Quy hoạch cảng phân 1 (1984)

TOEIC (viết tắt của Test of English for International Communication – Bài kiểm tra tiếng Anh giao tiếp quốc tế) là một bài thi nhằm đánh giá trình độ sử dụng tiếng Anh dành cho những người sử dụng tiếng Anh như một ngoại ngữ (không phải tiếng mẹ đẻ), đặc biệt là những đối tượng muốn sử dụng tiếng Anh trong môi trường giao tiếp và làm việc quốc tế. Kết quả của bài thi TOEIC phản ánh mức độ thành thạo khi giao tiếp bằng tiếng Anh trong các hoạt động như kinh doanh, thương mại, du lịch… Kết quả này có hiệu lực trong vòng 02 năm và được công nhận tại nhiều quốc gia trong đó có Việt Nam.

TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG HÀ NỘI PHÙNG VĂN THÀNH - DƯƠNG VĂN PHÚC

QUY HOẠCH CẢNG

NHÀ XUẤT BẢN XÂY DỰNG

HÀ NỘI - 1984

LỜI MỞ ĐẦU

Để đáp ứng nhu cầu giảng dạy và học tập của cán bộ sinh viên trong các trường đại học thuộc ngành cảng và đường thủy, chúng tôi biên soạn giáo trình “Quy hoạch cảng”

Giáo trình “Quy hoach cảng” phù hợp với chương trình giảng dạy và học tập trong các

cảng cũng như các trang thiết bị của cảng: thiết bị bốc xếp và vận chuyển trong cảng, kho bãi, giao thông cảng, các tòa nhà cảng, cung cấp điện nước và hệ thống thông tin liên lạc của cảng… Trong khi biên soạn, chúng tôi đã chọn lọc đưa vào những kiến thức cơ bản và hiện đại về

gắng bám sát thực hiện ở Việt Nam

Chủ trì biên soạn là tập thể bộ môn cảng và đường thủy trường Đại học xây dựng Hà Nội Trong đó, các cán bộ phụ trách biên soạn chính là: Phùng Văn Thành và Dương Văn Phúc

MỤC LỤC PHẦN I:KHÁI NIỆM VỀ CẢNG – CÁC YẾU TỐ ẢNH

HƯỞNG ĐẾN THIẾT KẾ CẢNG

CHƯƠNG I : Khái niệm chung về cảng Trang 8

§1- Vai trò của giao thông đối với nền kinh tế quốc dân 8 Các loại giao thông

§2 – Sơ lược lịch sử phát triển cảng 9

CHƯƠNG II: Các điều kiện tự nhiên Trang 19

§1- Điều kiện địa hình và thủy địa hình 19

§2- Điều kiện địa chất và địa chất thủy văn công trình 20

CHƯƠNG III: Đội tàu Trang 26

§2- Kích thước chính và hình dạng của tàu 33

CHƯƠNG IV: Đặc trưng kinh tế giao thông cảng Trang 51

§2- Lượng hành và lượng khách của cảng 53

PHẦN II: CÁC ĐẶC TRƯNG CƠ BẢN CỦA CẢNG

CHƯƠNG IX: Kênh tàu và tín hiệu đường thủy Trang 157

PHẦN III: THIẾT BỊ CẢNG

CHƯƠNG X: Cơ giới hóa bốc xếp trong cảng Trang 173

− Ý nghĩa của công tác bốc xếp đối với hoạt động của

cảng

− Tình hình bốc xếp trong cảng của ta hiện nay

− Hướng phát triển của công tác bốc xếp trên thế giới

− Phân loại máy bốc xếp làm việc liên tục

− Năng suất của máy bốc xếp làm việc liên tục

− Băng chuyền cao su

− Thiết bị hút rót dầu và sản phẩm dầu

− Cần cẩu ô tô ,cần cẩu bánh hơi

− Cần cẩu bánh xích,cần cẩu chạy trên ray

− Cần cẩu pooc tích ,cần cẩu trục cầu

− Cần cẩu cổng

− Cần cẩu nổi

− Thiết bị lật toa xe

§4- Các phương tiện vận chuyển hàng trong cảng 206

− Xe chuyển hàng và xe nâng hàng vạn năng

− Ô tô và rơ mooc

− Năng suất của máy làm việc chu kỳ

§5- Hệ thống cơ giới hóa bốc xếp hàng ở trong cảng 216

− Những điều lưu ý khi chọn hệ thống bốc xếp

− Cơ giới hóa bốc xếp hàng kiện

− Cơ giới hóa bốc xếp hàng gỗ

− Cơ giới hóa bốc xếp hàng rời

− Cơ giới hóa bốc xếp hàng ngũ cốc

− Cơ giới hóa bốc xếp hàng lỏng

CHƯƠNG XI: Kho cảng Trang 252

CHƯƠNG XII: Khu bến hành khách Trang 298

§1- Khái niệm chung và phân loại đường sắt 315

§2- Các số liệu cơ bản đường sắt của cảng 316

§3- Các phân tố cơ bản của đường sắt 317

§4- Cấu tạo chung của hệ thống đường sắt 321

đầu mối giao thông của cảng

§8- Hệ thống đường sắt trong đầu mối giao thông của cảng 432

B- Đường ô tô

§10- Các yếu tố chính của đường ô tô 437

§11- Các số liệu cơ bản của đường ô tô 439

§12- Tuyến bốc xếp hàng và bố trí đường ô tô trong cảng 442

CHƯƠNG XIV – Các tòa nhà cảng Trang 446

§1- Bố trí phân vùng và liên hợp các tòa nhà cảng 446

§3- Xác định sơ bộ kích thước các tòa nhà cảng 457

CHƯƠNG XV:Cấp thoát nước của cảng Trang 465

CHƯƠNG XVI:Cungcấp điện,hệ thống thông tin liên lạc của cảng 477

§1- Tính chất và phân loại sử dụng điện của cảng 477

§3- Xác định năng lượng tiêu thụ điện trong năm 482

§6- Hệ thống thông tin liên lạc của cảng 488

CHƯƠNG XVII: Các trang thiết bị khác của cảng Trang 490

§3- Thiết bị phòng hộ và bảo vệ cảng 501

PHỤ LỤC

1 Đặc trƣng một số loại tàu biển.

2 Đặc trƣng một số loại tàu sông

3 Đặc trƣng một số loại tàu phục vụ của đội tàu cảng biển.

4 Đặc trƣng kỹ thuật toa xe hàng khổ 1524.

5 Đặc trƣng môt số đầu máy nhiệt ở Liên Xô.

6 Đăc trƣng một số đầu máy điện ở Liên Xô.

PHẦN I

KHÁI NIỆM VỀ CẢNG CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN THIẾT KẾ CẢNG

CHƯƠNG I

KHÁI NIỆM CHUNG VỀ CẢNG

§1 – VAI TRÒ CỦA GIAO THÔNG ĐỐI VỚI NỀN KINH TẾ

QUỐC DÂN – CÁC LOẠI GIAO THÔNG

Cảng là tổng hợp những công trình và thiết bị kỹ thuật bảo đảm thuận lợi cho tàu tiến hành công tác bốc xếp hàng hóa và các quá trình khác Nhiệm vụ cơ bản của cảng là vận chuyển hàng hóa hay hành khách từ đường thủy (biển hay sông) lên các phương tiện giao thông khác và ngược lại Vai trò của giao thông trong nền kinh tế quốc dân vô cùng quan trọng Cảng là một bộ phận của giao thông, là đầu mối của chúng Bất kỳ một loại sản phầm nào chỉ được sử dụng sau khi nó được vận chuyển từ nơi sản xuất đến nơi tiêu dùng bằng phương tiện giao thông khác nhau (đường thủy, đường sắt, đường ô tô…) Cảng biển, cảng sông, cảng trên hồ cũng như các ga đường sắt là nơi chuyển tải hàng hóa từ một loại giao thông này đến giao thông khác Đó là đầu mối giao thông

