thiết kế tàu kéo 600 hp phục vụ công tác lai dắt tại cảng nha trang

Tỷ lệ giữa chiều dài lầu lái và chiều dài tàu thường lớn, trên 25 %.Mũi tàu cao hơn hẳn những phần còn lại của boong, mạn chắn sóng phía mũithường cao và đủ chắc chống va đập th ường xuy

LỜI NÓI ĐẦU

Đất nước ta có những thuận lợi về mặt vị trí địa lý : bờ biển dọc theo chiềudài của đất nước, có nhiều cảng nước sâu, tiếp giáp với v ùng biển Đông rộng lớn

và là nơi giao nhau của hệ thống giao thông đ ường biển Quốc Tế Hằng năm cókhoảng 90% lượng hàng hóa trên thế giới vận chuyển bằng đ ường biển Vớilượng tàu thông thương với các nước trên thế giới ngày càng tăng Đòi hỏi cáccảng phải có đội tàu lai dắt các tàu khi cập cảng Cảng Nha Trang cũng khôngtránh khỏi những đòi hỏi đó

Cảng Nha Trang là một đầu mối giao thông quan trọng của tỉnh KhánhHòa Hằng năm, lượng hàng hóa luân chuyển ra vào cảng ngày càng tăng dẫn đếnlượng tàu ra vào cảng cũng tăng theo Cảng Nha Trang với mực n ước có chiềusâu trung bình nên phần lớn các tàu vào cập cảng là những tàu có trọng lượngtrung bình Đòi hỏi cảng Nha Trang phải có những t àu lai dắt có kích thước phùhợp để lai dắt những tàu ra vào cảng

Trước những yêu cầu cấp thiết đó, để tạo điều kiện tiếp cận với thực tế, l àmquen với việc giải quyết những vấn đề cụ thể, sau thời gian học tập em đ ã đượcnhà trường giao cho thực hiện đề t ài với nội dung: “Thiết kế t àu kéo 600 HP phục

vụ công tác lai dắt tại cảng Nha Trang”

Qua thời gian tìm hiểu, được sự hướng dẫn tận tình của thầy giáo Th.S.Huỳnh Văn Nhu, cùng với sự động viên giúp đỡ của các thầy giáo v à các bạn, em

đã hoàn thành nội dung đề tài

Nội dung đề tài gồm ba phần:

Chương 1: Đặt vấn đề

Chương 2: Yêu cầu kỹ thuật đối với tàu kéo

Chương 3: Thiết kế tàu kéo 600 HP phục vụ công tác lai dắt tạ i cảng NhaTrang

Song với thời gian thực hiện không nhiều c ùng với trình độ còn hạn chếnên đề tài của em không tránh khỏi những thiếu sót, em mong nhận đ ược những ýkiến đóng góp của thầy cô v à các bạn để đề tài được hoàn thiện hơn.

Em xin chân thành cảm ơn tất cả thầy cô và các bạn đã động viên giúp đỡ

em trong quá trình th ực hiện đề tài, đặc biệt em xin cảm ơn thầy giáo Th.S.Huỳnh Văn Nhu đã hướng dẫn em rất tận tình trong thời gian thực hiện đề tài

Nha Trang, tháng 11 năm 2007 Sinh viên thực hiện

Đỗ Tấn Thành

Chương 1: ĐẶT VẤN ĐỀ

1.1 TỔNG QUAN.

1.1.1 Đặc điểm loại tàu thiết kế.

- Tàu kéo cảng là loại tàu làm dịch vụ trong cảng Nhiệm vụ chủ yếu củatàu là lai dắt các tàu lớn cập cảng an toàn và rời khỏi cảng dễ dàng

- Đặc điểm của loại tàu này là sức kéo của tàu phải đủ lớn để có thể kéođược các tàu có trọng tải lớn ra vào cảng Do đó công suất máy chính đòi hỏi phải

đủ lớn để có thể thực hiện đ ược việc này

- Tàu hoạt động trong vùng cảng, trong điều kiện hạn hẹp giữa các t àu vàgiữa tàu với cầu cảng nên kích thước của tàu được hạn chế đến mức có thể

- Tính quay trở cũng là một tiêu chuẩn đánh giá khả năng hoạt động củatàu, tàu hoạt động trong điều kiện chập hẹp nên đòi hỏi tính quay trở phải rất cao.Khi thiết kế cần phải tìm mọi cánh để nâng cao tính quay trở cho t àu

- Vùng hoạt động chủ yếu là trong khu vực cảng nên lượng dự trữ nhiênliệu, nước ngọt và lương thực thực phẩm … chỉ dự trữ ở mức thấp nhất Thôngthường là từ 3 – 5 ngày Các trang thiết bị trên tàu cũng được giảm tới mức cóthể

- Tầm nhìn của thuyền trưởng phải đạt mức cao nhất, việc bố tr í cabin thiết

bị phải đảm bảo khả năng bao quát của thuyền tr ưởng

- Việc lựa chọn và lắp đặt máy chính phải ph ù hợp với kích thước tàukhông gian buồng máy và lợi cho sức đẩy của tàu

- Không gian vòm đuôi phải đủ để có thể lắp đặt đ ược chân vịt và đảm bảocho chân vịt hoạt động trong điều kiện tốt nhất

- Biển Khánh Hòa có trên 200 đảo lớn nhỏ phân bố đều ở ven bờ v à trongcác đầm vịnh Trong đó, đảo ven bờ lớn nhất l à đảo Hòn Tre với diện tích 36 km2

và đảo lớn nhất nằm trong vịnh l à Hòn Lớn (ở vịnh Vân Phong - Bến Giỏi) vớidiện tích 44 km2

- Khánh Hòa có nhiều bán đảo lớn nhỏ khác nhau nh ư bán đảo Hòn Hèovới diện tích 146 km2, bán đảo Cam Ranh với diện tích 10 6 km2 và bán đảo HònGốm với diện tích 83 km2…

- Bên cạnh đó, Khánh Hòa còn có các vịnh lớn như vịnh Vân Phong - BếnGiỏi với diện tích 503 km2, độ sâu dưới 30 m; vịnh Nha Trang với diện tích 249

km2, độ sâu dưới 16 m và vịnh Cam Ranh với diện tíc h 185 km2, độ sâu dưới 25m

- Khánh Hòa thuộc vùng khí hậu nhiệt đới ẩm, độ ẩm từ (70 ÷ 80) %; l ượngmưa trung bình từ (1300 ÷ 1700) mm Nhiệt độ trung b ình hàng năm là 26,40C;mùa có nhiệt độ cao kéo dài từ tháng 05 đến tháng 09 v à mùa có nhiệt độ thấp từtháng 12 đến tháng 02 năm sau

- Ở Khánh Hòa không có mùa đông rõ rệt, chỉ có 2 mùa là mùa khô kéo dài

từ tháng 01 đến tháng 08 v à mùa mưa từ tháng 09 đến tháng 12; 4 tháng n àylượng mưa đã đạt đến 1000 mm Nhiệt độ n ước biển tầng mặt có giá trị cực đại là31,30C và giá trị cực tiểu là 23,40C

