Kỹ thuật biển ( dịch bởi Đinh Văn Ưu ) - Tập 2 Những vấn đề cảng và bờ biển - Phần 2 doc

4 Độ sâu lạch tàu E.W Bijker, J.J van Dijk, W.W Massie 4.1 Mở đầu Sự phát triển tàu chở dầu siêu lớn thập niên trước dẫn đến phát triển kích thước loại tàu khác Sự phát triển kích thước tàu bao gồm độ mớn nước - đà dẫn đến cần thiết có cửa vào cảng sâu rộng Độ sâu bổ sung có nghĩa ràng lạch tàu phải dài hơn, độ dốc thông thường biển gần bờ Khối lượng vật liệu cần nạo vét đơn vị độ sâu cần thiết tăng độ sâu tăng lên Lượng tiền đầu tư để nạo vét hệ thống giao thông thuỷ tu lạch tăng lên nhanh hàm độ sâu, số lượng tàu cần thiết độ sâu lạch lớn, lÃi thu từ cảng giảm độ sâu cần thiết tăng lên Tất nhân tố kết hợp với đọng vốn quy mô đầu tư lớn đặt yêu cầu lựa chọn độ sâu tối ưu lạch tàu Những nguyên lý sở chung công việc tối ưu hoá đà nhắc đến tập 13 tập I Các bước từ a đến d dẫn mục chương áp dụng đây: việc tổng quan chúng với vấn đề riêng giúp đặt công việc chương a Lựa chọn thiết kế Khi thiết kế tàu hay hàng loạt tàu, bên cạnh độ sâu lạch yêu cầu nhiều nhân tố khác bề rộng lạch hay độ dài lạch Kích thước lạch thường ảnh hưởng đến giá xây dựng, chúng gây ảnh hưởng đến phản ứng tàu lên sóng từ dẫn đến chi phí tổng thất b Xác định kinh phí xây dựng Kinh phí xây dựng phụ thuộc trực tiếp vào kích thước lạch bao gồm chi phí ban đầu nạo vét tu đầu tư tu cần thiết hỗ trợ lưu thông tàu thuyền c Xác định chi phí tổn thất Tổn thất kinh tế thường khó đánh c¸c tỉn thÊt kh¸c C¸c tỉn thÊt cã thĨ nhiều nguyên nhân, ví dụ : Tàu cần phải vào đà sơn lại sau đáy tàu bị tróc sơn đáy cát Tàu khả di chuyển hợp lí lạch nhỏ bị mắc cạn yêu cầu cứu trợ Va chạm tàu thuyền dẫn đến thiệt hại khả đắm tàu Tàu va vào đáy bị thủng đắm 16 Các tổn thất gián tiếp xuất từ tổn thất môi trường dầu loang, nạn người, hàng hay thiệt hại chậm trễ bị kẹt tàu lạch d Lặp lại bước thiết kế khác Một số lượng lớn tham số thiết kế độc lập xem bước a đây- dẫn đến cố gắng tính toán đáng kể vấn đề liên quan 4.2 Tiếp cận vấn đề Quay trở lại vấn đề nêu trên, quan tâm trước hết đến đánh giá độ sâu lạch cho trước theo hai tiêu bản: Liệu độ sâu đà đủ lớn cho phép tàu hoạt động an toàn lạch hay chưa? Liệu có khả tối thiểu dẫn đến việc tàu đụng đáy lạch qua hay không? Cả hai tiêu phụ thuộc vào độ thoáng (sống) đáy tàu Chỉ tiêu phụ thuộc vào giá trị trung bình độ thoáng cho trước (hay cho trước phần lớn thời gian), tiêu thứ hai phụ thuộc vào giá trị tức thời độ thoáng Có thể nhận thấy giá trị trung bình lẫn biến đổi thống kê quan trọng phân tích dẫn sau độ thoáng đáy tức thời độ thoáng đáy trung bình Hình 4.1 Sơ đồ xác định tham số độ sâu lạch Có thể hình dung rõ ràng qua hình ảnh sau: Một tàu qua lạch cho trước với tốc độ định Tốc độ tàu kích thước lạch gây nên tượng hạ hạ mũi tàu kết hợp với độ mớm tàu độ sâu lạch dẫn đến độ thoáng trung bình Hiện cho phép thợ lặn di chuyển dọc phía tàu không gian độ thoáng đáy tàu Nếu độ thoáng đáy tàu vừa đủ, tàu hoạt động đảm bảo (chỉ tiêu thứ đảm bảo!) thợ lặn bơi thoải mải dọc phía tàu Tuy nhiên, có nhiều nhân tố khác cần kể đến Các biến đổi mực nước gây nên triều hay sóng nước dâng dẫn đến biến đổi chậm độ thoáng đáy tàu 17 Sự diện sóng thường gây nên chuyển động tàu xung quanh vị trí độ sâu trung bình Cả biến đổi mực nước phản ứng tàu sóng gây nên mái phía thợ lặn chuyển động lên hay xuống Tuy nhiên đáy lạch lại không phẳng Công tác nạo vét không hay không đảm bảo sóng đáy trầm tích lắng đọng đáy lạch tạo nên bất đồng nhất; đáy phía thợ lặn chuyển động lên xuống Các chuyển động riêng biệt không thËt sù quan träng, nh­ng sù an toµn cđa tµu (và thợ lặn) lại phụ thuộc vào ảnh hưởng tổng hợp Như đáy mái gặp thợ lặn không dễ dàng thoát tàu chạm đáy! Hình 4.1 cho ta thấy số thành phần liên quan kể Các kí hiệu hình xác định phần chương Cả ba mục dành cho trao đổi thành phần độ thoáng đáy Trước bắt đầu việc trao đổi có lẽ cần bàn thêm độ tin cậy số liệu độ sâu lạch Phần lớn nguồn số liệu phổ biến lấy từ đồ thuỷ đạc xuất cho thuỷ thủ Do đồ dành cho thuỷ thủ (hải đồ) nên độ sâu đồ độ sâu nhỏ khu vực bao quanh; đáy biển thực tế nằm thấp bề mặt xác định độ sâu đồ Như khối lượng nạo vét đặc biệt lượng nạo vét ban đầu - đánh giá từ đồ thường lớn Tuy nhiên thông thường, nguồn thông tin tốt thu từ sở phục vụ thuỷ đạc thông qua yêu cầu trực tiếp Các số liệu độ sâu sử dụng để vẽ đồ thường đảm bảo theo yêu cầu đặt 4.3 Các chuyển động tàu Mỗi độ sâu trung bình hướng lạch thiết kế tàu tốc độ đà chọn, số công đoạn thiết kế cần thiết phải xác định ảnh hưởng tượng hạ mũi hạ xác định theo cách đà trình bày mục 3.2 Tổng mức hạ, Z, dẫn đến giảm tương ứng độ thoáng trung bình đáy tàu Độ mớn nước, D, phụ thuộc vào mức độ tải song phụ thuộc vào mật độ nước lạch Các ảnh hưởng chênh lệch mật độ trở nên quan trọng tàu có độ mớn nước lớn ; độ mớn nước tăng lên khoảng 1/2 mét từ vùng nước biển sang vùng nước ngọt, độ mớn nước tàu riêng biệt sử dụng