Có nhiều loại giao thông khác nhau: đường thủy (biển sông hay hồ), đường sắt, đường ô tô, đường ống và đường hàng không Mỗi loại có một lĩnh vực hoạt động riêng Trên đất nước chúng ta, do nền kinh tế phát triển có kế hoạch nên các loại giao thông là một khối thống nhất phát triển Sự phân phối hàng hóa và hành khách giữa các loại giao thông khác nhau do kế hoạch nhà nước điều chỉnh xuất phát từ đặc tính riêng của các loại giao thông và lợi ích kinh tế tốt nhất của nhà nước Dựa trên điều kiện đó, nhiệm vụ cơ bản là nâng cao đáng kể khả năng cho phép của cảng, bảo đảm sự lớn mạnh của ngành vận tải thủy và làm tốt hơn nữa quan hệ giữa giao thông thủy và các loại khác Cảng sông thường là đầu mối của hai loại giao thông (đường sông, đường ô tô) hay ba loại giao thông (đường sông, đường ô tô và đường sắt) Cảng biển và cảng hồ là đầu mối của ba loại giao thông Cảng cửa sông là đầu mối phức tạp hơn gồm 4 loại (đường biển, đường sông, ô tô và đường sắt)

Trong những đầu mối giao thông quan trọng còn có thêm một loại giao thông đường ống dùng vận chuyển các chất lỏng

Trên thế giới, giao thông đường đường biển được sử dụng rộng rải không những vận chuyển trong nước mà còn vận chuyển ra nước ngoài Giao thông biển, xét về lợi ích kinh tế, so với các loại giao thông khác có những ưu điểm sau:

− Không cần chi phí nạo vét đường đi vì chiều sâu biển và đại dương lớn

− Chi phí vận chuyển giảm Ví dụ: chi phí nhiên liệu tính cho 1000T

– km đối với đường ô tô là 200kg, đường sắt 59kg, đường sông 35kg, đường biển 34kg

− Giá thành vận chuyển hạ, năng suất lao động cao (hơn 3 lần so với đường sắt)

§2 – SƠ LƢỢC LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN CẢNG

Đã từ lâu, đường thủy có liên quan mật thiết đến loài người Con người đã sống và giao lưu nhiều trên những bờ sông, bờ biển Đặc biệt cửa sông là nơi đầu tiên dùng cho tàu ẩn nấp tránh gió bão Cửa sông như là “một cổng” cho tàu đi từ biển vào trong trú ẩn, từ đó xuất hiện ở thời cổ xưa của La-mã tiếng “Cảng” (theo chữ La tinh “portur”) có nghĩa là “cửa ngõ” Sau đó, danh từ này được dùng phổ biến trong các ngôn ngữ Châu Phi đương thời

Đầu tiên, cảng chỉ là nơi tự nhiên dùng cho tàu bè trú ẩn Dần dần, do thương nghiệp phát triển xuất hiện những hành trình bằng đường thủy nên tại những nơi trú ẩn tàu người ta đã xây dựng những thiết bị cần thiết và cảng ra đời Cảng xuất hiện đầu tiên trên thế giới là cảng Địa-Trung-Hải, xây dựng năm 3400 trước công nguyên Sau đó, dọc bờ biển Địa-Trung-Hải hàng loạt cảng được xây dựng (cảng Tir và Si đôn)

Hình I – 1, bình đồ cảng đời xưa trên bờ Địa-Trung-Hải được xây dựng năm 1200 trước công nguyên

Bình đồ cảng Tir (Hình I – 2), trong đó thành phố Tir xây dựng trên hai hòn đảo bị phân chia

ra hai phần do co biển Cảng có 2 bể: bể phía nam có 2 đê chắn, 3 cửa vào; bể phía bắc có 1 đê chắn sóng, 1 cửa vào Có 2 đê nối với nhau bởi co biển Phần dưới nước của đê là những khối đá đổ, tảng lớn Để ngăn chặn tàu địch, người ta dùng những xích chắn cửa cảng

Cảng đời xưa, nổi bật nhất là những cảng xây dựng ở La mã có công trình bảo vệ cảng hoặc thẳng đứng bằng những khối lớn từ dung dịch pyzolan (pyzolan là tuýt núi lửa nghiền tan có khả năng rắn chắc dưới nước)

Hình dạng công trình trên mặt bằng tương đối phù hợp (Hình I – 3) Để làm theo kiểu “khung” bao gồm những trụ riêng, phía trên là những vòm nửa hình tròn Dưới mái vòm, giữa các trụ đê, đôi khi dùng làm nơi ẩn nấp cho tàu quân sự, đồng thời cũng là nơi tránh mưa, nắng cho tàu

Một trong những cảng lớn ở La mã là cảng Oxchia (Hình I – 4) Cảng này xây dựng gần cửa sông Tibr vào thời đế quốc La Mã thứ tám

Một trong những điểm nổi bật về tổng thể Cảng ở La Mã là cảng Anchium và Txenrly (N I – 5

và H I – 6) dạng của chúng tương tự như cảng hiện đại bây giờ

Cảng La Mã có một gía trị cao đóng góp lớn vào nền văn hóa kỹ thuật lúc đó Các cảng này bị phá hủy cùng với sự suy sụp của Đế quốc La Mã

Trải qua hàng nghìn năm sau, vào thời kỳ Phục Hưng, dưới chế độ phong kiến, thương nghiệp phát triển đã xuất hiện những cảng đầu tiên ở Hà Lan, Ý, sau đó ở Anh Điều này, trùng với sự phát triển đường thủy và sự khám phá châu Mỹ

Đầu thế kỷ XIX, kết cấu cảng thay đổi cơ bản, kích thước tàu tăng lên, đòi hòi chiều sâu trước bến tăng cần phải nạo vét bể cảng và lạch tàu Điều này tạo điều kiện xuất hiện các máy móc nạo vét Sự xuất hiện đường sắt làm giảm nhẹ vận chuyển, thúc đẩy cảng phát triển

Sau này, do khoa học kỹ thuật phát triển, cảng ngày càng được mở rộng và hoàn thiện hơn Cảng đã được sử dụng những trang bị hiện đại, tăng năng suất bốc xếp hàng, nên dần dần cảng được

cơ giới hóa, tự động hóa quá trình sản xuất

§3 - CẤU TẠO CẢNG

Cảng hiện đại là tổng hợp những công trình và những thiết bị bảo đảm cho tàu đậu lâu yên tĩnh để thực hiện quá trình bốc xếp hàng từ tàu lên bờ và ngược lại (chỉ trừ một vài trường hợp cảng

có ý nghĩa riêng, không có tính chất giao thông) Tất cả các cảng đều cấu tạo thành hai khu: khu đất

và khu nước (H.I – 7)

Khu nước của cảng bao gồm: lạch tàu vào cảng; khu nước dùng cho tàu quay vòng khi ra vào cảng (chờ đợi tuyến bốc xếp hàng hay chờ đợi ra khơi) ; khu nước dùng cho tàu bốc xếp hàng hóa

và đi lại ở ngay sát với đường bờ; khu tăng bo của tàu (khu nước dùng cho tàu bốc xếp hàng ngay trên nước) dùng chuyển hóa hàng hóa từ tàu này sang tàu khác

Ở những cảng có công trình bảo vệ cảng (đê chắn sóng) ta cần phân ra khu nước bên ngoài và bên trong (so với công trình bảo vệ cảng) Khu nước ngoài bao gồm: lạch tàu, khu chờ đợi tàu được

bố trí ngoài phạm vi đê chắn sóng – khu nước trong bao gồm khu nước còn lại

Thành phần cấu tạo khu trước bến, tùy theo loại cảng và tính chất của cảng có thể hơi khác nhau một chút

Khu sau bến bao gồm: Tuyến bốc xếp hàng sau kho, khu kho chứa hàng bảo quản dài hạn (dãy kho thứ hai) , các tòa nhà phục vụ cho sản xuất như: nhà sinh hoạt công nhân, xưởng sữa chữa, nhà