- Với vị trí địa lý thuận lợi nh ư vậy nên hằng năm có một lượng lớn tàuthuyền cập cảng Khánh Hòa để trao đổi hàng hóa, đặc biệt là cảng Nha Trang

1.1.3 Tình hình chung về cảng Nha Trang.

- Cảng Nha Trang có một đội tàu lai dắt gồm có 3 chiếc Tàu có công suấtlớn nhất là tàu CNT1000 có chiều rộng 8m, chiều dài 30m, một máy, một chânvịt, có công suất 1000 HP, thủy thủ đoàn tối đa 12 người Tàu có công suất nhỏhơn là tàu CNT800, có chiều rộng 5,5m, chiều dài 21,5m, gồm 2 máy mỗi máy cócông suất 400 HP, 2 trục chân vịt, tàu có công suất 800 HP, thủy thủ đoàn tối đa

10 người Tàu có công suất nhỏ nhất là tàu CNT700 có chiều rộng 4,5m, chiều dài17m, gồm 2 máy mỗi máy có công suất 350 HP, 2 trục chân vịt, tàu có công suất

700 HP, thủy thủ đoàn tối đa 10 người.

- Tàu chủ yếu lai dắt các tàu khi cập cảng Nha Trang và lai dắt tàu côngtrình nổi, xà lan đến các vùng khác trong tỉnh như Cam Ranh, Ninh H òa Thỉnhthoảng cũng hoạt động xa cảng như kéo tàu vào cảng Sài Gòn hoặc các nhà máysửa chữa Các tàu lai dắt được tàu trên 80m nếu gặp sóng gió thì dưới 80m

1.2 PHÂN LOẠI TÀU KÉO.

Tàu làm nhiệm vụ kéo hoặc đẩy đ ược gọi chung vào nhóm tàu kéo Có th ểphân các tàu nhóm này thành các kiểu tàu theo chức năng: tàu kéo đi biển gọi tàukéo biển, tàu kéo trong vùng nội địa hay tàu kéo sông và các tàu ch ỉ làm nhiệm vụđẩy gọi là tàu đẩy

1.2.1 Tàu kéo chạy biển.

Tàu kéo chạy biển rất đa dạng, thực hiện nhiều nhiệm v ụ khác nhau Trongthực tế, các tàu nhóm này đư ợc thiết kế cho những công việc nhất định v à mangtên gọi qui ước cũng không trùng nhau Tàu kéo biển chuyên kéo các phương tiệnnổi đi biển xa hoặc biển gần có thể coi như tàu viễn dương hoặc tàu cận hải,giống cách gọi dùng cho tàu vận tải Tàu kéo kiêm công tác c ứu hỏa được dùngphổ biến trong đội tàu kéo biển Tàu không chỉ làm nhiệm vụ kéo mà còn kiêmnghề gọi là tàu đa mục đích Tàu kéo đa mục đích ngày nay được phát triển nhằmđáp ứng yêu cầu sử dụng tại các nước chưa ở mức chuyên môn hóa cao

Trong trường hợp tàu kéo làm việc tại các cảng biển đ ược xếp vào nhómtàu kéo biển

1.2.1.1 Tàu kéo đa mục đích.

Tàu kéo đa mục đích hay hiểu theo cách khác, tàu đa dụng được phát triểntại nhiều nước Tàu có khả năng kéo tàu, giúp các tàu lớn quay trở trong cảng Tàu thường được trang bị hệ thống chữa cháy công suất cao l àm cho tàu trở thànhphương tiện chữa cháy chính khi có sự cố hỏa hoạn trên biển, trong cảng Các tàunày còn trang bị các phương tiện cứu hộ để tàu nhanh chóng biến thành phươngtiện cứu hộ trên biển

Đặc trưng chính các tàu đa d ụng như sau:

- Chiều dài tàu từ 29m đến 45m.

- Công suất máy chính từ 1500 HP đến 3000 HP

- Vận tốc tàu thông thường nằm trong phạm vi 12 – 14 HL/h

Điều cần nêu, sức kéo đơn vị tính cho trường hợp thử tại bến (polar pull) 13-15KG/HP

Tàu đa dụng còn được trang bị phương tiện bốc dỡ hàng và khoang chứahàng trên tàu

Dưới đây giới thiệu những tàu kéo đa dụng đã được đóng tại các nước cónền công nghiệp đóng tàu phát triển

Tàu được thiết kế để làm những việc nặng trên biển như kéo tàu, kéo giànkhoan, các công trình n ổi Tàu phải được đảm bảo về mặt an to àn, đảm bảo ổnđịnh để làm việc trong điều kiện thời tiết trở n ên xấu điều này xảy ra trongchuyến đi Công suất máy t àu nhóm này thường vượt quá 4.000 HP Vận tốc chạy

tự do của tàu có lúc còn nhanh hơn tàu vận tải kiểu cũ, đạt đến 16 – 17 Hl/h Cáctàu này luôn trang bị phương tiện cứu sinh, cứu nạn v à cả phương tiện chữa cháy

đủ mạnh Các tàu kể sau thường được coi là tàu kéo kiêm cứu hộ, trong đó nhiệm

vụ cứu hộ có khi lấn lướt vai trò kéo

Tàu kéo – cứu hộ đời mới trang bị máy công suất đến 8.000 – 10.000 HP,tầm hoạt động đến 20.000 hải lý Tàu mang tên Zvarter Zee đóng t ại Netherlandsgiữa những năm sáu mươi trang bị máy công suất 9.000 HP, tầm làm việc lên đến19.800 hải lý Cuối thập kỷ sáu mươi từ Germany người ta hạ thủy tàu kéo kiêmtàu cứu hộ với máy chính công suất 16.000 HP, dự tính chạy với vận tốc chóngmặt trong ngành kéo là 22 hải lý / giờ

Hình 1.1 Tàu kéo kiêm cứu hộ có tên gọi Alice I Moran được đóng vào những

năm bảy mươi.

1.2.1.2 Tàu kéo cỡ nhỏ.

Tàu cỡ nhỏ hoạt động vùng ven biển hoặc vừa kéo biển v à còn tham giakéo tuyến pha sông – biển Tàu Sadko trong hình được trang bị máy chính côngsuất 750 HP

Tàu nhóm này thường có mạn khô khá lớn, đặc biệt mạn khô phần mũi lớnhơn mức bình thường Tàu có tính đi biển tốt, ít bị nước tràn boong Tính ổn địnhhướng của tàu phải cao hơn các tàu kéo cảng

Đặc trưng chung của tàu cỡ nhỏ này: Công suất máy chính khoảng 220 –

750 HP, chiều dài tàu khoảng 20 – 30m Sức kéo trên tang từ 3,5 T đến 8 T Vậntốc tàu không quá 10 – 11 HL/h

Hình 1.2 Tàu kéo đi biển Sadko, lắp máy công suất 750 HP.

