GIÁO TRÌNH ỔN ĐỊNH TÀU ĐHHH VIỆT NAM

Các kích thước cơ bản gồm Hình 1: - LOA Length Over All: chiều dài lớn nhất tính theo chiều dọc tàu - LBP Length Between Perpendicular: chiều dài tính toán của tàu - Bmld Breadth moulde

Mẫu 1

BỘ GIAO THÔNG VẬN TẢI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI KHOA ĐIỀU KHIỂN TÀU BIỂN

BỘ MÔN XẾP DỠ HÀNG HOÁ

BÀI GIẢNG CHI TIẾT

DÙNG CHO SV NGÀNH : ĐIỀU KHIỂN TÀU BIỂN

MỤC LỤC

Bài 1: GIỚI THIỆU HỒ SƠ TÀU 5

1 Những tài liệu phục vụ việc tính toán ổn định tàu 5

2 Hệ toạ độ và các kích thước cơ bản của tàu 5

3 Các thông số hầm hàng 8

4 Thông số két 12

5 Bảng giá trị hiệu chỉnh số đọc mớn nước 14

6 Góc ngập nước của tàu 15

7 Những công ước, tiêu chuẩn qui định về ổn định tàu 17

Bài 2: BÀI TOÁN TÍNH ỔN ĐỊNH TÀU CHO TÀU HÀNG BÁCH HOÁ 21

1 Cách xác định trọng tâm các thành phần trọng lượng trên tàu 21

2 Ổn định ban đầu 24

3 Ổn định tàu tại các góc nghiêng lớn 24

4 Tiêu chuẩn ổn định thời tiết (IMO A562) 26

5 Bài tập 30

Bài 3: BÀI TOÁN TÍNH HIỆU SỐ MỚN NƯỚC VÀ CÁC MỚN NƯỚC CỦA TÀU 32U 1 Tính hiệu số mớn nước 32

2 Tính các mớn nước của tàu 33

3 Sử dụng thước/bảng độ biến đổi mớn mũi lái khi nhận/dỡ 100 tấn hàng 34

Bài 4: KIỂM TRA SỨC BỀN CỤC BỘ, SỨC BỀN THÂN TÀU 37U 1 Kiểm tra sức bền cục bộ 37

2 Kiểm tra sức bền dọc thân tàu 37

Bài 5: LẬP SƠ ĐỒ XẾP HÀNG TÀU HÀNG KHÔ 46

1 Hướng dẫn chuyến đi (Sailing instruction) 46

2 Các bước tiến hành lập sơ đồ xếp hàng 46

Bài 6: LẬP SƠ ĐỒ XẾP HÀNG CHO TÀU CHỞ HÀNG HẠT RỜI 47

1 Tiêu chuẩn ổn định đối với tàu chở hàng hạt dời 47

2 Tính ổn định khi tàu chở hàng hạt dời 47

Bài 7: LẬP SƠ ĐỒ XẾP HÀNG CHO TÀU CHỞ GỖ 58

1 Tiêu chuẩn đối với tàu chở gỗ 58

2 Bài toán mẫu 59

Bài 8: KHAI THÁC PHẦN MỀM ỨNG DỤNG KHI LẬP SƠ ĐỒ XẾP HÀNG 61

1 Sử dụng phần mềm làm hàng của tàu TÂN BÌNH 36 62

2 Sử dụng phần mềm làm hàng của tàu MARINER 62

Bài 9: MỘT SỐ BÀI TOÁN LIÊN QUAN 63

1 Xác định mớn nước tương đương của tàu từ mớn nước biểu kiến 63

2 Xác định/điều chỉnh góc nghiêng của tàu 64

3 Xác định lượng hàng cần dịch chuyển để đạt được trim theo yêu cầu 65

4 Xác định chiều cao thế vững của tàu thông qua chu kỳ lắc 65

5 Xác định chiều cao trọng tâm tàu không bằng phương pháp dịch chuyển trọng vật 67

PHỤ LỤC 1: MỘT SỐ CÁCH XÁC ĐỊNH TRỌNG TÂM KHỐI HÀNG 70

PHỤ LỤC 2: BẢNG GIÁ TRỊ CÁNH TAY ĐÒN ỔN ĐỊNH GZ 73

PHỤ LỤC 3: BẢNG TRA GIÁ TRỊ LỰC NỔI TÁC DỤNG LÊN THÂN TÀU 76U PHỤ LỤC 4: BẢNG THUỶ TĨNH CỦA TÀU GEMINI FOREST 81

BÀI GIẢNG CHI TIẾT MÔN HỌC VẬN CHUYỂN HÀNG HOÁ I

Tên học phần: Vận chuyển hàng hoá 1 Loại học phần: IV

Bộ môn phụ trách giảng dạy: Xếp dỡ hàng hoá Khoa phụ trách: ĐKTB

Mã học phần: 11502 Tổng số TC: 4

TS tiết Lý thuyết Thực hành Tự học Bài tập lớn Đồ án môn học

Điều kiện tiên quyết: Trước khi học môn này sinh vên phải hoàn thành các môn học: anh văn

cơ bản, an toàn cơ bản, Ổn định tàu, kết cấu tàu, toán cao cấp…

Mục tiêu của học phần: Cung cấp cho sinh viên những kiến thức cơ bản, biết cách khai thác

hồ sơ tàu để thực hiện công việc lập sơ đồ hàng hoá cho tàu

Nội dung chủ yếu:

- Các thông số kỹ thuật và khai thác của tàu

- Ổn định theo phương ngang: cách tính toán và tiêu chuẩn ổn định

- Ổn định theo phương dọc: cách tính toán

- Ổn định thời tiết

- Sức bền thân tàu

- Lập sơ đồ xếp hàng tàu hàng khô, tàu chở hàng hạt rời, chở gỗ

- Cách sử dụng một số phần mềm làm hàng

Nội dung chi tiết của học phần:

PHÂN PHỐI SỐ TIẾT TÊN CHƯƠNG MỤC

Bài 1 Giới thiệu hồ sơ tàu

1.1 Những tài liệu phục vụ việc tính toán ổn định

tàu

0.25 1.2 Hệ toạ độ và các kích thước cơ bản của tàu 0.5

1.3 Các thông số hầm hàng hầm hàng 0.25

1.4 Thông số các két 0.25

1.5 Bảng giá trị hiệu chỉnh số đọc mớn nước 0.25

1.6 Góc ngập nước của tàu 0.25

1.7 Những công ước, tiêu chuẩn qui định về ổn

định tàu

0.25

Bài 2 Bài toán tính ổn định tàu cho tàu hàng bách

hoá 2.1 Cách xác định toạ độ trọng tâm các thành

2.2 Ổn định ban đầu 3

2.3 Ổn định góc nghiêng lớn 3

2.4 Ổn định động (Ổn định thời tiết) 2

2.5 Câu hỏi và bài tập

Bài 3 Bài toán tính hiệu số mớn nước và mớn

nước của tàu

3.2 Tính các mớn nước của tàu 1

3.3 Sử dụng thước/bảng độ biến đổi mớn nước

mũi lái khi nhận/dỡ 100T hàng 0.5

Bài 4 Kiểm tra sức bền cục bộ, sức bền dọc thân

tàu

4.1 Tính kiểm tra sức bền cục bộ 1

Bài 5 Lập sơ đồ xếp hàng tàu hàng khô

5.1 Hướng dẫn chuyến đi 0.5

5.2 Các bước tiến hành lập sơ đồ hàng hoá 2

Bài 6 Lập sơ đồ xếp hàng cho tàu chở hàng hạt

6.1 Tiêu chuẩn ổn định đối với tàu chở hàng hạt

6.2 Tính ổn định tàu khi chở hàng hạt rời 3

Bài 7 Lập sơ đồ xếp hàng cho tàu chở gỗ

7.1 Tiêu chuẩn ổn định đối với tàu chở gỗ 1

7.2 Tính ổn định cho tàu chở gỗ 2

Bài 8 Khai thác phần mềm ứng dụng khi lập sơ đồ

xếp hàng

8.1 Chương trình xếp hàng cho tàu hàng khô 5

8.2 Chương trình xếp hàng cho tàu container 5

Bài 9 Một số bài toán liên quan

9.1 Xác định mớn nước tương đương của tàu từ

9.2 Xác định/điều chỉnh góc nghiêng của tàu 0.5

9.3 Xác định lượng hàng các dịch chuyển để đạt

9.4 Xác định GM thông qua chu kỳ lắc của tàu 0.5

9.5 Xác định vị trí trọng tâm tàu bằng phương

Nhiệm vụ của sinh viên:

- Lên lớp đầy đủ và chấp hành mọi quy định của Nhà trường

- Tham gia đầy đủ và nghiêm túc giờ lên lớp, giờ thực hành cũng như các giờ kiểm tra

Hình thức và tiêu chuẩn đánh giá sinh viên: Thi vấn đáp thời gian chuẩn bị là 45 phút hoặc thi

viết thời gian 90 phút

Thang điểm: Thang điểm chữ A, B, C, D, E

Điểm đánh giá học phần: Z =

Bài 1: GIỚI THIỆU HỒ SƠ TÀU

1 Những tài liệu phục vụ việc tính toán ổn định tàu

1 Loading and Stability information booklet

2 Capacity plan and deadweight scale

3 Tank capacity, center of gravity curve and sounding table

4 Grain loading booklet

5 Trimming table

2 Hệ toạ độ và các kích thước cơ bản của tàu

Việc tính toán khi lập sơ đồ làm hàng của tàu liên quan trực tiếp đến toạ độ các thành phần trọng lượng trên tàu nên việc xác định đúng hệ trục toạ độ mà tàu đang sử dụng (vị trí đặt gốc toạ độ

và chiều của các trục) là hết sức cần thiết

Trong hồ sơ tàu thường giới thiệu rõ hệ toạ độ được sử dụng Thông tin này có thể thấy được ngày trong những trang đầu tiên của hồ sơ tàu, trang giới thiệu về các thông số cơ bản của tàu Hình 1 (Principal particulars) và các chú giải về ký hiệu sử dụng trong hồ sơ Hình 2 (Notation used in this booklet)

