phương pháp tính toán lựa chọn tàu lai là dây lai phù hợp nhất với nhiệm vụ lai dắt trên biển

MỤC LỤC MỞ ĐẦU 1.Tính cấp thiết đề tài Ngày ngành Hàng Hải ngày phát triển mạnh trình toàn cầu hóa nhu cầu vận tải tăng cao dẫn đến gia tăng số lượng tàu vận tải siêu trường, siêu trọng để đáp ứng nhu cầu vận chuyển hàng hóa, phát triển quy mô số lượng đội tàu lớn cần hỏi nhu cầu lai dắt biển luồng lạch Vậy để tính toán lựa chọn tàu lai dắt phù hợp vô cần thiết để đáp ứng nhu cầu lai dắt biển với điều kiện thời tiết khắc nghiệt đề tài cung cấp đầy đủ phương pháp tính toán để lựa chọn tàu lai dây lai tối ưu để đáp ứng nhiệm vụ lai dắt 2.Mục đích đề tài Dựa điều kiện sẵn có công thức tính toán nghiêm cứu ứng dụng thực tế để đưa phương pháp tính toán lựa chọn tàu lai dây lai phù hợp với nhiệm vụ lai dắt biển 3.Đối tượng nghiêm cứu phạm vi áp dụng đề tài   Đối tượng nghiên cứu đề tài: Các tàu lai dắt Trang thiết bị lai dắt Phạm vi áp dụng : Nghiên cứu chi tiết phương pháp tính toán để lựa chọn tàu lai dây lai phù hợp phục vụ trình lai dắt biển 4.Phương pháp nghiên cứu • Sử dụng phương pháp nghiên cứu: • Thu thập thông tin • Phân tích đánh giá Đề tài tham khảo thông tin tàu lai, dây lai trang thiết bị kèm tài liệu tham khảo đặc biệt U.S NAV TOWING MANUAL Hải quân Mỹ hướng dẫn nhiệt tình Ths.TH/TR TRẦN QUỐC CHUẨN tổng kết đưa ý công thức tính toán để cho lựa chọn tàu lai dây lai tối ưu cho nhiệm vụ lai kéo biển 5.Ý nghĩa khoa học ý nghĩa thực tiễn đề tài  Ý nghĩa khoa học Là tài liệu tham khảo mà tính toán lựa chọn tàu lai dây lai thực nhiệm vụ lai dắt biển  Ý nghĩa thực tiễn Có thể áp dụng vào thực tiễn công tác lai kéo biển, lựa chọn tàu lai, trang thiết bị lai kéo, tốc độ lai kéo phù hợp với điều kiện ngoại cảnh lực sẵn có đội tàu công ty CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ CÔNG TÁC LAI DẮT TRÊN BIỂN 1.1.Tàu kéo Tàu kéo tàu dùng để hỗ trợ tàu công tác lai dắt cập cầu vào cầu lai dắt từ điểm đến điểm khác biển hoặn từ cảng đến cảng khác Hình 1-1 Tàu Lai dắt 1.2.Tàu lai dắt: Tàu lai dắt tất loại tàu tự hành không tự hành bao gồm tàu biển, Ụ nổi, Xà lan có nhu cầu lai dắt biển cảng 1.3.Lai dắt từ điểm đến điểm khác Lai dắt từ điểm đến điểm khác định nghĩa việc lai kéo tàu từ điểm cảng đến điểm khác, đại dương có quy mô lớn Lai dắt biển trình phát triển tự nhiên từ công tác lai dắt cảng Các tàu lai dắt từ điểm đến điểm khác nằm cảng chúng lai kéo từ cảng đến cảng khác 1.4.Lai dắt vùng nước nội thủy Lai dắt vùng nước nội thủy thực đường thủy nội địa sông, vịnh kênh rạch, eo biển 1.5.Lai dắt biển Công tác lai dắt biển thường thực tàu lai dắt yêu cầu hỗ trợ lai dắt để dẫn tàu vào luồng an toàn hỗ trợ tàu tàu bị nguy hỏng máy bị đâm va bị mắc cạn vị trí gần bờ gần cảng Tàu lai dắt thực việc kéo tàu cảng điểm theo yêu cầu Lai kéo biển trình phát triển tự nhiên công tác lai kéo cảng Nhu cầu lai dắt biển dẫn đến việc thiết kế nhiều loại tàu lai có nhiều tính ưu việt để đáp Hình 1-2 Lai dắt biển ứng nhiệm vụ lai kéo khó khăn Do việc lai dắt biển phải đối mặt với điều kiện khắc nghiệt so với công tác lai kéo cảng đòi hỏi phải có chuẩn bị tốt tất khâu, yêu cầu phải có kinh nghiệm khai thác tốt 1.6.Một số tai nạn công tác lai dắt, nguyên nhân tai nạn Trong trình lai dắt