Tàu kéo chạy biển nhỏ ký hiệu MB-301 trang bị máy chính 225 HP, chânvịt trong ống đạo lưu được trích dẫn và giới thiệu tại hình dưới đây, hình 1.3.Trong hình 1 – lầu lái đặc trưng của tàu kéo, 2 – forepeak, 3 – thùng xích, 4 –phòng ở bốn người, 5 – buồng phát điện, 6 – phòng 2 người, 7 - phòng ăn, 8 – kétnhiên liệu, 9 – buồng máy, 10 – két nước ngọt, 11 – buồng máy lái

Mặt cắt dọc qua giữa tàu cho phép chúng ta nhìn nh ận rõ hơn profile tàukéo đặc trưng Lầu lái thông lệ nằm tr ước mặt cắt giữa tàu, chiếm vị trí cao và đẹpnhất trên tàu Tỷ lệ giữa chiều dài lầu lái và chiều dài tàu thường lớn, trên 25 %.Mũi tàu cao hơn hẳn những phần còn lại của boong, mạn chắn sóng phía mũithường cao và đủ chắc chống va đập th ường xuyên sóng biển, nước phủ.

Hình1.3 Bố trí tàu kéo đi biển cỡ nhỏ.

1.2.1.3 Tàu kéo trong cảng.

Đặc trưng của nhóm tàu này: Công suất máy chính đủ mạnh song kích cỡtàu không lớn, chiều cao mạn khô chỉ đạt giá trị tối thiểu Khả năng quay trở tàukéo cảng (gọi tắt của tàu kéo hoạt động chủ yếu trong cảng) rất cao Tất cả điềuvừa nêu đảm bảo tàu có thể an toàn và dễ dàng thao tác trong khoảng không gianchật chội, luồng lạch hạn hẹp giữa các t àu trong cảng, giữa tàu và bến, giữa cácchướng ngại khó tránh trong c ác cảng vv…

Tàu có kích thước nhỏ cho nên bố trí tàu nhóm này đòi hỏi chặt chẽ, chi li.Các buồng điều khiển phải đảm bảo thông, thoáng , tầm quan sát đủ lớn, trong khi

đó các buồng sinh hoạt không đ ược thoáng rông như tàu biển khác Dự trữ nhiên

liệu, lương thực, thực phẩm, nước vv… ở mức thấp nhất Thông thường dự trữ đủcho tàu trong vòng 3 – 5 ngày.

Hoạt động trong vùng nước hạn chế, tầm hoạt động chỉ gọn trong khu vựccảng và vùng lân cận do vậy trang thiết bị cho t àu được phép miễn giảm đến mứctối đa Trên nhiều tàu không trang bị tời kéo, hệ thống nâng hạ xuồng cứu sinh.Thay vì tàu kéo trên các tàu nhóm này ph ải có đủ móc kéo, cọc kéo, các cọc bíchbuộc tàu, chằng tàu

Những tàu đã được đóng và sử dụng có hiệu quả được giới thiệu tóm tắt sauđây

Giới thiệu tàu Reid trang bị máy diesel công suất 600 HP, chân vịt trongống đạo lưu, hoạt động xứ lạnh được giới thiệu tại hình 1.4

Hình 1.4 Tàu Reid công suất máy 600 HP.

Trong hình 1.4 các ghi chú mang ý n ghĩa sau 1 – lầu lái, 2 - forepeak, 3 –thùng xích, 4 – két nhiên liệu, 5 – buồng cất giữ áo quần lao động, 6 – buồng giảitrí, 7 – buồng máy, 8 – thùng dầu trực, 9 – kho, 10 – két nước ngọt, 11 – buồngmáy lái

Tàu kéo “ Sao Thổ” lắp máy công suất 1200 HP được trình bày tại hình 1.5

Hình 1.5 “Sao Thổ” với máy chính công suất 1200 HP.

Những ghi chú trong “Sao Thổ”: 1 – lầu lái, 2 – kho, 3 – thùng xích, 4 –buồng giải trí, 5 – buồng công cộng, 6 – két nhiên liệu, 7 – buồng tắm, 8 – buồngmáy, 9 – két dầu trực, 10 – buồng máy lái

Tàu kéo cỡ lớn trong nhóm, lắp má y 2520 HP có dạng như tại hình 1.6

Hình 1.6 Tàu Dingl Bai lắp máy công suất 2520HP.

Trong hình: 1- lầu lái, 2 - forepeak, 3 – thùng xích, 4 – phòng ngủ haingười, 5 – két nước ngọt, 6 – két nước ballast, 5- buồng đựng bình bọt chữa cháy,

8 – két nhiên liệu, 9 – buồng máy, 10 – kho dây, 11 – kho dụng cụ cơ khí, 12 –afterpeak

1.2.2 Tàu kéo chạy sông.

Tàu kéo chạy sông chiếm số lượng đáng kể trong danh sách tàu thủy Cóthể nói, tàu kéo sông với kích cỡ vô cùng đa dạng, từ tàu rất nhỏ đến tàu khá cồngkềnh có mặt hầu như trên tất cả sông, hồ

Đội tàu kéo hoạt trong sông và vùng biển gần bờ có thể coi gồm ba chủngloại: Tàu kéo đơn thuần, tàu đẩy đơn thuần và tàu làm được cả hai việc là tàu kéođẩy Dấu hiệu giúp phân biệt các nhóm l à cơ cấu ghép nối hay còn gọi cơ cấu liênkết giữa tàu kéo hoặc đẩy với phương tiện bị kéo, đẩy cùng phương tiện kéo trêntàu Công suất máy chính trên tàu sông tùy thuộc nhiều vào điều kiện luồng lạch

mà tàu phải làm việc, phụ thuộc vào sức chở của các đối tượng bị kéo Người ta

đã đóng những tàu kéo lắp máy chỉ vài mươi sức ngựa song đã có tàu xuất xưởngvới máy chính trên đó xấp xỉ 2000 HP Cần nói rõ hơn, công suất máy cho tàukéo đẩy không lớn song với t àu đẩy công suất máy đã đạt đến 9000 HP cho mộttàu

Tàu kéo và đẩy:

Tàu nhóm này trong ch ừng mức nào giống tàu kéo trong cảng, kích thước

bị hạn chế đến mức tối thiểu v à theo đó bố trí thiết bị, bố trí t àu nói chung phảitiến hành trong không gian h ẹp

Tàu sông trang b ị máy không lớn, hiếm khi đến 600 HP, sức kéo trên tangchừng 4 – 5 T Chiều dài tàu không muốn vượt quá 20 m Vận tốc tàu trong sôngtheo chế độ chạy tự do chỉ vào khoảng 15 – 20 km/h

Tiện đây lưu ý bạn đọc cách gán đơn vị đo vận tốc tàu Tàu biển luôn phảiđược đo bằng đơn vị truyền thống trong ngành hàng hải là “nút”, dịch ra tiếngViệt là “hải lý/giờ”,viết tắt HL/h Một dặm biển, dịch từ tiếng Anh NM(hải lý) d ài

1852m Trong khi đó v ận tốc tàu chạy trong sông, bất kể loại t àu nào, đều được

đo bằng đơn vị km/h, với 1km = 1000m

Hình 1.7 Bố trí chung hai tàu kéo – đẩy chạy sông tiêu biểu.

