Đang tải... (xem toàn văn)
Trong quá trình tính toán thiết kế một con tàu, điều quan trọng nhất là phải đảm bảo tính ổn định cho con tàu. Vì vậy kiểm tra tính ổn định là khâu cuối cùng và quan trọng nhất đảm bảo cho con tàu có đủ khả năng hàng hải
PhÇn VIii KiÓm tra æn ®Þnh Gi¸o viªn phô ®¹o: NguyÔn TiÕn Lai 8.1. Giới thiệu chung: Trong quá trình thiết kế một con tàu, điều quan trọng nhất là phải đảm bảo ổn định cho con tàu. Vì vậy kiểm tra ổn định là khâu cuối cùng và cũng là khâu quan trọng nhất đảm bảo con tàu có đủ khả năng hành hải. Căn cứ vào điều kiện hoạt động thực tế của tàu thiết kế và những quy định trong Quy phạm phân cấp và đóng tàu biển vỏ thép 2003, Phần 10: ổn định, ta tiến hành kiểm tra ổn định cho tàu thiết kế tại các trạng thái sau: - 100% khách và 100% dự trữ. - Không khách và 10% dự trữ. - Tính toán ổn định theo tiêu chuẩn bổ sung. 8.2.1. Trạng thái tải trọng 1 (N o 1): (Tàu với 100% khách và 100% dự trữ) x i (m) z i (m) P i .x i (T.m) P i .z i (T.m) 1 Tàu không 5070.668 -1.164 6.127 -5902.258 31067.983 2 Két dầu DO trái 14.028 -23.672 0.440 -332.071 6.172 3 Két dầu DO phải 14.028 -23.672 0.440 -332.071 6.172 4 Thuyền viên,hành khách 28.500 -2.610 13.991 -74.385 398.744 5 L ơng thực thực phẩm 5.700 -49.266 9.725 -280.816 55.433 6 Két dầu FO No1 trái 85.816 -14.951 0.631 -1283.035 54.150 7 Két dầu FO No1 phải 85.816 -14.951 0.631 -1283.035 54.150 8 Két dầu FO No2 trái 42.909 -5.466 0.631 -234.540 27.075 9 Két dầu FO No2 phải 42.909 -5.466 0.630 -234.540 27.033 10 Két n ớc ngọt trái 57.000 15.949 0.430 909.093 24.510 11 Két n ớc ngọt phải 57.000 15.949 0.430 909.093 24.510 12 Bể bơi 150.100 -15.070 20.200 -2262.007 3032.020 5654.474 -10400.57134777.951 L ợng chiếm n ớc D = 5654.474 Tấn Toạ độ trọng tâm x G = -1.839 m z G = 6.151 m 8.2. Các trạng thái tải trọng : Mômen tĩnh Khối l ợng P i (T) Toạ độ trọng tâm Tổng cộng STTTrọng l ợng thành phần 8.2.2. Trạng thái tải trọng 2 (N o 2): (Tàu không khách và 10% dự trữ) x i (m) z i (m) P i .x i (T.m) P i .z i (T.m) 1 Tàu không 5070.668 -1.164 6.127 -5902.258 31067.983 2 Két dầu DO trái 1.403 -23.667 0.219 -33.200 0.307 3 Két dầu DO phải 1.403 -23.667 0.219 -33.200 0.307 4 Thuyền viên 6.000 -2.603 7.100 -15.618 42.600 5 L ơng thực thực phẩm 5.700 -49.266 9.725 -280.816 55.433 6 Két dầu FO No1 trái 8.582 -14.934 0.237 -128.158 2.034 7 Két dầu FO No1 phải 8.582 -14.934 0.237 -128.158 2.034 8 Két dầu FO No2 trái 4.291 -5.468 0.237 -23.463 1.017 9 Két dầu FO No2 phải 4.291 -5.468 0.237 -23.463 1.017 10 Két n ớc ngọt trái 5.700 15.941 0.223 90.864 1.271 11 Két n ớc ngọt phải 5.700 15.941 0.223 90.864 1.271 12 Két n ớc thải trái 30.934 