để xác định độ thoáng trung bình đáy tàu Hướng lạch tàu (hướng đường tâm) xác định hướng tương đối cđa sãng tíi ®èi víi mäi ®iỊu kiƯn b·o (Víi mục đích mục có điều kiện sóng tàu Điều kiện loại bỏ sau mục 4.8) Hướng sóng tương đối, phổ sóng bÃo tốc độ tàu kể cho phép xác định phổ sóng bổ sung thêm tàu Các nhà thiết kế tàu cung cấp hàm phản ứng sở cần thiết tương tự thân tàu sử dụng để minh hoạ hình 3.5 Tuy nhiên, điều quan tâm lại chuyển động thành phần mà chuyển động số điểm đáy tàu tương tự điểm đặc biệt (có khả chạm đáy) Mỗi điểm đặc biệt đà lựa chọn, hàm phản hồi 18 điểm này, thu chuyển động thẳng đứng cho biên độ sóng đơn vị so với tần số, xác định theo quy luật động học đơn giản Vị trí điểm đặc biệt tàu nhỏ số trường hợp dễ tìm, song gặp phải khó khăn Đối với tàu buồm đại điểm trùng với điểm thấp phần ngắn sóng tàu Khi quay tàu không gây ảnh hưởng xấu đến điểm (thậm chí làm tăng độ mớm nước) sống tàu nằnm gần tàu, nên hạ xuống quan trọng so với nâng lên tàu Tuy nhiên đồ thường điểm đo độ sâu Đôi số liệu thăm đò thuỷ âm tìm thấy Tuy số liệu loại có mật độ lớn đến hàng mét dọc theo tuyến đo, không hiệu chỉnh triều ; chúng yêu cầu nhiều công việc phải làm để đáp ứng mục tiêu cuối Các số liệu cho ®å nµy th­êng so víi mùc n­íc thÊp nhÊt cã thể có: mực nước triều thiên văn thấp thường sử dụng Mực số liệu đồ thường thấp đáng kể so với mực trung bình lạch tàu lại Điều khác biệt tàu chở dầu siêu trọng đáy tàu tương đối phẳng nên tồn nhiều điểm xem đặc trưng Xét phương diện hạ mực nước toàn đáy thuyền bầu thuộc điểm đặc trưng Tuy nhiên thuyền quay mép đáy trở nên nguy hiểm Nhiều lúc hai loại chuyển động kết hợp lại điểm nhô trước hướng tàu thuyền có bề rộng tương đối trở thành điểm đặc trưng Trong trường hợp nghi ngờ, điểm độ sâu tới hạn cần lựa chọn thử nghiệm Mỗi hàm phản hồi điểm đặc trưng đà xác định, phổ phẩn hồi điểm xác định giống đà trình bày mục 3.5 Phổ phản hồi này, kí hiệu R(), cho ta độ lệch vị trí điểm đặc trưng đơn vị tần số, hàm tần số Phổ mật độ lượng có thứ nguyên m2s so với 1/s Các tần số phổ phản hồi mở rộng tần số thể phổ sóng tới hàm phản hồi ; điều không tương thích theo cách mà phổ phản hồi xác định Trong mục thử thể biến đổi mực nước tương ®èi víi mùc n­íc lùa chän d¹ng phỉ 4.4 Mực nước biến đổi Mực nước, L, tương đối so với số liệu đồ chọn cho mục đích thiết kế lạch phụ thuộc vào nhiều nhân tố Một nhân tố quan trọng mật độ lưu thông tàu thiết kế Nếu tàu thiết kế vào cảng ngày - điều chấp nhận cách hoÃn đến thời điểm gần triều cao Tuy nhiên điều khả thi điều kiện khác dòng chảy cho phép lại an toàn khoảng thời gian Các nhà thiết kế thường bảo thủ chọn mực n­íc cao nhÊt thiÕt kÕ tµu VÝ dơ, nÕu có biến đổi đáng kể mực nước cao tháng, người thiết kế mực nước cao mà ngày thường bị vượt qua, mực cao 19 nhÊt triỊu trùc thÕ (HHWN) NÕu viƯc chê tàu đòi hỏi nhiều chi phí mực nước thÊp nhÊt nªn chän b»ng mùc cao thÊp nhÊt triỊu trực (LHWN) Các tàu có độ mớn nước lớn vào cảng Rotterdam nhận hướng dẫn khuyên họ vào lạch lúc nước cao (HW) Lời khuyên xuất phát từ đường mực nước tính toán cho ngày với đặc trưng tàu Đối với vấn đề riêng này, giá trị L thường dương (phụ thuộc vào số liệu mực nước) có khả không biến đổi nhiều tàu lại Mặt khác, tàu thiết kế cần phải vào cảng thường xuyên phà lại nhiều lần ngày theo thời gian biểu cố định- nhà thiết kế cần chọn mực nước cho phần lớn thời gian đảm bảo Mực nước phải nhỏ mực thấp nước ròng triều sóc vọng (LLWS) nhằm cho phép lại trường hợp rút nước Hiện tượng rút nước gây nên gió thỉi rÊt m¹nh tõ bê Do mùc n­íc thÊp nh­ đà xác định, phân tán có khả vấn đề thấy tµu” ViƯc lùa chän mùc n­íc thiÕt kÕ thÊp nh­ vậy, quan trọng việc lại loại tàu định gây khó khăn việc tối ưu hoá lạch; phần lớn thời gian tàu vào cảng mực nước tương đối cao Việc đánh giá chung lạch tốt nên vào mực nước ngang mực nước trung bình tương ứng phân tán (lớn), bao gồm ảnh hưởng triều lẫn ảnh hưởng khác Các tiếp cận dẫn đến việc đánh giá tốt vấn đề thường xuyên tàu khác với vấn đề thấy tàu đà mô tả Đối với vấn đề khác, độ sâu lạch tương ứng độ thoáng đáy tàu xác định mực nước trung bình chọn Độ phân tán (phương sai) L , xung quanh mực nước trung bình phụ thuộc vào nhiều yếu tố khác Trước hết giả sử tàu vào gần thời điểm triều cao, mực nước lạch biến đổi tăng lên kết triều dâng nước gió khoảng thời gian tàu lạch Mức độ kéo dài phụ thuộc vào độ dài lạch vận tốc tàu Trong trường hợp, có phân tán không lớn biến đổi mực nước (so với liên quan đến vấn đề tàu) Nếu lạch dài hay tàu với tốc độ thấp triều gây nên biến động lớn mực nước tương ứng mực nước trung bình thời gian tàu chạy thấp hơn; độ phân tán mực nước tăng lên Trong mức tới hạn, tàu cần tới chu kỳ triều để qua lạch tàu- vấn đề trở nên tương tự tàu vấn đề thường gặp khác liên quan tới mực nước Mực nước trung bình xem tốt cho việc chọn làm sở vấn đề thường xuyên tàu đánh giá tổng thể lạch Do tàu vào lạch thời gian