Giới thiệu những tàu được khai thác có đặc tính nêu tại bảng dưới đây

0.921.501.100.901.252.002.252.702.201.501.80

3.8 33.0102 106200

3490232149396328270524328304415

2.882.003.872.733.233.623.433.143.623.033.50

4.685.568.068.609.057.786.876.467.788.709.00

2.913.344.546.115.592.902.402.592.644.404.28

1.781.202.181.952.001.131.201.261.231.531.67

0.260.410.860.521.100.840.480.880.531.030.69

Hình 1.8 Dưới đây giới thiệu mặt cắt dọc tàu sông làm nhiệm vụ kéo - đẩy– cứu hộ, công suất máy 600 HP Trong hình ghi chú nh ư sau: 1 - lầu lái (ở vị trírất cao), 2 - buồng trực, 3 - buồng công cộng, 4 - forepeak, 5 - thiết bị chuyêndùng, 6 - buồng máy, 7 - két nhiên liệu, 8 - buồng máy lái, 9 - afrepeak

Hình 1.8 Mặt cắt dọc tàu sông làm nhiệm vụ kéo - đẩy – cứu hộ,

công suất máy 600 HP.

Đặc điểm đầu cần đề cập đến khi thiết kế t àu đẩy là bố trí lầu lái ở vị trícao và tầm quan sát của tàu đẩy phải tốt nhất

1.2.3 Tàu đẩy – kéo và tàu đẩy.

Nhóm tàu này có nhiệm vụ đẩy, kéo tàu hoặc các phương tiện thủy kháctrên những đoạn đường sông không ngắn Nh ìn chung nhóm tàu này có ngoạihình gần giống nhau, lầu lái chiếm vị trí cao v à được bố trí về hẳn phía mũi tàu.Hình ảnh tàu đẩy – kéo, hình 1.9, với công suất 150 HP giới thiệu tiếp l à ví dụcho kiểu tàu chúng ta quan tâm

Tàu nhóm đang đề cập thường khá dài, công suất máy đủ lớn Tàu kéo tạicác sông châu Âu dài đ ến 50 – 55 m Máy chính các tàu châu Âu đạt đến 4000

HP trên những tàu công suất mạnh Vận tốc trong sông của t àu 28 km/h

Tàu đóng tại USA thường trang bị máy rất mạnh, đến 9000 HP Người Mỹđang muốn tăng công suất máy cho đội t àu của họ đến 10.000 hoặc 15.000HP/chiếc

Những hình tiếp theo giới thiệu với các bạn đọc các tàu đã đóng tại cácnước có nền công nghiệp phát triển, nh ư tài liệu tham khảo Các tàu này đã hoạtđộng có hiệu quả trong tại các sông Danube (Trung Âu), Volga (Nga)

Hình 1.10 Tàu đẩy – kéo RT-601, công suất 600 HP.

Hình 1.11 Tàu đẩy OTA – 2001 công suất máy 2000 HP.

Hình 1.12 Tàu đẩy công suất 4000 HP.

Ghi chú trong hình 12 có nghĩa: 1 - lầu lái, 2 – thông gió, 3 – buồng đặtthiết bị chuyên dùng, 4,5,7 – buồng sinh hoạt, 6,8 – buồng công cộng, 9 - điềuhòa, 10 – phòng ăn và giải trí, 11 – bếp, 12 – lối đi, 13 – buồng điều khiển, 14 -ống, 15 – buồng máy, 16,19 – kho, 17 – buồng máy lái, 18 – forepeak, 20 –khoang nước dằn

Như tài liệu tham khảo bạn đọc xem thêm phương án dùng tàu hai thân làmtàu đẩy, lập ra từ những năm sáu m ươi Ngày nay tàu đẩy hai thân đã trở nên kháquen thuộc trong ngành đóng tàu

Hình 1.13 Phương án tàu đẩy hai thân.

Tàu hai thân dùng trên sông Danube trong nh ững năm cuối thế kỷ XXmang dạng đơn giản như trình bày tại hình 1.13 Hình vẽ đang nêu được trình bàytrong bài báo “Hướng mới thiết kế tàu kéo – đẩy”, đăng trong tạp chí “Đóng tàu”

số 5, 1999

Chương 2:

YÊU CẦU KỸ THUẬT ĐỐI VỚI TÀU KÉO

Yêu cầu kỹ thuật đối với t àu kéo là vấn đề được quan tâm hàng đầu trongquá trình thiết kế tàu kéo

Đối với tàu kéo thì yêu cầu quan trọng nhất là phải đạt được sức kéo lớn,nên yêu cầu kỹ thuật đối với t àu kéo còn có những yêu cầu riêng ngoài các yêucầu kỹ thuật đối với các t àu thông thường

2.1 YÊU CẦU KỸ THUẬT ĐỐI VỚI T ÀU KÉO.

Đặc điểm hình học, bao gồm các kích th ước chính và bản vẽ đường hình(hình dạng hình học), là yếu tố có ảnh hưởng rất lớn đến các tính năng hàng h ảicủa tàu nói chung và sức kéo nói riêng Riêng đối với các tàu kéo, đặc điểm hìnhhọc được xem như là yếu tố có ảnh hưởng quyết định đến sức kéo của tàu, yêucầu thường được đặt ra đầu tiên phải đạt được khi thiết kế các tàu kéo Do đó việcnghiên cứu xác định hợp lý đặc điểm h ình học tàu có vai trò và ý nghĩa rất quantrọng, được xem như là một trong các giải pháp đảm bảo sức kéo hiệu quả nhấtkhi thiết kế các tàu kéo

Do đó trong quá trình thiết kế tàu kéo, người thiết kế cần phải phân tích lựachọn các đặc điểm hình học của tàu, đồng thời cũng cần phải phân tích cácphương án bố trí toàn tàu để tìm ra một phương án hợp lý nhất trên cơ sở đảm bảotốt các yêu cầu kỹ thuật đối với tàu kéo

2.1.1 Các yêu cầu đối với kích thước chính của tàu kéo.

Để đáp ứng tốt yêu cầu kỹ thuật, kích thước chính của tàu kéo phải thỏamãn:

- Đảm bảo được diện tích và khoảng không gian cần thiết để bố trí các th ànhphần tải trọng có mặt trên tàu như trang thiết bị, các dự trữ khác

- Các kích thước chính của tàu nên có giá trị nhỏ nhất nhằm đảm bảo trọnglượng và giá thành tàu là thấp nhất

- Tỷ số giữa các kích th ước chính nằm trong giới hạn cho phép nhằm đảmbảo các tính năng hàng hải của tàu, nhất là tính năng sức kéo

a) Chiều dài L của tàu có ảnh hưởng quyết định đến mọi công việc bố trí tr êntàu và có ảnh hưởng đến trọng lượng vỏ tàu được thiết kế Chiều dài L lớn thìcông việc bố trí tàu, bố trí trang thiết bị trên tàu dễ dàng hơn, tuy nhiên s ẽ làmtăng khối lượng vỏ tàu ảnh hưởng đến sức kéo của tàu Nếu chiều dài L của tàunhỏ thì sẽ làm cho công việc bố trí các phương tiện trên tàu trở nên khó khăn hơn.