Các kích thước cơ bản gồm (Hình 1):

- LOA (Length Over All): chiều dài lớn nhất tính theo chiều dọc tàu

- LBP (Length Between Perpendicular): chiều dài tính toán của tàu

- Bmld ( Breadth moulded): chiều rộng định hình

- Dmld ( Depth moulded ): chiều sâu định hình

- Draft (Summer): mớn nước mùa hè

- DISPLACEMENT (at summer): lượng giãn nước tại đường nước mùa hè

- DEADWEIGHT (at summer ): trọng tải tổng cộng tại đường nước mùa hè

- INTERNATIONAL GROSS TONNAGE: dung tải toàn phần (tính theo công ước Tonnage 69)

- INTERNATIONAL NET TONNAGE: dung tải có ích (tính theo công ước Tonnage 69)

Ví dụ về một số chú giải được sử dụng trong hồ sơ (Hình 2):

- MID.G : hoành độ trọng tâm tính từ mặt phẳng sườn giữa của tàu

+Lấy dấu ( + ) khi trọng tâm nằm ở sau mặt phẳng sườn giữa của tàu

+Lấy dấu ( - ) khi trọng tâm nằm ở trước mặt phẳng sườn giữa của tàu

- MID.B : hoành độ tâm nổi tính từ mặt phẳng sườn giữa (quy ước dấu như MID.G)

- MID.F : hoành độ tâm mặt phẳng đường nước tính từ giữa tàu (quy ước dấu giống như MID.G)

- M.T.C : mô men làm thay đổi 1 cm chiều chúi của tàu

- TPC : số tấn làm thay đổi 1 cm chiều chìm của tàu

- KG : cao độ trọng tâm tính từ đường cơ sở (đường ky tàu)

- KB : cao độ tâm nổi tính từ đường cơ sở

- TKM : chiều cao tâm nghiêng ngang

- LKM : chiều cao tâm chúi

Trong thực tiễn, để xác định toạ độ một vị trí trên chiều dài thân tàu người ta thường căn cứ vào vị trí đường sườn và tra toạ độ theo bảng Frames Distance table (Hình 3)

Hình 1 Các thông số cơ bản của tàu

Hình 2 Chú giải các ký hiệu sử dụng trong hồ sơ

Hình 3 Vị trí các đường sườn

3 Các thông số hầm hàng

Các thông số hầm hàng được cung cấp trong hồ sơ tàu gồm: vị trí, hoành độ trọng tâm, cao

độ trọng tâm, thể tích, mô men nghiêng thể tích, sức chịu tải của sàn hầm hàng

Trong Bảng dung tích hầm hàng (Cargo Hold Capacity) Hình 4, các thông số được cung cấp cho trường hợp hầm hàng chứa đầy Lưu ý, các thông số này được cho trong 2 bảng ứng với hai loại hàng khác nhau là hàng rời (Grain capacity) và hàng bao kiện (Bale capacity) Thể tích chứa hàng bao kiện luôn nhỏ hơn hoặc bằng thể tích chứa hàng rời

Các thông số hầm hàng khi hầm hàng không chứa đầy được cung cấp trong đồ thị hoặc bảng, xem Hình 5 và Hình 6 (Nêu cách tra đồ thị/bảng từ chiều cao đống hàng hoặc thể tích/trọng lượng hàng xếp xuống hầm)

Sức chịu tải sàn hầm hàng được cho trong bảng Design Load Hình 7 là một ví dụ của bảng này Các thông tin trong bảng như sau:

(1) Sàn hầm hàng (Tanktop)

a Trọng tải phủ: 10.0 t/m2 (98.1kN/m2)

b Trọng tải cho phép lớn nhất khi xếp tại các cấu trúc khoẻ của đáy đôi là 122.6kN/m2 Trường hợp hàng xếp dàn đều trên toàn bộ mặt sàn hầm hàng thì tải trọng trung bình cho phép là 10.0 t/m2 đối với từng hầm hàng của tàu

(4) Xe nâng hàng hoạt động trong hầm hàng và trên sàn tweendeck (Chỉ sử dụng tại cảng)

Trọng lượng cho phép 9.0t (88.3 kN) bao gồm cả hàng

Hình 4 Bảng dung tích hầm hàng

Hình 6 Bảng các thông số hầm hàng

Hình 7 Bảng sức chịu tải hầm hàng

4 Thông số két

Bố trí các két trên tàu có thể tìm được thông qua bản vẽ Tank Arrangement (Hình 8); còn các thông số về vị trí, hoành độ trọng tâm, cao độ trọng tâm, ảnh hưởng của mặt thoáng chất lỏng trong két đến thế vững của tàu (trường hợp két chứa đầy) có thể tìm trong bảng Tank Capacity Table (Hình 9)