ăn, y tế,…

Khu trước bến và sau bến tạo thành lãnh thổ cảng Ngoài ra ta còn lãnh thổ ngoài cảng là khu vực lãnh thổ cảng nằm ngoài phạm vi cảng Lãnh thổ ngoài cảng được bố trí nhà ở công nhân viên chứa của cảng: nhà ăn, xưởng giặt, bách hóa,thư viện, câu lạc bộ, rạp hát và chiếu bóng, xưởng sữa trung tâm…

Để phục vụ cho công tác bốc xếp và vận chuyển hàng hóa cần thiết phải có các thiết bị cảng Thiết bị cảng bao gồm: các máy bốc xếp và vận chuyển ở tuyến trước bến trong kho, ngoài kho; các thiết bị sữa chữa các phương tiện trong cảng; thiết bị cung cấp nước và thoát nước; thiết bị cung cấp năng lượng (điện năng, nhiệt năng…); thiết bị thông tin liên lạc; hệ thống giao thông (đường sắt và đường ô tô); thiết bị an toàn lao động và phòng chống cháy; các tòa nhà sản xuất và phục vụ sản xuất

Ngoài các nhân tố trên, trong cảng còn có các phương tiện cung cấp nhiên liệu cho tàu, phương tiện lai dắt tàu ra vào cảng (xuồng, ca nô lai dắt…)

Trong phạm vi khu nước và khu đất của cảng, đôi khi bố trí các yếu tố không liên quan đến quá trình hoạt động của cảng như: xưởng đóng, sữa chữa tàu; các thiết bị nâng hạ tàu, cơ sở trang bị cho đội tàu kỹ thuật; các cơ quan xây dựng cảng Các yếu tố này, nếu bố trí trong cảng, cần phải bảo đảm không làm trở ngại đến công tác cảng

Trong thành phần của cảng, còn bao gồm các công trình thủy như: công trình chắn sóng và bảo vệ bờ; công trình bến cảng; công trình nâng hạ tàu ( nếu trong cảng có bố trí phương tiện này)

§4 – PHÂN LOẠI CẢNG

Cảng có rất nhiều loại khác nhau Ta có thể phân loại cảng theo công dụng, vị trí địa lý, theo ý nghĩa kinh tế giao thông và theo lượng hàng

1 Phân loại cảng theo công dụng bao gồm:

Cảng quân sự hay là cơ sở phục vụ cho hạm đội tàu của hải quân Cảng này, khác với cảng thương nghiệp, có độ sâu lớn để đổ tàu và di chuyển tàu, có khu nước lớn để cung cấp cho nhiệm vụ quân sự và sữa chữa tàu Sau đó là khu đạn pháo và các hầm dự trữ lương thực thực phẩm Ngoài ra còn các thiết bị xây dựng công sự

Cảng dân sự có thể chia ra các nhóm: nhóm cảng giao thông hay cảng thương nghiệp, còn gọi

là cảng thông dụng hay cảng tổng hợp, nhóm cảng chuyên dụng

Thương cảng hay cảng tổng hợp dùng chủ yếu để bốc xếp và vận chuyển hàng hóa và hành khách Thường hàng hóa của cảng này bao gồm nhiều loại khác nhau (hàng bao kiện, hàng than, quặng, vật liệu xây dựng, hạt, gỗ, dầu…) Ở nước ta có cảng Hải Phòng, Hà Nội, Nam Định… Cảng chuyên dụng là cảng chuyên môn bốc xếp một loại hàng nào đó (ví dụ cảng than, cảng gỗ…) Đôi khi loại cảng này có nhiều loại hàng nhưng loại hàng chính phục vụ cho cảng vẫn giữ vai trò nổi bật Các thiết bị của cảng được chuyên môn hóa rất lớn để phục vụ cho loại hàng nói trên Ở nước ta có cảng Cửa Ông, Hòn Gai chuyên môn bốc dỡ than

Cảng trú ẩn ( H I – 8 ) phục vụ cho tàu hàng và khách, trú ẩn trên đường đi tránh gió bão và sóng lớn

Cảng gồm có khu nước kín sóng gió dùng cho tàu đổ Trong một vài trường hợp, cảng này còn dùng làm cảng đánh cá và trên bờ có trang bị các thiết bị phục vụ cho bốc xếp và vận chuyển cá Trên biển, cảng trú ẩn còn có tác dụng đỗ tàu bị tai nạn ở dọc đường Trên hồ chứa nước, cảng trú ẩn dùng cho tàu sông và bè mảng tránh bão và sóng lớn Trong cảng có các phương tiện sữa chữa, nâng

hạ tàu phục vụ cho tàu bị tai nạn

Cảng cấp nhiên liệu trên những hành trình đại dương lớn gọi là những “ nhà ga biển” Cảng này cung cấp nhiên liệu cho tàu đi đường để giảm lượng dự trữ nhiên liệu quá lớn của tàu khi đi quãng đường xa, tăng sức chứa hàng có lợi cho tàu Tàu đi qua, ghé vào những “nhà ga biển” này lấy nhiên liệu rồi lại tiếp tục cuộc hành trình Ngoài ra, cảng còn cung cấp cho tàu nước ngọt, thực phẩm cần thiết… hoặc có thể tiến hành sữa chữa nhỏ cho tàu Ví dụ “nhà ga biển” được xây dựng trên đường hành trình đại dương lớn từ Châu Phi sang Viễn – Đông vòng quanh Ấn Độ Dương hay

đi theo đường biển Liên Xô

Ta còn có nhóm cảng công nghiệp phục vụ cho các xí nghiệp trên biển, sông hồ Quan trọng nhất của nhóm cảng này là cảng của xí nghiệp đánh cá phục vụ cho cơ sở chế biến cá và tàu dánh cá Cảng có được trang bị kho ướp lạnh và các cơ sở chế biến cá, ngoài ra cảng còn phục vụ cho tàu săn

cá voi và các động vật biển khác

2 Theo vị trí địa lý ta phân ra:

Cảng biển, cảng sông, cảng hồ, cảng đầm, cảng trên đảo

Cảng biển có nhiều loại: cảng hở bố trí trên bờ biển chịu trực tiếp sóng gió ngoài khơi Để bảo đảm cho cảng hoạt động bình thường, cảng cần có đê chắn sóng vào cảng

Cảng trong vịnh kín sóng gió, được các địa hình thiên nhiên che chắn như cảng Cửa Ông, Hòn Gai trong vịnh Hạ Long

Ngoài ra, còn có nhóm cảng trong vịnh nữa kín, nữa hở chịu tác dụng theo một hướng sóng gió nhất định

Cảng kín hay cảng thủy triều được bố trí trên bờ biển cửa sông có dao động mực nước triều lớn Khu nước của cảng ăn sâu vào bờ tách riêng với biển bằng âu tàu Mực nước trong cảng khác khác với mực nước ngoài biển

Cảng đầm hay vùng bố trí trong những vùng riêng ngăn cách với biển bởi các cồn cát Những cảng này phần lớn bố trí trên bờ những đầm lớn hay hồ lớn, có những kênh dẫn nối cảng với biển Những cảng này không cần công trình bảo vệ (H I – 9)

Cảng trên đảo là cảng bố trí trên những hòn đảo thiên nhiên hay nhân tạo cách xa bờ

Cảng cửa sông bố trí ở những cửa sông lớn ra phía biển hay vào sâu trong sông cách cửa sông không lớn Ở ta có cảng Hải phòng bố trí ở cửa sông Cấm vào sâu phía trong sông

Cảng trên hồ bao gồm cảng đầu mối thủy lợi và cảng của xí nghiệp hồ Cảng trong đầu mối thủy lợi dùng cho tàu đỗ trước khi qua âu để phân chia thành lập đoàn tàu (H I – 10) Cảng của xí nghiệp trên hồ để cung cấp nguyên liệu và xuất sản phẩm của xí nghiệp

Cảng sông được bố trí dọc trên hai bờ sông, ở phía bờ lõm của đoạn sông để đảm bảo độ sâu cho tàu và tránh bồi lắng của bùn cát