Vì vậy cần phải lựa chọn chiều d ài L của tàu một cách hợp lý, phải đảm bảo kếthợp hài hòa giữa yêu cầu về bố trí của tàu và yêu cầu về sức kéo của tàu

b) Chiều rộng B của tàu có ảnh hưởng quyết định đến tính năng của t àu.Chiều rộng B quá lớn thì làm cho việc cân bằng dễ dàng hơn, ổn định động tốthơn, tuy nhiên ổn định dọc và tính êm sẽ giảm Chiều rộng B nhỏ đưa đến nhữngđiều tệ hại cho phương tiện, B quá nhỏ sẽ không đảm bảo ổn định ban đầu nh ưmong đợi, ổn định động của t àu rất kém Tàu với B quá hẹp sẽ làm cho lực nângtấm đáy khi tàu chạy không đủ độ lớn và hậu quả là tàu không nâng nổi mình lênmặt nước dù cố chạy nhanh Tuy nhiên ưu điểm của dạng này là ổn định dọc khátốt, tính êm cũng khá tốt Đồng thời tỷ lệ L/B có ảnh h ưởng lớn đến chọn chiềurộng B Như vậy có thể thấy được rằng chọn chiều rộng B cho t àu cỡ nhỏ chạynhanh là công việc mang tính chất dung hòa, theo đó B được chọn trên cơ sở thỏamãn rất nhiều điều kiện khá ng ược nhau

c) Tỷ lệ B/T ảnh hưởng trực tiếp đến tính ổn định t àu, tính lắc và tính hànghải Tỷ lệ H/T có ảnh hưởng đến tính ổn định v à sức cản của con tàu Lựa chọn tỷ

lệ H/T phải đảm bảo đủ mạn khô theo y êu cầu của quy phạm, phải đủ lực nổi dựtrữ Do vậy cần phải lựa chọn tỷ số H/T một cách hợp lý v ì:

- Nếu như mớn nước T không thay đổi v à chiều cao mạn H tăng lên, trườnghợp này thì tính ổn định tàu tăng, giảm bớt tình trạng sóng hắt lên mặt boong, làmtăng chiều cao kiến trúc thượng tầng, lực cản do gió tác dụng v ào tàu tăng, không

có lợi về mặt sức kéo

- Và nếu mớn nước T không thay đổi, giảm chiều cao mạn H th ì lúc nàytrọng tâm tàu tương đối thấp, ổn định ban đầu của t àu được tăng lên, lực cản do

gió tác dụng vào tàu giảm, tuy nhiên ổn định động của tàu giảm, sóng hắt lên mặtboong.

- Khi chiều cao H không đổi, giảm mớn n ước T thì sức cản của tàu sẽ giảm,tốc độ tàu tăng lên, tuy nhiên tính ổn định cũng như tính lắc của tàu sẽ giảmnhanh Điều này không thể chấp nhận được

- Và khi chiều cao mạn H không thay đổi v à tăng mớn nước T, trường hợpnày thì sẽ có lợi về mặt ổn định v à tính lắc của tàu, nhưng lại không có lợi chosức kéo tàu do phần chìm tàu tăng làm diện tích tiếp xúc nước của vỏ tàu nên lựccản tăng nhanh

d) Các hệ số hình dáng của tàu cũng có ảnh hưởng đến các tính năng của t àu:

- Hệ số diện tích mặt đường nước  có ảnh hưởng nhiều đến một số tínhnăng của tàu Nếu hệ số lớn, bán kính ổn định ngang ban đầu ro sẽ lớn, lúc nàytính ổn định của tàu sẽ tăng lên Nếu lớn diện tích mặt đường nước sẽ lớn, lúcnày mặt boong sẽ được mở rộng thuận tiện cho việc thao tác v à đi lại trên tàu.Nếu  quá bé, nguy hiểm nhất là tính ổn định của tàu giảm Vì vậy ta thườngchọn hệ số khá lớn để đảm bảo tính ổn định v à yêu cầu về mặt boong của tàu

- Hệ số thể tích chiếm n ước  có ảnh hưởng lớn đối với các tính nă ng củatàu Nếu hệ số  lớn thì sức cản tác dụng vào tàu sẽ lớn, công suất có ích của t àu

bị giảm nhưng bù lại sức chở của tàu tương đối lớn Nếu hệ số  lớn thì cũng làmgiảm bán kính ổn định ngang của t àu, đồng thời làm giảm độ cao tâm nổi ban đầu

ZCo Điều này làm cho chiều cao tâm ổn định ban đầu ho giảm dẫn đến tính ổnđịnh của tàu bị giảm Ngược lại nếu hệ số  nhỏ, lúc này tính ổn định của tàuđược tăng lên, đồng thời sức cản giảm n ên sức kéo của tàu được cải thiện, đápứng được yêu cầu của thiết kế Vì tàu kéo không chở hàng và tốc độ tự do tươngđối cao, nên hệ số thể tích chiếm nước được lựa chọn nhỏ

*Như vậy, trong quá trình thiết kế tàu kéo thì ta cần phải lựa chọn các kíchthước chính, tỷ số giữa các kích th ước chính và các hệ số hình dáng của tàu mộtcách hợp lý sao cho phải đảm bảo được các yêu cầu kỹ thuật đối với tàu kéo.Trong phạm vi của đề tài này và ở khu vực Việt Nam, th ì các kích thước chính,

các tỷ lệ giữa các kích thước chính và các hệ số hình dáng của tàu sẽ được lựachọn trên cơ sở xử lý số liệu thống k ê các tàu mẫu đang hoạt động có hiệu quảđồng thời phân tích các ưu nhược điểm của các mẫu t àu.

2.1.2 Các yêu cầu đối với đường hình dáng tàu kéo.

Đối với loại tàu này, những yêu cầu đặc biệt về tính h àng hải, tính điềukhiển, tính ổn định và nghiêng dọc cũng như những yêu cầu thao tác khác, đềuphải suy xét nhiều hơn so với các loại tàu khác

2.1.2.1 Đặc trưng chủ yếu của đường hình dáng của tàu kéo.

a) Đối với tàu kéo, khi thiết kế, tăng công suất chưa phải là cách tốt nhất đểtăng sức kéo tàu Biện pháp quan trọng hơn thường là lựa chọn một cánh thỏađáng kích thước thân tàu và đường hình dáng thân tàu Sau k hi kích thước chủyếu đã được xác định, việc thiết kế đ ường hình dáng phải lưu ý những điểm sauđây:

- Độ béo của đường hình dáng: Hệ số thể tích chiếm nước và hệ số lăng trụcủa tàu kéo tương đối nhỏ, do đó sự thay đổi của chiều d ài tương đối L/1/3

ảnhhưởng đến sức cản không r õ rệt như đối với tàu vận tải Mối quan hệ giữa hệ số

thể tích chiếm nước và hệ số diện tích mặt cắt ngang giữa tàu không chặt chẽ nhưtàu vận tải, do đó dùng hệ số thể tích chiếm n ước để nghiên cứu ảnh hưởng của

độ béo của thân tàu đối với tính năng là không thích hợp Đối với tàu kéo, hệ sốlăng trụ là trị số đặc trưng quan trọng hơn