Trường hợp két chứa không đầy có thể tra cứu các thông số trên tại đồ thị của két (Hình 10) Riêng thể tích chất lỏng trong két có thể tra một cách chính xác trong một tài liệu riêng (Sounding tank table)

Hình 8 Bố trí các két trên tàu

Hình 9 Bảng dung tích các két

Hình 10 Đồ thị các thông số két

5 Bảng giá trị hiệu chỉnh số đọc mớn nước

Do vị trí thước mớn nước không đặt trùng với đường thuỷ trực nên giá trị đọc được trên thước (mớn nước biểu kiến) không phải là giá trị mớn nước tính toán (mớn nước đo tại đường thuỷ trực) Vị trí các thước mớn nước cũng như khoảng cách của thước đến các đường thuỷ trực được cho trong hồ sơ tàu (Hình 11)

Hình 11 Vị trí các thước mớn nước

Cần lưu ý đối với thước mớn nước giữa tàu Do mạn tàu ở vị trí này bằng phẳng nên thước mớn nước được khắc trùng với mặt phẳng sườn giữa, số hiệu chỉnh bằng 0 Tuy nhiên, khi đến gần đường nước mùa hè, tại vị trí mặt phẳng sườn giữa có thêm vòng tròn đăng kiểm nên không thể khắc thước mớn nước đè lên vòng tròn này mà phải khắc dịch sang vị trí khác Tại khoảng mớn nước này tồn tại số hiệu chỉnh số đọc mớn nước

Số hiệu chỉnh số đọc mớn nước có thể tra vào bảng Draft Correction Table với đối số là hiệu

số mớn nước biểu kiến hoặc tính theo công thức được cho cuối bảng (Hình 12) Trên Hình 12 lưu ý với số hiệu chỉnh mớn nước giữa tàu Các số hiệu chỉnh trong cột này chỉ sử dụng khi tàu có mớn nước từ 6.8m đến 8.4m Đây chính là vị trí có vòng tròn đăng kiểm hai bên mạn tàu

Hình 12 Bảng số hiệu chỉnh số đọc mớn nước

6 Góc ngập nước của tàu

Góc ngập nước (Angle of flooding- θf ) là góc nghiêng mà tại đó nước bắt đầu tràn vào tàu qua các kết cấu hở của thân tàu hoặc qua những chỗ không thể đóng kín nước của cabin Lưu ý, những kết cấu hở nhỏ mà qua đó nước tràn vào không gây ngập cho tàu thì có thể bỏ qua

Góc ngập nước của tàu thường được cho dưới dạng bảng hoặc đồ thị Hình 13 là ví dụ về bảng góc ngập nước của tàu Đối số tra vào bảng là lượng dãn nước của tàu

Hình 13 Bảng góc ngập nước của tàu

7 Những công ước, tiêu chuẩn qui định về ổn định tàu

No IMO instrument Application Remarks

1 Compulsory requirements in contentions

1 International Convention for the

Safety of Life at Sea (SOLAS)

2 SOLAS 1974 Convention, as

amended, (2002 edition) Annex

Chapter VI, Part C (.reference to

the International grain code,

amended (2002 edition) Annex,

Chapter X (reference to the

more than 8 h in the course of their

voyage at operational speed from a place of refuge when fully laden

HSC Code 2000 enters into force

on 1 July 2002

4 International Convention on Load

Line 1966, as modified by the

Convention for the Safety of

Fishing Vessels 1977 and

Protocol 1993 relating to the

Convention -Chapter III and

Recommendations

Fishing vessels 24 m in length and over

- Stability and associated scaworthiness and related guidance

Not yet in force

2 Recommendations adopted by Resolution of IMO Assembly or by the Marine Safety Committee

addressed inter allia to intact stability

1 A 49(III) Approval of the

recommendations of the MSC en

stability information for ships

carrying grain

AS in 'he titlt

2 A 52(III) Intact stability of fishing

vessels Continuation of studied on stability of fishing vessel! Superseded by IS Code

3 A 88(IV) Imact stability of fishing

vessels

As above Superseded by IS

Code

4 A.I67(ES.|V) Recommendation on

intact stability for passenger and

cargo ships under 100 m in length

AS in the title Amended by A

206(VII) Superseded by IS Code

5 A.I68(ES IV) Recommendation

on intact stability of fishing vessels As in the title Amendeo by A.268(VIII)

Superseded by IS Code

6 A 206(VII) Amendments to

Resolution A.I67(ES.IV) with

respect to ships carrying deck

cargoes

As in the title Superseded by

IS Code

7 A.207(VII) Recommendation for an

interim simplified criterion for

decked fishing vessels under 30 m

in length

As in the title Superseded by IS

Code

8 A.208(VII) Recommendation on

construction of fishing vessels

affecting vessel's stability and crew

safety

New decked sea-going fishing vessels of 24 m in length and over operating in unlimited waters and in weather of unlimited severity-construction, freeing ports and protection of crew

