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

Nguyên nhân dẫn đến những tai nạn trong quá trình lai dắt trên biển có thể đến các nguyên nhân như:  Lựa chọn tàu lai và dây lai không phù hợp  Tàu lai chạy quá tộ lai dắt dẫn đến tàu

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU 1.Tính cấp thiết của đề tài

Ngày nay ngành Hàng Hải ngày càng phát triển mạnh do quá trình toàn cầu hóa nhu cầu vận tải tăng cao dẫn đến sự gia tăng về số lượng các con tàu vận tải siêu trường, siêu trọng để đáp ứng được nhu cầu vận chuyển hàng hóa, chính vì sự phát triển về quy mô cũng như số lượng các đội tàu lớn cần hỏi nhu cầu lai dắt trên biển cũng như trong luồng lạch Vậy để tính toán lựa chọn được những con tàu lai dắt phù hợp là vô cùng cần thiết để đáp ứng được nhu cầu lai dắt trên biển với những điều kiện thời tiết hết sức khắc nghiệt thì đề tài này sẽ cung cấp đầy đủ phương pháp tính toán để lựa chọn được con tàu lai và dây lai tối ưu nhất để đáp ứng được nhiệm vụ lai dắt

2.Mục đích của đề tài

Dựa trên các điều kiện sẵn có và các công thức tính toán đã được nghiêm cứu và ứng dụng trong thực tế để đưa ra phương pháp tính toán lựa chọn tàu lai

là dây lai phù hợp nhất với nhiệm vụ lai dắt trên biển

3.Đối tượng nghiêm cứu và phạm vi áp dụng của đề tài

 Đối tượng nghiên cứu đề tài:

4.Phương pháp nghiên cứu

• Sử dụng các phương pháp nghiên cứu:

• Thu thập thông tin

• Phân tích đánh giá

Đề tài đã tham khảo thông tin về tàu lai, dây lai và các trang thiết bị đi

kèm trong các tài liệu tham khảo đặc biệt trong cuốn U.S NAV TOWING

MANUAL của Hải quân Mỹ và sự hướng dẫn nhiệt tình của Ths.TH/TR TRẦN QUỐC CHUẨN đã tổng kết và đưa ra các chú ý đối với các công thức

tính toán để sao cho lựa chọn được tàu lai và dây lai tối ưu nhất cho 1 nhiệm

vụ lai kéo trên biển

5.Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn của đề tài

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ CÔNG TÁC LAI DẮT TRÊN BIỂN 1.1.Tàu kéo

Tàu kéo là tàu được dùng để hỗ trợ tàu trong công tác lai dắt cập cầu hoặc ra vào cầu hoặc lai dắt từ điểm này đến điểm khác trên biển hoặn từ cảng này đến cảng khác

Hình 1-1 Tàu Lai dắt

1.2.Tàu được lai dắt:

Tàu được lai dắt là tất cả các loại tàu tự hành hoặc không tự hành bao gồm tàu biển, Ụ nổi, Xà lan có nhu cầu lai dắt trên biển hoặc trong cảng

1.3.Lai dắt từ điểm này đến điểm khác

Lai dắt từ điểm này đến điểm khác có thể được định nghĩa là việc lai kéo một tàu từ một điểm trong cảng đến một điểm khác, còn trên đại dương thì nó

sẽ có quy mô lớn hơn Lai dắt trên biển là quá trình phát triển tự nhiên từ công tác lai dắt trong cảng Các tàu có thể được lai dắt từ một điểm trong các đến một điểm khác cũng nằm trong cảng hoặc chúng được lai kéo từ cảng này đến cảng khác

1.4.Lai dắt trong vùng nước nội thủy

Lai dắt trong vùng nước nội thủy được thực hiện trên đường thủy nội địa như sông, vịnh kênh rạch, eo biển

1.5.Lai dắt trên biển

Công tác lai dắt trên biển thường được thực hiện khi tàu được lai dắt yêu cầu hỗ trợ lai dắt để dẫn tàu vào luồng an toàn hoặc hỗ trợ tàu khi tàu bị một nguy cơ nào đó như hỏng máy chính hoặc bị đâm va hoặc bị mắc cạn tại một

vị trí nào đó gần bờ hoặc gần cảng Tàu lai dắt thực hiện việc kéo tàu về cảng hoặc một điểm nào đó theo yêu cầu Lai kéo trên biển là một quá trình phát triển tự nhiên của công tác lai kéo trong cảng Nhu cầu lai dắt trên biển dẫn đến việc thiết kế nhiều loại tàu lai có nhiều tính năng ưu việt hơn để đáp