- Đường cong diện tích mặt cắt ngang: Khi chạy tự do sức cản sóng của t àukéo chiếm một tỷ lệ lớn trong sức cản to àn bộ, do đó phải chú ý dến sự phân bố

hướng dọc của lượng chiếm nước Đoạn nước vào của đường cong diện tích mặt

cắt ngang nên dài và gầy, mặt cắt ngang lớn nhất l à vị trí tâm nổi hướng dọc nêndịch chuyển về phía sau một cánh thích đáng, không n ên có đoạn thân ống, đồngthời phải tránh u lồi trên thân tàu

Theo [1] khi thiết kế đường hình dáng, đường cong diện tích mặt cắt ngang

có thể tham khảo đồ thị Tayl or (hình 2.1) Trước tiên dựa vào hệ số và vị trí tâmnổi hướng dọc tính ra hệ số lăng trụ của nửa tr ước thân tàu và nửa sau thân tàu, từ

đó trên đồ thị tra ra tỷ số diện tích giữa các s ườn lý thuyết và mặt cắt ngang lớn

nhất Vị trí tâm nổi di chuyển 1%L, hệ số lăng trụ nửa trước và nửa sau thân tàubiến động khoảng 0,022

Hình 2.1 Đường cong diện tích mặt cắt ngang của Taylor

b) Hình dáng đường nước thiết kế: Để đảm bảo cho tàu có tính hàng hải vàtính ổn định tốt, hệ số diện tíc h mặt đường nước của tàu kéo nên hơi lớn một chút,

và phải thích hợp với hệ số lăng trụ tức l à đảm bảo hệ số lăng trụ đứng nhất định(thường z = / = 0,67), đồng thời khi mớm nước thay đổi, trị số z biến đổi rất ít

Vị trí hướng dọc của trọng tâm mặt đ ường nước cố gắng gần vị trí h ướng dọc củatâm nổi Đường nước chở đầy ở phía mũi nên thẳng phẳng, như vậy có thể cảithiện được tính hàng hải, và không ảnh hưởng rõ rệt đến sức cản

Yêu cầu về tính ổn định đối với t àu kéo là rất cao, hệ số diện tích mặt

đường nước thiết kế tương đối lớn, nửa góc vào nước cũng lớn

c) Đường hình dáng mũi tàu: Sự biến động của đường bao hình dáng mặtcạnh của mũi tàu ảnh hưởng đến sức cản tương đối ít, nhưng lại liên quan mậtthiết đến tính hàng hải của tàu Đối với đường hình dáng nói chung, s ống mũi nênnghiêng về phía trước một cách thích đáng, mũi không vát quá nhiều để đảm bảomột độ sâu ngập nước nhất định, để tránh hiện t ượng sóng va đập

Đối với tàu kéo, đặc biệt đối với tàu kích thước tương đối nhỏ, chiều dài tàuthường nhỏ hơn chiều dài sóng thường gặp, hình dáng mặt cắt ngang mũi tàu

thích hợp với dạng chữ V, tuy rằng sức cản t àu có hơi tăng, nhưng lực cản chốnglắc dọc có thể khá lớn Phía trên đường nước khi chiều cao tương đối thấp cho loedần lên, lực nổi tăng theo một cách nhanh chóng, do đó phải từ điểm t ương đốithấp cho loe dần lên, tốt nhất tạo thành mặt cắt chữ V.

Ngoài dạng mũi tàu thông thường ra tàu kéo còn có dạng mũi hình cầu d) Hình dáng đuôi tàu: Hình dáng đuôi của tàu kéo phải thỏa mãn các yêu cầu

sau đây:

- Cung cấp đủ nước cho chân vịt hoạt động, đối với t àu có chiều rộng tương

đối lớn, đường dòng phía đuôi tàu càng gần hướng đường cắt dọc nên càng phảichú ý cho đường cắt dọc đuôi tàu được trơn tru

- Kích thước chân vịt tàu kéo thường tương đối lớn, do đó hình dáng đuôitàu phải phối hợp rất tốt với chân vịt, v à phải hết sức tránh không khí xâm nhậpkhi chân vịt làm việc

- Hình dáng phía trên đường nước đuôi tàu nên béo một chút, để đảm bảotính hàng hải của tàu khi tàu lùi trong sóng ho ặc khi gặp sóng đuổi, đồng thời l àm

cho tàu hơi tăng mớn nước đuôi vẫn có thể cân bằng với phân lực thẳng đứng khikéo cáp đứng Dạng đuôi tàu này cũng được sử dụng trên tàu kéo

- Đuôi vuông, ngoài tác dụng nâng cao năng lực chống sóng của đuôi t àu,còn cho diện tích làm việc hoặc sinh hoạt khá rộng, cải thiện tính ổn định góc lớn,

tránh đổ lật khi mắc cạn Về mặt tốc độ, đuôi vuông không nhất định l à kémđường cắt dọc của tàu đuôi vuông tương đ ối thẳng hơn Khuyết điểm của loạiđuôi này là khi tàu lùi

- Đuôi vuông nên có m ột độ nghiêng nhất định về phía sau, độ ngập n ước

không nên quá sâu để tránh sức cản tăng l ên Có thể dùng loại đuôi trung gian

giữa đuôi nhọn và đuôi vuông, gọi là đuôi vuông dạng chữ V, thường dùng nhiềutrên loại xuồng chạy nhanh

e) Độ cong mép boong: Mạn khô tàu kéo tương đối thấp, để đảm bảo đủ chiềucao mạn khô mũi tàu, điểm thấp nhất trên đường cong mép boong đều ở phía saugiữa tàu Đối với tàu kéo, để cho vị trí kéo có thể bố trí thấp xuống, do đó để điểm

thấp nhất của đường cong mép boong c àng nằm về phía sau, cách đ ường thẳnggóc mũi tàu 0,6L 0,8L chiều cao của đường cong mép boong tàu kéo cảng.

2.1.2.2 Đường hình dáng đặc biệt của tàu kéo.

a) Dạng tàu kéo hình cầu: Do đường cong diện tích mặt cắt ngang mũi t àu

thay đổi và góc vào nước của đường nước thiết kế giảm nhỏ, dạng tàu mũi hình

cầu có thể giảm nhỏ sức cản sóng, khi chạy tự do, t àu cá và tàu kéo có thành ph ầnsức cản sóng tương đối lớn, dạng tàu mũi hình cầu có lợi thế nhất định đối vớitính chạy nhanh, nhất là khi sức cản nằm ở khu vực đỉnh sức cản

- Khi thiết kế dạng tàu hình cầu, có hai phương pháp để đạt tới thể tích hìnhcầu:

- Cho đường nước chở đầy gầy như vậy góc vào nước mũi tàu càng nhọn,

có lợi đối với sức cản, nhưng giảm tính ổn định

- Giữ nguyên đường nước chở đầy để đảm bảo ổn định, nh ưng bóp gầyphần trước mũi tàu phía dưới đường nước, đơn thuần xét về mặt sức cản, bi ệnpháp này không tốt lắm

- Khi thiết kế đường hình dáng mũi hình cầu, còn phải chú ý các điểm sau

đây:

+ Phần hình cầu phải nhô ra phía tr ước đường thẳng góc mũi tàu, và tốtnhất, tâm hình cầu nên nằm trên đường thẳng góc mũi tàu;

+ Kích thước chiều ngang hình cầu phải lớn hơn chiều dọc;

+ Hình dáng khối cầu nên dưới to trên nhỏ và phải phối hợp trơn tru vớitoàn bộ đường hình dáng thân tàu;

+ Mép trên của khối cầu không nên quá gần đường nước, khoảng cách nàytốt nhất không nhỏ hơn chiều ngang khối cầu

+ Để giảm hiện tượng va đập trong sóng của mũi t àu, phần đáy khối cầunên nghiêng 200 đến 450, mức độ lớn hay nhỏ tùy thuộc vào chiều rộng khối cầu

Để tiện cho việc thi công, đáy khối cầu n ên thiết kế theo mặt nón, để giảm khốilượng hỏa công

+ Còn phải chỉ rõ vị trí tâm nổi của tàu mũi hình cầu có thể bố trí về phía

trước một chút, đối với một số loại t àu, như vậy sẽ có lợi cho việc điều chỉnh

nghiêng dọc

Hình 2.2 Tàu mũi hình cầu.

b) Loại tàu mũi vát: Đặc điểm của loại tàu này là phần mũi dưới đường nước

bị vát lớn, hình dáng mặt cắt các đường sườn lý thuyết gần như song song và códạng V hoàn toàn Hình 2.3 là đường hình dáng dạng mũi vát (còn gọi là đườnghình dáng Mayer)

- Loại tàu này có biên độ lắc dọc nhỏ, tổn thất tốc độ trong sóng gió khánhỏ Ngoài ra, do diện tích mặt tiếp xúc n ước tương đối bé, khi tốc độ thấp, so với

đường hình dáng thông thường sức cản tương đối nhỏ Cũng phải chú ý mũi t àu

vát quá lớn không có lợi đối với tính năng điều khiển của t àu

Hình 2.3 Loại tàu mũi vát

c) Dạng tàu gãy góc: Loại hình dáng thân tàu này được các nước gọi là hìnhdáng con thủy lực (hydroconic) Loại đ ường hình dáng đơn giản này được sửdụng cho tàu kéo và các loại tàu nhỏ đi biển Đặc điểm chủ yếu của loại đ ườnghình dáng này là hình d ạng mặt cắt ngang được thiết kế theo kiểu hai đ ường gãy

góc, các đoạn tương ứng trên các mặt cắt ngang của đuôi t àu đều song song với

nhau, xem hình 2.4

Hình 2.4 Đường hình dáng gãy góc

- Khi thiết kế nếu xét được đặc tính động lực d òng, tính năng hàng hải củadạng này không thua kém dạng tàu thông thường Đường dòng của loại tàu hìnhdáng gãy góc, ở phía mũi tàu thì theo hướng mặt cắt nghiêng, ở phía lái theo

hướng mặt cắt dọc

- Trong thiết kế hình dáng đuôi tàu, chú ý cho dòng chảy trơn, dòng theophân số đều đặn, do đó khe hở giữa cánh chân vịt và khung giá lái có thể nhỏ, làm

tăng đường kính chân vịt, để đạt tới hiệu suất tương đối cao Loại tàu này có các

ưu điểm sau đây:

 Đơn giản hóa đường hình dáng, thi công dễ dàng Khi thiết kế, có thể lợi

dụng đầy đủ đặc điểm của loại t àu dạng phẳng này, tôn vỏ dễ khai triển, ít phảihỏa công So với tàu thường, lượng công tác gia công vỏ tàu có thể tiết kiệm đượckhoảng 30%

 Có ưu điểm nhất định về tính hàng hải, khi lắc dọc, chân vịt ít bị nh ô ra

ngoài mặt nước, đường nước mũi lái tương đối trơn, vòng quay chân vịt không bịgiảm nhiều Do đó, tổn thất độ trong sóng gió rất ít Đ ồng thời mặt cắt ngang mũitàu có dạng chữ V có lợi cho tính h àng hải của tàu

 Dễ đạt được tính ổn định đầy đủ Để đường nước hướng theo mặt cắt

nghiêng chảy suôn sẻ, góc vào nước thường tương đối lớn, mặt đường nước phíamũi tàu béo, đồng thời để đảm bảo đuôi tàu phủ kín chân vịt, mặt đ ường nước

đuôi tàu tương đối rộng Do đó hệ số diện tích mặt đường nước khá lớn, điều này

có ý nghĩa thực dụng đối với tàu kéo, tàu cỡ nhỏ đi biển

Nếu chọn hệ số lăng trụ thỏa đáng, sức cản của dạng t àu gãy góc có thể gần

như dạng tàu thông thường

Chương 3:

THIẾT KẾ TÀU KÉO 600 HP PHỤC VỤ CHO

CÔNG TÁC LAI DẮT TẠI CẢNG NHA TRANG

3.1 XÂY DỰNG NHIỆM VỤ TH Ư THIẾT KẾ.

Các thông số cơ bản của tàu:

- Chiều dài lớn nhất: Lmax = 25.5 m

- Chiều dài thiết kế: Ltk = 23.77 m.

Các thông số cơ bản của tàu:

- Chiều dài lớn nhất: Lmax = 23 m

- Chiều dài thiết kế: Ltk = 22 m

- Chiều rộng lớn nhất: Bmax = 7.44 m

- Chiều rộng thiết kế: Btk = 7.2 m

- Chiều cao mạn: H = 3.9 m

- Mớn nước: T = 3.1 m

- Trọng lượng chiếm nước: D = 265.1 T.

0

10 9.5 9 8.5 8 7 6 0.5

CDI CDII CDI CDII

Ñ.chuaån

1000 1000

2900 1000

1000 2900

Các thông số cơ bản của tàu:

- Chiều dài lớn nhất: Lmax = 17 m

- Chiều dài thiết kế: Ltk = 16 m

3.3 XÁC ĐỊNH CÁC KÍCH THƯỚC VÀ CÁC YẾU TỐ CỦA TÀU THIẾT KẾ.

Vấn đề hiện nay trong quá tr ình thiết kế sơ bộ là xác định các yếu tố hìnhhọc của tàu thiết kế thỏa mãn được hai yêu cầu:

- Đáp ứng nhiệm vụ thư.

- Đảm bảo tính năng tốt.

Ta sẽ tiến hành lựa chọn một số thông số cho t àu thiết kế dựa vào tàu mẫu

và một số thông số khác sẽ đ ược xác định dựa vào cơ sở lý luận Với cách lựachọn này tàu sẽ có được những ưu điểm của tàu mẫu

Trước hết cần tiến hành lựa chọn một số thông số cơ bản của tàu, việc lựachọn này sẽ dựa vào tàu mẫu và đồng thời kết hợp với những lý luận mang tínhchất lý thuyết

3.3.1 Tính sơ bộ lượng chiếm nước D (Tấn).

Theo [7] lượng chiếm nước tàu sơ bộ xác định từ đồ thị tại h ình 3.1

Hình 3.1 Đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa chiều d ài tàu và lượng chiếm nước.

Trên đồ thị, đường 1 - đối với tàu kéo và tàu đẩy chạy sông, 2 - tàu sôngthuộc phạm vi tương ứng SII, 3 – tàu kéo biển, 4 – tàu hai chân vịt, 5 – tàu đadụng và tàu viễn dương.

Công thức chung trình bày quan hệ trên đây sẽ là:

3 ) 100 /

(L

D

= a

Hệ số a đọc theo bảng sau:

Tàu kéo cảng, hai chân vịt

Tàu kéo cảng, thiết bị đẩy cycloidal

Tàu đi biển

Tàu viễn dương

Tàu kéo, đẩy sông

1,70.1041,39.1041,20.1041,06.104(0,65 – 0,9).104

3.3.2 Lựa chọn chiều dài L cho tàu thiết kế:

- Lựa chọn chiều dài L cho tàu kéo cỡ nhỏ là vấn đề quan trọng nhất, theo

đó toàn bộ công việc bố trí tàu, trang trí phương ti ện chịu ảnh hưởng trực tiếp.Chiều dài tàu L ảnh hưởng quyết định đến trọng l ượng vỏ tàu được thiết kế

- Chiều dài của tàu L bị khống chế bởi điều kiện luồng l ạch Do tàu kéohoạt động ở cảng, tính cơ động cao, do đó phải hết sức rút ngắn chiều d ài thân tàulại và không nên quá bé thì tính ổn định hướng của tàu giảm

- Kích thước chính của tàu kéo được xác định trên cơ sở chức năng, côngdụng và phụ thuộc nhiều vào công suất máy chính

Dưới đây trình bày những công thức thực nghiệm xác định chiều d ài tàukéo L, là hàm của công suất máy P ( theo [7])

Hình 3.2 và hình 3.3 giới thiệu quan hệ L=f(P) cho các t àu sữ dụng máydiesel làm máy chính, hoạt dộng trong cảng hoặc chạy biển

Hình 3.2 Đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa chiều d ài tàu và công suất máy.

Ký hiệu (x) chỉ những tàu kéo cảng, tàu phục vụ quay trở trong cảng d ùngchân vịt cố định, (.) chỉ những t àu trang bị đẩy cycloidal, và (o) giành cho tàu kéocác cảng biển

Hình 3.3 Đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa chiều d ài tàu và công suất máy.

Từ đồ thị có thể phân biệt cách chọn sau: Tàu chạy đường dài nhất thiếtphải có chiều dài lớn nhất trong điều kiện cho phép, các tỷ lệ L/B, L/T phải đảmbảo đủ lớn Tàu cùng công suất song chỉ làm việc trong cảng đòi hỏi tính quay trởtốt song vận tốc chạy tự do không cần lớn, v à theo đó chiều dài không nhất thiết

phải lớn như tàu nhóm trước Đường 1- giành cho tàu đi biển, đường 2 – tàu kéocảng.

Một số công thức thực nghiệm sau đây nói về xác định kích th ước chínhcủa tàu kéo

L = 0 , 233P 28 + 13,7 (m), theo Munro – Smith, dùng cho tàu kéo c ảng = 0 , 223 600  28+ 13,7 = 10,57+13,7 = 24,27 (m)

Tàu kéo cảng, một chân vịt, p< 750 HP

L = 11 + 3,45(P/100) – 0,2(P/100)2 (m)

= 11 + 3,45(600/100) – 0,2(600/100)2 = 11 + 20,7 – 7,2 = 24,5 (m)

Ta chọn chiều dài cho tàu thiết kế là: L = 24,5 m

3.3.3 Lựa chọn chiều rộng B cho tàu thiết kế.

Chiều rộng tàu xác định trên cơ sở thống kê các dạng sau Hình 3.4 trình

bày quan hệ B = f(P) giành cho tàu kéo cảng, tàu đi biển

Hình 3.4 Đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa chiều rộng t àu và công suất máy.

Trên đồ thị, đường 1 – tàu kéo cảng, 2 – tàu kéo cảng, tàu đa dụng, 3 – tàukéo cảng hai chân vịt, 4 – tàu kéo cảng, một chân vịt

Chiều rộng tàu kéo đi biển, tàu kéo cảng tính theo công thức kinh nghiệm Tàu một chân vịt : B = 0,268L + 0,66 ( m)

= 0,268 24,5 + 0,66 = 6,56 + 0,66 = 7,22 (m)

Với tàu chiều dài L < 30m, một chân vịt chiều rộng B cần đạt

B = 0,27L + 0,3 (m)

= 0,27.24,5 + 0,3 = 6,62 +0,3 = 6,92 (m).

Ta chọn chiều rộng cho tàu thiết kế là: B = 6,92(m)

3.3.4 Lựa chọn mớn nước T (m).

Mớn nước T là một trong những kích th ước hình học cơ bản của tàu

Mớn nước T phụ thuộc vào nhiều yếu tố, trong đó điều kiện tự nhi ên mànơi tàu sẽ hoạt động là yếu tố quan trọng nhất Theo thống k ê các mẫu tàu kéo cỡnhỏ ta chọn mớn nước cho tàu thiết kế là T = 1,8 m

3.3.5 Lựa chọn tỷ lệ kích thước của tàu kéo.

Theo [7] tỷ lệ kích thước tàu kéo nên chọn theo kinh nghiệm, dựa v ào tàiliệu thống kê Tập họp các số liệu liên quan tỷ lệ kích thước chính tàu kéo có thểthấy rõ quan hệ giữa các tỷ lệ kích th ước với chiều dài tàu kéo như sau Hình 3.5trình bày quan hệ L/B, L/H, B/T, H/T phụ thuộc L của tàu Ký hiệu (.) giành chotàu 2 chân vịt, (o) giành cho tàu thiết bị đẩy cycloidal, phần c òn lại giành cho tàukéo cảng

Hình 3.5 Đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa L/B, L/H, B/T, H/T phụ thuộc L.

Đồ thị tại hình 3.6 trình bày chi tiết hơn các quan hệ đang đề cập với chiềudài tàu kéo thuộc nhóm tàu kéo cảng, một chân vịt (o) v à tàu quay trở tai cảng(+)

3.3.6 Lựa chọn hệ số diện tích mặt đ ường nước  (C W ).

Hệ số được xác định:  = S/LB

Trong đó:

S: Diện tích mặt đường nước (m2)

L: Chiều dài tàu (m)

1  

Ước tính sơ bộ có thể tính:

 =+0,25Theo [7] hệ số mặt đường nước nằm trong khoảng 0,77   0,95

Ta chọn xấp xỉ hệ số diện tích mặt đường nước  = 0,875

3.3.7 Lựa chọn hệ số thể tích chiếm nước  (C B ).

Hệ số được xác định:  = V/LBT

Trong đó:

V: Thể tích chiếm nước của tàu (m3)

L, B, T: Chiều dài, chiều rộng, mớn nước của tàu (m)

Tàu kéo không chở hàng và tốc độ tự do tương đối cao, nên hệ số thể tíchchiếm nước được lựa chọn nhỏ, hệ số đó nằm trong phạm vi d ưới đây