31.765 0.548 982.619 16.952 13 Két n ớc thải phải 30.934 31.765 0.548 982.619 16.952 14 Két dằn lái 40.2 -48.208 5.226 -1937.962 210.085 5224.387 -6359.329 31419.262 L ợng chiếm n ớc D = 5224.387 Tấn Toạ độ trọng tâm x G = -1.417 m z G = 6.014 m Toạ độ trọng tâm Mômen tĩnh Khối l ợng P i (T) STTTrọng l ợng thành phần Tổng cộng 8.3. ả nh h ởng của mặt thoáng các két hàng lỏng đến ổn định của tàu : 8.3.1. Trạng thái tải trọng số 1 (No1) : I III IV V VI VII VIII XI X XI XIII 1 57.000 1.00 7.294 15.36 1.000.5088 0.713 7.294 296.551 180.398 2 57.000 1.00 7.294 15.36 1.000.5088 0.713 7.294 296.551 180.398 3 17.535 1.00 7.599 4.48 0.800.5151 0.718 7.599 76.505 48.485 4 17.535 1.00 7.599 4.48 0.800.5151 0.718 7.599 76.505 48.485 5 100.960 1.00 8.381 12.80 0.850.9411 0.970 8.381 697.728 487.694 6 100.960 1.00 8.381 12.80 0.850.9411 0.970 8.381 697.728 487.694 7 50.481 1.00 8.426 6.40 0.850.9361 0.968 8.426 349.809 245.821 8 50.481 1.00 8.426 6.40 0.850.9361 0.968 8.426 349.809 245.821 9 150.100 2.00 6.200 12.20 1.000.9922 0.996 3.100 926.983 239.662 V t. b t .g.C B 1/2 (T.m) D Mh 0 =0.0834.(X).(XI ) (T.m) g (T/m 3 ) C B C B 1/2 b t /a t V t (m 3 ) a t (m) b t (m) c t (m) II STT Tên và vị trí khoang két Két dầu DO phải Két dầu DO trái Két n ớc ngọt trái Két n ớc ngọt phải Bể bơi Két dầu FO No1 trái Két dầu FO No1 phải Két dầu FO No2 phải Két dầu FO No2 trái 8.3.2. Trạng thái tải trọng số 2 (No2) : I III IV V VI VII VIII XI X XI XIII 1 5.700 0.21 6.857 15.36 1.000.2577 0.50832.652 19.841 54.032 2 5.700 0.21 6.857 15.36 1.000.2577 0.50832.652 19.841 54.032 3 1.754 0.21 6.496 3.84 0.800.3347 0.57930.933 5.272 13.602 4 1.754 0.21 6.496 3.84 0.800.3347 0.57930.933 5.272 13.602 5 30.934 1.00 5.989 18.56 1.000.2783 0.528 5.989 97.733 48.816 6 30.934 1.00 5.989 18.56 1.000.2783 0.528 5.989 97.733 48.816 7 10.096 0.22 7.454 13.44 0.850.4581 0.67733.882 43.294 122.337 8 10.096 0.22 7.454 13.44 0.850.4581 0.67733.882 43.294 122.337 9 5.048 0.22 7.477 6.40 0.850.4795 0.69233.986 22.216 62.971 10 5.048 0.22 7.477 6.40 0.850.4795 0.69233.986 22.216 62.971 11 40.200 1.8012.808 5.50 1 0.317 0.563 7.116 289.909 172.043 Trọng l ợng tàu không D min = 4968.6 T . Những két có D Mh 0 lớn hơn 0.01D min = 49.686 T thì phải kể đến ảnh h ởng mặt thoáng . 8.3.3. Mômen nghiêng bổ xung do ảnh h ởng của hàng lỏng theo các ph ơng án tải trọng : STT 1 2 Két dằn lái Trạng thái tải trọng số 2 ( N o 2) Ph ơng án 748.358 Mômen nghiêng bổ xung do hàng lỏng gây ra 2067.489Trạng thái tải trọng số 1 ( N o 1) Két dầu FO No1 trái Két dầu FO No1 phải Két dầu FO No2 trái Két dầu FO No2 phải Két dầu DO trái Két dầu DO phải Két n ớc thải trái Két n ớc thải phải D Mh 0 =0.0834.