nào, độ phân tán mực nước bao gồm tác động triều nước dâng bÃo Độ phân tán (phương sai) L dễ dàng xác định theo biến đổi mực nước so với mực trung bình đà chọn Nếu biến đổi mực nước sơ đồ hoá sóng hình sin (khá tốt triều) với biên ®é AL, nh­ vËy: L2  A L (4.01) 20 Bây cần chuyển giá trị giá trị phổ nhằm thu dạng giống đà sử dụng phản hồi tàu, R() điều thực thông qua thể biến đổi mực nước xuất tần số thấp tương ứng chu kỳ thành phần triều; ví dụ tần số triều bán nhật vào khoảng 1,4 x 10-4 rad/s Nhắc lại L đặc trưng cho diện tích nằm phía đường cong phổ, chuyển phổ hình chữ nhật với bề rộng độ cao: L( ) L2 (4.02) Giá trị bề rộng không thực trở nên quan trọng = 10-4 rad/s Giá trị L() thể tần số R() có thứ nguyên m2s 4.5 Độ ghồ ghề đáy Tính bất đồng đáy lạch đo thiết bị hồi âm theo tuyến dọc lạch Những đường cong có giá trị trung bình so với mực nước trung bình đà chọn; giá trị trung bình xác định độ sâu trung bình lạch Độ sâu trung bình có nơi lớn độ sâu hải đồ đà đề cập Sự biến đổi độ sâu đo hàm khoảng cách dọc theo lạch đà bổ sung thêm hàm thời gian Quy mô thời gian phụ thuộc vào tốc độ tàu Với biến đổi trên, đáy biển xử lí tương tự với băng ghi sóng phổ mật độ lượng, kí hiệu r() cần xác định Tuy nhiên, tốc độ tàu biết qua xác định tần số phổ Khi tàu chạy nhanh đáy phổ r() trượt phía tần số cao Hoàn toàn tương tự phổ trước đó, r() có thứ nguyên m2 s Tất nhiên đáy khác cho phổ khác Lạch tàu với ®¸y sãng c¸t däc – sãng ®¸y mega – sÏ có phổ tần thấp so với phổ phản hồi tàu Ngược lại, đáy gồ ghề ví dụ với đá tảng- phần lớn mức phân tán nằm tần số cao Trước kết thúc đề tài độ gồ ghề đáy, nêu số vấn đề liên quan tới độ tin cậy đo đạc độ sâu lạch Các giản đồ máy hồi âm sử dụng để xác định độ gồ ghề dẫn đến kết không phù hợp với trạng Các máy hồi âm đo độ sâu thông qua khoảng cách tương đối so với đầu thu đặt đáy tàu Chuyển động tàu gây sóng phân biệt băng ghi với độ gồ ghề Đo đạc máy hồi âm phụ thuộc vào vận tốc truyền âm nước, phụ thuộc vào nhiệt độ độ muối Tất điều kéo theo sai số đo đạc phản ảnh với độ gồ ghề vào phổ thu Thông thường điều không thực đáng lo ngại nhà thiết kế sử dụng phép tính toán tối ưu không đề cập đến kết thực 21 4.6 Những biến đổi độ thoáng đáy tàu Bây sau đà xác định xong phổ chuyển động điểm thÊp nhÊt cđa tµu, R(), phỉ cđa mùc n­íc L(), phổ độ gồ ghề đáy, r(), dễ dàng định phổ độ thoáng đáy tµu, e(): e() = R() + L() +r() (4.03) ViƯc tính toán tiến hành tần số phổ độ thoáng đáy tàu hàm tần số Phổ mô tả mức phân tán độ thoáng đáy tàu xung quanh giá trị trung bình tần số tương ứng; nói điều độ thoáng thực đáy tàu Tuy nhiên độ thoáng trung bình đáy tàu đà sử dụng để xác định e() lại phổ thu Nhằm mục đích triển khai tính toán thống kê sau này, cần phải thể thông tin chứa đựng phổ e() dạng tiện lợi Tổng quan chương 11 tâp I đà cho thấy rằng, phải cần đến số bổ sung đó, N, dạng chuyển động đặc trưng (Hsig sử dụng đây) tương tự Chu kú trung b×nh bỉ sung, Tm cã thĨ thay cho N Biên độ dịch chuyển thể phổ đặc trưng độ lệch chuÈn:   e   e( )d (4.04) không khác diện tích nằm biểu đồ phổ Diện tích thường kí hiệu m0 hay moment bậc Chu kỳ trung bình cực đại tương đối hàm đặc trưng bëi e(), theo Rice (1944-1945) sÏ lµ: m  Tm  2    m4  j (4.05) moment bậc j xác định theo công thøc: m j    j e( )d (4.06) Phương trình 4.04 trường hợp riêng 4.06 Các đại tương đối nêu xác định qua giá trị cực đại biến động độ thoáng đáy không tương ứng với mực tuyệt đối cực tiểu âm xuất chúng Bằng cách đó, khả xuất cực trị độ thoáng đáy đà kể đến Hình 4.2 minh hoạ cho ta định nghĩa Tm vào băng ghi biến động độ thoáng đáy tàu cần thiết Cho giá trị Tm số lần vượt qua cực trị độ thoáng đáy, N, xác định cách chia khoảng thời gian tàu di chuyển lạch cho Tm Các moment sử dụng để xác định thông tin khó xác định liên quan đến tập tính độ thoáng đáy Thông tin độ rộng phổ, :   1 m0 m0 m (4.07) 22 Hình 4.2 Biến động độ thoáng đáy tàu với định nghĩa : cực đại, : điểm cắt không, Tm: khoảng cách cực đại, T0: khoảng cách điểm cắt không Nếu = cực trị băng ghi độ thoáng đáy đặc trưng phổ e() mô tả phân bổ chuẩn Mặt khác, = phân bố Rayleigh lại có khả mô tả gần cực trị độ thoáng đáy tàu Đối với vấn đề tại, hy vọng giá trị gần thành phần vế phải 4.03 hàm với cực trị gần với phân bố Rayleigh Có lẽ nên chấp nhận ảnh hưởng tương đối thành phần 4.03 lên tham số thu Do e xác định diện tích nằm đường cong e() diện tích tổng diện tích phổ thành phần, nên phân bố tần suất phổ ( e()) không đóng vai trò giá trị e Tuy nhiên, không thiết phải sử dụng phổ độ thoáng đáy tàu mong muốn giá trị e Sự cần thiết tương đối thành phần xác định giá trị phổ riêng tương quan giá trị khác Đáy lạch với đồ gồ ghề cao thường đóng vai trò quan trọng độ thoáng đáy tàu so với trường hợp đáy trơn Còn lại hai tham số, Tm phụ thuộc vào moment xung quanh đường = đà thể phương trình 4.06 Các mối quan tâm tập tính phương trình cho thấy j > phần diện tích phổ tần