3 Theo ý nghĩa kinh tế giao thông ta chia ra:

Cảng quốc tế, cảng trong nước và cảng địa phương Cảng quốc tế mang tính chất trung tâm thương nghiệp Cảng trong nước phục vụ cho vận chuyển ven biển Cảng địa phương phục vụ cho các khu vực nhỏ kề liền với cảng

4 Theo lƣợng hàng của cảng ta có:

Cảng cấp I , II , III , IV Ở chúng ta đang tiến hành phân cấp cảng theo lượng hàng

CHƯƠNG II

CÁC ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN ẢNH HƯỞNG ĐẾN

THIẾT KẾ CẢNG

Các điều kiện tự nhiên ảnh hưởng rất lớn đến thiết kế và xây dựng cảng là:

1 Điều kiện địa hình và thủy địa hình (đặc trưng vùng bờ và đáy bờ)

2 Điều kiện địa chất và địa chất thủy văn công trình khu vực dự định xây dựng cảng (cơ cấu địachất, thành phần và tính chất đất)

3 Điều kiện khí tượng (gió ,mây, mù, mưa, độ ẩm, độ bốc hơi, nhiệt độ không khí)

4 Điều kiện thủy văn (dao động mực nước, sóng ,dòng chảy…)

§1 – ĐIỀU KIỆN ĐỊA HÌNH VÀ THỦY ĐỊA HÌNH

Điều kiện địa hình và thủy địa hình ảnh hưởng lớn đến lựa chọn vị trí cảng, sự đi lại của tàu bè

và vốn đầu tư xây dựng cảng Khu vực địa hình cần khảo sát đối với cảng gồm: khu đất gần bờ, khu nước đáy vùng gần bờ có tính đến kênh dẫn vào cảng cũng như các tòa nhà và công trình khác Chúng ta lần lượt khảo sát một số đặc trưng và tính chất bờ và đáy sông hay biển ảnh hưởng đến thiết kế và xây dựng cảng

1 Địa hình vùng ven biển, phụ thuộc vào hình dạng đường bờ ta có các loại sau:

Loại bờ thẳng có dạng địa hình bằng phẳng, thoải đều, bờ khúc khuỷu hình thành các vịnh, vũng đầm… có những cồn cát, che chắn gió tốt Bờ biển vùng núi có đường bờ dốc, cao, độ sâu lớn

có địa hình che chắn tự nhiên tốt bờ biển hình loa thường gặp ở vùn cửa sông Vùng này thường bị bãi bồi chắn, nông cạn, tàu bè ra vào khó khăn cần phải nạo vét luôn

Để bảo đảm lựa chọn vị trí đặt cảng cũng như giải quyết các vấn đề bố trí tổng thề cảng, ta cần thành lập các tài liệu sau:

Bình đồ địa hình và thủy địa hình khu vực xây dựng cảng với tỷ lệ 1: 10000; 1:5000 ; 1:2000 Đối với vùng địa hình phức tạp cần thành lập với tỷ lệ 1:1000 ; 1:500

chiều sâu cách nhau 0.5~1m

2 Địa hình cửa sông

Địa hình cửa sông thường gặp là cửa sông hình loa hay tam giác châu Tại cửa sông hình loa chiều sâu nhỏ có nhiều bãi cát ngầm Cửa sông hình tam giác châu nhiều bùn cát lắng đọng tạo

thành những roi cát Cồn cát, bãi cát ngầm và lòng sông bị chia thành nhiều nhánh nhỏ độ sâu khác nhau

Đề xây dựng cảng cửa sông, ta cần khảo sát đầy đủ địa hình vùng cửa sông, vấn đề bồi sói, dòng chảy, khối lượng bùn cát di chuyển trong năm

3 Địa hình bờ sông

Bờ sông luôn luôn chịu tác dụng của sóng và dòng chảy tạo thành dạng hình sin trên mặt bằng Dòng chảy là nguyên nhân chủ yếu làm biến dạng bờ tạo thành bờ lõm và bờ lồi Bờ lõm, khu nước sâu, nên thường chọn đặt cảng Trái lại, phía bờ lồi, chiều sâu nhỏ, dòng chảy yếu có nhiều bồi cạn Ngoài những điểm đặc biệt trên những nơi bờ sông cao rất nguy hiểm dễ xảy ra hiện tượng trượt và

lở bờ không lợi cho cảng

§2 – ĐIỀU KIỆN ĐỊA CHẤT VÀ ĐỊA CHẤT

THỦY VĂN CÔNG TRÌNH

Tất cả các công trình cảng như đê chắn sóng , công trình bến , kho, nhà cửa, đường sắt , đường cần trục… đều bố trì dựa vào điều kiện địa chất cẩn phải đảm bảo ổn định và hoạt động bình thường trong quá trình khai thác Ngoài ra cần phải tính đến tính chất đất dưới đáy vùng gần bờ khi tiến hành nạo vét, thả neo, đổ tàu… Địa chất là một trong những điều kiện vô cùng quan trọng, quyết định hình dạng và loại công trình cảng, quyết định giá thành xây dựng và quá trình hoạt động của cảng, cho nên trong giai đoạn thăm dò cần phải biết đầy đủ các yếu tố sau: tính chất của đất, mặt cắt địa chất khu vực xây dựng cảng Để xác định tính chất của đất, ta cần nghiên cứu và thí nghiệm các mẫu đất lấy từ các lỗ khoan, cũng như bằng phương pháp thí nghiệm đất ngoài hiện trường Mạng lưới lỗ khoan thao trục công trình cách nhau 10 ~ 50 m và 150~ 250m về hai phía trục của công trình (phụ thuộc vào từng điều kiện cụ thể, sự đồng nhất của đất, sự xắp xếp các lớp đất và từng giai đoạn thiết kế) Các mặt cắt địa chất của đất được thành lập dựa vào mạng lưới các lỗ khoan và kèm theo các đặc trưng của đất

Nước trong đất đóng vai trò quan trọng trong xây dựng và hoạt động của cảng Chúng ta cần nghiên cứu chế độ mực nước trong đất, giao động mực nước trong năm, thành phần hóa học và tính xâm thực của nước đối với vật liệu công trình Cần nghiên cứu tốc độ chuyển động của nước ngầm

để xác định khả năng sói lở nền công trình và độ lún không đều của chúng Nước trong đất còn là nguyên nhân gây ra hiện tượng trượt

bố trí cuối hướng gió để tránh hỏa hoạn) Gió ảnh hưởng đến điều kiện làm việc của các thiết bị bốc xếp như: cần trục cổng, băng vận chuyển hàng rời… Hướng gió quyết định hướng cửa cảng và lạch tàu vào cảng Lực của gió ảnh hưởng đến tính toán công trình bến và công trình bảo vệ Dưới tác dụng của gió gây ra lực va cộp của tàu, lực neo tàu và gây ra sóng tác dụng vào công trình ảnh hưởng đến điều kiện làm việc của tàu Trong điều kiện khí hậu nhiệt đới của ta, ngoài ảnh hưởng của gió còn xét ảnh hưởng của bão với gió cực mạnh (lớn hơn 30 m/s) đến thời gian khai thác của cảng, đi lại của tàu bè tránh gió bão

Để thiết kế và xây dựng cảng, ta cần biết các đặc trưng của gió: tốc độ, hướng gió, tần suất gió, chu kỳ gió thổi, chiều dài đá gió Tất cả các số liệu về gió cũng như các số liệu khí tượng khác,

ta có thể sưu tầm ở các trạm khí tượng trung ương hay các địa phương Hướng gió được ghi theo 8 hướng có khi 16 hướng

Để biểu thị tính chất của gió đối với cảng ta thành lập hoa hồng gió theo tần suất và tốc độ gió ( H II – 1) Để dựng hoa hồng gió ta cần có đủ số liệu về gió để quan trắc lớn hơn 10 năm