(X).(XI ) (T.m) II Két n ớc ngọt trái Két n ớc ngọt phải C B C B 1/2 b t /a t V t. b t . g .C B 1/2 (T.m) g (T/m 3 ) STT Tên và vị trí khoang két V t (m 3 ) a t (m) b t (m) c t (m) 1L ợng chiếm n ớc D Tấn 2Thể tích V m 3 3Mớn n ớc trung bình d m 4Chiều dài hai trụ L m 5Hoành độ trọng tâm x G m 6Cao độ trọng tâm tàu z G m 7Hoành độ tâm nổi x C m 8Cao độ tâm nổi z C m 9Bán kính tâm nghiêng r m 10Bán kính tâm chúi R m 11Chiều cao tâm chúi H 0 =R+z B -z G m 13Độ chúi D d=(x G -x B )D/100M cm m 14Hoành độ tâm đ ờng n ớc x f m 15 Số gia mớn n ớc mũi D d f d d f =(L/2-x f ) D d/L m 16 Số gia mớn n ớc lái Dd a dd a =-(L/2+x f )Dd/L m 17Mớn n ớc mũi d f =d+dd f m 18Mớn n ớc lái d a =d+dd a m 19Cao độ tâm nghiêng z M m 20 Mômen quán tính mặt thoáng SDM h T.m 21H/c ảnh h ởng mặt thoáng dh 0 =DM h /D m m 98.000 -1.839 6.151 -1.58 2.579 5.036 151.261 147.689 85.215 Đại l&ợng tính Các trạng thái tải trọng 5654.474 5516.560 8.4. Cân bằng dọc tàu ở các trạng thái ổn định : Mômen nghiêng dọc trên 1cm chiều chìm M cm 12 M cm =DH 0 /100L T.m/cm N o 1 TT Ký hiệu công thức Đ.vị 4.700 23 h' 0 =z M -z G -dh 0 22 Chiều cao tâm nghiêng ban đầu h 0 h 0 m Chiều cao tâm nghiêng ban đầu sau hiệu chỉnh h' 0 1.099 1.611 -0.172 -4.255 -0.094 0.079 4.606 4.779 7.615 2067.489 0.366 1.464 0.143 748.358 1.754 7.768 4.406 4.387 0.009 -0.010 -3.672 -0.019 81.411 153.157 156.753 5.35 2.418 -1.387 6.014 5224.387 N o 2 -1.417 98.285 4.397 5096.963 8.5.1. Các b ớc tiến hành : B ớc 1 : Dựng s ờn Trebusep. Hoành độ s ờn Trebusep : x i = k i *L/2 k i : hệ số Trebusep. L : chiều dài tàu. L = 98(m) B ớc 2 : Vẽ các đ ờng n ớc t ơng đ ơng : \ Dựng đ ờng n ớc phụ qua trọng tâm F của đ ờng n ớc tr ớc đó và tính các yếu tố của đ ờng n ớc phụ . Diện tích đ ờng n ớc phụ : Mômen tĩnh của đ ờng n ớc phụ với trục qua tâm diẹn tích đ ờng n ớc tr ớc và song song với trục Ox : Mômen quán tính của diện tích đ ờng n ớc phụ lấy đối với trục qua tâm diện tích đ ờng n ớc tr ớc và song song với trục Ox: M' x =1/2* x (a 2 -b 2 )dx = 1/2* L/9*S(a 2 - b 8.5. Dựng s ờn Treb sep và xác định l f : S ờn S' = x (a+b)dx = L/9*S(a+b) k i -0.9116 -0.601 -0.5288 -8.227 0 1 2 -0.1679 0 -1 0 x i (m) -44.668 -29.449 -25.911 -4 0.1679 0.5288 0.6013 -3 -2 4 0.9116 44.668 8.227 25.911 29.449 -L/2 L/2 -L/2 L/2 \ Tõ ®ã ta t×m ® îc: Tung ®é cña t©m ® êng n íc phô : y f = h = M' x /S' M«men qu¸n tÝnh cña diÖn tÝch ® êng n íc t ¬ng ® ¬ng lÊy ®èi víi trôc qua t©m diÖn tÝch vµ song song víi trôc Ox I x = I' x - S'*y f 2 B¸n kÝnh t©m nghiªng r q = I x /V Kho¶ng c¸ch tõ ® êng n íc phô tíi ® êng n íc t ¬ng ® ¬ng : e = d v/S' = 1/2* dq *M' x /S' = 1/2* dq * h dq :gãc nghiªng: dq = 0.1744(rad) I' x =1/3* x (a 3 +b 3 )dx = 1/3* L/9*S(a 3 + b -L/2 L/2 8.5.2. B¶ng tÝnh s ên Trebusep t¹i c¸c gãc nghiªng. 