số tương đối cao đóng vai trò quan trọng mj so với phần diện tích tương đương tần số thấp Đồng thời vượt trội tần suất cao trở nên rõ nét j tăng lên Trước hết điều lí giải phải quay lại mục 4.4, giá trị sử dụng phương trình 4.02 thường quan trọng, diện tích thành phần phổ L() có giá trị không đổi thể gần với trục = đóng vai trò không đáng kể việc xác định mj j > 23 Với kiến thức moment phương trình 4.05 thấy giá trị phổ tần cao đóng vai trò định xác định Tm trước hết thông qua nhân tố m4 Với nguyên Tm giảm tương tự tổng lượng phổ độ thoáng đáy chuyển dịch phía tần số cao Như vậy, thành phần tần số cao e() xác định Tm làm cho giá trị nhỏ số lần đếm N lớn Nếu đáy biển nhiều đá, thành phần tần số cao e() thu từ r() độ gồ ghề đáy ảnh hưởng lớn đến Tm Mặt khác, đáy lạch có sóng cát dọc lớn, Tm xác định chuyển động tàu Giá trị phương trình 4.07 lại phức tạp phân tích Tuy nhiên, giá trị tăng lên bậc tần số phổ e() tăng lên Do tần số thấp thường gần (do L()) tần số cao phổ độ thoáng đáy xác định giá trị Ngoài trường hợp độ gồ ghề đáy thể ảnh hưởng đến tần số cao tương đối e(), hy vọng phân bố Rayleigh mô tả thoả đáng đặc trưng thống kê cực trị độ thoáng đáy Trước xác định cực trị đó, ôn lại tính chất phân bố Rayleigh mục 24 4.7 Các tính chất phân bố chuẩn phân bố Rayleigh Như tổng quan, tính chất phân bố Rayleigh phân bố chuẩn dẫn sau Trong phương trình bảng 4.1 x tham số không thứ nguyên chia cho chuẩn sai Bảng 4.1 Các tính chất phân bố chuẩn phân bố Rayleigh p(x) x ChuÈn Rayleigh 0,50000 1,00000 0,2 0,42075 0,98020 0,5 0,30854 0,88250 1,0 0,15866 0,60653 1,5 0,06681 0,32465 2,0 0,02276 0,13534 2,5 0,00621 0,04394 3,0 0,00135 0,01111 4,0 31,5.10-6 333,5.10-6 5,0 0,287.10-6 3,727.10-6 6,0 986,6.10-12 0,0152.10-6 7,0 1,280.10-12 22,90.10-12 8,0 622,1.10-18 12664.10-18 9,0 0,1128.10-18 2,577.10-18 10,0 7,62.10-24 192,87.10-24 §èi víi ph©n bè Rayleigh: p( x )  x2 e (4.08) phân bố chuẩn với trung bình 0: p( x )   2q  e dq x (4.09) đó, hai phân bố: 25 p(x) xác suất giá trị x hay lớn Giá trị p(x) hàm x trình bày bảng 4.1 4.8 Khả va chạm đáy lạch Bây tính chất thống kê biến động độ thoáng đáy đà xác định, thông qua e N, thử xác định thời điểm tàu va chạm đáy lạch hay thợ lặn bị kẹt Điều xẩy độ thoáng đáy trở nên hay nói cách khác biến đổi độ thoáng đáy tức thời, e(t), vượt độ thoáng đáy trung bình cho trước Tất nhiên e N mô tả biến đổi độ thoáng đáy Biểu thức cho độ thoáng đáy trung bình thu từ bảng 4.1: (4.10) c hL DZ độ thoáng thực thời điểm là: c(t) = c e(t ) (4.11) đó: c độ thoáng đáy tàu cho trước, h độ sâu nước so với mực đáy trung bình đo từ số số liệu mực nước, D độ mớn nước tàu, L mực nước tương đối so với số liệu tương tự h, Z độ hạ thấp tổng cộng điểm đặc trưng đáy tàu Bây cần phải đánh giá khả e (t ) vượt qua c Trước triển khai tập đó, khẳng định mối quan tâm đến khả tàu chạm đáy tối thiểu lần tàu qua lạch Điều dẫn đến việc tàu chạm đáy tất gây tổn thất, có nghĩa không quan trọng việc có xẩy thường xuyên hay không Cuối cùng, dựa vào tính chất xác suất : [khả xẩy lần] = [khả không xẩy ra] (4.12) Bắt tay vào tập, tiến hành tính độ thoáng đáy tàu phi thứ nguyên cách cho chuẩn sai độ thoáng : c x (4.13) e x độ thoáng đáy phi thứ nguyên giới hạn sử dụng 4.08 Khả giá trị tới hạn biến đổi độ thoáng đáy hay lớn c là: p( c ) e x2 (4.14) Khả c không bị vượt qua là: 1- p(c ) (4.15) Trong thời gian tàu qua, có N giá trị tới hạn độ thoáng đáy tàu Khả số giá trị tới hạn N lớn c là: 26 p(c )N (4.16) Cuối cùng, khả tàu không chạm đáy lần qua lạch sÏ lµ : E1   1  p (c ) N (4.17) E1 xác suất tàu gặp khó khăn lạch chạm vào đáy qua lạch điều kiện bÃo (hướng sóng độ cao sóng) sử dụng để xác ®Þnh R() Chóng ta ®· chän ®iỊu kiƯn ®èi víi c đủ lớn cho phép đáp ứng tiêu hoạt động tàu Bài tập xa xem đầy đủ Bất điều kiện bÃo xuất mật độ lưu thông tàu gây ảnh hưởng lên phép tối ưu hoá Các nhân tố xem xét ®Õn mơc tiÕp theo 4.9 MËt ®é l­u th«ng tàu Cho thay vào chỗ tàu có đồng thời tàu Điều xẩy E1? Cách trả lời nhanh không xác hai tàu có 2N cực trị độ thoáng tàu N phương trình 4.17 cần thay 2N Nguyên nhân kết sai nằm chỗ E1 xác suất hai tàu gặp khó khăn, song đà bỏ qua khả tàu an toàn qua lạch tàu lại phải dừng nơi Cách lập luận có hai tàu vào lạch khả tàu gặp khó khăn trung bình lớn gấp đôi Nói chung, có m tàu lạch xác suất gặp nạn m E1 (4.18) Biểu thức 4.18 dẫn đến xác suất tổng cộng tàu gặp nạn lớn Nhìn qua điều vô lí, cần nhớ lại điều cần gắn với tổn thất tai nạn tàu riêng rẽ nên biểu thức 4.18 trở nên lớn điều phản ảnh khả số tàu nhiều bị lâm nạn thời gian Tuy nhiên mật độ lạch gây ảnh hưởng lớn lên kết tính toán Trên đà tính xác suất lâm nạn m tàu lạch điều kiện bÃo định, xác suất diện m tàu bao nhiêu? Đối với điều kiện lưu thông tàu bình thường, xác suất , p(m), diện m tàu lạch thời gian giảm m tăng Thấy rằng, vấn đề gặp, ví dụ p(m) gần m = (m = hoµn toµn cho 4.18!) Tương quan giá trị p(m) vào m thường rút