2 Độ ẩm không khí

Độ ẩm không khí ảnh hưởng đến việc bào quản hàng hóa trong kho Độ ẩm được đặc trưng bởi độ ẩm tuyệt đối và tương đối, độ ẩm lớn nhất, nhỏ nhất trong năm hay tháng độ ẩm trung bình của nhiều năm thống kê

Độ bốc hơi ảnh hưởng đến bảo quản hàng hóa Độ bốc hơi phụ thuộc vào tốc độ gió, nhiệt độ

cũng như bào quản các loại hàng chống thiu thối (cá thịt, rau, hoa, quả…) Nhiệt độ không khí ảnh hưởng đến thiết kế kho bảo quàn hàng hóa và điều kiện làm việc của công nhân Chúng ta cần biết các số liệu như: nhiệt độ không khí cao nhất, thấp nhất, trung bình từng năm tháng

Áp lực không khí có ý nghĩa thực tiễn đối với thời gian khia thác và hoạt động của cảng Áp lực trung bình của không khí bằng 760 mm cột thủy ngân Gần đây, trên thế giới sử dụng đơn vị áp lực mới là bar Một bar bằng 106 đin/cm2 tương ứng với 750.1mm cột thủy ngân

§4 – ĐIỀU KIỆN THỦY VĂN

Các yếu tố thủy văn trong thiết kế xây dựng cảng cần xét tới: giao động mực nước, sóng, dòng chảy, sa bồi và tính chất nước biển

1 Giao động mực nước.

Giao động mực nước ảnh hưởng đi lại của tàu bè ra vào cảng, gây ra chìm ngập lãnh thổ khi nước lũ, hoặc gây ra bồi cạn khi nước kiệt Giao động mực nước nhiều hay ít cho phép ta xác định đúng đắn các thiết bị bốc xếp phù hợp, phương thức làm việc và sơ đồ cơ giới hóa hợp lý, các kiểu kết cấu bến…

Giao động mực nước sông hay biển do các nguyên nhân sau: các yếu tố thiên văn gây ra thủy triều; các yếu tố khí tượng: gió gây ra hiện tượng nước dâng, nứơc hạ, thay đổi áp lực khí quyển gây

ra hiện tượng sóng đứng, bốc hơi làm mực nước hạ xuống, dòng nước sông chảy ra biển cũng làm ảnh hưởng đến giao động nước biển

Thủy triều là hiện tượng giao động mực nước biển và đại dương do ảnh hưởng của sức hút mặt trời và mặt trăng Các số liệu về thủy triều cần biết: chế độ thủy triều, trị số cực đại (nước lớn) và cực tiểu (nước dòng) và biên độ thủy triều

Hiện tượng nước dâng và hạ thường xảy ra ở các bờ cạn, trong các vịnh dài, hẹp hay cửa sông khi chuyển động của khối nước trùng với hướng gió, gió thổi vào bờ làm mực nước tăng lên ta có hiện tượng nước dâng, ngược lại ta có nước hạ trong trừng hợp này, giao động mực nước đạt tới 2 - 3m và lớn hơn, chu kỳ kéo dài 2 – 3 ngày đêm

Sóng đứng chỉ có ở rất ít một số biển ( biển Ban tích, Caspien, Adop…) có biên độ từ 7~100cm, chu kỳ từ một vài phút đến hàng chục giờ

Người ta thường quan sát và ghi lại các giao động mực nước trong ngày, tháng, năm và thành lập hành trình mực nước, các trị số của nó và xây dựng đường cong tần suất, đường cong bảo đảm mực nước Để thiết kế và xây dựng cảng, ta cần biết các đường cong tần suất và bảo đảm mực nước,

từ đó xác định theo quy phạm các mực nước cao nhất và thấp nhất thiết kế ứng với các tần suất và suất bảo đảm khác nhau

2 Sóng.

Sóng xuất hiện trên sông biển và hồ chứa nước ảnh hưởng đến các thiết kế và xây dựng cảng Sóng ảnh hưởng đến bố trí công trình bảo vệ cảng và xác định kích thước của chúng , bố trí lối vào cảng và quá trình bốc xếp hàng của tàu

Các thông số cơ bản của sóng cần khảo sát (H II – 2 ): chiều dài sóng , chiều cao h, chu kỳ , tốc độ c, tần suất lặp lại của sóng theo các hướng khác nhau, áp lực sóng v v… Các thông số sóng phụ thuộc vào chiều dài đà sóng , tốc độ và chu kỳ gió thổi , chiều sâu nước , hình dạng bờ và đáy

bờ Sóng gây ra do các nguyên nhân sau : gió , động đất , hiện tượng thủy triều ( ta có sóng gió , sóng động đất , sóng thủy triều ) sóng xuất hiện

khi có gió hoặc khi không có gió Loại thứ hai : ở nơi khi gió ngừng thổi hay khi sóng lan rộng ở khu vực không có gió

3 Dòng chảy

Sự di chuyển của khối nước đáng kể trên khoảng cách lớn gọi là dòng chảy Dòng chảy có thể xuất hiện ở sông , hồ và ở biển ( ở biển gọi là dòng hải lưu ) Trên kênh dẫn tàu vào cảng và trong bể cảng , trong một vài trường hợp dòng chảy làm trở ngại chuyển động của tàu Dòng chảy gây ra di chuyển bùn cát làm bồi lắng lối vào cảng , bể cảng , kênh dẫn tàu

Hải lưu là dòng chảy do lực tiếp tuyến của gió với mặt biển tạo thành Hướng dòng chảy do lực côriôlis ( do quả đất tự xoay ) nên thường bị lệch với hướng gió một góc nhất định Càng xuống sâu , lưu tốc dòng chảy giảm rất nhanh và hướng dòng chảy so với hướng gió càng lệch nhiều hơn Dòng chảy do lực hút thiên thể gây ra gọi là dòng triều , Ngoài ra dòng chảy còn do mật độ nước biển gây ra , do phân bố khí áp …

Để thiết kế cảng , cần phải biết đặc trưng của dòng chảy ( hướng , tốc độ , tính chất …)

4 Bùn cát

Chuyển vận của bùn cát gây ra sói lở hay bồi bờ sông , bờ biển làm hư hại công trình , ảnh hưởng đến việc đi lại của tàu bè Việc lựa chọn vị trí cảng , lối vào cảng không đúng sẽ gây ra bồi lấp cửa cảng và bể cảng

Bùn cát vận động do tác động không ngừng của sóng và dòng chảy ( trong đó sóng là nguyên nhân quan trọng hơn cả ) gây ra di chuyển bùn cát một khoảng khá xa tới vài trăm cây số

Các đặc trưng bùn cát : Khối lượng bùn cát lớn nhất di chuyển trong 1 đơn vị thời gian , suất chuyển cát ( khối lượng bùn cát chuyển qua một tiết diện nào đó trong 1 đơn vị thời gian ) , độ bão hòa ( tỷ số giữa khối lượng bùn cát lớn nhất và suất chuyển cát ) , phương chuyển rời của bùn cát

5 Tính chất và sinh vật của nước biển

Nước không chỉ tác dụng cơ học ( sóng và dòng chảy ) đối với các loại công trình thủy lợi – cảng mà còn có tác dụng xâm thực do đặc tính hóa lý và sinh vật của nước Tác dụng xâm thực vật liệu xây dựng (bê tông , thép ) do thành phần muối Mg (MgCl2 ), axít sunfuaríc và một vài thành phần khác Tác dụng sinh vật học của nước gây ra phá hoại công trình (ví dụ con hà ăn gỗ và bê tông làm cho công trình mục nát và rỗ bê tông … )

Trong nước biển bao gồm : muối NaCl , MgCl2 , SO4 (CaCO4 , K2SO4 … ) , MgBr2 , CaCO3

và các thành phần khác Trong nước biển còn có CO2 từ 96~100 mg/lít Các sinh vật trong nước gồm : hạ trùng , các thảo mộc và các loại sinh vật sống khác Tính chất vật lý của nước biển bao gồm trọng lượng riêng , mật độ , nhiệt độ