8.5.2.1. Tr¹ng th¸i N o 1 : víi : V =5516.560(m 3 ) d = 4.70(m) q =0 o S ên a(m) b(m) a 2 (m 2 ) b 2 (m 2 ) a 3 (m 3 ) b 3 (m 3 ) -4 5.142 5.142 26.440 26.440 135.955 135.955 -3 8.270 8.270 68.393 68.393 565.609 565.609 -2 8.448 8.448 71.369 71.369 602.923 602.923 -1 8.500 8.500 72.250 72.250 614.125 614.125 0 8.500 8.500 72.250 72.250 614.125 614.125 1 8.500 8.500 72.250 72.250 614.125 614.125 2 7.253 7.253 52.606 52.606 381.551 381.551 3 6.472 6.472 41.887 41.887 271.091 271.091 4 1.772 1.772 3.140 3.140 5.564 5.564 S 62.857 62.857 480.585 480.585 3805.069 3805.069 S ' = 1368.886(m 2 ) Ix =27621.983(m 4 ) M' x = 0 (m 3 ) e = 0(m) I'x =27621.983 (m 4 ) r q = 5.007(m) h = 0(m) q =10 o S ên a(m) b(m) a 2 (m 2 ) b 2 (m 2 ) a 3 (m 3 ) b 3 (m 3 ) -4 6.477 4.044 41.952 16.354 271.720 66.135 -3 8.572 8.038 73.479 64.609 629.864 519.331 -2 8.631 8.345 74.494 69.639 642.959 581.138 -1 8.631 8.631 74.494 74.494 642.959 642.959 0 8.631 8.631 74.494 74.494 642.959 642.959 1 8.631 8.599 74.494 73.943 642.959 635.834 2 7.635 7.131 58.293 50.851 445.069 362.620 3 6.881 6.385 47.348 40.768 325.803 260.305 4 1.833 1.806 3.360 3.262 6.159 5.891 S 65.922 61.61 522.409 468.415 4250.450 3717.171 S ' = 1388.682(m 2 ) Ix =28857.285(m 4 ) M' x = 293.968 (m 3 ) e = 0.018(m) I'x =28919.515 (m 4 ) r q = 5.231(m) h = 0.212(m) [...]... Đơn vị 8.8.2 Kiểm tra ổn định bổ sung : STT 1 2 3 4 Hạng mục Lượng chiếm nước D Chiều chìm trung bình Tay đòn cho phép lchf Mômen nghiêng cho phép Mchf 6 Tổng mômen Mpv+ Mk 7 Hệ số an toàn K Đơn vị Tấn m m T.m T.m - Các phương án tải trọng o o PA N 1 PA N 2 5654.474 5224.387 4.700 4.397 0.458 0.589 2589.749 3077.164 559.860 350.567 4.626 8.778 Kết luận : Tàu thiết kế đảm bảo ổn định theo Quy Phạm ở... 957.102 1.193 1.681 8.8 Kiểm tra ổn định bổ xung : 8.8.1 Mô men nghiêng do lượn vòng : STT Hạng mục 1 Lượng chiếm nước D 2 Chiều cao trọng tâm 3 Mớn nước Mômen nghiêng do khách dồn 4 mạn 5 Tốc độ tàu v0.8 Mômen nghiêng do lượn vòng 7 Mpv =0.24Dv0.82(zg-d/2)/L 8 Tổng mômen Mpv+ Mk 9 Chiều cao tâm nghiêng h'0 10 Mômen trên 1o M0 Góc nghiêng do hành khách 11 dồn mạn và tàu lượn vòng Tấn m m Các phương... Kiểm tra ổn định cơ bản : 8.7.1 Xác định góc vào nước qvn ở các trạng thái tải trọng : STT Hạng mục tính toán 1 2 Chiều chìm trung bình Góc vào nước qvn Các trạng thái tải trọng o o N1 N2 4.700 4.397 32 35 Đơn vị m độ 8.7.2 Tính diện tích và trọng tâm mặt hứng gió theo mớn nước : a ) Trạng thái tải trọng No1 : d = 4.700 (m) STT 1 Tên gọi Phần nổi trên