cho lạch xây dựng thông qua lý thuyết tiêu tàu đến phục vụ tàu Nói cách tổng quát, p(m) trở nên nhỏ không đáng kể m lớn giá trị M Từ lí thuyết thống kê, ta cã: M'  p ( m)  m 0 (4.19) 27 Thông tin kết hợp với kết trước của Xác suất tàu thiết kế khai thác lạch tàu gặp khó khăn điều kiện bÃo cho trước với điều kiện lưu thông tàu là: M' E '1  E1  mp(m) m 0 (4.20) Trong E1 nằm dấu tổng đại lượng độc lập số tổng m Nếu điều kiện bÃo không đổi- hay không gây ảnh hưởng lên tàu gây ảnh hưởng lên độ thoáng đáy tàu- kết thúc tập Lạch tàu nội thuỷ thoả mÃn yêu cầu trên, phần lớn lạch cảng điều không chấp nhận ảnh hưởng điều kiện sóng biến đổi ®­ỵc ®Ị cËp ®Õn mơc sau 4.10 BiÕn ®éng điều kiện bÃo Điều kiện bÃo sử dụng ®©y th­êng ®ång nghÜa víi “®é cao sãng” cã nhiều biến tham gia vào phép tối ưu hoá độ sâu lạch Điều kiện bÃo cần thiết đế xác định chuyển động tàu bao gồm hướng sóng so với trục lạch phổ sóng Đặc trưng phổ ví dơ phỉ Pierson Moskovich – cã hai tham sè lµ độ cao sóng (hay biên độ) chu kì sóng Số liệu sóng cần thiết để tối ưu hoá tham gia vào xác suất thống kê thông thường chọn tổng hợp độ cao, chu kì sóng lẫn hướng sóng Các số liệu sóng dạng rộng thường có, nhà thiết kế phải cần đến phép tổng hợp số liệu thống kê độ cao theo chu kú vµ theo h­íng sãng VÝ dơ, xem xét độ dốc sóng thường dẫn đến tương quan độ cao sóng chu kỳ sóng; vị trí địa lí vùng đất xung quanh thường dẫn đến tương quan độ cao sóng hướng sóng hay chu kỳ sóng hướng sóng khúc xạ sóng trở nên quan trọng Kết phân tích số liệu sóng dẫn đến bảng liệt kê tổ hợp độ cao sóng đặc trưng, Hsig, chu kỳ sóng đặc trưng,T 0, hướng sóng, , xác suất tương ứng, p(H,T,) tổ hợp xuất Xác suất xác suất mà phổ hướng sóng cho trước tính vào thời điểm Nếu ý đến trường hợp ngoại lệ, H = (không có sóng), thì: N' pi ( H , T ,  )  (4.21) i 1 đó: i số giá trị bảng số liệu bÃo, N số số liệu bảng, N thường số lớn Mỗi bảng đặc trưng bÃo xác định, dễ dàng kết hợp với công việc vừa triển khai Xác suất tàu thiết kế gặp khó khăn điều kiện bÃo đà chọn b·o nµy xt hiƯn: E2 = E1 p(H,T, ) (4.22) Tất nhiên, p(H,T, ) mô tả với số công thức (4.21) E2 cần đưa thêm số i Nếu tất điều cần thiết, đà mừng rồi, song điều khó xẩy Mỗi N chuỗi số liệu điều kiện 28 sóng khác dẫn đến phổ phản hồi Ri() Do hàm phản hồi chuyển động thẳng đứng điểm đặc trưng đáy tàu phụ thuộc vào góc tíi cđa sãng, , chóng ta cịng cÇn sư dơng số hàm phản hồi khác để xác định Ri() từ tập hợp N phổ sóng May mắn số lượng hàm phản hồi cần thiết thường N; thân hàm phản hồi lại phụ thuộc trước hết vào hướng sóng vào độ cao hay chu kỳ sóng Cũng có khả tồn kết hợp điều kiện bÃo mực nước trung bình L chuẩn sai chúng, L Điều nghĩa phổ L( ) kết hợp với diều kiện bÃo, màc kết hợp với chúng thông qua phương trình 4.10 Điều có nghĩa hàm phản hồi phụ thuộc vào mực nước điều kiện bÃo, hàm phản hồi phụ thuộc vào c (ít c nhỏ so với bề rộng tàu) Đối với vấn đề thường gặp tàu, theo quan điểm công trình cảng biến đổi mực nước bÃo phản ảnh L L mực nước trung bình Ngược lại, bây giờc không biến đổi việc tính toán trở nên phức tạp Trước kết thúc vấn đề liên quan đến b·o chóng ta cã thĨ triĨn khai sù kÕt hỵp vấn đề mật độ lưu thông tàu với điều kiện bÃo Bài toán đơn giản việc đóng cửa cảng điều kiện bÃo nguy hiểm Điều lý giải qua việc tai biến kinh tế tàu lạch lớn giá phải trả cho tàu lưu lại rẻ so với chi phí phải dành cho nạo vét lạch sâu thêm Tương tự kết hợp mật độ lưu thông tàu điều kiện bÃo dẫn đến việc hạn chế cho số lượng lớn tàu vào cảng dự báo có bÃo nguy hiểm Từ thấy việc tính toán không cần thiết tính chất phức tạp nó, song nhà thiết kế cần lường trước nhiều vấn đề nhằm kết hợp chúng vào nhân tố chung Mơc 4.11 sÏ trao ®ỉi vỊ mét sè ý tưởng đảm bảo giữ lại quy trình giải giới hạn hợp lí 4.11 Các bước đánh giá Có hai vấn đề cần quan tâm mục này: Làm để giảm bớt vấn đề vừa nêu kết sử dụng nào? Bằng việc yêu cầu quy trình giải quyết, thấy phần lớn cố gắng tính toán tập trung cho việc xác định phản hồi tàu nhiều lần Trước hết, điều đơn giản hoá cách cho sóng tới với góc 30 đồng nghĩa sóng từ cảng hay từ bờ xuất phát Điều làm giảm làm giảm bớt công việc tính toán hàm phản hồi Số lượng hàm phản hồi giảm nhiều bỏ qua ảnh hưởng biến đổi nhỏ độ thoáng đáy tàu trung bình đối so với độ thoáng thực tế hàm phản hồi Cách tiếp cận có nghĩa biến đổi độ thoáng trung bình nhỏ khoảng 10% có khả không làm biến đổi đáng kể phản hồi tàu phổ sóng cho trước (ảnh hưởng 10% biến đổi c dẫn đến tăng xác suất tàu bị nạn, song ảnh hưởng đến E1 lại không đáng kể) 29 Bước cuối cho phép làm giảm số lượng cần thiết hàm phản hồi tính toán theo bước hướng sóng lớn Bước tính nhỏ 30 trở nên lÃng phí, song góc 45 lại thô Tất nhiên quy trình giải phải đơn giản bước tính góc sóng thống kê bÃo (hay nhân với số chẵn lần) sử dụng tính toán hàm phản hồi cần thiết Chuyển sang phần tính toán khác với thủ tục kèm theo sóng gây ảnh hưởng đáng kể lên chuyển động