CHƯƠNG III

ĐỘI TẦU

Đội tầu đóng vai trò quan trọng và chủ yếu trong thiết kế và xây dựng cảng Tầu leo đậu trong

bể cảng để tiến hành công tác bốc xếp hành hóa , hành khách và cung cấp nhiên liệu … công trình cảng và các trang bị trực tiếp liên quan đến đội tầu Dựa vào mốn nược tàu đóng vai trò quan trọng khi thiết kế cảng : lối vào cảng , diện tính bể cảng , chiều dài bến Kết cấu tàu cần phù hợp với các thiết bị bốc xếp trên bếp để đảm báo khả năng thuật lợi nhất trong quá trình bốc xếp hàng

§1 – PHÂN LOẠI TÀU

Tàu hiện đại được phân loại theo công dụng và theo khu vực chạy tàu Theo công dụng ( hay theo ý nghĩa ) tàu được phân làm hai loại : tàu thương nghiệp và tàu quân sự Tầu thương nghiệp còn được chia ra 3 loại : tàu giao thông , tàu kỹ thuật , tàu công nghiệp và tàu phục vụ

Theo khu vực chạy tàu phân làm hai loại : tàu biển và tàu nội địa Ngoài ra còn có thể phân ra thêm 1 loại nữa là tàu hỗn hợp sông biển

Tàu biển được chia ra :

Tàu đường xa ( tàu viễn dương ) thường thực hiện hành trình ra nước ngoài hay những hành trình trên đại dương xa

Tàu đường gần ( nội địa ) chạy ven biển ngắn , thực hiện hành trình trong phạm vi một khu vực biển

Tàu đường gần ven bờ chạy dọc bờ biển trong phạm vi một khu vực biển nhỏ và cách xa bờ không lớn hơn 50 hải lý

Tàu chạy vùng bắc cực ( vùng băng giá ) có đặc tính riêng phù hợp với điều kiện khí hậu lạnh Tàu nội địa được phân thành 2 loại : tàu sông và hồ

Ngoài ra ta còn có thể phân loại tàu theo phương pháp chuyển động: tàu tự hành và không tự hành, theo động cơ tàu: tàu hơi nước, động cơ nhiệt, động cơ diezen, động cơ điện, theo vật liệu vỏ tàu: tàu thép, gỗ và bê tông cốt thép Phụ lục 1, 2, 3 nêu lên kích thước cơ bản các loại tàu dùng tham khảo thiết kế

Nói chung thường phân loại tàu theo công dụng và khu vực chạy tàu Sau đây , ta nghiên cứu một vài đặc điểm tàu thương nghiệp Còn tàu quân sự ta không đề cập tới trong giáo trình này

1- Tàu giao thông

Tàu giao thông gồm các loại : tàu khách , tàu hàng – khách , tàu hỗn hợp , tàu hàng chuyên môn ( tàu than , tàu quặng , tàu dẩu v vv… )

Tàu khách : các loại tàu khách hiện đại trên thế giới có tốc độ lớn , một vài trường hợp vượt quá 30 hải lý giờ công suất máy lớn hơn 100.000 mã lực tỷ số giữa chiều rộng và chiều dài nhỏ Tàu khách loại lớn có nhiều boong , ( nhiều tầng ) , có các phòng tiện nghi đầy đủ phục vụ khách Tàu khách vượt đại dương có lượng thoát nước đạt tới 80.000T , chiều dài lốn hơn 300m , muốn nước lớn hơn 12m Những cảng lớn trên thế giới thường cho phép các tàu khách ra vào có kích thước : chiều dài từ 180-200m , lượng thoát nước từ 20.000-25.000T , mớn nước từ 9-10m

Tàu hàng hỗn hợp và tàu hàng – khách : các loại tàu này thường dùng hiện nay trên thế giới có lượng thoát nước từ 10.000-20.000 T Tốc độ hành trình không vượt quá 20-22 hải lý giờ và công suất máy không lớn hơn 10-15 nghìn mã lực Mớn nước đầy hành từ 8-9,5m Mớn nước như vậy phù hợp với chiều sâu kênh biển quốc tế không quá 10m Phần lớn các tàu đều trang bị tay cần bốc xếp hàng có sức nâng 50-120T Dự trữ nhiên liệu bảo đảm chạy xa từ 10.000-15.000 hải lý Phần không gian dưới boong tàu dùng chứa hàng gọi là hầm tàu Mội tàu chia ra nhiều hầm và đánh số hầm từ đầu đến đuôi tàu Mỗi hầm không ít hơn 1 cửa Trong vài trường hợp hầm có 2 cửa và nhiều hơn Kích thước cửa phụ thuộc vào trọng tải tàu và kích thước hàng thường chiều rộng cửa bằng 0,4~0,7 chiều rộng tàu Kích thước cửa giao động trong phạm vi từ 2,5x3,5m , đến 7,5x17m, trung bình 7,3x7,0m (H III – 1)

Tàu vận chuyển hàng đống (than và quặng) có đặc trưng cơ bản là hầm tàu lớn và cửa hầm rộng Một vài loại tàu có bộ phận cơ giới hóa tự động để bốc dỡ hàng trong hầm tàu Lượng thoát nước mưa của tàu lớn đến 40.000 T, chiều dài 200m mớn nước 11m

Tàu vận chuyển gỗ thường lớn hơn so với tàu vận chuyển các loại hàng khác Chiều rộng tàu cần phải bào đảm phải bảo đảm ổn định cho tàu bởi vì trọng tâm tàu gỗ cao do hàng gỗ không chỉ xếp dưới hầm mà còn xếp trên mặt boong tốc 9do65 tàu không quá 16 hải lý / giờ trong những tàu

chở gỗ , thường có thêm lớp nước đối trọng & ngăn dưới đáy khi tàu chạy không có hàng , thậm chí dùng cả khi có hàng

Tàu hàng lỏng chiếm nửa tổng số tấn trọng tải của đội tàu thương nghiệp trên thế giới hiện nay, Tàu thường chở các loại dầu thô và các sản phẩm của dàu ( xăng , ma dút , mỡ v vv… ) tàu chở dầu là loại có trọng tải lớn nhất trong số các tàu thương nghiệp Khác với tàu hàng khô , tàu dầu

có hầm chia thành các ngăn cách ly với nhau Bộ phận máy tàu bố trí ở đuôi Trên tàu có hệ thống đường ống và trạm bơm để thức hiện quá trình hút , rót dầu Tốc độ hành trình , trong thời gian hiện nay đạt tối 22-24 hải lý giờ Hình III-2 là mặt cắt dọc của tàu dầu

Tàu chở hàng ướp lạnh thường chở các loại hàng mẫu hỏng do nhiệt độ , Tàu có thiết bị làm lạnh không khí

trong hầm tàu đến nhiệt độ phù hợp bảo quả hàng Tốc độ thường từ 18-20 hải lý / giờ

2- Đội tàu kỹ thuật

Trong cảng, đội tàu kỹ thuật làm nhiệm vụ bảo đảm chiều sâu thường xuyên ở bể cảng và kênh dẫn tàu vào cảng

Tàu nạo vét phục vụ nạo vét chiều sâu bể cảng và kênh tàu Tàu nạo vết có 2 loại : nạo vét bằng gầu ( 1 hay nhiều gầu ), nạo vét bằng phương pháp hút thủy lực Tàu có loại tự hành và không

tự hành Năng suất nạo vét của các tàu lớn có thể đạt tới vài nghìn m3 đất trong giờ

Xà lan chở đất ( thường không tự hành ) phục vụ cho tàu nạo vét Sức chở của xà lan từ

500-1000 m3

Tàu thu dọn đá có nhiệm vụ dọn đá và gỗ chìm dưới đáy bể cảng và kênh tàu

Ngoài ra còn có cần trục nổi và giá búa nổi cũng thuộc đội tàu kĩ thuật Giá búa nổi dùng đóng cọc sà cừ trong công tác xây dựng công trình thủy lợi – cảng

