Giáo trình nguyên lý tàu thủy trường đh giao thông vận tải pdf

1.1 Lực nổi Trong hệ toạ độ gắn liền với tàu, gốc tọa độ đặt tại trọng tâm G của tàu, trục Oz hướng lên trên, ngược với chiều tác động của lực hút trái đất, mặt xOy song song với mặt nư

TÀI LIỆU HỌC TẬP DÀNH CHO SINH VIÊN

TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI TP HỒ CHÍ MINH

NGUYÊN LÝ

TÀU THỦY

Trang này để trống

ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI TP HỒ CHÍ MINH

GIÁO TRÌNH

NGUYÊN LÝ TÀU THỦY

Thành phố Hồ Chí Minh 9/2008

Mục lục

CHƯƠNG I: TĨNH HỌC, ĐỘNG LỰC HỌC TÀU

1 Tính nổi tàu thủy 9

2 Kích thước hình học thân tàu và tỷ lệ giữa chúng 15 3 Đường hình vỏ tàu 19

4 Các đường cong tính nổi 22

5 Các phép tích phân gần đúng 23

6 Tính cân bằng dọc tàu 30

7 Thước tải trọng 31

8 Mạn khô 32

9 Dung tích tàu 34

10 Ổn định tàu 39

11 Phân khoang và chống chìm tàu 57 12 Sức cản vỏ tàu 64

13 Chân vịt tàu thủy 74

14 Lắc tàu 109

15 Tính ăn lái và tính quay trở tàu 129

CHƯƠNG II: KẾT CẤU THÂN TÀU 1 Đảm bảo độ bền tàu trong tính chọn kết cấu 137

2 Thép đóng tàu 145

3 Hệ thống kết cấu 150

4 Đáy đơn 164

5 Đáy đôi 166

6 Mạn tàu 167

7 Boong tàu 169

8 Cọc chống 171

9 Vách tàu 173

10 Vỏ bao 175

11 Vây giảm lắc 177

12 Bệ máy 178

CHƯƠNG III: TRANG THIẾT BỊ TÀU 1 Hệ thống lái 180

2 Hệ thống neo 186

3 Hệ thống buộc tàu 190

4 Thiết bị kéo 192

5 Thiết bị nâng hạ 196

6 Hệ thống cứu sinh 205

Tài liệu tham khảo

Ký hiệu

A M diện tích sườn giữa tàu - area of midship section

A W diện tích đường nước - area of waterplane

AP trụ lái - aft perpendicular

B chiều rộng tàu - breadth, beam (moulded)

B nổi phần chìm - centre of buoyancy

BM, BM khoảng cách từ tâm nổi B đến tâm ổn định M trong mặt cắt ngang - metacentre above

centre of buoyancy

BM L , BM L khoảng cách từ tâm nổi B đến tâm ổn định M trong mặt cắt dọc-

longitudinal metacentre above centre of buoyancy

CB, C B B hệ số đầy thể tích - block coefficient

CM, C M hệ số đầy mặt cắt giữa tàu - midship coefficient

CP, C P hệ số đầy lăng trụ - longitudinal prismatic cefficient

CW, C W hệ số đầy đường nước - waterplane coefficient

d mớn nước - draught, draft

D , H chiều cao tàu - depth moulded

D, Δ lượng chiếm nước - displacement weight

FA trụ mũi - foreward perpendicular

Fb mạn khô tàu - freeboard

G trọng tâm tàu - centre of gravity

GM, GM chiều cao tâm ổn định - metancentric height

GM L ,GM L chiều cao tâm ổn định dọc - longitudinal metacentric height

GZ, GZ tay đòn ổn định - stability level

I L momen quán tính dọc của đường nước - longitudinal moment of inertia of waterplane

I T momen quán tính ngang của đường nước - tranverse moment of inertia of waterplane

I P momen quán tính trong hệ độc cực - polar moment of inertia

K sống chính - keel

KB, KB chiều cao tâm nổi trên đáy - center of gravity above moulded base (keel)

L chiều dài tàu nói chung - length

Loa chiều dài toàn bộ - length over all

Lpp, Lbp chiều dài giữa hai trụ - length between perpendiculars

Lwl chiều dài đường nước - waterplane length

M tâm nghiêng - metacentre

Sw mặt ướt vỏ tàu - wetted surface

T mớn nước tàu - draft moulded

V, ∇ thể tích phần chìm - displacement volume

α ≡ C W hệ số đầy thể tích

β ≡ C M hệ số đầy mặt giữa tàu

δ ≡ CB B hệ số đầy thể tích

ϕ ≡ C P hệ số đầy lăng trụ

Δ ≡ D lượng chiếm nước của tàu - displacement weight

∇ ≡ V thể tích phần chìm - displacement volume

CHƯƠNG 1

TĨNH HỌC, ĐỘNG LỰC HỌC TÀU

Tàu thủy ra đời cách đây đã ba, bốn ngàn năm Tàu thủy đang còn được nghiên cứu, cải tiến nhằm đáp ứng ngày một tốt hơn đòi hỏi về mọi mặt của con người Đội tàu ngày nay có thể chia làm các nhóm chính sau đây

a) Tàu làm việc trên nguyên tắc khí động học

Trong nhóm này có thể kể hai kiểu tàu đang được dùng phổ biến Tầu trên đệm khí

(air cushion vehicle - ACV) tựa hẵn trên một “gối khí” áp lực đủ lớn, được một “váy” mềm

bao bọc Tàu hoạt động nhờ lực nâng của “gối”, lực đẩy của chong chóng Trong lĩnh vực vận tải người và hàng, người ta đã đóng ACV chở 300 khách, vận tốc trên 60 HL/h Kiểu tàu thứ hai của nhóm không “mặc váy” nhưng tận dụng ngay thành cứng kéo dài xuống của

tàu làm màng giữ khí áp lực lớn Kiểu này trong ngôn từ chuyên môn gọi là bubble vehicle – CAB Biến dạng của tên gọi còn là tàu bọt khí, đẩy bằng thiết bị phụt nước

captured-air-hoặc chân vịt siêu sủi bọt

b) Tàu làm việc trên nguyên tắc thủy động lực

Tàu nhóm này làm việc trong nước trên nguyên lý thủy động lực Tàu sử dụng lực

nâng của cánh chìm, chạy trong nước, để nâng tàu lúc chạy gọi là tàu trên cánh theo cách dùng của người Nga, thông thường hơn còn được gọi tầu cánh ngầm Từ chuyên ngành bằng

tiếng Anh là hydrofoil vehicle Cánh của tàu được dùng dưới hai dạng khác nhau, dạng thường thấy là cánh máy bay, được bẻ gập thành chữ V, đỡ thân tàu Bản thân cánh chạy ngầm sát

mặt nước Dạng sau người Mỹ gọi là cánh ngầm (submerged foils) Tàu lướt thuộc nhóm

tàu làm việc theo nguyên tắc thủy động lực Tàu có kết cấu đáy dạng tấm trượt, thường được gập thành hình chữ V (deep Vee) Tấm trượt khi lướt trong nước chịu lực nâng, và lực này nhấc một phần tàu lên, giảm thể tích phần chìm khi chạy Từ chuyên môn thường gọi đây là

Ngoài tàu nổi còn có tàu ngầm, hoạt động chủ yếu trong lòng nước, trên nguyên tắc tàu nhóm ba vừa nêu

Trong các phần tiếp của tài liệu sẽ đề cập đến tàu làm việc theo nguyên lý của định luật Archimedes

Tàu trên đệm khí

Trimaran

SWATH tàu catamaran đường nước nhỏ

Tàu vận tải hàng khô

Tàu chở khí hóa lỏng kiểu LPG

Tàu chở hàng rời (bulk carrier)

Tàu chở container

Tàu chở sà lan LASH

Tàu du lịch đóng 2006

1 TÍNH NỔI TÀU THỦY

Tàu thủy nổi trên nước, tàu ngầm nổi trong nước chịu tác động đồng thời hai lực ngược

chiều nhau Trọng lực gồm trọng lượng bản thân tàu, trọng lượng hàng hóa trên tàu, máy móc thiết bị, dự trữ cùng hành khách trên tàu vv tác động cùng chiều hút của trái đất Lực

nổi do nước tác động theo chiều ngược lại

1.1 Lực nổi

Trong hệ toạ độ gắn liền với tàu, gốc tọa độ đặt tại trọng tâm G của tàu, trục Oz hướng lên trên, ngược với chiều tác động của lực hút trái đất, mặt xOy song song với mặt nước ở trạng thái tĩnh, trọng lực W có điểm đặt tại G, tác động hướng xuống dưới hình 1

Thân tàu chìm trong nước tiếp xúc

với nước qua mặt ướt vỏ tàu Như chúng

ta đã quen trong bộ môn cơ học chất

lỏng, áp lực do nước áp đặt lên mặt tiếp

xúc này mang giá trị:

p = pa + γ z (*)

Trong đó pa - áp suất khí quyển đo

tại mặt thoáng của nước, z – khoảng cách

đo từ mặt thoáng đến

điểm đang được xem xét trên mặt ướt vỏ tàu

Lực thủy tĩnh tác động lên phần tử dS của mặt ướt vỏ tàu trong trường hợp này được hiểu là:

Hình 1.1: Trọng lực và lực nổi

Với tàu thủy có thể tích phần chìm trong nước V, viết tắt từ Volume (hoặc ∇ là ký tự thay thế cho V trong nhiều trường hợp), trọng lượng toàn tàu tại trạng thái tính toán, đúng bằng trọng lượng khối nước bị thân tàu chiếm chỗ γ∇ Đại lượng D = γV ( hoặc γ∇) được gọi

là lượng chiếm nước của tàu, mang giá trị đúng bằng lực nổi của tàu Ký hiệu D viết tắt từ

Displacement, còn Δ ký tự thay cho D trong nhiều trường hợp Theo cách đó chúng ta có thể viết:

trong đó: Δ hoặc D - lượng chiếm nước; γ- trọng lượng riêng của nước, ∇ (hoặc V) -

thể tích phần tàu chiếm chỗ trong nước, hoặc còn được gọi là là lượng thể tích chiếm chỗ

(volume displacement)

Thứ nghuyên dùng cho các thành phần trong công thức, trong hệ thống đo metric, sau đây gọi là hệ mét, được hiểu theo truyền thống đã ghi đậm nét trong ngành đóng tàu: γ - trọng

lượng riêng nước sông bằng 1 t/m 3 , nước biển γ = 1,025 – 1,03 t/m 3 ; V – thể tích tính bằng

m 3 , D – lượng chiếm nước tính bằng tấn hệ metric, viết tắt là T hoặc MT

Thể tích V là thành phần thay đổi trong biểu thức tính lực nổi tàu γV, đóng vai trò thước đo tính nổi tàu

1.2 Điều kiện cân bằng tàu trong trạng thái nổi

Trường hợp W > F, có nghĩa trọng lượng tàu lớn hơn lực nổi, tàu còn bị kéo xuống Khi

bị chìm sâu hơn trong nước thể tích phần chìm của tàu lớn lên và như vậy theo định luật Archimedes lực F lớn dần Khi vượt qua giới hạn cân bằng, F > W tình hình sẽ ngược lại, tàu

bị đẩy lên cao hơn, thể tích phần chìm của tàu giảm dần dẫn đến F nhỏ dần Tàu chỉ có thể nằm ở vị trí cân bằng khi cân bằng hai lực ngược chiều nhau này

Điều kiện W = F trong thực tế chưa đủ đảm bảo để tàu nổi ổn định Trường hợp tàu bị nghiêng ngang đến góc nhất định, tâm nổi dịch dời vị trí tùy thuộc hình dáng phần chìm của tàu Đường tác động lực nổi qua tâm B’ hiện thời không trùng với đường tác động lực trọng trường qua G Vì rằng W = F và khoảng cách giữa hai đường tác động lực mang giá trị nhất định, ví dụ khoảng cách giữa chúng l, xuất hiện momen ngẫu lực Wl làm quay tàu Nếu momen này lớn hơn 0, tức là theo chiều quay kim đồng hồ, tàu còn bị quay theo chiều thuận kim đồng hồ Ngược lại momen mang giá trị âm, tàu quay ngược, hình 2 Trong cả hai trường hợp, khi góc nghiêng còn bé tàu quay ngang qua tâm nghiêng ngang M

Hình 2

Trong trường hợp tâm nổi nằm xa trọng tâm, tính theo chiều dọc tàu, momen ngẫu lực W.L làm cho tàu bị chúi về trước nếu momen ngẫu lực mang dấu âm Tâm nghiêng dọc ML

(hay còn gọi chúi tàu) trong trường hợp này nằm khá xa nếu so với khoảng cách từ tàu đến

M, hình 3

Tàu ở tư thế ổn định khi hoành độ tâm nổi bằng hoành độ trọng tâm tàu Từ đó có thể thấy điều kiện cần và đủ để tàu nổi và cân bằng trên nước, dưới tác động của lực W và F

sẽ là: cân bằng lực W = F và cân bằng momen thể hiện khoảng cách L giữa hai đường tác

động lực của W và F bằng 0, dẫn đến WxL - FxL = 0

Hai điều kiện được viết dưới dạng tổng quát:

1.3 Trọng lượng và trọng tâm tàu

Trọng lượng toàn tàu bằng tổng các trọng lượng thành phần tham gia vào tàu như vỏ tàu, máy móc, thiết bị, hàng , dự trữ, hành khách Trọng lượng và trọng tâm tàu tính theo công thức:

(1.3)

w z

∑ ∑w x

Xác định trọng lượng và trọng tâm tàu đòi hỏi phải thực hiện khối lượng rất lớn các

công việc tính toán và thường các phép tính đòi phải chi tiết, cụ thể Thực hiện các bảng tính này được gọi là tính toán các trường hợp tải trọng của tàu Trọng lượng và trọng tâm tàu xác định cho mỗi trường hợp sẽ cần cho các bảng tính tính nổi và các bảng tính cân bằng dọc, cân bằng ngang và ổn định tàu

Thông lệ tiến hành phân loại các nhóm trọng lượng tàu khi tính làm cho công việc rõ ràng hơn, dễ hiểu hơn Ví dụ, trọng lượng tàu thông dụng có thể chia thành các nhóm nhỏ sau:

Trọng lượng vỏ tàu

Trọng lượng trang thiết bị vỏ

Trọng lượng máy chính và các máy phụ

Trọng lượng hệ thống toàn tàu

Trọng lượng trang thiết bị trên boong

Thiết bị điện, điện tử

Trọng lượng trang thiết bị nội thất

Trọng lượng nhiên liêu, nước

Trọng lượng đoàn thủy thủ , khách và dự trữ

Trọng lượng vật dằn và các phần khác

vv

Tại đây chúng ta cần thống nhất một điều, khi tính trọng lượng và trọng tâm, điều cần quan tâm là “trọng lượng”, tính bằng kG (trọng lượng) hoặc tấn trọng lượng (MT) của tất cả thực thể trên tàu chứ không đi sâu tìm hiểu “khối lượng” tính bằng kg hoặc tấn khối lượng Trong mọi trường hợp, với tàu thủy cần để ý đến lượng dự trữ của lượng chiếm nước D Tàu dân sự, lượng dự trữ này chiếm khoảng 1 – 2%

Từ các nhóm trọng lượng tiến hành chia nhóm nhỏ hơn trong khi lập bảng tính Ví dụ từ nhóm trọng lượng vỏ có thể hình thành nhóm nhỏ gồm đáy, boong, thượng tầng, vách vv … Từ nhóm trang thiết bị trên boong phải chia ra hệ thống neo buộc, hệ thống lái, hệ thống cẩu hàng (nếu có) và các hệ thống khác

Thực tế tính toán cho thấy, những nhóm nhỏ chứa rất nhiều thành phần riêng nhau Trong những trường hợp ấy cần thiết tiếp tục chia các nhóm nhỏ vừa đề cập thành nhóm nhỏ hơn

Tính toán cho một trạng thái tải trọng thực hiện theo bảng 1 sau

Bảng 1 Tay đòn, (m) Momen, (ví dụ Tm)

Tên gọi Trọng

=(2).(3) (2).(4) My = (2).(5) Mz = (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8)

Công thức (1.3) và (1.4) được suy từ đây:

)6(

Chiều dọc trọng tâm : LCG ≡ XG =

∑

∑

)2(

)7(

Chiều cao trọng tâm: KG ≡ ZG =

∑ ∑(2)

)8(

Nếu ký hiệu tâm nổi phần chìm thân tàu bằng B, có thể viết tọa độ tâm nổi này trong hệ tọa độ Oxyz vừa nêu Toạ độ B theo chiều dọc LCB hoặc XB, theo chiều ngang YB, còn theo chiều cao là KB hoặc ZB Sử dụng các ký hiệu này chúng ta có thể viết điều kiện nổi cho tàu:

Ví dụ: Áp dụng điều kiện nổi xác định mớn nước tàu cho tàu đi từ sông ra biển Tàu được xét là một ponton đáy hình chữ nhật LxB = 10x4 m, cao H = 2,5m Trong sông tàu có mớn nước d = 2m

Tại trạng thái đang xét trọng lượng tàu sẽ là:

W = D = γ1.V1 = γ1 LxBxd = 1,0x10x4x2 =80t

trong đó: γ1- trọng lượng riêng nước sông nhận bằng 1,0t/m3

Khi ra biển trọng lượng ponton không thay đổi, và lực nổi do nước biển tác động lên ponton sẽ bằng giá trị tuyệt đối của W = 80t

d2 = (γ 1/ γ2 )x d1 = (1/ 1,025)x2 =1,951m

Phân biệt các tên gọi sau đây khi xác định trọng lượng, trọng tải và dung tích tàu

Thể tích chiếm nước của thân tàu, ký hiệu V (hoặc ∇), là thể tích phần chìm của tàu trong

nước, đo bằng đơn vị đo thể tích Trong hệ thống đo theo hệ mét, đơn vị thường dùng là mét

khối, m 3 Trong hệ thống đo truyền thống tại Anh-Mỹ, đơn vị đo thể tích dùng trong tàu là

cu.ft, tương đương 0,0283m3

Lượng chiếm nước của tàu, ký hiệu D (hoặc Δ), có giá trị bằng tổng trọng lượng tàu trong

trạng thái đang tính

Thông thường sử dụng hai cách tính lượng chiếm nước cho tàu là lượng chiếm nước tàu không D o , khi trên tàu chưa chứa hàng, nhiên liệu, hành khách, thực phẩm và lượng chiếm nước tàu đầy tải Lượng chiếm nước tính theo công thức D = γ.V thường giành cho trường hợp

tàu đầy tải Với tàu chở hàng trường hợp này ứng với trạng thái tàu bắt đầu rời bến sau khi chất đủ hàng, nhiên liệu và dự trữ

Đơn vị đo lượng chiếm nước là đơn vị đo trọng lượng Trong hệ mét, đơn vị được dùng

là tấn trọng lượng, viết tắt là T hoặc viết tắt đúng cách là MT, còn trong hệ thống đo Anh-Mỹ

phải là long ton Công thức chuyển đổi giữa hai hệ thống đo là 1 long ton = 1016,05 kG =

1,01605 TM

Trong hệ thống đo Anh-Mỹ, thể tích phần chìm đo bằng đơn vị cu.ft, do vậy tính lượng chiếm nước theo công thức D = γV sẽ có dạng:

cho nước sông: D = V/35, trong đó V tính bằng cu.ft, (long ton)

cho nước biển: D = V/36, trong đó V tính bằng cu.ft, ( long ton)

Sức chở hay tải trọng tàu đo bằng đơn vị đo trọng lượng, chỉ trọng lượng hàng trên tàu cùng

hành khách, dự trữ, nhiên liệu, dầu nước cho buồng máy

Với tàu chở hàng, sức chở của tàu được gọi bằng thuật ngữ chuyên ngành có xuất xứ từ

tiếng Anh là deadweight, viết tắt dwt Trong thành phần sức chở deadweight bao gồm không

chỉ hàng hoá chở trên tàu mà còn dự trữ, lương thực, thực phẩm, nước sinh hoạt, nhiên liệu ,

nước ngọt dùng cho máy tàu Như vậy lượng chiếm nước D bao gồm trọng lượng tàu không và deadweight

Tấn đăng ký dùng trong ngành vận tải thủy tính bằng đơn bị đo dung tích Đơn vị đo tính bằng

100 cu.ft, tương đương 2,832m 3 được qui ước là “1 tấn đăng ký” Cần phân biệt rõ là tấn

đăng ký không tính bằng trọng lượng Thuật ngữ chuyên môn gọi đây là tonnage hay viết đủ

hơn là registered tonnage, mang ý nghĩa “tấn đo dung tích tàu” Sở dĩ có sự lẫn lộn giữa tấn

trọng lượng và tấn đăng ký vì trong lịch sử phát triển hàng hải đã xẩy ra việc phát âm trùng

nhau từ tun dùng chỉ thùng tô nô chứa rượu vang, đã một thời làm đơn vị vận chuyển, với từ

ton (tấn) thông dụng Có thể giải thích thêm một (thùng) tun rượu vang nặng 2200 cân Anh,

dung tích 252 gallon Trong khi đó một long ton của người Anh đổi ra được 2240 cân Anh

Tấn đăng ký được sử dụng chính thức và thường xuyên khi đăng ký tàu, là đơn vị chính dùng trong thống kê đội tàu, cơ sở tính thuế khi tàu qua kênh, đạâu cảng vv Tính dung tích tàu và

xác định tấn Đăng kiểm cho tàu là công việc bắt buộc trong thiết kế tàu, tại phần tham khảo tiếp sau đây của tài liệu sẽ giới thiệu sơ lược cách làm này

2 KÍCH THƯỚC HÌNH HỌC THÂN TÀU VÀ TỈ LỆ GIỮA CHÚNG

2.1 Kích thước chính

Chiều dài tàu

Phân biệt các tên gọi liên quan đến chiều dài tàu sau:

Chiều dài toàn bộ tàu, Lt hoặc Loa, là khoảng cách đo từ điểm xa nhất trước mũi tàu

đến điểm xa nhất sau lái

Chiều dài đường nước kết cấu LKW, đo trên đường nước thiết kế, kể từ điểm tiếp nước ở mũi tàu đến điểm tiếp nước phía sau lái

Chiều dài giữa hai trụ Lpp, là khoảng cách đo trên mặt đường nước, tính từ trụ lái đến

trụ mũi Trên tàu vỏ thép trụ lái được hiểu là trục đi qua trục quay bánh lái, còn trụ mũi đi qua điểm cắt nhau của đường nước thiết kế với mép ngoài trên lô mũi tàu Với các tàu có vách đuôi nằm nghiêng so với mặt cơ bản qua đáy (vách T ), trụ lái nhận đi qua đường cắt của vách nghiêng với đường nước thiết kế, tính trên mặt cắt dọc giữa tàu

Chiều rộng tàu

Chiều rộng tàu lớn nhất Bmax, là khoảng cách lớn nhất đo tại mặt ngang tại khu vực

rộng nhất của tàu, tính từ điểm xa nhất bên mạn trái đến điểm xa nhất bên mạn phải của tàu

Chiều rộng tàu B, thuật ngữ chuyên ngành bằng tiếng Anh viết đầy đủ là Breadth

moulded, là khoảng cách đo từ mạn trái đến mạn phải tàu, tại mặt cắt ngang tàu đi qua mặt rộng nhất của tàu Với tàu có mặt cắt hình U hoặc V, vị trí đo nằm tại mép boong Với tàu dạng ω chiều rộng tàu đo tại vị trí rộng nhất của mặt cắt

Hình 5 Chiều rộng tàu

Chiều cao

Chiều cao tàu, ký hiệu bằng D hoặc H, là khoảng cách đo theo chiều thẳng đứng, tính từ

mép trong của tấm ki chính đến mép trên của xà ngang boong mạn khô Từ chuyên ngành bằng tiếng Anh viết dưới dạng Depth moulded Với tầu nhiều boong, boong mạn khô được hiểu là boong có kết cấu kín nước, có hệ thống đậy kín các lỗ khoét trên boong và các lỗ khoét bên mạn, nằm ở vị trí cao nhất

Mớn nước

Mớn nước tàu ký hiệu bằng d hoặc T, đo trên trục thẳng đứng, tính từ đường cơ bản qua

đáy tàu, đến đường nước thiết kế Với tàu đáy bằng mớn nước tiêu chuẩn đo tại giữa tàu Phân biệt các tên gọi thường dùng sau

Mớn nước d (chiều chìm), thuật ngữ chuyên ngành trong tiếng Anh viết là draught

moulded (tiếng Mỹ: draft molded) đo từ đường cơ bản Chiều cao đo từ mép dưới sống

chính gọi là keel draft, còn mớn nước trung bình d m là giá trị trung bình cộng của mớn nước

đo tại trụ lái và mớn nước đo tại trụ mũi

Mớn nước lái đo tại trụ lái, tính cả chiều nghiêng của sống chính, nếu có

Mớn nước mũi đo tại trụ mũi, tính cả độ nghiêng của sống chính

Mạn khô

Chiều cao mạn khô tàu là hiệu số giữa chiều cao và mớn nước tàu:

2.2 Hệ số đầy (hệ số béo)

Quan hệ giữa kích thước chính của tàu với thể tích phần chìm, diện tích đường nước, diện tích mặt giữa tàu vv đựợc thể hiện qua các hệ số đầy

Hệ số đầy đường nước, CW hoặc α, là tỉ lệ giữa diện tích mặt đường nước được vỏ tàu giới hạn và diện tích hình chữ nhật có cạnh là chiều dài và chiều rộng đường nước Nếu ký hiệu AW - diện tích mặt đường nước, L - chiều dài tàu, đo tại đường nước, B - chiều rọng tàu, hệ số CW tính theo công thức:

Hình 6

CW = A

LxB

Hệ số đầy sườn giữa tàu, CM hoặc β, là tỉ lệ giữa diện tích phần chìm của sườn giữa tàu

AM với diện tích hình chữ nhật ngoại tiếp nó, cạnh BxT

CM = A

BxT

Hệ số đầy thể tích, CB hoặc δ, là tỉ lệ

giữa thể tích phần chìm của tàu V với thể tích

hình hộp ngoại tiếp nó Hệ số CB tính theo

Trước khi tìm hiểu cách tính các đường cong tính nổi trên cơ sở các dữ liệu thu nhận từ một tàu cụ thể bạn đọc có dịp làm quen cách tính các hệ số đầy (hệ số béo) vừa nêu qua ví dụ cụ thể sau Tàu đi biển với kích thước chính Lpp = 120m, B = 15,6m, d = 5,7m, có thể tích phần chìm trong trạng thái khai thác xác định V = 5220m3, diện tích mặt đường nước thiết kế Aw = 1310m2, diện tích mặt sườn giữa tàu AM = 78 m2 Tính các hệ béo của tàu trên đây

Hệ số đầy CW: CW = 0,70

6,15120

Hệ số đầy CB: CB = 0,489

7,56,15120

Hệ số đầy CP: CP = 0,557

878,0

489,

=

M

B C

Hệ số đầy CV: CV = 0,698

70,0

489,0

=

=

W

B C

Bảng 2a Hệ số đầy của các tàu thường gặp trong thực tế như sau:

Tàu khách đi biển cỡ lớn 0,56 – 0,70 0,70 – 0,80 0,95 – 0,96

Tàu khách đi biển 0,50 – 0,60 0,70 – 0,80 0,85 – 0,96

Tàu hàng đi biển cỡ lớn 0,62 – 0,72 0,80 – 0,85 0,95 –0,98

Tàu hàng đi biển cỡ vừa 0,65 – 0,75 0,80 – 0,85 0,96 – 0,98

Tàu hàng đi biển cỡ nhỏ 0,70 –0,75 0,80 – 0,85 0,96 – 0,98

Tàu hàng rời 0,73 – 0,80 0,78 – 0,83 0,96 – 0,99

Tàu container 0,60 – 0,68 0,80 – 0,85 0,97 – 0,98

Tàu dầu lớn 0,75 – 0,85 0,83 – 0,88 0,98 – 0,99

Tàu dầu cỡ trung 0,72 – 0,78 0,78 – 0,86 0,97 – 0,99

Tàu kéo đi biển 0,45 – 0,55 0,70 – 0,78 0,80 – 0,90

Tỷ lệ giữa các kích thước tàu có ý nghĩa thực tế với các tính năng tàu Tỷ lệ L/B thường nói lên tính di động của tàu, theo cách nghĩ này tỷ lệ L/B lớn dùng cho tàu chạy nhanh Tỷ lệ giữa B và d (hoặc T) mang ý nghĩa tăng hay giảm ổn định tàu, ảnh hưởng lớn đến sức cản vỏ tàu khi chạy trong nước và tính quay trở của tàu

Tỷ lệ H/T đặc trưng cho tính ổn định tàu ở các góc nghiêng lớn, tăng khả năng chống chìm của tàu

Những giá trị đặc trưng cho các kiểu tàu được trình bày tiếp theo, căn cứ vào kết quả thống kê

Bảng 2b Tỷ lệ các kích thước chính

Tàu khách đi biển cỡ lớn 7 – 10 2,3 – 3,1 1,36 – 1,7 12 – 15

Tàu khách đi biển 6,5 – 7,5 2,6 –3,2 1,35 –1,45 10 –14

Tàu hàng đi biển cỡ lớn 7,20 – 8,0 2,4 – 2,6 1,30 – 1,50 12 – 14

Tàu hàng đi biển cỡ vừa 6,5 – 7,5 2,3 – 2,5 1,30 – 1,5 10 –14

Tàu hàng đi biển cỡ nhỏ 6,0 – 7,0 2,2 – 2,4 1,2 – 1,4 10 –14

Tàu hàng rời 6,2 – 7,0 2,3 – 2,80 1,7 – 2,0 9 – 11

Tàu dầu cỡ trung 6,6 – 7,5 2,3 – 2,5 1,20 – 1,31 12,5 – 14,0

Tàu kéo đi biển 3 – 4 2,4 – 3,0 1,20 – 1,40 6 – 8

3 ĐƯỜNG HÌNH VỎ TÀU

Đường hình lý thuyết của vỏ tàu được biểu diễn trong hệ toạ độ gắn liền với vỏ tàu như

trên hình 9 Trục OZ hướng lên trên Trục OX trùng với chiều dọc tàu, hướng về trước, còn trục OY hướng sang mạn phải Tâm của hệ toạ độ đặt tại giao điểm ba mặt phẳng: mặt cắt ngang giữa tàu, mặt cắt dọc giữa tàu và mặt cơ bản qua đáy tàu

Đường lý thuyết miêu tả vỏ tàu được qui ước vẽ trong bản vẽ hai chiều 2D, bao gồm các phần sau

Hình chiếu các vết cắt dọc tàu do mặt phẳng dọc giữa tàu và các mặt phẳng song song với mặt này tạo thành Cụm vết cắt này nằm phía trái, trên

Hình chiếu các vết cắt vỏ tàu qua các đường nước, nằm phía trái, dưới

Hình chiếu các mặt cắt ngang tàu, gọi là các sườn lý thuyết, nằm phía phải, trên Hình ảnh các mặt chiếu và xuất xứ của nó được miêu tả trên hình 10

Hình 10 Các mặt cắt và hình chiếu trên đường lý thuyết

Bản vẽ đường hình lý thuyết

Đường bao vỏ tàu là mặt cong trong không gian ba chiều 3D Để miêu tả gần đúng mặt cong này nhất thiết phải rời rạc hóa và biểu diễn lại dưới dạng mặt gần đúng như sau Dọc

thân tàu, tính từ lái đến mũi tàu, tiến hành chia tàu thành nhiều đoạn thẳng, gọi là khoảng sườn Trong thực tế người ta chia chiều dài tàu thành 10 hoặc 20 khoảng sườn lý thuyết Cắt

ngang qua vị trí các nút đánh dấu sườn lý thuyết sẽ nhận được mặt cắt ngang sườn lý thuyết Khi thực hiện, lợi dụng tính đối xứng qua mặt cắt dọc tàu, chỉ cần thể hiện ½ chiều rộng tàu sẽ diễn đạt đầy đủ mặt cắt ngang qua sườn Thông lệ phần bên phải của mặt đối xứng để vẽ các nửa mặt cắt của các sườn trước tàu, tính từ mặt cắt giữa tàu, còn bên trái cho các sườn phía sau

Theo chiều cao, có thể sử dụng các đường nước để cắt vỏ tàu, và như vậy sẽ nhận được vết cắt các đường nước

Thông thường chúng ta sử dụng hệ thống cắt qua (10+1) hoặc (20+1) sườn lý thuyết Số thứ tự sườn lý thuyết đánh dấu từ sườn 0 đến sườn 10 hoặc 20, tùy thuộc hệ thống đang sử dụng Những sườn nằm giữa các sườn đang tính được đánh dấu theo số thứ tự theo hệ thống được chọn Ví dụ, tại vùng đuôi và vùng mũi tàu cần thiết xây dựng thêm các sườn trung gian như 1/2, 3/4, 1½, ., 8, 8½, vv Thông thường , đường nước được đánh dấu từ đáy với mở đầu đường nước số 0 (DN0), sau đó tăng dần thành DN1, DN2, vv Ngoài các đường sườn, đường nước tiêu chuẩn, khi vẽ đường hình cần thêm các đường cắt dọc, cách mặt cắt dọc giữa tàu khoảng cách nhất định Các mặt cắt dọc này được ký hiệu CDI, CDII, vv Ngoài hệ thống đường vuông góc vừa nêu, khi lập đường lý thuyết cần xác lập hệ thống đường kiểm tra, xuất phát từ mặt cắt giữa tàu đến vị trí được chọn Vết cắt các mặt cắt kiểm tra được biểu diễn phía dưới, ở phía đối xứng tâm đường nước

Đường hình lý thuyết một tàu vận tải tiêu biểu được trình bày tại hình 11

4 CÁC ĐƯỜNG CONG TÍNH NỔI

Kết quả tính các đặc trưng hình học vỏ tàu được tập họp trong một bảng vẽ chung trình bày các đường cong tính nổi của tàu Thuật ngữ chuyên ngành để chỉ đồ thị dạng này không giống nhau ở các nước Trong tài liệu chính thức của tổ chức hàng hải quốc tế IMO và các

hội nghị ITTC, họ đường cong này có tên gọi bằng tiếng Anh là hydrostatic curves, có nghĩa

các đường thủy tĩnh của tàu Các đường cong được trình bày trong bản vẽ này nhất thiết phải

có mặt:

• Đường cong V(z) – thể tích phần chìm, tính bằng m3,

• Đường cong D(z) - lượng chiếm nước, tính bằng tấn (T),

• Đường cong tâm nổi KB, tính bằng m, đo từ đáy,

• Đường diện tích đường nước AW, tính bằng m2,

• Đường hoành độ tâm diện tích đường nước, ký hiệu xf hoặc LCF, tính bằng m, thông lệ cách mặt cắt giữa tàu, mang dấu (+) khi nằm trước mặt giữa tàu,

• Hoành độ tâm nổi, LCB, đo bằng m, thông lệ cách mặt cắt giữa tàu,

Trên các bản vẽ dạng này, ưu tiên việc xây dựng đồ thị BM(z), tính từ đường KB vừa dựng Có thể hiểu đây là đường cong KM(z) = KB(z) +BM(z), trong đó

Các hệ số đầy CB , CW , CM , CP

Trên hình 12 giới thiệu các đường thủy tĩnh tính cho tàu cẩu đi biển

Hình 12

5 CÁC PHÉP TÍCH PHÂN GẦN ĐÚNG

5.1 Công thức hình thang

Để tính diện tích mặt phẳng được giới hạn đưới đường cong y = f(x), trong phạm vi từ a đến b hình 16, tiến hành chia đoạn thẳng L = b - a ra làm nhiều đoạn, chiều dài mỗi phân đoạn d1, d2 , dn Chấp nhận sai số nhất định, có thể coi đường cong y trong phạm vi một phân đoạn ngắn di , i =1,2, , tương đương đoạn thẳng nối hai đỉnh Từ đó thay vì tính chính xác diện tích phần đường cong hạn chế, có thể tính diện tích hình thang cạnh đáy dài di, chiều cao các cạnh bên đúng bằng giá trị các đoạn yi-1 và yi

Công thức tính diện tích theo phương pháp hình thang dạng chung:

A = ( ½ )*(y0 + y1)* d1 + ( ½ )*(y1 + y2)* d2 + ( ½ )*(y2 + y3)* d3 +

Ví dụ tính theo phương pháp hình thang

Bảng 3 Bảng tính theo phương pháp hình thang

21

5.2 Công thức Simpson

Trong phương pháp Simpson chiều dài L được chia nhỏ thành n/2 cặp đoạn bằng nhau, mỗi phân đoạn có chiều dài 2d = 2L/n Trong mỗi phân đoạn đường cong y = f(x) được thay bằng đường parabol bậc 2, đi qua ba điểm, dạng đường y = ax2 + bx + c, hình 18

x

c d b d a

d dx c bx ax ydx

A

2

0

2 2

2

0

6.6.8

Mặt khác các giá trị y tương ứng với x0, x1, x2 có thể tính qua a, b, c theo quan hệ: y0

= c; y1 = ad2 + bd +c; y2 = 4ad2 +2bd + c, do vậy công thức tính diện tích A cho trường hợp này sẽ là:

Bằng cách tương tự có thể tiếp tục tính diện tích dưới đường cong trong phạm vi x2 đến

x4, sau đó x4 đến x6 cho đến phân đoạn cuối tính từ x2n-1 đến x2n

Thực hiện phép cọng tất cả các diện tích nhỏ vừa tính có thễ thấy:

Số 2n như chúng ta đã thấy là số chẵn

Ví dụ tính theo phương pháp Simpson

Dữ liệu trong ví dụ trình bày tại trang trước lúc bàn về pương pháp hình thang sẽ được dùng làm ví dụ minh họa cho phương pháp Simpson Áp dụng công thức (1.27) vào trường hợp này có thể tính:

Hiệu chỉnh khoảng cách các toạ độ trục ngang

Trong tính toán các đặc trưng hình học vỏ tàu để đảm bảo độ chính xác các phép tính nhất thiết phải đưa chính xác các dữ liệu liên quan cấu hình thân tàu Đường nước tàu có thể mở đầu tại sườn 0 và kết thúc tại sườn cuối cùng theo sơ đồ tính Trong những trường hợp ấy các giới hạn tích phân, ví dụ từ 0 đến L hoặc từ –L/2 đến +L/2 là những giới hạn thực tế, đúng với giới hạn đường nước Trường hợp thường gặp, phần sau của đường nước bắt đầu

trước sườn 0, cho những đường nước dưới của tàu thường gặp và khởi đầu sau sườn 0 nếu dường nước nằm cao hơn dường nước thiết kế Điểm kết thúc đường nước tại phần mũi sẽ gặp trường hợp tương tự Hình 15 giới thiệu đường nước tàu vận tải, nằm trên đường nước thiết kế

Hình 15 Trong những trường hợp không chuẩn như thể hiện tại hình, cần tiến hành hiệu chỉnh các hệ số tính toán Khoảng cách sườn tính toán tại khu vực lái và mũi được điều chỉnh lại, đi theo đó các hệ số tích phân, theo phương pháp hình thang hoặc phương pháp Simpson cũng phải được đổi thay

Diện tích phần đường nước từ điểm sau cùng đến O:

2

122

1.3

2

9 8 2

2

122

1.3

2

2

22

.3

2

2

22

.3

2

Công thức tính diện tích đường nước theo phương pháp Simpson giờ có dạng:

⎥⎦

⎤+

+

+++

+

⎢⎣

++

=

' 10 2 ' 9 2 8 2 7 6

3 2 1 0 1 1

1

2

22

12

22

2

12

23

22

y

k y k y

k y y

y y y y

k y k y

k d

(*)

Công thức (*) được áp dụng trong các ví dụ tiếp theo đây

5.3 Áp dụng phương pháp Simpson trong các phép tính đặc trưng hình học đường nước tàu

Diện tích đường nước AW = ydx

22

2

13

12.(

2

.3.2.2.1.1.202

13

Toạ độ trọng tâm đường nước: a= xydx

ydx

a b

a b

22

2

13

12.(

2

.3.2.2.1.1.202

13

Momen quán tính mặt đường nước so với trục O’y’ cách Oy một đoạn a tính theo công

thức trên sẽ là:

1 2 3

3 3 2 3 1 3 0

2

12

22

2

19

2

n n

Ví dụ: Sử dụng các công thức từ (a) đến (f) xác định đặc trưng hình học đường nước thứ

4 tàu vận tải đi biển Nửa chiều rộng tàu đo tại các sườn tính toán được trình bày tại cột hai bảng sau

Tàu dài L = 52,50m Khoảng sườn d = L/10 = 5,25m

Hệ số hiệu chỉnh sử dụng trong bảng tính:

456,025,5

39,2

y 3 c.y 3 Sườn

(1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9) (10) (11) O’ 0,1 0,228 0,02 -4,912 -0,10 -4,912 0,49 0 0 O’

)6(

Momen quán tính dọc qua tâm đường nước: IL’ = IL - LCF2.Aw = 64230 m4

Momen chúi tàu trên 1m TRIM =

Nếu sử dụng tỉ lệ Bonjean khi tính thể tích phần chìm, công thức tính như sau V(z) =

0 ( ) và toạ độ tâm nổi phần chìm tính theo công thức:

Chiều cao, ký hiệu KB hoặc ZB: KB = ZB =

∫

∫

z W

z W dz z A

dz z z A

dx x y

dx x x y

(

(c) Công thức tính thep phương pháp Simpson mang dạng:

V y x y

x y

x y x y x y x

2

12

22

3 2 2 1 1 0

Ví dụ tính diện tích phần chìm và tâm nổi theo công thức (a’) và (d)

Tính thể tích phần chìm V của tàu, chiều cao tâm nổi KB, tính đến mớn nước T = 2,4m tàu cỡ nhỏ Đường cong diện tích đường nước của tàu AW được ghi tại cột 2 bảng 6 Khoảng cách giữa hai đường nước d = 2,40 / 4 = 0,60m

Hình 16

Bảng 6 Tính V và KB phần chìm tàu theo công thức (1.20) và (1.23)

Sườn A W , m 2 Hệ số C A W C

d

x

A W C.

d x

m d

V = ∑ =

Chieàu cao taâm noåi KB = d 1,48m

)4(

)6(

)6(

d = -1,18m

Bán kính tâm nghiêng dọc: BML =

1025

64230' =

V

6 TÍNH CÂN BẰNG DỌC TÀU

Với mỗi trạng thái khai thác cần thiết kiểm tra tính nổi của tàu Kiểm ta cân bằng dọc tàu tiến hành theo bảng sau Trong bảng này có sử dụng một số công thức sẽ được giải thích tại phần sau của tài liệu

Bảng 12 : Cân bằng dọc tàu

5 Tâm đường nước a hoặc Xf- đọc từ đồ thị, = f(T) m

6 Hoành độ tâm nổi LCB hoặc XB - đọc từ đồ thị, = f(T) m

7 Chiều cao tâm nổi KB hoặc Zc- đọc từ đồ thị, = f(T) m

8 Bán kính tâm nghiêng BM hoặc r – đọc từ đồ thị = f(T) m

9 Momen chúi 1 m MTRIM - đọc từ đồ thị, =f(T) Tm/m

17 Chiều cao tâm ổn định GM = KM – KG = (7) + (8) - (4) m

Để tính cân bằng dọc tàu nhất thiết phải sử dụng các bảng tính tính nổi cùng đồ thị các đường cong tính nổi nêu tại mục 5 Với mỗi trạng thái khai thác cần xác định đúng trọng lượng tàu D và trọng tâm của nó, gồm chiều cao trọng tâm KG (hoặc Zg), khoảng cách theo chiều dọc từ trọng tâm tàu đến vách chuẩn LCG (hoặc Xg) Các bước tính tiếp theo sẽ như sau:

Hình 17

Chiều chìm trung bình T xác định từ đồ thị V = f(T), ứng với trường hợp V đã xác định,

V = D/γ

Từ T tiếp tục xác định các đại lượng cần thiết trên đồ thị các đường cong thủy tĩnh: hoành độ tâm đường nước, chiều cao tâm nổi, hoành độ tâm nổi, bán kính tâm nghiêng ngang và nghiêng dọc Từ đồ thị tại mớn nước T tiến ành xác định momen chúi tàu 1 đơn vị chiều chìm, ví dụ 1m = 100cm hoặc 1 cm

7 THƯỚC TẢI TRỌNG (DEADWEIGHT OR DEADLOAD SCALE)

Chủ tàu, thuyền trưởng và sĩ quan trên tàu thường phải đụng chạm đến tải trọng tàu gọi là deadweight hoặc deadload Để nhanh chóng và tiện lợi tính toán tải trọng tàu trong các chế độ khai thác cần thiết xây dựng đồ thị tính tải trọng tàu tùy thuộc chiều chìm tàu Thước tải trọng thành lập theo cách này dùng cho tàu đi biển có dạng như tại hình 29 dưới đây Trên thước thông thường trình bày các cột sau: Fb – mạn khô, deadweight (T), chiều chìm d (m), D tính bằng T, TPC – T/m và TRIM hoặc MCT như đã giải thích

Mạn khô tàu còn được ký hiệu Fb = H - T ≡ ( D – d)

Chiều cao mạn khô tiêu chuẩn là chiều cao tối thiểu, tính tại vị trí giữa chiều dài tính toán của tàu Chiều dài này được qui định là phần chiều dài tại đường nước ở mức 0,85 chiều cao mạn, T = 0,85H, tính bằng 96% chiều dài của đường nước thực tế đo tại đây Chiều dài này cùng T được dùng khi tính hệ số đầy CB Chiều cao mạn khô tiêu chuẩn áp dụng cho trường hợp CB = 0,68 và L/H = 15

Trong tính toán phân biệt hai nhóm tàu: nhóm A áp dụng cho tàu chở hàng lỏng, số miệng hầm trên boong hạn chế Nhóm B chỉ các tàu còn lại

Chiều cao mạn khô ghi trong công ước quốc tế chỉ dùng cho trường hợp tàu hoạt động trên tuyến đường chỉ định vào mùa hè, giá trị của nó là hàm của chiều dài tàu Đường cong miêu tả quan hệ giữa F và chiều dài tàu L, cho tàu nhóm B như sau: F = 0,107.10-8L4 - 0,924.10-6L3 + 2,46.10-4 L2 - 0,52.10-2L + 0,16

Với tàu chiều dài tàu hơn 60m, song không quá 230m công thức trên có dạng: F = 1,97.10-2 – 0,69

Dưới đây bạn đọc xem trích đoạn từ “bảng trị số mạn khô tối thiểu” đang được áp dụng trong ngành tàu các nước , trong đó có Việt nam

Mạn khô tối thiểu, mm Chiều dài L f ,

Trong khi tính chiều cao mạn khô cần thực hiện các hiệu chỉnh trị số mạn khô cho trường hợp kích thước và hệ số thân tàu nằm ngoài tiêu chuẩn

• Hiệu chỉnh cho tàu nhỏ hơn 100m song lớn hơn 24m

Mạn khô tàu nhóm B có thượng tầng kín với chiều dài thực dụng nhỏ hơn 35% chiều dài tàu phải được tăng lên lượng ( ) ⎟⎟

L

E

L 0,35100

5,

7 Trong công thức Lf- chiều dài tính toán của tàu, E – chiều dài thực dụng thượng tầng

• Hiệu chỉnh theo hệ số đầy thể tích:

36,1

68,0+

B

C

• Hiệu chỉnh theo chiều cao mạn

Nếu chiều cao mạn H lớn hơn Lf/15 thì mạn khô phải tăng thêm lượng, tính bằng mm:

Phần sau Mặt giữa Phần trước

AP L/6 L/3 L/2 L/3 L/6 FP Tung độ 25(L/3+10) 11,1(L/3+10) 2,8(L/3+10) 0 5,6(L/3+10) 22,2(L/3+10) 50(L/3+10)

68,0

36,1500156

Hình 19 Dấu mạn khô (trái) và dấu hiệu đường nước chở hàng (phải)

9 DUNG TÍCH TÀU

Tấn đăng ký được gọi theo tiếng Anh registered tonnage, sử dụng trong việc xác

định dung tích đăng ký tàu Cần giải thích sơ bộ về cách gọi “tấn đăng ký” đang dùng hiện nay Trong lịch sử hàng hải, trong thời kỳ buôn bán thịnh vượng, kể cả buôn bán rượu vang người ta dùng đơn vị tun (thùng tô nô) làm đơn vị dăng ký dung tích hầm hàng Do có sự

trùng âm khi người Anh phát âm tun và ton nên từ ton và sau đó tonnage được thay thế cho

tun khi xác định dung tích Trong kỹ thuật tàu khái niệm “tấn đăng ký” trùng với dung tích đăng ký

Dung tích đăng ký của tàu được sử dụng từ khi ngành tàu còn sơ khai Dung tích đăng ký cần cho việc đăng ký, làm sổ bạ, làm cơ sở thu phí, đánh thuế Trong lịch sử đã tồn tại các qui định tính dung tích đăng ký cho tàu khi qua kênh đào Panama, kênh đào Suez Tính tấn đăng ký cho tàu thông lệ thực hiện theo qui định ghi trong các công ước quốc tế về đề tài này Hiện nay dung tích đăng ký của tàu tính theo công ước về đo dung tích năm 19691 Dung

tích tàu tính bằng tấn đăng ký, gồm tấn đăng ký toàn bộ GT, (còn gọi là tổng dung tích) và

tấn đăng ký tinh NT (gọi khác là dung tích tinh) Đơn vị của tấn đăng ký là 100 cub ft , qui đổi thành 2,83m3

Nói một cách tổng quát, GT là dung tích tất cả các khoang kín của tàu (nguyên văn

moulded volume of all enclosed spaces ) Tuy nhiên cần hiểu rộng hơn, trong GT còn kể cả

những phần không kín Trong khi đó NT bao gồm dung tích các khoang kín dùng vào mục đích chứa hàng hóa và hành khách Thông lệ, theo qui định trước đây, để có NT cần trừ đi từ

GT các phần sau: dung tích các phòng giành cho bố trí và phục vụ thủy thủ đoàn, các bộ phận đặt thiết bị hàng hải, các két ngoài đáy đôi, các khoang thiết bị năng lượng vv… Theo công ước 1969 cần thiết tính theo các công thức đã thống nhất Dung tích tàu (Tonnage of ship) gồm GT (gross tonnage) và NT (net tonnage) Khái niệm khoang kín (enclused spaces)

1 International Convention on Tonnage Measurement of Ships, 1969

giành cho tất cà các khoang được giới hạn bằng thân tàu, như vách cố định, di động, boong, tấm che vv… Hành khách trên tàu được phân định rõ, đấy là những người có mặt trên tàu nhưng không thuộc diện kể sau: a) thuyền trưởng và thành viên đoàn thủy thủ làm việc cụ thể trên tàu bà b) các cháu bé dưới 1 tuổi đời

Theo cách đặt vấn đề tại tổ chức IMO, từ hội nghị năm 1969 người ta đã xây dựng lại công ước đo tấn đăng ký Công ước có hiệu lực từ 08 tháng 6 năm 1982 Các tàu chế tạo từ ngày này trở đi sẽ đo dung tích theo qui định trong công ước 1969

Công thức tính GT và NT theo điều lau65t 3 và 4 Công ước có dạng:

V – toàn bộ thể tích (volume) các khoang kín, đo bằng m3

Một số kết quả tính cho k1 như sau:

Vcargo - toàn bộ thể tích (volume) hầm hàng, m3

T - chiều chìm trung bình, đo tại giữa tàu, m

H - chiều cao tàu, đo tại giữa tàu, m

Dung tích hay tấn đang ký GT và NT là cơ sở pháp lý khi thực hiện công tác thống kê, bảo hiểm cho tàu Có thể khái quát như sau

- GT là đơn vị đo chính thức khi đề cập đến các công ước quốc tế về tàu thuyền, là đơn vị thường dùng trong các qui định của qui phạm đóng tàu, bố trí trang thiết bị tàu Trong công ước quốc tế SOLAS 1974 chúng ta đọc các dòng sau đây trong chương bàn về trang bị bơm cứu hỏa “Các tàu phải được trang bị các bơm cứu hỏa truyền động độc lập với số lượng như sau:

1 Tàu khách có tổng dung tích bằng 4000T đăng ký trở lên: ít nhất 3 chiếc,

2 Tàu khách có tổng dung tích nhỏ hơn 4000T đăng ký và tàu hàng có tổng dung tích bằng 1000T đăng ký trở lên: ít nhất 2 chiếc”

Như vậy đơn vị đo để tính trang thiết bị cứu hỏa phải là GT như vừa trình bày

- GT được sử dụng trong công ước quốc tế hoặc qui định của mỗi quốc gia khi phân loại lớn ,nhỏ cho tàu

- Các cơ quan bảo hiểm trên toàn thế giới đều sử dụng GT như đơn vị đo khi tính mức bảo hiểm tàu

- Phí kiểm tra tàu, đo đạc trên tàu, đăng ký tàu đều tính theo GT

NT được dùng chủ yếu trong các việc liên quan đến thuế đậu cảng, phí cảng vụ, hoa tiêu, hải đăng, thuê chỗ neo buộc vv…

Hình 20 Phân biệt GT (Gross Tonnage) và NT (Net Tonnage)

Hình A Tàu trên cánh

Hình B Tàu chở container đời mới

Hình D Tàu khách đóng vào những name bảy mươi

Hình E Hạ thủy tàu chở hàng rời

Hình F Tàu RoRo

10 ỔN ĐỊNH TÀU

Khái niệm về ổn định tàu

Tàu nổi cũng như tàu ngầm đạt vị trí cân bằng khi lực nổi cân bằng trọng lực và tâm nổi cùng nằm trên đường thẳng vuông góc với mặt thoáng, đi qua trọng tâm tàu Dưới ảnh hưởng của ngoại lực tác động nhất thời, vị trí cân bằng của tàu bị phá vỡ, tàu bị nghiêng về phía mạn hay nghiêng dọc tàu Có thể hình dung được rằng khi hàng hoá, vật tư thiết bị trên tàu được giữ chặt tại các vị trí cố định trong những trường hợp khai thác cụ thể, trọng tâm G của tàu hầu như không đổi khi tàu nghiêng, còn tâm nổi B thuôc phần chìm tàu thay đổi vị trí tùy thuộc hình dáng hình học phần chìm Trong trường hợp chung, tâm nổi nhất thời B’ không còn nằm trên cùng đường vuông góc với mặt thoáng đi qua G; Khoảng cách giữa hướng lực của trọng lực W với hướng lực của lực nổi F thay đổi từ 0 cho vị trí cân bằng đến giá trị L ≠

0 Momen ngẫu lực giờ đây mang giá trị WxL = FxL ≠ 0 Momen này hoạt động tuân thủ định luật cơ học, có thể cùng dấu với momen nghiêng đã quay tàu khỏi vị trí cân bằng ban đầu, nhưng cũng có thể ngược dấu với momen trên Trường hợp đầu, momen ngẫu lực làm cho tàu nghiêng đến góc lớn hơn, còn trường hợp sau chống lại momen nghiêng

Hình 21

Trên hình 21 momen ngẫu lực hình (a) bên trái cố gắng xoay tàu về bên phải, chống lại hướng nghiêng hiện tại của tàu Trường hợp này momen ngẫu lực có thể đưa tàu lại vị trí cân bằng ban đầu khi momen ngoại lực thôi tác động Có thể trông đợi ở đây tàu có tính ổn định Hình (b) bên phải miêu tả bức tranh ngược lại, momen ngẫu lực với hướng xoay như chỉ rõ trên hình làm cho tàu ngày càng nghiêng nhiều hơn Trường hợp sau có thể coi không ổn định

Ổn định được hiểu theo nghĩa chung là khả năng của tàu chống lại các tác động của ngọai lực đã đẩy tàu khỏi vị trí cân bằng ban đầu để đưa tàu trở lại vị trí cân bằng này, khi tác động ngoại lực không còn nữa

Ổn định tàu xét trong những hoàn cảnh cụ thể Dưới tác động tĩnh của ngoại lực tàu

phản ứng trong khuôn khổ của ổn định tĩnh Ngược lại tính ổn định tàu được xét trong điều kiện momen ngoại lực tác động lên tàu dưới dạng động sẽ được gọi là ổn định động Tác

động tĩnh của ngoại lực xẩy ra với tốc độ tăng trưởng chậm Số đo của ổn định tĩnh là giá trị momen phục hồi xuất hiện khi nghiêng tàu Momen phục hồi chống lại momen gây nghiêng tàu, và khi momen nghiêng không còn tác động momen phục hồi đưa tàu về vị trí cân bằng