (list) gây lên dịch chuyển tải trọng có tàu Khi dịch chuyển khối hàng tàu thì trọng tâm tàu dịch chuyển phía khối hàng dịch chuyển tới Trong trường hợp gây góc nghiêng nhỏ thì tìm mối quan hệ toán học dịch chuyển và góc nghiêng sau: + Mô men dịch chuyển khối lượng m là: Mshift = m*a + Mô men tàu chống lại dịch chuyển khối hàng m là: MGG1 = D*GG1 + Ở trạng thái cân thì M shift = MGG1 Khi tàu nghiêng góc nghiêng nhỏ nên ta coi M cố định, lúc này ta tính góc nghiêng List = arctan(, vì List coi là nhỏ nên Tan(List) = Sin(List) = List Vậy: List = Trong trường hợp gây góc nghiêng lớn điểm M khơng cố định nên khơng thể tính góc nghiêng nội theo cơng thức được, mà phải xác định góc nghiêng phương pháp vẽ họa Bước 1: Hoàn thiện đường cong cánh tay đòn ổn định (GZ); Bước 2: Tính giá trị cánh tay đòn mô men dịch chuyển tải trọng (λ0) λ0 = Bước 3: Vẽ đồ đường cong f (list) = λ0*cos(list) lên hệ tọa độ vừa thể hiện đường cong GZ; Giao điểm hai đường cong này khoảng góc nghiêng từ 0-60 cho ta biết giá trị góc nghiêng nội cần tìm (List) Đối với việc xác định góc nghiêng nội việc cẩu hàng gây tiến hành tương tự b Tàu nghiêng Thế vững ban đầu âm (G0M