dự tính trường hợp xảy xa tính toán không tránh khỏi sai sót điều kiện khác dẫn đến tai nạn gây tổn thất to lớn tài sản người Nguyên nhân dẫn đến tai nạn trình lai dắt biển đến nguyên nhân như:  Lựa chọn tàu lai dây lai không phù hợp  Tàu lai chạy tộ lai dắt dẫn đến tàu bị lật  Do nguyên nhân ẩn tỳ dây lai kiểm tra kĩ lưỡng người bảo dưỡng  Do nguyên nhân chủ quan người  Do điều kiện thời tiết Trong nguyên nhân kể theo thống kê hầu hết tai nạn trình lai dắt việc lựa chọn tàu lai dây lai kéo không phù hợp với trình lai dắt biển Trong chuyên đề nghiên cứu vấn đề “Tính toán lựa chọn tàu lai, dây lai phục vụ trình lai kéo biển” để lựa chọn tàu lai kéo dây kéo phù hơp cho nhiệm vụ lai kéo biển CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ HỆ THỐNG LAI KÉO 2.1.Giới thiệu Chương cung cấp hướng dẫn bước phải thực chuẩn bị để thực công việc lai kéo Bao gồm việc thu nhận thông tin phục vụ cho việc lập kế hoạch để lựa chọn tàu kéo tính toán thông số (tốc độ lai, chiều dài dây lai, kích thức dây lai ) phù hợp 2.2.Thiết kế hệ thống lai kéo Thiết kế hệ thống lai kéo có ba giai đoạn chính:  Tính sức căng tĩnh dây kéo Bắt đầu với tàu kéo: • Chọn tốc độ kéo mong muốn, vào để tính toán sức căng tĩnh mà dây kéo chịu tốc độ (xem phần 2-4 (xem thêm chương 3)) • Trong trường hợp tốc độ mong muốn không nằm bảng đồ thị phải lựa chọn giá trị tốc độ cận cận để nội suy tính toán sức căng tương ứng Sức căng tính toán nên vẽ xếp bảng phép nội suy sau • Lặp lại trình kết hợp gió biểu kiến / Độ sâu khu vực thực lai kéo (Bao gồm thủy triều) thời gian lai kéo  Chọn tàu kéo lựa chọn trang thiết bị lai kéo phù hợp • So sánh sức căng dây lai dự tính với khả lai kéo đội tàu kéo để lựa chọn tàu kéo phù hợp cho công việc • Sau tàu kéo chọn, lựa chọn thiết bị lai kéo ban đầu phù hợp (ví dụ Bridles Chain pendants) xác định chiều dài dây cáp yêu cầu Tính toán tác động thời tiết, loại dây lai, việc giảm nhẹ tải trọng động Sử dụng yếu tố an toàn thích hợp cho loại dây kéo thiết bị có liên quan, dự đoán thời tiết, điều kiện khác nhiệm vụ lai kéo cụ thể  Thực điều chỉnh cần thiết • Kiểm tra lại tính toán thực dựa vào khả kéo tàu kéo • Nếu yêu cầu tính toán cho công suất máy tàu lai sức bền dây kéo vượt khả chịu đựng thiết bị sẵn có phải có lựa chọn khác thay Lựa chọn bao gồm: - Lựa chọn tốc độ lai kéo chậm - Sử dụng tàu kéo bổ sung tàu kéo có công suất lớn - Giảm lực cản cách thay đổi tuyến đường lịch trình kéo dự định Một vấn đề cần lưu ý là: Thiết kế hệ thống lai kéo phụ thuộc vào cách thức lai kéo, cấu trúc đoàn lai, số lượng tàu kéo Các cấu trúc lai kéo đề cập kéo đối tượng hay nhiều đối tượng, kéo nối tiếp hay ghép đối tượng thành khối 2.3.Các ý thiết kế hệ thống lai kéo Khi lập kế hoạch lai kéo thiết kế hệ thống lai kéo, cần phải xem xét yếu tố quan trọng sau:  Kích thước, công suất tàu kéo, chủng loại, điều kiện lai kéo  Tốc độ dự kiến tốc độ yêu cầu lai kéo  Khả tàu kéo có sẵn (khả chịu lực cọc bích quấn dây lai , phạm vi, thiết bị, lực thuyền viên )  Thông số kỹ thuật hệ thống dây cáp lai kéo (chủng loại, đường kính, dự kiến sức căng cực đại, phạm vi hình dạng)  Sức căng dây lai kéo xác định tổng lực cản đoàn lai chuyển động tương đối tàu kéo đoàn lai  Chiều dài thực tế lớn dây lai, xác định hạn chế hướng lai kéo thủy văn độ võng lai kéo  Dự kiến thời tiết tuyến đường lai kéo  Các đặc điểm đặc biệt tàu kéo dự kiến  Các đặc tính ổn định tàu kéo Những yếu tố phụ thuộc lẫn Ví dụ, mặt lý thuyết, tốc độ lai kéo mong muốn chủ yếu để xác định kích thước dây lai kéo Tuy nhiên, thực tế, có lựa chọn dây lai kéo tàu kéo cho Dây lai lựa chọn quản lý tàu đó, dây kéo có sẵn tàu phục vụ cho công tác lai kéo Với đoàn lai lớn phải sử dụng hết toàn công suất đẩy tàu lai, tàu kéo phải xác định tốc độ lai kéo đạt Trong trường hợp khác, tốc độ kéo bị giới hạn thời tiết điều kiện khác việc lai kéo Với tàu kéo cho tốc độ tính toán, kích thước dây lai kéo kiểm tra để thiết kế trang thiết bị lai kéo thích hợp Tất yếu tố phải xem xét việc xác định yếu tố định thiết kế hệ thống Sau hệ thống phải kiểm tra toàn để đảm bảo đạt cấu trúc tốt 2.4.Phương pháp thiết kế hệ thống lai kéo 2.4.1 Tính tổng sức căng dây lai Để tính tổng sức căng dây lai có hai thành phần chính: sức căng tĩnh sức căng động Sức căng tĩnh dự tính với mức độ xác cao Sức căng tĩnh chia làm ba thành phần: • Lực cản tàu bị lai (Xem 2.4.1.1) • Lực cản dây lai (Xem 2.4.1.2) • Thành phần theo chiều thẳng đứng dây lai (phần đóng góp vào tổng sức căng thân dây lai không yêu cầu động đẩy tàu lai) ( Xem 2.4.1.3) Sức căng động, gây chuyển động ngẫu nhiên tàu lai tàu lai gây tác động sóng biển khó để dự đoán với độ xác tuyệt đối theo thời gian Tuy nhiên áp dụng phương pháp xác suất thống kê dự đoán sức căng động, việc tiến hành nhà khoa học bể thử mô hình Sức căng động có hai thành phần:  Tải trọng động chậm (việc chịu tải trọng lực động diễn không đột ngột) tàu kéo lệch hẳn bên hay bị đảo mũi, dập dềnh lên xuống (Xem 2.4.1.4)  Tải trọng động phản hồi nhanh ảnh hưởng sóng chuyển động tương đối tàu kéo đoàn lai (xem 2.4.1.4), ví dụ trường hợp tàu kéo bị lệch mũi bên phải thời điểm tàu lai kéo bị lệch mũi mạn bên trái 2.4.1.1 Tính toán lực cản tĩnh tàu bị kéo Lực cản tĩnh tàu bị kéo (RT) ước tính cách sử dụng công thức xấp xỉ sau đây: Trong đó: RH = Lực cản nước lên thân tàu RP = Lực cản nước lên chân vịt cố định RW = Lực cản gió RS = Lực cản thêm trạng thái mặt biển 10 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 3.1.3.Lực cản gió Dự đoán lực cản gió rút gọn sổ tay Các điều kiện sóng biển kết hợp với gió lớn thường yêu cầu lai dắt ngược với hướng gió Khả dự đoán xác suy giảm lực cản kéo từ gió cấp 10 từ hướng ¼ phía sau lái tàu không quan trọng Hơn nữa, trường hợp nơi mà không đủ mức độ suốt thời gian gió mạnh dẫn đến phát triển sóng, tàu kéo hoạt động dựa quan sát thực tế dây kéo, hỗ trợ dự đoán từ gió ngắn bất thường Chú ý 2: Tại vị trí gió mạnh từ cấp đến cấp ( tốc độ gió khoảng từ 28 đến 33 knots), tàu bị kéo buộc phải vào gió điều kiện sóng biển Do đó, điều kiện thời tiết khắc nghiệt có kiểm tra hướng gió sóng biển để lựa chọn tàu kéo dây kéo phù hợp 3.1.4.Lực cản chân vịt Lượng chiếm nước tàu chân vịt so sánh với kích thước cánh quạt Đối với tàu không đưa Bảng 3-2, lựa chọn tàu so sánh với khu diện tích chân vịt Trong trường hợp trên, so sánh liệt kê Bảng 3-2 Tàu T-AGM 20 giả định có cấu trúc thân tàu tương tự tàu tanker, có tỉ số Tốc độ/chiều dài tương đối giống Diện tích cánh chân vịt tàu T-AGM 20 150 feet2 Lượng chiếm nước tàu nói đến 4.4 lần độ lớn tàu T-AGM 20 Do yêu cầu công suất khoảng 4.4 lần so với tốc độ kéo tương tự Do đó, dự tính diện tích cánh chân vịt 4.4 * 150 Feet = 660 Feet2 53 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 1.Kết luận Đề tài tìm hiểu lực tác động lên hệ thống lai kéo, tính toán sức căng dây lai nấc tốc độ khác từ sở chọn tàu lai dây lai phù hợp với nhiệm vụ lai kéo Do thời gian có hạn thiếu sở thực tế nên tác giả không thực nghiên cứu phần tính toán sức căng động theo phương pháp xác suất thông kê dựa mô hình (phương pháp tiếp cận mới) thay vào tác giả đề nghị sử dụng phương pháp truyền thống áp dụng hệ số an toàn cho thành phần cấu thành hệ thống lai kéo 2.Ý kiến đề xuất Qua thời gian nghiên cứu viết nên luận văn này, tác giả đề xuất ý kiến rằng, người thực công tác lai dắt kiến thức trang bị trường lớp nên tham khảo thêm tài liệu cập nhật thông tin thiết bị, máy móc phục vụ cho công tác lai dắt Tác giả có đề xuất mong muốn thày Khoa Hàng hải hiểu biết kinh nghiệm cung cấp cho sinh viên khoa, cho thuyền viên, hay cho người quan tâm lĩnh vực nhiều công tác lai kéo biển 54 TÀI LIỆU THAM KHẢO 1.Tiếng Việt: TS Nguyễn Viết Thành, Hiệu đính KS Lê Thanh Sơn, Cuốn Điều Động Tàu 1+2, NXB Khoa Học Và Kĩ Thuật Hà Nội, 2007 2.Tiếng Anh: Cuốn U.S NAVY TOWING MANUAL - SL 740-AA-MAN-010 DATED SEPTEMBER 1988 - Published by direction of Commander, Naval Sea Systems Command http://www.toweye.com/towrigsetup.html http://denverrope.com/industrial-rope.htm http://en.wikipedia.org/wiki/Wire_rope http://www.steelwirerope.com/WireRopes/Constructions/GeneralEngin eering/6x19-seale-IWRC-wire-rope.html#.VGgeYJiZam4 http://towmasters.wordpress.com/marine-safety/accident-reports/ 55 [...]... các dây lai kéo hoạt động dưới tải trọng động 33 Hình 2-13 Distance Between Vessels vs Hawser Tension for 1,000 and 1,800 Feet of 6x37 FC Wire 34 CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN SỨC CĂNG TĨNH ĐỂ LỰA CHỌN TÀU LAI VÀ DÂY LAI Chương này cung cấp phương pháp tính toán sức căng tĩnh tác động lên dây lai đối với các các tàu khác nhau Tính toán lực cản của tàu bị kéo thường là một quá trình lặp đi lặp lại Bắt đầu với tàu. .. (tức là, liên kết an toàn), sử dụng hệ số an toàn tương tự như đối với dây lai kéo, nhưng được áp dụng cho sức bền đứt của đoạn lỉn nối 2.4.2 .Tính toán độ võng dây lai Khi dây cáp được sử dụng như một dây lai kéo thông thường, độ chùng của dây là yếu tố chính làm giảm sức căng động cực đại Bản thân trọng lượng của dây cáp, hay dây cáp nối với lỉn ở mũi tàu được lai kéo tạo thành độ võng của dây lai. .. tải trọng Để tránh dây lai bị xoắn hoặc kéo lê ở dưới, trong khi đó phải duy trì đủ độ võng của dây xích để làm giảm thay đổi khoảng cách giữa tàu lai và tàu bị lai, việc tính toán độ võng dây lai phù hợp là cần thiết Để ước lượng chiều độ võng dây kéo, cần thiết phải có các dữ liệu dưới đây : • Sức căng tĩnh dây lai • Chiều dài của các thành phần dây lai kéo • Khối lượng trong nước trên một đơn vị chiều... 2.4.1.2 Tính toán lực cản tĩnh trên dây kéo Ngoài những sức căng được tính toán trong Chương 3, lực cản của dây kéo cũng phải được bao gồm, điều này là đáng kể đối với một trang thiết bị dây kéo là dây cáp Lực cản này phụ thuộc vào kích thước, chiều dài, và loại dây lai, do đó nó phụ thuộc vào các đặc điểm của tàu kéo và tốc độ lai kéo đã được lựa chọn Khi sử dụng một dây kéo tổng hợp, Lực cản thêm vào là. .. lên tàu được lai kéo, trong khi không có lực cản vào dây lai ở phần mũi của tàu được lai Vì sức căng lớn nhất tập trung tại điểm phía sau lái của tàu lai, nên đây là điểm cần quan tâm đến đối với người lập kế hoạch lai kéo Tính toán tổng sức căng tĩnh của dây kéo tại lúc kéo, ngay cả khi chiều dài của lỉn nối là 270 feet thì tổng sức căng vẫn nhỏ hơn so với điểm ở lái của tàu lai kéo Sức căng tĩnh dây. .. cách giữa tàu lai kéo và tàu bị kéo là: D = S(1-WC/3T) Trong đó: D = Khoảng cách từ phía lái tàu kéo với phần mũi của tàu bị kéo(FT) S = Tổng chiều dài dây cáp (FT) W = Khối lượng trên một đơn vị chiều dài của dây cáp ( Ibs/Ft) C = Độ võng dây (Ft) T = Sức căng tĩnh trên dây lai (Ibs force ) Để xác định được ảnh hưởng sức căng dây lai đến sự thay khoảng cách giữa tàu kéo và tàu bị kéo, điều này là cần... (D) với sức căng (T) đối với chiều dài dây kéo khác nhau Việc tính toán là tương đối rõ ràng nếu sức căng (T) là được giả định cho một chiều dài dây kéo đã cho (S) Độ võng dây lai ( C ) được tính toán, khoảng cách theo ( D ) của dây kéo Hình 2-13 chỉ ra một sự so sánh giữa chiều dài dây cáp 1800 foot và 1000 foot Đối với trường hợp cá biệt, từ một sức căng ban đầu là 20,000 pound, chiều dài dây cáp là. .. căng trên dây lai RT = 60,000 Ibs Rwire = 3,700 Ibs TV = 8,143 lbs Theo phép tổng hợp vector sức căng tĩnh tối đa là : 13 Hình 2-1 Lực kéo trên dây lai Quy tắc kinh nghiệm trong việc tính sức căng tĩnh của dây lai đó là: Sức căng tĩnh của dây sẽ bằng lực cản tĩnh lên tàu được lai cộng thêm 10% lực cản này (RT) Ví dụ trên minh chứng cho quy tắc này là hợp lý, cộng thêm 10% thành phần lực cản tĩnh của tàu. .. trong những tính toán Trong trường hợp chưa chọn một tàu lai cụ thể, lực cản dây kéo ước tính (Rwire) là khoảng 10 phần trăm so với lực cản tĩnh của tàu được lai (R T) Kinh nghiệm cho thấy khi Rwire lớn hơn 10 phần trăm của R T, dây lai rất trùng và căng, do đó, phải quan tâm đến độ bền của dây kéo Bảng 3-1 cung cấp nhiều hơn dự đoán về lực cản thủy động 2.4.1.3 Tính toán sức căng tĩnh của dây kéo Thông... để tính toán sức căng tĩnh để xác định yêu cầu độ bền của dây lai kéo Hệ số an toàn sẽ được làm tăng lên một cách phù hợp nếu việc lai kéo là chưa thực hiện bao giờ hoặc không có sự chắc chắn về mức độ của tải trọng động hoặc tình trạng của dây lai dắt Việc xem xét này được yêu cầu khi đánh giá trường hợp lai dắt cụ thể 2.4.1.6 Dự tính sức căng động Cho đến gần đây, việc sử dụng các hệ số an toàn là ... lai dắt việc lựa chọn tàu lai dây lai kéo không phù hợp với trình lai dắt biển Trong chuyên đề nghiên cứu vấn đề Tính toán lựa chọn tàu lai, dây lai phục vụ trình lai kéo biển để lựa chọn tàu. .. gian lai kéo  Chọn tàu kéo lựa chọn trang thiết bị lai kéo phù hợp • So sánh sức căng dây lai dự tính với khả lai kéo đội tàu kéo để lựa chọn tàu kéo phù hợp cho công việc • Sau tàu kéo chọn, lựa. .. pháp tính toán lựa chọn tàu lai dây lai phù hợp với nhiệm vụ lai dắt biển 3.Đối tượng nghiêm cứu phạm vi áp dụng đề tài   Đối tượng nghiên cứu đề tài: Các tàu lai dắt Trang thiết bị lai dắt