3- Đội tàu phục vụ

Đội tàu phục vụ bao gồm : tàu lái dắt , tàu cấp cứu , tàu phòng hỏa v…v…

Tàu lái dắt có nhiệm vụ dẫn dắt các tàu giao thông của cảng Đặc trưng cơ bản của chúng là

có thiết bị động cơ mạnh khoảng 1500 mã lực và lớn hơn Chiều dài tàu thường từ 30-35m chiều rộng 7m , mớn nước không quá 3,5m

Tàu phòng hỏa có nhiệm vụ dập cháy cho tàu cũng như công tác chữa cháy trong phạm vi khu vực nước của cảng Trên tàu được trang bị máy bơm và hệ thống đường ống chữa cháy Tàu có thể lái dắt tàu bị cháy ra ngoài phạm vi bến cảng cũng như thực hiện công tác cấp cứu chữa các tai nạn khác

Ngoài ra, ở các cảng nước ngoài trong vùng băng giá thường sử dụng tàu phá băng trong phạm

vi bể cảng để đảm bảo hoạt động bình thường của khu nước

Đối với nhóm tàu phục vụ còn có : hải đăng nổi , xuồng hoa tiệu , xưởng sửa chữa nổi ,phao nổi ,v vv…

4- Tàu công nghiệp

Tàu công nghiệp bao gồm tàu đánh cá và săn cá voi … tàu đánh cá có nhiều loại phụ thuộc vào tính chất xí nghiệp cá Lượng thoát nước của tàu đến 2.000T, chiều dài từ 30-40m , chiều rộng 5-10,5m , mớn nước 4-5,3m Tàu săn cá voi thường rất lớn có lượng thoát nước từ 30.000-40.000T

5- Tàu sông

Tàu sông nhỏ hơn tàu biển gồm các loại : bằng thép , gỗ loại tự hành và không tự hành Đội tàu sông bao gồm các xà lan chở hàng và tàu chở hàng – khách

Xà lan có boon kín có hầm chứa hàng và cửa hầm rộng >= 1,5-3m (H III-3a) dài 2,5-3m

Xà lan nửa kín có cửa hầm bố trí 1 hay 2 dãy theo chiều rộng ( H III 3b) Kích thước hầm phụ thuộc vào chiều rộng và chiều dài tàu thường từ 5,5x7 ~ 7,5x13m

Xà lan hở có 1 hay 2 dãy hầm ( H III -3d) Chiều rộng cửa hầm lớn hơn 1/2 chiều rộng tàu Đểche đậy hàng hóa , trên xà lan có hai mái che ( H III – 4)

Xà lan phẳng ( kiểu phao) chứa hàng trên mặt boong Xà lan có thành ( H III -5) là loại xà lan

hở Để bảo đảm quá trình bốc xếp hành ở dọc thành có 2-3 cửa Loại này bằng thép dài 50-100m , rộng 8-16m

Xà lan bằng thép tự hành chạy bằng động cơ nhiệt dùng chở hàng khô , dài 8m , rộng 13m , mớn nước đầy hàng 2,8m , cao 4,8m , cộng suất máy 2x400 mã lực ( H III-6)

Tàu sông chở hàng – khách ( H III -7) gồm phần dưới chở hàng phần trên chở khách Sơ đồ cửa hầm ( H III-6b) bố trí 1 dãy theo chiều rộng tàu

§2- KÍCH THƯỚC CHÍNH VÀ HÌNH DẠNG CỦA TÀU

Để làm cơ sở xác định kích thước chính,ta cần định nghĩa một số mặt phẳng cơ bản của tàu Mặt phẳng dọc (mặt phẳng đường kính ) của tàu là mặt phẳng đi qua trục dọc tàu và chia tàu làm hai phần đối xứng nhau

Mặt phẳng đường mức nước hàng là mặt phẳng tạo nên giữa đường cắt nhau của mặt nước tĩnh với vỏ tàu khi tàu chỏ đầy hàng

Mặt phẳng sườn tàu là mặt phẳng cắt ngang giữa tàu và vương góc với mặt phẳng dọc

Kích thước cơ bản của tàu gồm chiều dài (L), chiều rộng (B), chiều cao(H), mớn nước (T), hình vẽ III-8

Chiều dài tàu L được dùng trong tính toán lý thuyết là khoảng cách giữa đường vuông góc tức

là chiều dài đường cắt nhau của mặt phẳng dọc trung tâm với mặt phẳng đường mức nước hàng.Chiều dài còn gọi là chiều dài toàn phần là chiều dài theo boong tàu được xác định từ các điểm ngoài cùng của tàu

Chiều rộng tính toán B(hay chiều rộng theo sườn tàu) được đo theo đường giao nhau của mặt phẳng sườn với mặt phẳng mức nước hàng chiều rộng lớn nhất là chiều rộng bao ngoài kể cả có các thành phần nhô ra hai bên sườn tàu

Chiều cao sườn tàu H được đo thẳng đứng trong mặt phẳng sường từ điềm đáy tàu đến điểm giao nhau của boong tàu và thành tàu

Mớn nước của tàu (T) được xác định thẳng đứng trong mặt phẳng sườn từ đáy tàu đến mặt phẳng đường mức nước hàng Đây là mớn nước dùng trong tính toán

Ngoài ra, ta còn có mớn nước mũi và đuôi tàu Mớn nước lớn nhất tính đến điểm ngoài cùng sâu nhất của đáy tàu

Chiều cao tàu trên mặt nước h = H-T Chiều cao này được tính toán theo thiết kế tàu,phụ thuộc vào loại tàu và loại hàng ,để đảm bảo an toàn khi chạy tàu trong các điều kiện khác nhau

Sau đây ,ta xét một vài tỷ số giữa các kích thước chính các tỷ số này là đặc trưng quan trọng của hình dạng vỏ tàu

Tỷ số đặc trưng cho độ bền của vỏ tàu Tỷ số này càng nhỏ thì diện tích tiết diện vật liệu và

mô men kháng của tiết diện này đối với một đơn vị trong tải càng lớn Tàu càng bền vững hơn Đối

Tỷ số đặc trưng cho độ chạy của tàu.Tỷ số này càng lớn,tàu càng thon ,chạy càng nhanh.Tàu

kiện ổn định )

Tỳ số đặc trưng độ ổn định,tĩnh không chìm ngập ,tính bền vững và sức chứa của tàu

Về quan điểm đặc trưng của tàu ,ta xét các hệ số đáy của dạng vỏ tàu

Hệ số đầy của mặt bằng qua đường mức nước hàng là tỷ số giữa diện tích mặt bằng của đường mức nước hàng và diện tích của hình chữ nhật bao quang nó ( H III – 9a)

Đối với tàu giao thông thông thường α = 0.7÷0.8

Hệ số đầy của diện tích mặt sườn tàu bằng tỷ số giữa diện tích mặt sườn tàu và diện tích hình chữ nhật bao quanh nó ( H III-9b)

Đối với tàu giao thông thông thường = 0.9

Hệ số đầy của diện tích dọc tàu là tỷ số giữa diện tích phần dưới nước dọc tàu và diện tích hình chữ nhật bao quanh nó (H III- 9c)

Hệ số đầy của lượng thoát nước là tỷ số giữa lượng thoát nước và thể tích hình khối chữ nhật bao quanh nó

Ở đây W là thành phần thể tích chìm dưới nước của tàu

Như vậy dễ dàng chứng minh được δ =α.β.γ.Đối với tàu hàng thông thường δ = 0.8 ,tàu khách chạy nhanh δ = 0.7 ,tàu quân sự chạy cực nhanh δ = 0.5

§3- CÁC ĐẶC TRƯNG CƠ BẢN CỦA TÀU

Đặc trưng cơ bản của tàu bao gồm đặc trưng khai thác ,đặc trương tĩnh và đặc trưng kinh tế khai thác của tàu

Đặc trưng khai thác bao gồm sức chở hàng,sức chứa hàng ,tốc độ hành trình và độ chạy xa của tàu

Đặc trưng của tĩnh của tàu gồm : độ nổi ,độ ổn định ,tĩnh không chìm ,độ chạy ,độ quay ,độ ổn định trên đường đi …