Superseded by IS Code

9 A.267(VIII) Code of practice

concerning the accuracy of stability

information for fishing vessels

All fishing vessels - method of calculation of hydrostatic data, inclining experiment and loading conditions

Recommendation

on inclining experiment incorporated in the

IS Code

10 A.268(VIII) Amendments to

recommendation on intact stability

of fishing vessels (Resolution

A.168(ES.IV))

Recommended practice on portable fish-hold divisions

11 A.269(VIH) Recommendation for

skippers of fishing vessels on

ensuring a vessel endurance in

conditions of ice formation

Small fishing vessels Superseded by IS

Code

12 A.562(14) Recommendation on a

severe wind and rolling criterion

(weather criterion) for the intact

stability of passenger and cargo

ships of 24 m in length and over

New decked passenger and cargo ships of 24 m in length and over and fishing vessels of 45 m in length and over

Superseded by IS Code

13 A.650(16) An example of

alternative intact stability criteria for

twin-pontoon column stabilised

semisubmcrsible units

As in the title Incorporated in the

IS Code

14 A.685(17) Recommendation on a

severe wind and rolling criterion

(weather criterion) for the intact

stability of fishing vessels of 24 m

in length and over

Fishing vessels of 24 m in length and over Superseded by IS Code

15 A.749(18) Code of intact stability

for all types of ships covered by

IMO instruments

Ships of 24 m in length and above unless otherwise stated Following ship types are covered: cargo ships, all types, passenger ships, fishing vessels, special purpose ships, offshore supply vessels, mobile offshore drilling units, pontoons, dynamically supported craft

Supersedes Res

A 52, A.88, A.167, A.168, A.206, A.207, A.269, A.562, A.685 Amended by MSC 75(69)

16 A.862(20) Code of practice for the

safe loading and unloading of bulk

carriers

Bulk carriers

17 MSC/Circ.348 (1987) Interim

guidelines on intact stability

requirements for pontoons

As in the title Replaced by

MSC/Circ.503

18 MSC.Circ.408 (1985) Protection of

the crew of fishing vessel from

water shipped on deck

MSC/Circ.456(1986)

Fishing vessels

19 Guidelines for preparation of intact

stability information All ships

20 MSC/Circ.503 (1989) Guidelines

on intact stability for pontoons Pontoons Incorporated in the IS Code

21 MSC/Circ.706, MEPC/Circ304

(1995) Guidance on intact stability

of existing tankers during liquid

loading and stability manual Includes necessary information to the master for the proper loading and

ballasting of the ship and for the control of stability draught and structural integrity

24 MSC 75(69) Amendments to the IS

Code(Res.A.749(18))

3 Codes and similar instruments which include stability requirements

1 A.287(VI1I) Code of safe practice

for ships carrying timber deck

cargoes

All ships of 24 m in length and over engaged in the carriage of timber deck cargoes Chapter 7- stability and Annex B reproducing Res.A.167 (ES.IV) as amended by

Res.A.206(VII)

Stability requirements included in the IS Code

2 A.373(X) Code of safety for

dynamically supported craft

3 A.414(XI) Code for the construction

and equipment of mobile offshore

drilling units (MODU'SCode 1979)

MODUS -surface units -self elevating units column stabilised units

As above

4 A.469(XII) Guidelines for the

design and construction of offshore

supply vessels

Offshore supply vessels with

24 <L < 100 m As above

5 A.534(13)Code of safety for special

purpose ships Ships engaged in research, expeditions and surveys, ships for

training, whale fish factories etc, carrying more than 12 special personnel

As above

6 A.649(16) Code for the

construction and equipment of

mobile offshore drilling units

(MODU'sCode 1989)

As MODU’S Code 1979 but for MODU’S whose keel arc laid after 1 May 1991

As above

7 A.715(17) Code of safe practice for

ships carrying timber deck cargoes,

1991

All ships of 24 m or more in length engaged in the carriage of timber deck cargoes

8 FAO/IMO/ILO Code of safety for

fishermen and fishing vessels -

Part B/1974: Safety and health

requirements for the construction

and equipment of fishing vessels

New decked fishing vessels of 24 m

in length and over; freeboard, watertight integrity and stability

9 FAO/ILO/IMO Voluntary Guidelines

for the design and equipment of

small fishing vessels

Decked fishing vessels of 12< L < 24 m Watertight integrity, freeing ports, stability and associated seaworthiness

11 MSC 23(59) International grain

code

(sec 1.2) Mandatory under

the provisions of Chapter VI of SOLAS

Bài 2: BÀI TOÁN TÍNH ỔN ĐỊNH TÀU CHO TÀU HÀNG BÁCH HOÁ

1 Cách xác định trọng tâm các thành phần trọng lượng trên tàu

Để xác định được toạ độ trọng tâm chung của tàu cần xác định được toạ độ trọng tâm các thành phần trọng lượng trên tàu Các thành phần trọng lượng trên tàu có thể phân chia thành các nhóm sau:

- Tàu không, hằng số tàu

- Các két nước ngọt, nước dằn, dầu chạy máy

- Hàng chuyên chở trên tàu

Toạ độ trọng tâm tàu không và hằng số tàu có thể tìm trong các bài toán mẫu Các thông số này nhìn chung không thay đổi trong quá trình khai thác tàu Khi cần xác định lại tạo độ trọng tâm của các thành phần này người ta cần phải làm các công tác giám định phức tạp tại nhà máy/xưởng đóng tàu

Toạ độ trọng tâm các két nước ngọt, nước dằn tàu, dầu chạy máy có thể dễ dàng tìm được trong hồ sơ tàu Trường hợp các két chứa đầy, trọng tâm két có thể thấy ngay trong bảng dung tích két – Tank Capacity (Hình 9) Trường hợp các két chứa không đầy có thể tra tại các độ thị biểu diễn các thông số của két với đối số đưa vào đồ thị để tra là chiều sâu chất lỏng trong két sau khi đã hiệu chỉnh nghiêng chúi (Hình 10)

Đối với hàng chuyên chở trên tàu, tuỳ từng loại hàng hoá khác nhau mà có cách xác định trọng tâm khác nhau Đối với hàng đồng nhất như hàng lỏng, hàng rời, toạ độ trọng tâm khối hàng trong hầm có thể tra được từ đồ thị hầm hàng thông qua độ sâu lớp hàng trong hầm (hoặc chiều cao khoảng trống còn lại trong hầm) Xem ví dụ trên Hình 5 Đối với hàng là các khối, kiện nằm trong hầm hàng hoặc trên boong, trọng tâm hầm hàng sẽ được tính bằng cách tổng hợp trọng tâm các khối hàng thông qua công thức tính trọng tâm của một hệ vật Lưu ý, cao độ trọng tâm một khối hàng được đo

từ ky tàu đến trọng tâm khối hàng, không phải đo từ sàn hầm hàng hay mặt boong nơi xếp hàng Hoành độ trọng tâm tàu được tính từ mặt phẳng yOz của tàu Tuỳ theo hệ toạ độ của tàu mà mặt phẳng này có thể nằm tại đường thuỷ trực lái hoặc mặt phẳng sườn giữa của tàu

Trường hợp tàu chở container chuyên dụng, toạ độ trọng tâm các container được xác định thông vị trí của container Các container nằm trên cùng một bay sẽ có hoành độ trọng tâm giống nhau; các container nằm trên cùng một row sẽ có tung độ trọng tâm giống nhau; riêng cao độ trọng tâm các container cùng một số hiệu tier có thể khác nhau khi ở các hầm hàng khác nhau Các số liệu trọng tâm của từng vị trí xếp container được cho sẵn trong hồ sơ tàu Đối với hàng bách hoá hay hàng là các kiện hàng (hoặc khối hàng) xếp riêng lẻ trong hầm tàu, trên boong tàu thì việc xác định trọng tâm tương đối phức tạp

Các thành phần trọng lượng của một con tàu rất đa dạng, bao gồm: trọng lượng tàu không, trọng lượng các khối hàng, trọng lượng các két chứa dầu, nước, nước dằn, hằng số tàu Toạ độ trọng tâm của cả con tàu được xác định thông qua trọng tâm của từng thành phần trọng lượng nói trên bằng công thức:

D

xG P xG

D

KG P KG

i i

i i

Do con tàu có kết cấu phần lớn đối xứng qua mặt phẳng dọc tâm nên ít khi phải tính đến tung

độ trọng tâm yG, khi tính toán làm sơ đồ xếp hàng chủ yếu chỉ sử dụng số liệu cao độ trọng tâm KG

và hoành độ trọng tâm xG mà thôi

Khi lập sơ đồ xếp hàng, để xác định toạ độ trọng tâm tàu người ta thường lập bảng tính tàu đi/đến (Departure/Arrival condition) như trên Hình 14 Trên bảng, người ta liệt kê tên tất cả các thành phần trọng lượng chính trên tàu, người dùng sẽ nhập khối lượng từng thành phần, hoành độ và cao

độ trọng tâm từng thành phần rồi thực hiện tính toán Ngoài ra, trên bảng này còn có cột ghi giá trị mô men mặt thoáng chất lỏng của các két chứa trên tàu

Hình 14 Bảng tính điều kiện tàu đi/đến

Các cột M.G M’T là mô men của từng thành phần trọng lượng tính đến mặt phẳng yOz và được tính bằng khối lượng của thành phần đó (trong cột WEIGHT) nhân với hoành độ trọng tâm của

nó (trong cột MID.G)

Cột KG M’T là mô men của từng thành phần trọng lượng tính đến ky tàu và được tính bằng khối lượng của thành phần đó (trong cột WEIGHT) nhân với hoành độ trọng tâm của nó (trong cột KG)