đường nước Diện tích Ai (m2) 1933.43 Tổng diện... h0 Tấn m m 4 Thể tích chìm của tàu V 5 Chiều rộng của tàu B 6 Hệ số béo thể tích CB 1/2 7 (h0) /B m m - 5516.560 17 0.658 5096.963 17 0.656 m - 0.071 3.617 22.970 0.800 0.975 18 0.078 3.866 24.540 0.800 0.973 19 8 9 10 11 16 Tỷ số B/d 1/2 Y(tra bảng phụ thuộc (h0) /B) X1(tra bảng phụ thuộc B/d) X2(tra bảng phụ thuộc CB) qr = X1.X2.Y 3 độ 8.7.4 Mômen nghiêng tác động lên tàu theo các phương án tải trọng... 1.453 1.356 1.771 lf 0 0.937 1.921 2.812 3.331 3.474 3.386 3.127 (m) (m3) Srq*cosq 10.746 21.976 32.211 38.863 42.338 44.328 45.459 yq 0 0.937 1.916 2.809 3.389 3.692 3.865 3.964 8.6 Tính toán tay đòn ổn định tĩnh - động: o 8.6.1 Trạng thái tải trọng 1 N 1 : 3 D = 5654.474 (m ) d = dh0 = q 0 10 20 30 40 50 60 70 lf 0 0.886 1.822 2.643 3.097 3.219 3.129 2.879 4.700 (m) 0.366 (m) sinq 0 0.174 0.342 0.500... Av Mômen nghiêng do gió động Mn Đơn vị Tấn m m KG/m2 m2 T.m Các phương án tải trọng PA No1 PA No2 5654.474 5224.387 4.7 4.397 9.486 9.603 52.185 52.185 1933.43 1971.678 957.102 988.049 8.7.5 Kiểm tra ổn định : STT Hạng mục Đơn vị 1 2 3 4 5 6 7 8 Lượng chiếm nước D Chiều chìm trung bình Biên độ chòng chành mạn qm Góc vào nước qvn Tay đòn cho phép lchf Mômen nghiêng cho phép Mchf Mômen nghiêng do gió... 81.634 81.634 81.634 81.634 81.634 88.002 92.223 130.247 803.013 b3(m3) 59.182 103.228 103.228 103.228 103.228 103.228 103.228 103.228 96.387 878.163 = 6097.982 (m4) = -0.006 (m) = 1.196 (m) 8.5.3 Xác định lf tại các trạng thái tải trọng : 8.5.3.1 Trạng thái tải trọng I : d = 4.700 (m) 3 V = 5516.560 (m ) q rq rq*cosq Srq*cosq yq 0 5.007 5.007 0 10 5.231 5.152 10.159 0.886 20 5.891 5.536 20.846 1.818... STT 1 Tên gọi Phần nổi trên đường nước Diện tích Ai (m2) 1933.43 Tổng diện tích hứng gió Chiều cao tâm hứng gió o b ) Trạng thái tải trọng N 2 : STT 1 2 Tên gọi Như trạng thái toàn tải Phần nổi thêm Tổng diện tích hứng gió Chiều cao tâm hứng gió Av Zv d = = = 1 Zi (m) Ai*Ki Ai*Ki* Zi (m2) (m3) 9.486 1933.43 18341 1933.43 (m2) 9.486 (m) 4.397 (m) Diện tích Ai (m2) 1933.43 38.248 Av Zv Hệ số Ki = = Hệ . chung: Trong quá trình thiết kế một con tàu, điều quan trọng nhất là phải đảm bảo ổn định cho con tàu. Vì vậy kiểm tra ổn định là khâu cuối cùng và cũng là khâu quan trọng nhất đảm bảo con tàu. diẹn tích đ ờng n ớc tr ớc và song song với trục Ox : Mômen quán tính của diện tích đ ờng n ớc phụ lấy đối với trục qua tâm diện tích đ ờng n ớc tr ớc và song song với trục Ox: M' x =1/2*. M«men qu¸n tÝnh cña diÖn tÝch ® êng n íc t ¬ng ® ¬ng lÊy ®èi víi trôc qua t©m diÖn tÝch vµ song song víi trôc Ox I x = I' x - S'*y f 2 B¸n kÝnh t©m nghiªng r q = I x /V Kho¶ng