Đặc trưng kinh tế khai thác của tàu gồm : độ bền ,tiêu hoa nhiên liệu ,số nhân viên trên tàu

1- Đặc trưng khai thác của tàu

a- Lượng thoát nước và sức chở hàng của tàu

Lượng thoát nước của tàu gồm lượng thoát nước khối lượng và trọng lượng Lượng thoát nước khối lượng bằng thể tích nước thay thế bởi phần chìm ngập của tàu khi chở đầy hàng.Lương thoát nước khối lượng nhân với trọng lượng riêng của nước Sức chở đầy hàng cúa tàu còn gọi là trọng tải (trong đó co kể đến trọng lương nhiên liệu, dầu ma dút và những vật liệu khác ).Nếu trọng tải tàu chỉ tính đến trọng lương hàng hóa thì ta có sức chở hàng hữu ích hay là trọng tải hữu ích của tàu.Trọng tải hữu ích là đặc trưng dùng để tính toán trong công tác bốc xếp hàng của cảng

Như vậy ta thấy rằng : một lương hàng nào đó đưa xuống tàu ta cần biết trọng tải hay thể tích chứa hàng của tàu Đối với những hàng nặng như (quặng,thép…) có thể không hoàn toàn sử dụng

hết thể tích chứa hàng của tàu mà sử dụng sức chở hàng(trọng tải).Đối với hàng nhẹ (ví dụ như bong) thì ngược lại, không sử dụng trọng tải mà sử dụng thể tích chứa hàng của tàu

c- Tốc độ của tàu cần phân biệt

Tốc độ thí nghiệm tốc độ tiêu chuẩn ( hay lý lịch) và tốc độ kinh tế Tốc độ thí nghiệm được xác định khi thí nghiệm tàu trong nước tĩnh.Tốc độ tiêu chuẩn (hay lý lịch) là tốc độ của tàu trong điều kiện làm viêc bình thường của máy móc trên tàu trong trạng thái tốt của vỏ tàu và trong điều kiện chở hàng bình thường của tàu.Tốc độ kinh tế hay là tốc độ đảm bảo chi phí vận chuyển nhỏ nhất.Ta biết rằng ,tốc độ tàu càng lớn càng tăng sức kháng nước đối với tàu va do đó tăng đáng kể khối lượng tiêu hao nhiên liệu

d- Tầm chạy xa của tàu – bảo đảm khả năng dự trữ những nhiên liệu cơ bản mà không cần bổ sung

thêm trên đường

2- Đặc trƣng tĩnh của tàu

Độ nổi của tàu xác định theo tỷ số của lượng thoát nước với thể tích toàn bộ của vỏ tàu.Độ dự trữ nổi như thể tích phần trăm trên mặt nước của vỏ tàu.Để đảm bảo đảm an toàn và đảm bảo độ nổi khi chạy, chiều cao thành tàu trên mặt nước cần quy định theo tiêu chuẩn nhà nước

Tĩnh không chìm của tàu được đặc trưng bằng sự phân chia tàu ra các ngăn riêng, nước trong các ngăn được độc lập với nhau, đồng thời đảm bảo độ dự trữ chiều cao thành tàu trên mặt nước

Độ ổn định đặc trưng khả năng phục hồi của tàu về vị trí ban đầu khi tàu bị nghiêng

Độ chạy của tàu được xác định bởi khả năng của tàu vượt qua sức kháng của nước và môi trường không khí

Độ quay (khả năng quay tàu dưới tác dụng của bánh lái) đăc trưng bởi đường kính quay vòng của tàu khi góc quay của bánh lái đạt cực đại.Tàu chạy tốc độ bình thường,đường kính quay vòng của tàu không cần lớn hơn 4 lần chiều dài của tàu.Đối với tàu sông và hồ chạy trên lạch tàu hẹp thì

độ quay có ý nghĩa quan trọng hơn tàu biển

Độ ổn định hành trình đặc trưng cho độ bền chung của tàu (độ bền dọc và ngang) và độ bền cục bộ của tàu Trong tính toán ,độ bền dọc của vỏ tàu được xét như một dầm ròng có tải trọng phân

bố dọc theo chiều dài dầm Độ bền ngang được xét như một khung kín hay một tiết diện ống có tải trọng xung quanh là áp lực thủy tĩnh

Tuổi thọ của tàu phụ thuộc vào vật liệu vỏ tàu và thời gian khai thác.Thời gian trung bình phục

vụ của tàu bằng thép 20-25 năm, tuy nhiên , trong các trường hợp riêng tuổi thọ lớn hơn

Chi phí nhiên liệu là chỉ tiêu quan trọng đối với đặc trưng kinh tế của tàu ,bởi vì giá thành nhiên liệu chiếm 30-35% tổng chi phí khai thác tàu.Chi phí nhiên liệu chủ yếu phụ thuộc vào hiệu

suất động cơ và máy tàu, mức độ hoàn thiện của hình dạng vỏ tàu và chế độ khai thác tàu đúng đắn.Chi phí thành viên phục vụ tàu gần 30% tổng chi phí khai thác tàu Đăc trưng kinh tế khai thác tàu biểu thị giá thành vận chuyển tính cho tấn –cây số hay tấn hải lý của hàng hóa ,đối với tàu khách tính cho hành khách –cây số hay hành khách-hải lý

3- Độ ổn định của tàu

Độ ổn định là khả năng nổi của tàu ở vị trí cân bằng ổn định, nếu do tác dụng của một ngoại lực nào đó ,tàu rời khỏi vị trí cân bằng và khi ngoại lực ngừng tác dụng ,tàu lại quay về vị trí cân bằng bam đầu.Tàu bị nghiêng (mất cân bằng _ có thể xảy ra đối với trục dọc và trục ngang tàu.Ổn định ngang được xét theo trục dọc và ổn định dọc được xét theo trục ngang

a- Ổn định ngang (H II-10)

Ở vị trí cân bằng : Tàu bị tác dụng hai lực : lực P trọng lượng tàu cả hàng đặt ở vị trí G( trọng tâm tàu) và áp lực nước D của phần chìm tàu dưới nước (lực giữ tàu) đặt tại C (trọng tâm phần dưới nước của tàu).Hai lực này ngược nhau và hướng cùng trên một đường thẳng đứng

Khi tàu nghiêng đi một góc θ (theo trục dọc),đường mực nước WL thay đổi sang vị trí W1L1,

C đến C1 (do hình dạng phần chìm của tàu thay đổi ),lực P vốn đặt tại G ,lực D đặt tại C1 cả hai lực vuông góc với W1L1 và tạo thành ngẫu lực có cánh tay đòn S

Nếu D bên phải P ,ngẫu lực PS có xu hướng đưa tàu về vị trí cân bằng ban đầu và tàu ổn định Nếu tàu tiếp tục nghiêng nữa ,lực D sẽ tiến tới vị trí C,bên trái P thì ngẫu lực PS có xu hướng làm cho tàu tiếp tục nghiêng cho đến khi tàu đổ nhào.Trường hợp này tàu mất ổn định.Điểm M là giao điếm của đường tác dụng của lực giữ với mặt phẳng dọc trung tâm gọi là tâm định khuynh ngang của tàu

Xét vị trí tương quan giữa M và G ta kết luận :

Nếu M nằm trên G – Tàu ổn định

Nếu M nằm dưới G hay trùng với G – tàu mất ổn định

Từ những phân tích trên ,ta có thể xác định mô men phục hồi Mf như sau:

Mf = p.h.sinθ : gọi là công thức định khuynh ổn định,chiều cao h càng lớn ,Mf càng lớn ,tàu càng ổn định

Trong đó θ tính bằng radian ,nếu θ tính bằng độ thì

Có thể xác định mô men làm cho tàu nghiêng đi trong các trường hợp sau:

Do thay đổi khối lượng hàng p theo chiều ngang tàu một khoảng l tính từ mặt phẳng dọc trung tâm ta có :

Bán kính định khuynh có thể tính theo công thức :