Mỗi nhóm thành phần trọng lượng như hàng hoá, nước dằn, nước ngọt có một dòng tổng

tâm của một nhóm được tính bằng tổng mô men các thành phần của nhóm chia cho tổng khối lượng của nhóm Ví dụ với nhóm hàng hoá, hoành độ trọng tâm của nhóm là -17368 chia cho 9331, kết quả được -3.54 (Hình 14)

Tại dòng cuối cùng của bảng (Hình 14) cho các thông tin tổng hợp Các thông tin này được tính như sau:

Cột WEIGHT, ô có giá trị 15809 là lượng dãn nước của tàu, được tính bằng tổng tất cả các ô trọng lượng bên trên (không tính các ô ghi tổng trọng lượng của nhóm như CARGO GRAND TOTAL, WATER BALAST TOTAL, FRESH WATER TOTAL )

2 Ổn định ban đầu

Ổn định ban đầu của tàu được đánh giá thông qua giá trị chiều cao thế vững GoM của tàu Trong hồ sơ tàu, nó được tính trong một bảng nhỏ như trên Hình 15

Hình 15 Tính toán chiều cao thế vững của tàu

Các thông số thuỷ tĩnh được tra từ bảng thuỷ tĩnh với đối số là lượng giãn nước của tàu

3 Ổn định tàu tại các góc nghiêng lớn

Để tính ổn định của tàu tại các góc nghiêng lớn người ta lập bảng như trên Hình 16 Các giá trị trong cột GZ FROM CROSS CURVE được tra từ bảng CROSS CURVE trong hồ sơ tàu với đối số

là lượng dãn nước của tàu

Hình 16 Bảng tính các giá trị GZ theo góc nghiêng của tàu

Giá trị GZ được tính bằng công thức:

GZ = KN - KGosinθ hoặc

GZ = GAZA – (KGA – KGo) sinθ

Từ giá trị GZ tính được trong bảng, vẽ đồ thị Hình 17

Hình 17 Đồ thị đường cong cánh tay đòn ổn định tĩnh GZ

Để tính diện tích các phần được nêu trong tiêu chuẩn, có thể sử dụng biểu mẫu sau:

Hình 18 Biểu mẫu tính diện tích đường cong theo yêu cầu của tiêu chuẩn IMO A167

Kiểm tra ổn định tàu theo tiêu chuẩn ổn định IMO 167 Kết quả kiểm tra được thể hiện trên Hình 19

Hình 19 Kiểm tra ổn định theo tiêu chuẩn IMO A167

4 Tiêu chuẩn ổn định thời tiết (IMO A562)

Việc tính toán tiêu chuẩn ổn định thời tiết dựa theo tiêu chuẩn IMO A562

Hình 20 Cách tính ổn định thời tiết

Hình 21 Cách tính ổn định thời tiết

Hình 22 Cách tính ổn định thời tiết

Hình 23 Cách tính ổn định thời tiết

Kết quả tính ổn định thời tiết của chuyến đi như sau:

Hình 24 Kết quả tính ổn định thời tiết cho chuyến đi

5 Bài tập

Tính ổn định ban đầu, ổn định góc nghiêng lớn và ổn định thời tiết cho sơ đồ xếp hàng như sau:

Hình 25 Điều kiện chuyến đi

Bài 3: BÀI TOÁN TÍNH HIỆU SỐ MỚN NƯỚC VÀ CÁC MỚN NƯỚC CỦA TÀU

1 Tính hiệu số mớn nước

Hình 26 Tính hiệu số mớn nước và các mớn nước của tàu

- Nhập các thành phần trọng lượng trên tàu gồm hàng hóa, dầu nhiên liệu, nước

ngọt, nước ballast của các két, lượng không đổi vào cột “WEIGHT”

- Tính tổng các trọng thành phần trọng lượng nêu ở trên trong cột “WEIGHT”, thu

được giá trị Deadweight, sau đó ta cộng thêm giá trị trọng tải tàu không vào giá trị vừa tìm được, kết quả cuối cùng là lượng giãn nước

- Nhân các giá trị trong cột WEIGHT với các giá trị MID.G (MID.G là hoàng độ trọng

tâm của từng thành phần trọng lượng) ta có giá trị MID.G M’T Nhập kết quả tính được vào cột “MID.G M’T”, đây chính là mômen củng từng thành phần trọng lượng đối với mặt phẳng sườn giữa

- Cộng các thành phần mô men (MID.G M’T) nêu ở trên vào dòng cuối cùng ta có

tổng các thành phần mômen (∑MID.G M’T) Lấy kết quả của tổng các thành phần mômen này chia cho lượng giãn nước nhập vào dòng cuối cùng của cột “MID.G” Giá trị này thể hiện khoảng cách từ trọng tâm tàu đến mặt phẳng sườn giữa

- Đọc mớn nước, hoành độ tâm nổi, hoành độ tâm mặt phẳng đường nước, MTC ứng

với từng giá trị lượng giãn nước ở trên (Tra trong bảng Thủy tĩnh)