tàu xuất phát từ số hướng định điều kiện địa lí hay khí tượng (ví dụ gió mùa) quy định Nếu thành phần lưu thông tàu đảm bảo loại trừ điều kiện bÃo (trường hợp cá biệt) việc đưa m p(m) vào tính toán trở nên không cần thiết Số hạng: M' mp( m) m trở nên không phụ thuộc vào bÃo bị loại tính đến sau tổng 4.23 đà tính toán xong Tuy nhiên việc giảm công sức tính toán theo cách không đáng kể so với tính toán phản hồi tàu Vậy rút điều gì? Kết công việc vừa bàn dẫn đên bảng có N giá trị E2, giá trị ứng với điều kiện bÃo khác cho loại tàu định Xác suất tàu gặp khó khăn, E3, khoảng thời gian ngắn là: N' E E 2i i (4.23) Do nhà kinh tế thường sử dụng giá trị E3 trung bình năm tính xong E3 nêu cần phải chuyển sở năm (Hiện tính cho khoảng thời gian tàu lạch) Về nguyên lý, xác suất đảm bảo có điều không ổn cho thời đoạn năm Số lượng khoảng thời gian, M, phụ thuộc vào thời gian lưu thông tàu Đối với thời gian chuyển tiếp ngày M 1460 Xác suất tàu bị tổn hại sở năm, E4, là: E4 = M E3 (4.24) Vậy không sử dụng số lượng tàu thiết kế năm khai thác lạch thay cho M (như đà xác định đây) phương trtình 4.24? Cách đặt vấn đề hợp lý hình thức song không xác; ảnh hưởng tổng mật độ lưu thông phân bố hàm thời gian đà kể đến qua m p(m) phương trình 4.20 Sử dụng số lượng tàu lần dẫn đến việc tính ảnh hưởng mật độ lưu thông tàu hai lần Tương tự phương trình 4.18, E4 lớn Các giải thích dẫn mục 4.9 giữ nguyên giá trị Bây giờ, xác suất năm thiệt hại tàu thiết kế đà biết, cần xác định thiệt hại tương ứng tiền: thiệt hại tiền hàng năm = E4 x thiệt hại tai nạn riêng lẻ (4.25) Giá trị tương ứng thiệt hại hàng năm tàu thiết kế 30 Vậy tàu khác nào? Do kích thước, độ thoáng đáy tàu phản hồi lên tác động sóng khác nên nói thiệt hại tổng thiệt hại đơn lẻ Theo lý thuyết, cần phải tiến hành tính toán tất tàu vào cảng, song thực tế cần tính cho số loại tàu định Hiển nhiên xác suất tàu bị cạn lạch dành cho chàu chở dầu siêu lớn gần toán kĩ thuật Tổng thiệt hại hàng năm lạch tổng thiệt hại năm tàu liên quan chi phí tu, nạo vét lạch Nhằm mục đích đánh giá thiết kế tổng thể (bao gồm kinh phí xây dựng) chi phí hàng năm chuyển sang phần kinh phí tổng đầu t­ víi l·i f cho phÐp cung cÊp ®đ tiỊn trang trải cho chi phí hàng năm khoảng thêi gian tån t¹i l cđa l¹ch Trong kinh tÕ học, chi phí cho thiệt hại hàng năm chuyển sang vốn đầu tư cách nhân với chØ sè rñi ro (pwf : present worth factor): pwf  (1  i ) n  i (1 i) n (4.26) đó: i lÃi suất tiền vay khoảng thời gian chục năm, n số chu kỳ trả Chi phí chung lạch thiết kế tổng chi phí xây dựng, chi phí mát chi phí tu Sau tổng kinh phí lạch thiết kế đà chọn trước xác định, bắt tay vào chặng đường dài tối ưu hoá thiết kế Chúng ta lặp lại công việc nêu đối víi c¸c thiÕt kÕ kh¸c Cã rÊt nhiỊu biÕn thiÕt kÕ kh¸c cã thĨ sư dơng cho tèi ­u hoá; danh sách tóm tắt khả sau chØ mang tÝnh chÊt minh ho¹ Tham sè quan träng tối ưu hoá độ sâu lạch thân độ sâu lạch Biến đổi độ sâu h gây nên biến đổi nhiều không đối vớic theo công thức 4.10 Do biến đổi độ sâu dẫn đến biến đổi tượng hạ mực tàu, hàm phản hồi, nên độ thoáng trung bình đáy tàu lẫn mức phân tán (chuẩn sai) bị biến đổi Ngoài ra, chi phí cho nạo vét (bao gồm xây dựng tu) tăng lên độ sâu lạch tăng Một khả khác biến đổi kéo dài lạch Điều trước hết dẫn đến biến đổi thành phần sóng dòng chảy lạch Lại lần chuyển động tàu bị biến đổi theo biến đổi đặc trưng thống kê độ thoáng đáy tàu Lạch dài hay ngắn làm biến đổi số lượng cực trị độ thoáng đáy tàu N Chi phí xây dựng nạo vét, tu phụ thuộc vào hàm độ dài lạch Cách lựa chọn thứ ba xây dựng công trình chắn sóng Công trình làm cho thành phần sóng lạch biến đổi làm giảm chuyển động tàu mức phân tán độ thoáng đáy tàu Công trình chắn 31 sóng làm biến đổi thành phần dòng chảy làm giảm chi phí nạo vét bảo dưỡng Mặt khác chi phí đầu tư công trình chắn sóng đưa vào chi phí lạch nhằm đảm bảo tính thực tế tối ưu lạch Cũng có thay đổi xẩy trình khai thác lạch Vậy điều xẩy tàu yêu cầu lưu thông với tốc độ nhỏ hơn? Nó dẫn đến việc suy giảm mức hạ mực tàu tăng độ thoáng đáy tàu Phổ sóng đo tàu có thay đổi tương tự tần số phổ độ gồ ghề đáy Thời gian chuyển tiếp tàu tăng lên với số lượng cực trị độ thoáng đáy ®èi víi tõng tµu Mét sè sù thay ®ỉi dẫn đến giảm xác suất gặp nạn, số khác lại làm tăng xác suất hệ chung việc giảm tốc độ tàu khó dự báo Sự biến đổi cuối cần nhắc đên việc không cho phép số dạng lưu thông lạch theo số điều kiện định Để đảm bảo cho lưu thông chung không đổi, dạng lưu thông bị giới hạn cần cho phép số thời gian định cách thay ®ỉi chÕ ®é l­u th«ng NÕu ®iỊu kiƯn ®ãng cưa lạch liên quan đến mực nước (điều thường dễ chấp nhận) mực nước trung bình mức phân tán làm thay đổi đặc trưng độ thoáng đáy tàu, việc chậm trễ tàu gây thiệt hại cho lạch 4.12 Tóm lược Từ phân tích dường tự thấy tiến hành thiết kế hoàn hảo lạch tàu Rất đáng tiếc nhiều vấn đề liên quan chưa xem xét đến Lạch tàu sử dụng phân tích đà sơ đồ hoá mặt cắt dọc Trong tàu lại phải vượt qua chướng ngại có kích thước lớn thân tàu Một giới hạn khác xuất phát từ giả thiết cho có điểm thân tàu chạm đáy Điều cho số loại tàu thuyền buồm đại có đáy ngắn sâu, tàu đáy phẳng sà lan Đối với loại tàu nhiều điểm trở nên điểm đặc trưng theo nghĩa độ thoáng đáy tàu Đồng thời ta đà không ý đến ảnh hưởng chiều dài tàu lên số lượng cực trị độ thoáng đáy tàu Tàu có chiều dài L chuyển động với tốc độ V nằm độ cao định so với đáy khoảng thời gian L/V giây Một số cực trị khác xuất khoảng thời gian dẫn đến khả tàu chạm đáy lạch Cũng số vấn đề khác xuất hiện, ví dụ chuyển động tàu xuất tần số thấp so với giá trị mà đỉnh độ nhám đà kể đến (và hy vọng vượt qua được) Bằng cách khác, ý tưởng xem xét qua việc đáy có độ gồ ghề với độ dài sóng ngắn- dạng lược chĩa lên Việc xác định đặc trưng thống kê độ thoáng đáy tàu đà trình bày mục 4.6 bao gồm khả tàu chạm đáy điểm cao gồ ghề đáy Theo cách điều hoàn toàn Tuy nhiên vấn đề 32 thực tế chỗ kích thước tàu cho phép tàu không chạm đáy ngoại trừ đỉnh gồ ghề Ngoài tàu chạm phải đáy có khả số đỉnh khác đồng thời va vào tàu Có cách cho phép tính toán ảnh hưởng thông qua khái niệm đáy hiệu Đáy hiệu bỏ qua đỉnh nối tiếp đáy thực tế điều dẫn đến biến đổi hoàn toàn tính chất thống kê Vậy ảnh hưởng lại chưa kể đến bàn luận trước đây? Một điều đơn giản không chắn mô tả ảnh hưởng đưa chúng vào công thức tính toán; vấn đề nội dung chủ yếu chương trình nhóm Công trình bờ Cho đến bây giờ, đà xem xét vấn đề tối ưu hoá theo quan điểm chủ cảng Không có lí thuyền trưởng lại phải tiến hành hàng loạt tính toán trình bày mục 4.8 nhằm đánh giá rủi ro tàu qua lạch Vấn đề thuyền trưởng vấn đề riêng tàu, yêu cầu tối ưu hoá lạch tàu vấn đề chung tàu Vì lại cần có phân biệt phân tích thuyền trưởng phân tích chủ cảng? Mặc dù rủi ro cảng kết việc khai thác lạch chấp nhận được, song rủi ro phân bổ lên tất tàu khai thác lạch Thuyển trưởng vào cảng điều kiện xấu- bÃo vào thời kỳ gần nước kiệt với triều sóc vọng phải chịu nhiều rủi ro so với điều kiện ngày yên tĩnh triều cao Do thuyền trưởng người chịu trách nhiệm lớn tàu nên từ chối vào lạch điều kiện nguy hiểm quản lí cảng không cản trở Nếu nhiều thuyền trưởng từ chối sử dụng lạch đà trình bày có điều không ổn công việc tối ưu hoá Tổn thất tàu thấp sở chậm tàu, điều có nghĩa chi phí đầu tư thấp đà sử dụng tối ưu hoá Có khả lượng tiền tiết kiệm cần phải đầu tư để làm cho lạch tàu sâu 33 rộng lạch tàu J.J van Dijk 5.1 Mở đầu Về nguyên lí, kỹ thuật tối ưu hoá tương tự đà yêu cầu ch­¬ng tr­íc- sư dơng c¬ së tỉng chi phÝ- cã thĨ ¸p dơng cho viƯc tèi ­u ho¸ bỊ rộng lạch tàu Một lần tối ưu hoá tiến hành cách giảm tổng chi phí xây dựng, tu thiệt hại; tất chi phí cần thể cách rõ ràng Ví dụ, tàu chở dầu lớn vào lạch cạn bị va bánh lái vào đáy lạch chìm tổn thất bao gồm: thu dọn tàu, dọn dầu loang, thiệt hại nghề cá, thiệt hại tàu khác kinh tế, hậu cản trở tàu khác vào lạch Chi phí cuối trở nên lớn so với thiệt hại khác bảng liệt kê chi phí khó đánh giá Tuy nhiên việc xác định giá khó khăn Các chuyển động ngang tàu vận hành xác định chủ yếu theo tác động lái tàu khó kiểm soát dự báo (trong trường hợp đặc biệt) Điều làm cho việc mô tả toán học xác vấn đề trở nên khó khăn so với độ sâu lạch Tuy vậy, có nhiều cách tiếp cận giải đà tiến hành, chúng trình bày mục 5.2 Vấn đề lý tưởng hoá Nhằm mô tả toán học vấn đề đặt ra, cho phép xem xét trường hợp tàu ngược dòng lạch với độ sâu không đổi bề rộng vô cùng; đáy biển phẳng ngang bao phủ lớp nước có độ sâu không đổi Lệnh người lái cho tàu dọc theo đường thẳng Dòng chảy gây tác động lên tàu tác động sóng Ngoài diện tàu thuyền xung quanh Việc loại trừ giới hạn bờ tàu xung quanh nhằm mục đích bỏ qua điều kiện lạ người lái có khả phản ứng hoảng loạn Vị trí tàu so với đường dẫn tàu tuân thủ quy luật phân bố chuẩn, phân bố sử dụng để mô tả mực nước sóng không Vị trí trung bình tàu tương ứng hướng mong muốn mức biến động vị trí so với đường dẫn xác định thông qua chuẩn sai 34 Nếu phân bố chuẩn mô tả vị trí tàu, tương tự sóng, hy vọng khoảng cách cực trị đường tàu mô tả phân bố Rayleigh Như vậy, biết chuẩn sai đường tàu số lượng cực trị xẩy lần cho trước, tính xác suất tàu vượt qua bề rộng cho trước theo phân bố Rayleigh Các tính toán tiến hành dựa vào hệ phương trình từ 4.10 đến 4.13 chương trước Xác suất vượt khoảng cách B khỏi đường dẫn là: P ( B)  e B  ( ) p (5.01) đó: B khoảng cách lệch khỏi đường dẫn, p chuẩn sai hướng tàu Xác suất B không bị vượt qua thời điểm : P ( B) (5.02) xác suất không bị vượt qua chuỗi N cực trị : 1 P( B )N (5.03) Cuèi cïng x¸c suÊt r»ng tàu khỏi giới hạn B từ đường dẫn sÏ lµ : E1   1  P ( B) N (5.04) Oldenkamp (1973) đà tiến hành phân tích giới hạn theo số liệu có thấy tập số liệu hạn chế phân bố Rayleigh mô tả xác phân bố cực trị Ông nhận thấy tàu thường có xu theo hành trình tương tự song song với đường dẫn tìm cách ®i ®óng theo ®­êng dÉn Theo sè liƯu nµy, tham số = 0,92 phân bố Rayleigh mô tả tốt đòi hỏi xác phải lµ  = (xem Allerma, Massie (1973) Lµm thÕ mà độ thoáng đáy tàu ảnh hưởng đến tập tính tàu ? Nhìn chung, độ thoáng đáy tàu trở nên nhỏ, tàu thường gặp khó khăn quay Hệ điều chỗ tàu trở nên ổn định lái độ thoáng đáy tàu nhỏ tàu có xu giữ nguyên hướng theo đường dẫn trường hợp Điều dẫn đến số lượng nhỏ cực trị hành trình quảng đường định, với số lượng cực trị lại có biên độ lớn Từ chuẩn sai đường dẫn lớn Các bàn luận giới hạn vấn đề sơ lược Các nhân tố ảnh hưởng vấn đề thực tế trình bày mục sau 5.3 Vấn đề thực tế Những nhân tố gây ảnh hưởng lên đường thực tàu điều kiện thực tế ? Chỉ sau nhân tố đà nhận dạng mô tả toán học cách hợp lí có khả tiến hành tính toán thống kê sở lí thuyết Một giới hạn phi thực tế vấn đề trình bày mục bề rộng lạch Vậy mép lạch gây tác động lên hành trình tàu? Trước hết, tàu tiến gần mép lạch, đặc trưng thuỷ động lực phải thay đổi phản hồi lại độ dốc bờ; đặc trưng điều khiển biến đổi 35 theo Sự biến đổi bổ sung khả ®iỊu khiĨn xt hiƯn biÕn ®ỉi cđa ®é tho¸ng đáy tàu lạch Tiếp đến, phản ứng tâm lí hoảng sợ có cảm giác tàu chạm đáy sát bờ Các tàu khác chuyển động hay neo lại xung quanh gây tác động lên tập tính tàu theo hai hướng vừa mô tả Vấn đề quen kỹ sư làm việc lĩnh vực giao thông kênh rạch Sóng gây tác động lên chuyển động ngang tàu Các ảnh hưởng sóng lên tàu lớn nhất, tàu nhỏ phà hay tàu đánh cá lại trở nên đáng kể Cuối cùng, vấn đề quan trọng khó dự báo kỹ kiến thức có lái tàu Mặc dầu có khó khăn song người ta đà có phương pháp cho phép đạt điều ghì theo yêu cầu thiết kế tàu, chúng trình bày mục sau chương 36 5.4 Các phương pháp thiết kế Cho dù tồn tậi khó khăn thực tế việc mô tả toán học xác trình vật lí liên quan đến việc xác định hành trình tàu, đà có ba phương pháp phát triển nhằm hỗ trợ cho công việc thiết kế lạch Hình 5.1 Các tham số thiết kế tàu chở dầu 250 000 DWT Kỹ thuật cổ sử dụng rộng rÃi để dự báo hoàn thiện lạch dựa sở dự báo theo kinh nghiệm tàu tương tự lạch loại Hình 5.1 cho ta thấy độ sâu cho phép bảo đảm không cho phép bảo đảm tổ hợp bề rộng tương ứng tàu chở dầu 250 DWT Hình vẽ dưa sở tính toán xem chương Kray (1973) ®· ®­a tỉng quan vỊ vÊn ®Ị Hình vẽ cho ta số tiêu kích thước cho phép lạch sở kích thước tàu thiết kế Phương pháp sử dụng tốt giai đoạn kích thước tàu không tăng lên cách nhanh chóng Việc ngoại suy kết từ hình 5.1 mạo hiểm Trước sau ngoại suy tiến hành cho tàu lớn hơn, số liệu thu cần điều chỉnh, bổ sung trước thiết kế tàu lớn Sự gia tăng kích thước tàu thập kỷ gần đà làm cho phương pháp trở nên không hiệu quả, kinh nghiệm thu tàu lớn không khả ứng dụng cho thiết kế lạch cho tàu lớn Các phương pháp đà phát triển nhằm giải vấn đề đặt tàu lớn Tất nhiên số liƯu cịng ®đ ®Ĩ cã thĨ sư dơng thiÕt kế lạch cho tàu nhỏ theo kinh nghiệm thu Kỹ thuật trình bày sau cần thiết tàu nhỏ kèm theo số điều kiện định Phương pháp thứ hai tiếp cận vấn đề thiết kế là mô hình vật lí Những mô vậy, đủ lớn (th­êng víi tû lƯ 1:50), cã thĨ thĨ hiƯn c¸c trạng thái thuỷ lực cách xác Tuy nhiên người lái khó mà mô hình với tỷ lệ Cả kích thước thời gian lẫn không gian lệch mô hình vật lí Tuy mô hình vật lí đà sử dụng chủ yếu để xác định đặc trưng thuỷ động lực tàu lạch Các đặc trưng sử dụng đầu vào cho phương pháp phân tích khác 37 Phương pháp thứ ba có nhằm đánh giá thiết kế lạch thông qua sử dụng thiết bị mô tàu, sở phản ứng lái tàu lên máy tính theo cách môi trường tự nhiên Các máy mô tàu trình bày chi tiết chương sau 5.5 Các nhân tố bổ sung Các bàn luận tới giới hạn chuyển động tàu so với trọng tâm Thông thường tàu bị lệch khỏi đường khoảng lớn bề ngang thân tàu Ví dụ, tàu vào cảng với tốc độ dòng chảy ngang hình vẽ 5.2, luồng ngang thực tàu nằm giới hạn phía đê ngăn sóng víi bỊ réng tõ 110 mÐt ®Õn 232 mÐt tµu chØ réng 60 mÐt vµ dµi 300 mÐt Đối với tàu lớn lực tác động ngang tàu dòng chảy ngang gió trở nên đáng kể Bậc giá trị đại lượng dẫn sau tính toán cho tàu 120 000 DWT Dòng chảy ngang vận tốc hải lí / gây nên lực tác động ngang tàu khoảng 14 x 105 N Gió thổi ngang tàu với vËn tèc 20 m/s (cÊp Baufort) cã thĨ g©y nên lực ngang tàu khoảng 1,2 x 105 N lên tàu chở hàng x 105 N lên tàu rỗng Hình 5.2 Độ rộng luồng tµu dµi 300 mÐt vµ réng 60 mÐt 38 ... 31,5.1 0-6 333,5.1 0-6 5,0 0 ,28 7.1 0-6 3, 727 .1 0-6 6,0 986,6.1 0-1 2 0,01 52. 1 0-6 7,0 1 ,28 0.1 0-1 2 22, 90.1 0-1 2 8,0 622 ,1.1 0-1 8 126 64.1 0-1 8 9,0 0,1 128 .1 0-1 8 2, 577.1 0-1 8 10,0 7, 62. 1 0 -2 4 1 92, 87.1 0 -2 4 Đối với phân... với phân bố Rayleigh: p( x ) x2 e (4 .0 8) phân bè chn víi trung b×nh 0: p( x )   2q  e dq 2? ?? x (4 .0 9) đó, hai phân bố: 25 p(x) xác suất giá trị x hay lớn Giá trị p(x) hàm x trình bày bảng... là: p( c ) e x2 (4 .1 4) Khả c không bị vượt qua lµ: 1- p(c ) (4 .1 5) Trong thêi gian tµu qua, có N giá trị tới hạn độ thoáng đáy tàu Khả số giá trị tới hạn N lớn c lµ: 26 1  p(c )? ??N (4 .1 6) Cuèi