Hình 1-2 Lai dắt trên biểnứng được các nhiệm vụ lai kéo khó khăn hơn Do việc lai dắt trên biển phải đối mặt với những điều kiện khắc nghiệt hơn so với công tác lai kéo trong cảng do đó nó đòi hỏi phải có sự chuẩn bị tốt nhất ở tất cả các khâu, và yêu cầu phải có những kinh nghiệm khai thác tốt

1.6.Một số tai nạn trong công tác lai dắt, nguyên nhân tai nạn

Trong quá trình lai dắt mặc dù đã dự tính được các trường hợp có thể xảy

xa nhưng đôi khi những tính toán đó không tránh khỏi những sai sót do các điều kiện khác nhau đã dẫn đến những tai nạn gây ra những tổn thất to lớn về tài sản cũng như con người

Nguyên nhân dẫn đến những tai nạn trong quá trình lai dắt trên biển có thể đến các nguyên nhân như:

 Lựa chọn tàu lai và dây lai không phù hợp

 Tàu lai chạy quá tộ lai dắt dẫn đến tàu bị lật

 Do nguyên nhân ẩn tỳ của dây lai mặc dù đã được sự kiểm tra kĩ lưỡng của người bảo dưỡng

 Do nguyên nhân chủ quan của con người

 Do điều kiện thời tiết

Trong các nguyên nhân kể trên thì theo thống kê thì hầu hết các tai nạn trong quá trình lai dắt đều do việc lựa chọn tàu lai và dây lai kéo không phù hợp với quá trình lai dắt trên biển

Trong chuyên đề này chúng ta sẽ nghiên cứu về vấn đề “Tính toán lựa chọn tàu lai, dây lai phục vụ quá trình lai kéo trên biển” để lựa chọn được

tàu lai kéo và dây kéo phù hơp nhất cho nhiệm vụ lai kéo trên biển

CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ HỆ THỐNG LAI KÉO 2.1.Giới thiệu

Chương này cung cấp hướng dẫn về các bước phải thực hiện khi chuẩn

bị để thực hiện công việc lai kéo Bao gồm việc thu nhận những thông tin phục vụ cho việc lập kế hoạch để lựa chọn một tàu kéo và tính toán các thông

số (tốc độ lai, chiều dài dây lai, kích thức dây lai ) phù hợp

2.2.Thiết kế một hệ thống lai kéo

Thiết kế hệ thống lai kéo có ba giai đoạn chính:

 Tính sức căng tĩnh dây kéo Bắt đầu với các tàu được kéo:

• Chọn tốc độ kéo mong muốn, căn cứ vào đó để tính toán sức căng tĩnh mà dây kéo sẽ chịu ở tốc độ đó (xem phần 2-4 và (xem thêm chương 3))

• Trong trường hợp tốc độ mong muốn không nằm trong bảng hoặc đồ thị thì phải lựa chọn giá trị tốc độ ở cận trên và cận dưới để nội suy và tính toán sức căng tương ứng Sức căng tính toán nên được hoặc vẽ hoặc sắp xếp trong một bảng để cho phép nội suy sau này

• Lặp lại quá trình này kết hợp gió biểu kiến / Độ sâu khu vực sẽ thực hiện lai kéo (Bao gồm cả thủy triều) trong thời gian lai kéo

 Chọn các tàu kéo và lựa chọn các trang thiết bị lai kéo phù hợp

• So sánh sức căng dây lai dự tính với khả năng lai kéo của đội tàu kéo

để lựa chọn tàu kéo phù hợp nhất cho công việc

• Sau khi tàu kéo được chọn, lựa chọn các thiết bị lai kéo ban đầu phù

hợp (ví dụ như Bridles và Chain pendants) xác định chiều dài dây cáp được

yêu cầu Tính toán các tác động của thời tiết, loại dây lai, và việc giảm nhẹ tải trọng động Sử dụng các yếu tố an toàn thích hợp cho các loại dây kéo và thiết

bị có liên quan, dự đoán thời tiết, và các điều kiện khác của một nhiệm vụ lai kéo cụ thể

 Thực hiện các điều chỉnh cần thiết

• Kiểm tra lại các tính toán đã thực hiện dựa vào khả năng kéo của tàu kéo

• Nếu các yêu cầu tính toán cho công suất máy của tàu lai hoặc sức bền dây kéo vượt quá khả năng chịu đựng của các thiết bị sẵn có thì phải có sự lựa chọn khác thay thế Lựa chọn đó có thể bao gồm:

- Lựa chọn một tốc độ lai kéo chậm hơn

- Sử dụng tàu kéo bổ sung hoặc tàu kéo có công suất lớn hơn

- Giảm lực cản bằng cách thay đổi tuyến đường hoặc lịch trình kéo dự định

Một vấn đề cần lưu ý là: Thiết kế một hệ thống lai kéo phụ thuộc vào cách thức lai kéo, cấu trúc của một đoàn lai, và số lượng các tàu được kéo Các cấu trúc lai kéo được đề cập ở đây là kéo một đối tượng hay nhiều đối tượng, kéo nối tiếp hay ghép các đối tượng thành một khối

2.3.Các chú ý khi thiết kế hệ thống lai kéo

Khi lập kế hoạch lai kéo và thiết kế hệ thống lai kéo, cần phải xem xét các yếu tố quan trọng sau:

 Kích thước, công suất tàu kéo, chủng loại, và điều kiện lai kéo

 Tốc độ dự kiến hoặc tốc độ được yêu cầu lai kéo

 Khả năng của tàu kéo có sẵn (khả năng chịu lực của cọc bích quấn dây lai , phạm vi, thiết bị, và năng 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 và hình dạng)

 Sức căng dây lai kéo được xác định bằng tổng lực cản của đoàn lai và các chuyển động tương đối giữa các tàu kéo và đoàn lai

 Chiều dài thực tế lớn nhất của dây lai, được xác định bởi các hạn chế về hướng lai kéo và thủy văn đối với độ võng của lai kéo

 Dự kiến thời tiết và tuyến đường lai kéo

 Các đặc điểm đặc biệt của tàu kéo dự kiến

 Các đặc tính ổn định của tàu kéo

Những yếu tố này phụ thuộc lẫn nhau Ví dụ, về mặt lý thuyết, tốc độ lai kéo mong muốn chủ yếu để xác định kích thước dây lai kéo Tuy nhiên, trong thực tế, có ít sự lựa chọn về dây lai kéo đối với một tàu kéo đã được cho Dây lai được lựa chọn được quản lý bởi con tàu đó, các dây kéo này đều có sẵn

trên tàu phục vụ cho công tác lai kéo Với đoàn lai lớn phải sử dụng hết toàn

bộ công suất đẩy của tàu lai, tàu kéo phải xác định tốc độ lai kéo có thể đạt được Trong trường hợp khác, tốc độ kéo có thể bị giới hạn bởi thời tiết hoặc

do các điều kiện khác của việc lai kéo Với tàu kéo được cho và tốc độ được tính toán, kích thước dây lai kéo có thể được kiểm tra để thiết kế một trang thiết bị lai kéo thích hợp

Tất cả những yếu tố đó phải được xem xét trong việc xác định yếu tố nào

sẽ quyết định thiết kế của hệ thống Sau đó hệ thống phải được kiểm tra toàn

bộ để đảm bảo nó đã đạt được cấu trúc tốt nhất

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 và sức căng động Sức căng tĩnh có thể được dự tính với một mức độ chính xác khá cao Sức căng tĩnh được chia làm ba thành phần:

• Lực cản của tàu bị lai (Xem 2.4.1.1)

• Lực cản của dây lai (Xem 2.4.1.2)

• Thành phần theo chiều thẳng đứng của dây lai (phần đóng góp vào tổng sức căng bản thân dây lai nhưng không yêu cầu động cơ đẩy của tàu lai) ( Xem 2.4.1.3)

Sức căng động, được gây ra bởi các chuyển động ngẫu nhiên của tàu lai

và tàu được lai gây ra bởi tác động của sóng biển nó rất khó để dự đoán với

độ chính xác tuyệt đối theo thời gian Tuy nhiên áp dụng phương pháp xác suất thống kê chúng ta có thể dự đoán sức căng động, việc này được tiến hành bởi các nhà khoa học trong bể thử mô hình Sức căng động có hai thành phần:

 Tải trọng động chậm (việc chịu tải trọng do lực động diễn ra không đột ngột) tàu kéo đi lệch hẳn về một bên hay bị đảo mũi, hoặc dập dềnh lên xuống (Xem 2.4.1.4)

 Tải trọng động phản hồi nhanh là do ảnh hưởng của sóng đối với chuyển động tương đối giữa tàu kéo và đoàn lai (xem 2.4.1.4), ví dụ trường hợp tàu kéo bị

lệch mũi về bên phải trong cùng thời điểm tàu được lai kéo bị lệch mũi về mạn bên trái.

2.4.1.1 Tính toán lực cản tĩnh của tàu bị kéo

Lực cản tĩnh của tàu bị kéo (RT) có thể được ước tính bằng cách sử dụng công thức xấp xỉ sau đây:

Trong đó:

RH = Lực cản do nước lên thân tàu

RP = Lực cản của nước lên chân vịt cố định

RW = Lực cản do gió

RS = Lực cản thêm do trạng thái của mặt biển

Bảng 2-1 Lực cản của nước lên dây lai kéo

Sử dụng bảng : Lực cản của nước lên dây lai có thể được lựa chọn cho

trường hợp gần nhất với cấu trúc dây lai thực tế, Số liệu có thể được nội suy theo yêu cầu độ chính xác nếu độ chính xác bổ sung được yêu cầu

• Đối với chiều dài dây lai kéo nhỏ hơn yêu cầu, giảm bớt chiều dài dây kéo được đưa ra

• Đối với sức căng lớn hơn 60.000 Pound, ngoại suy giả định một đường cong lực cản nằm trong khoảng giữa từ 40.000 và 60.000 Pound trong một đường thẳng

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 không đáng kể và có thể được bỏ qua 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 (RT) Kinh nghiệm cho thấy khi Rwire lớn hơn 10 phần trăm của RT, 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 thường các dây cáp lai kéo sẽ được thả chùng xuống hoặc móc

nối liền nhau như mô tả trong Hình 2-1 Tổng sức căng trên dây kéo tại bất

kỳ điểm nào là tổng vector của các thành phần ngang và thẳng đứng của sức

căng tại thời điểm đó Hình 2-1 là tổng hợp vector của các lực tác động lên

dây lai tại điểm ở ngay phía lái của tàu lai Sức căng cực đại xảy ra gần phía sau lái của tàu lai vì lực cản của toàn bộ dây lai cộng thêm vào lực cản tác động 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 lai ở phía sau tàu lai kéo được tính bằng công thức :

Trong đó:

RT = Lực cản tác động lên tàu được lai kéo (Xem 2.4.1.1) và (XEM THÊM CHƯƠNG 3)

Rwire = Lực cản tác động lên dây lai (Xem 2.4.1.2 và bảng 2.1 )

TV = Thành phần thẳng đứng của sức căng trên dây kéo

TV là trọng lượng của đoạn dây kéo có phương gần như thẳng đứng ở phía lái tàu lai kéo Khi tính toán TV thông thường lấy bằng trọng lượng trong nước của ½ chiều dài dây lai (không kể phần lỉn nối)

Ví dụ, giả sử rằng tàu ARS 50 kéo một con tàu mà lực cản tĩnh khi kéo

là 60,000 pound, tốc độ lai kéo 8 hải lý/ giờ Dây kéo bao gồm chiều dài 2,000 feet, đường kính là 2 ¼ inch, chiều dài của đoạn lỉn nối với dây kéo của

tàu được lai là 270 feet / 2 ¼ inch Bảng 3 - 2 cung cấp dự tính lực cản của một dây kéo là 3,700 pound Theo Bảng B-2, 1,000 feet của dây cáp kéo (một

nửa chiều dài) nặng 8,143 pound trong nước Do đó:

T = Tổng sức căng trên dây lai

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 bị kéo(RT) là 60000 pound như vậy sẽ tính được tổng sức căng tĩnh là 66000 pound, một ước tính an toàn khi so sánh với 64,218 pound thấy ở trên

Trong Hình 2-1, tàu kéo chỉ phải cung cấp lực đẩy để thắng lực cản đó là

RT + RWire, trong khi đó tàu kéo phải chịu khối lượng của dây kéo, và nó không yêu cầu lực đẩy cho thành phần trọng lượng theo phương thẳng đứng

2.4.1.4 Tải trọng động trên dây lai

Trong khi kéo với tốc độ không đổi trên biển, sức căng của dây lai là

không ổn định và nó thay đổi theo thời gian ( xem Hình 2-2 ) Thêm vào lực

cản tĩnh (T ), dây lai kéo phải chịu lực giật do việc tàu được kéo bị đảo hướng (Tyaw) và từ chuyển động sóng gây ra (Twave), còn được biết đến như là sức căng động

Tyaw là thành phần sức căng động do sự đảo mũi, hay chệch hướng, hay

sự giật tiến lùi của tàu được lai dẫn đến sự thay đổi khoảng cách một cách từ

từ giữa tàu lai và tàu được lai Sức căng do mũi tàu lệch sang một bên dao động, trong đó giá trị trung bình của nó bằng không Bởi vì mỗi lần đảo mũi

sẽ mất vài phút, sức căng trên dây cũng mất vài phút để thay đổi từ giá trị lớn nhất về giá trị nhỏ nhất và đôi khi nó được gọi là sức căng gần như ổn định

Hình 2-2 Sức căng dây lai kéo vs Thời gian

Twave cũng là một thành phần của sức căng động, thành phần sức căng động này gây ra bởi sự chuyển động ngẫu nhiên của tàu lai và tàu được lai dưới tác động của sóng, chu kỳ thay đổi từ giá trị lớn nhất đến nhỏ nhất từ 1-8 giây Cũng giống như Tyaw, giá trị trung bình của Twave có một giá trị trung bình bằng không Sức căng động là sự kết hợp của các phản ứng động lực phức tạp của tàu kéo, tàu bị kéo, và dây kéo cho đến các ảnh hưởng khác theo thời gian khác nhau Trong khi đó cả hai thành phần của sức căng động đều có một giá trị trung bình bằng không, tại một thời điểm bất kỳ nào đó, sức căng

động có thể đạt giá trị cực đại, điều này hết sức nguy hiểm đến sự an toàn của hệ thống lai kéo khi giá trị cực đại này kết hợp với sức căng tĩnh của dây

có thể làm vượt quá sức chịu đựng của dây kéo, nếu không cũng làm giảm độ bền dây lai kim loại khi hiện tượng này lặp lại nhiều lần

Sức căng cực đại của dây lai xảy ra khi sức căng giật do tàu đảo mũi và sức căng do sóng gây ra cộng lại tổng sức căng hoặc sức căng cực đại (Te) có thể được tính theo công thức sau:

Te = T + Tyaw + Twave

Trong đó :

Te = Sức căng cực đại

T = Sức căng tĩnh của dây lai (RT + Rwire)

Tyaw = Sức căng thay đổi theo thời gian do tàu được lai đảo mũi

Twave = Sức căng biến đổi theo thời gian do hoạt động của sóng tác động lên tàu lai và tàu được lai

Trong Hình 3-2 là một ví dụ: T = 20,000 pound, Tyaw biến thiên giữa -3000 và 3000 pound, Twave biến thiên giá trị giữa -5000 pound và 5000 pound.Te trong ví dụ này là xấp xỉ 28,000 pound

Việc xác định giá trị tối đa cho ba thành phần sức căng trên dây kéo là cần thiết trong kế hoạch lai dắt và công tác lai kéo một tàu, cũng như trong các hoạt động lai dắt thực tế Trong suốt quá trình lai dắt, việc xác định chính xác sức căng của dây lai đòi hỏi độ chính xác của thiết bị đo đạc.Thông thường những tàu kéo không được trang bị thiết bị đo đủ chính xác để đo

Twave Hầu hết các tàu kéo được trang bị máy đo sức căng đủ chính xác để xác định sức căng tĩnh và gần như ổn định Twave phải được xử lý như đề cập trong các phần tiếp theo sau đây

2.4.1.5 Hệ số an toàn

Kế hoạch lai kéo và vận hành được xử lý theo phương pháp truyền thống với sức căng động không thể đoán trước được bằng cách áp dụng hệ số an toàn lớn với sức căng tĩnh khi có sự tăng kích thước các thành phần Hệ số an

toàn được yêu cầu cho các thành phần khác nhau và được trình bày trong Bảng 2-2 Để sử dụng phương pháp này, nhân trạng thái sức căng tĩnh được tính toán với hệ số an toàn thích hợp và so sánh số liệu này với khả năng chịu đựng của các thành phần Hệ số an toàn cũng phải tính toán cho các ảnh hưởng khác như sự mỏi của dây lai kéo, sự ăn mòn và sự hư hỏng.

Phép tính gần đúng này tương đối phù hợp với người khai thác có nhiều kinh nghiệm với các hệ thống lai kéo đã được thực hiện tương tự Trừ khi nó được biết đến là các tải trọng động sẽ làm tăng sức căng tĩnh lên hơn 100%

Áp dụng các hệ số an toàn này 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 cách duy nhất để bù đắp tải trọng động không thể đoán trước Những khó khăn xảy ra với phương pháp này là khi sử dụng một hệ thống mới hoặc lai kéo một con tàu hoặc một kết cấu mà chưa từng có kinh nghiệm lai dắt trước đó Hoặc sự khó khăn này xảy ra khi tiêu chuẩn thiết kế hoặc vật liệu cho một hệ thống kéo đã được thay đổi

Theo hướng tiếp cận mới áp dụng xác xuất kê, xây dựng mô hình thu nhỏ có thể xác định được sức căng động một cách chính xác và bảo đảm an toàn hơn, tuy nhiên trong khuôn khổ của đề tài có hạn, cùng với sự hiểu biết còn hạn chế nên phương pháp này tác giả sẽ hy vọng trình bày trong một thời điểm khác

Bảng 2-2 Hệ số an toàn cho việc thực hành lai kéo

Chú ý :

1 Dựa trên độ bền kéo đứt dây nhỏ nhất

2 Dựa trên sức bền đứt nhỏ nhất khi dây kéo ở trong trong không khí Những số liệu này áp dụng cho dây có chu vi 8" hoặc lớn hơn Đối với dây nhỏ hơn tăng hệ số an toàn bằng 2

3 Đối với dây Nylon: Sức bền dứt được giảm 15% khi ướt

4 Dựa trên sức bền kéo đứt tối thiểu cho các liên kết và tải tiêu chuẩn đối với đoạn lỉn

5 Dựa vào hiệu suất sức bền của vật liệu

 "Giá trị tối thiểu" chỉ áp dụng cho các thành phần mới, thời tiết tốt, thời gian ngắn, hoặc các điều kiện khẩn cấp Thành phần cũ, có thể thời tiết xấu, sử dụng trong thời gian dài… vv, có thể áp dụng sự không chắc chắn thì cần phải sử dụng các hệ số an toàn hơn so với hệ số an toàn tối thiểu được đưa ra

 Khi đoạn lỉn được sử dụng như một sự cân nhắc kĩ càng "nút kết nối" (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 trong khoảng cách giữa tàu được kéo và tàu kéo Các thay đổi sức căng dây kéo có xu hướng giảm đi khi dây kéo có độ võng Giảm tạm thời khoảng cách lai kéo hoặc sức căng giảm do bị hấp thụ bởi độ võng của dây xích Sự gia tăng khoảng cách giữa tàu kéo và tàu bị kéo làm cho độ võng của dây xích giảm và sức căng dây cáp tăng Như vậy, dây xích dây có xu hướng hoạt động như một lò xo, làm mềm tương tác giữa tàu kéo – tàu được kéo

Nếu dây cáp quá chùng bị kéo dưới đáy, hiệu ứng co dãn không phải là phản ứng ngay lập tức, đối với tải tăng mang tính chất mạnh hoặc đột ngột, dây xích không thể được sử dụng để hấp thụ hoàn toàn sức căng trên dây kéo

Sử dụng một thiết bị đo sức căng và điều chỉnh sức căng tự động hoặc một dây đàn hồi tổng hợp kết hợp với dây cáp sẽ giúp cung cấp một tác động làm giảm nhẹ đi thay đổi 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 dài của mỗi thành phần

Sức căng tĩnh trên dây kéo có thể được dự đoán bằng việc sử dụng đồng

hồ đo sức căng trên máy lai kéo hoặc bằng cách dự tính (XEM THÊM

CHƯƠNG 3), hoặc sử dụng biểu đồ như Hình 2-3 Khi khối lượng trong

nước của thành phần dây kéo là không được cho, nhân khối lượng của nó trong không khí với 0.87 để đạt được khối lượng trong nước mặn

Độ võng dây lai kéo có thể được xác định theo công thức sau :

Trong đó:

C = Độ võng của dây kéo (FT)

T = Sức căng tĩnh ( Ibs Force)

W = Khối lượng trong nước trên một đơn vị chiều dài (Ibs/Ft)

S = Tồng chiều dài dây kéo (Ft) ( Tổng tất cả các thành phần )

Tổng khối lượng trong nước trên một đơn vị chiều dài (W) được tính toán là tổng khối lượng của các thành phần dây lai riêng lẻ trên tổng chiều dài dây lai kéo

Công thức này áp dụng cho các thành phần dây đơn treo dưới sức nặng của mình Để tính toán chiều dài dây kéo (S) và khối lượng, khi dây lai kéo bao gồm một đoạn lỉn nối, tổng khối lượng của đoạn lỉn nối đó phải được sử dụng, nhưng chiều dài được dự đoán này coi như một đoạn lỉn đơn Công thức này cung cấp một dự đoán có thể chấp nhận được đối với dây xích cho các câu trúc dây lai kéo tại nơi mà tỷ lệ chiều dày của dây lai kéo (S) đối với dây xích (C) là lớn hơn 8:1, độ võng dây xích được dự đoán bởi công thức này không cung cấp một dự đoán chính xác cho dây xích lai kéo

Dựa vào Hình 2-4 đến Hình 2-12 cho thấy độ võng được tính toán cho

các thành phần phổ biến và chiều dài của dây lai kéo Những đường cong này

có thể được sử dụng tính toán độ võng dây lai cho tốc độ lai kéo đến 12 Knots Để giảm độ võng thì chiều dài dây lai kéo có thể được rút ngắn hoặc tăng tốc độ lai kéo.

2.4.3.Giảm sức căng cực đại trên dây kéo

Một vài khía cạnh trong việc thiết kế dây lai kéo có thể ảnh hưởng đáng

kể đến sức căng cực đại trên dây kéo Một số được điều chỉnh trong quá trình lai kéo; một số thì không, nhưng dù sao cũng cần được xem xét trong quá trình lập kế hoạch lai kéo Những biện pháp này bao gồm:

• Tăng chiều dài dây kéo

• Tăng chiều dài của Chain pendant hoặc Bridle

• Thêm một dây đàn hồi tổng hợp vào hệ thống dây lai kéo

Chiều dài dây lai kéo được sử dụng trong suốt quá trình lai kéo phụ thuộc vào bốn yếu tố chính sau:

• Các loại thiết bị được sử dụng

• Độ sâu của nước

• Độ võng dây lai được yêu cầu để làm giảm sức căng trên dây kéo

• Chiều dài dây kéo được yêu cầu để giữ khoảng cách giữa tàu kéo và tàu bị kéo phù hợp

Để xác định chiều dài dây kéo được yêu cầu, điều cần thiết đầu tiên phải ước tính sức căng tĩnh cần thiết để duy trì tốc độ lai kéo cần thiết Tính tổng

lực cản lai kéo được miêu tả chi tiết ở mục 2.4 và ( Chương 3)

Hình 2-3 Sức căng sẵn có với tốc độ kéo của tàu kéo

Hình 2-4 Catenary vs Tension; 1 5/8-Inch Wire, No Chain.

Hình 2-5 Catenary vs Tension; 1 5/8-Inch Wire, 90 Feet of 2

1/4-Inch Chain

Hình 2-6 Catenary vs Tension; 1 5/8-Inch Wire, 270 Feet of 2

1/4-Inch Chain.

Hình 2-7 Catenary vs Tension; 2-Inch Wire, No Chain.

Hình 2-8 Catenary vs Tension; 2-Inch Wire, 90 Feet of 2 1/4-Inch

Chain.