- Hiệu số mớn nước và mớn nước được tính theo công thức sau:

Trim = Lượng giãn nước x (MID.G – MID.B) MTC x 100

Với điều kiện chuyến đi như trên Hình 14, áp dụng cách tính mớn nước nêu trên dễ dàng tính được kết quả hiệu số mớn nước của chuyến đi như sau

Hình 27 Tính hiệu số mớn nước và các mớn nước của tàu

2 Tính các mớn nước của tàu

Thực hiện như các hướng dẫn trên Hình 26, dễ dàng tính được các mớn nước như các số liệu thể hiện trong Hình 27

3 Sử dụng thước/bảng độ biến đổi mớn mũi lái khi nhận/dỡ 100 tấn hàng

Hình 28 Ví dụ về bài toán sử dụng bảng biến đổi mớn nước mũi lái khi nhận/dỡ 100 tấn hàng

Sự thay đổi mớn nước mũi và lái ở các đường thủy trực được tìm trong bảng này (TRIMMING TABLE) khi hàng hóa, nước ballast, dầu nhiên liệu hoặc nước ngọt được xếp/dỡ trong một vài két hoặc hầm

Giá trị trong bảng này thể hiện sự thay đổi mớn nước mũi và lái ở các đường thủy trực khi xếp/dỡ 100t khỏi hầm hàng hoặc két

Nếu như xếp/dỡ 200t thì giá trị phải nhân 2 lần (200/100)

Khi dỡ hàng, dấu “+”, “-“ của các giá trị trong bảng phải được đảo ngược lại

Ví dụ:

Mớn nước ban đầu : dF = 3.00m, dm = 3.5m, dA =4.0m

Δdf = 0.215 x 300/100 = 0.645

Δda = - 0.13 x 300/100 = - 0.39

Mớn nước mới :

Hình 29 Bảng lượng thay đổi mớn nước khi nhận/dỡ 100T tại các két trên tàu

Hình 30 Bảng lượng thay đổi mớn nước khi nhận/dỡ 100T hàng

Lưu ý trường hợp nhận/dỡ hàng nếu hàng là hàng rời rót xuống hầm ta sử dụng phần trên của bảng, lúc này coi như hàng được xếp tại vị trí trọng tâm hầm Trường hợp hàng là các khối, kiện khi xếp ta quan tâm đến vị trí xếp (số khung sườn khoẻ - frame) để từ đó tra vào bảng theo số frame lấy ra lượng biến đổi mớn nước mũi/lái của tàu

Bài 4: KIỂM TRA SỨC BỀN CỤC BỘ, SỨC BỀN THÂN TÀU

1 Kiểm tra sức bền cục bộ

Sức bền cục bộ trong phần kiểm tra này là chịu tải của sàn hầm hàng, boong tàu hay các bị trí xếp hàng khác Sức chịu tải này được cho trước trong hồ sơ tàu, phần thông tin hầm hàng (xem Hình 7) Việc bố trí hàng trong hầm hay các vị trí xếp hàng phải đảm bảo thoả mãn các yêu cầu này

Ví dụ 1: Tìm chiều cao tối đa của đống hàng (loại hàng rời) xếp trong hầm số hàng số 1 của tàu GEMINI FOREST

Gọi diện tích sàn hầm hàng là S

Gọi hệ số chất xếp của hàng là SF

Gọi chiều cao đống hàng trong hầm là h

Giả sử hàng được san bằng phẳng trong hầm, ta có khối lượng khối hàng xếp trong hầm là:

SF

h S

h S S

Với tải trọng phủ cho phép của hầm hàng tàu GEMINI FOREST là 10T/m2, giả sử tàu chở ngô

có hệ số chất xếp là SF=1.53m3/T ta có chiều cao đống hàng tối đa có thể xếp trong hầm là:

m N

Theo số liệu trong bảng sức chịu tải hầm hàng (Hình 7) ta có sức chịu tải của sàn boong trung gian là 3.9T/m2 Vậy để xếp được trực tiếp khối hàng lên sàn boong khối hàng cần có diện tích chân

đế là:

)(109.3

max

m N

P

Diện tích chân đế của khối hàng chỉ có 5m2 nên không thể xếp trực tiếp khối hàng lên sàn hầm được Để có thể vận chuyển an toàn khối hàng này cần phải kê các vật liệu cứng (các dầm sắt, các thanh gỗ to ) để tạo thành một chân đế có diện tích ít nhất là 10m2 rồi mới xếp khối hàng lên

Lưu ý, các thanh dầm này phải đủ cứng để có thể dàn đều được lực từ khối hàng xuống sàn hầm hàng Trong một số trường hợp người ta còn phải hàn chặt các dầm sắt xuống sàn hầm hàng để tăng độ cứng của các dầm cũng như sàn hầm hàng

2 Kiểm tra sức bền dọc thân tàu

Nguyên lý bài toán tính sức bền dọc thân tàu như sau: