Đây là tài liệu đã soạn ra đầy đủ 20 câu hỏi trong đề cương lý thuyết tàu thủy 1. Tài liệu đã được biên soạn rút ngọn và đầy đủ tất các nội dung trong đề cương. Các bạn chỉ cần tải về và học theo các nội dung đã soạn sẵn.
Lý Thuyết Tàu ĐỀ CƯƠNG LÝ THUYẾT TÀU THỦY Câu 1/ Trình bày hiểu biết tàu thủy ? ➢ Khái niệm tàu thủy Tàu thủy phương tiện có cơng dụng chở hàng, chở người giao thông vận tải phục vụ cho lĩnh vực khác kinh tế quốc dân, quốc phòng Tàu thủy đời cách ba, bốn ngàn năm Vào cuối năm 1999 tiếp năm 2002 người ta tìm xác tàu gỗ, chơn vùi đáy biển không hai ngàn năm trăm năm Tàu thủy nghiên cứu, cải tiến nhằm đáp ứng ngày tốt đòi hỏi mặt người Đội tàu ngày chia làm nhóm sau đây: ⬧ Tàu làm việc ngun tắc khí động học Trong nhóm kể hai kiểu tàu dùng phổ biến: Tàu đệm khí tựa hẳn "gối khí" áp lực đủ lớn, "váy" mền bao bọc Tàu hoạt động nhờ lực nâng "gối", lực đẩy chong chóng Kiểu tàu thứ hai nhóm khơng "mặc váy" tận dụng thành cứng kéo dài xuống tàu làm màng giữ khí áp lực lớn Biến dạng nhóm tàu cịn tàu bọt khí, đẩy thiết bị nước chân vịt siêu sủi bọt ⬧ Tàu làm việc nguyên tắc thủy động lực Tàu nhóm làm việc nước, làm việc nguyên lý thủy động lực Tàu sử dụng lực nâng cánh chìm, chạy nước, để nâng tàu lúc chạy gọi tàu cánh ngầm Tàu lướt thuộc nhóm Tàu có kết cấu đáy dạng trượt, thường gập thành hình chữ V Tấm trượt lướt nước chụi lực nâng lực nhấc phần tàu lên, giảm thể tích phần chìm tàu chạy ⬧ Tàu hoạt động nguyên lý định luật Archimedes Được gọi tàu Trong trạng thái đứng yên trạng thái chạy lực đẩy tàu từ lên, gọi lực nước tác động, cân với trọng lượng tồn tàu trạn thái Nhóm bao gồm loại tàu chạy Page Lý Thuyết Tàu sông, tàu biển tàu chở hàng, tàu chở dầu, tàu khách nói chung, tàu kéo, tàu đánh cá Ngoài ra, loại tàu cịn có tàu ngầm, hoạt động chủ yếu lịng nước, nguyên tắc tàu nhóm ba vừa nêu ➢ Phân loại tàu thủy • Phân theo loại cơng dụng - Tàu chở hàng khơ Tàu nhóm có mặt lâu đời Tùy thuộc loại hàng mà tàu chuyên chở, người ta đặt tên tàu Tên gọi chung tàu chở hàng, bên cạnh cịn tàu chở hàng rời, tàu chở hàng thùng, tàu Ro-Ro, tàu chở sà lan, tàu chở gỗ, tàu chở hàng lạnh, tàu chuyên chở xe, thiết bị - Tàu chở container Xuất thân từ tàu chở hàng khơ với đặc tính hàng bảo quản thùng chuyên dụng loại dài 20 ft 40 ft, tiêu chuẩn hóa biết đến từ đầu thập niên năm mươi kỷ XX Ngày nay, khoảng 90% lượng hàng hóa toàn giới vận chuyển container Tàu container thường chế tạo với sức chở từ vài trăm thùng đến vài ngàn thùng Tàu container đại có sức chở tới 15.000 đơn vị tương đương hai mươi foot (TEU) - Tàu Roll-on/ roll-off (Ro-Ro) Là tàu thiết kế để vận chuyển hàng hóa xe tơ, xe tải, xe bán tải Tàu Ro- Ro có cầu dẫn dốc cho phép vận chuyển hàng hóa "lăn vào" "lăn ra" tàu vào cảng cách hiệu Các dốc cửa bố trí đuôi, mạn mũi cho phép xếp nhanh chóng - Tàu chở hàng lạnh Là tàu thiết kế để mang hàng hóa dễ hỏng nhiệt độ quy định thường -27 13 độ C Các máy móc tàu trước tiên cung cấp lượng để chạy tàu va dùng để bảo quản hàng hóa dễ hỏng mơi trường tự nhiên boong nội khoang - Tàu chở gia súc Trong nửa sau kỷ XX, vật nuôi ( cừu, bò dê ) sống xuất chủ yếu từ quốc gia Australia New Zealand nhà nhập Page Lý Thuyết Tàu quốc gia Trung Đơng Phương tiện vận tải tham gia vào nhu cầu thương mại tàu vận chuyển gia súc - Tàu chở sà lan Được nhắc đến nhiều tàu LASH, chở sà lan không tự hành, sức chở sà lan từ 370 đến 850 - Tàu chở hàng rời Tàu chở hàng rời chun nghiệp hóa để vận chuyển quặng, than đá, khống sản, loại hạt rời khơng đóng gói Tàu nhóm gọi chung tàu chở hàng rời, song nhiệm vụ cụ thể phải đọc từ tên gọi chuyên ngành tàu OO (Ore - Oil) chở quặng lúc đi, chở dầu lúc về, tàu OBO ( Ore Bulk - Oil), tàu OSO (Ore - Slurry - Oil) - Tàu chở hàng nặng Là tàu chở loại hàng nặng mà kích thước trọng lượng thực tế kiện/ khối hàng vượt giới hạn quy định cho phép tháo rời (hàng siêu trường - siêu trọng) Tàu chở hàng nặng chia thành: Tàu chở hàng nặng kiểu bán chìm, tàu chở hàng nặng kiểu thơng thường, xà lan kéo ụ - Tàu chở dầu Các sản phẩm vận chuyển tàu chở dầu, bao gồm: sản phẩm gốc Hydrocarbon dầu, khí đốt dầu mỏ hóa lỏng (LPG), khí đốt hóa lỏng tự nhiên (LNG); Hóa chất amoniac, clo, styren monomer; Nướt ngọt; Rượu; Mật đường Tàu chở khí hóa lỏng chở hóa chất thuộc nhóm Các khí nén làm lạnh đến độ âm 163 độ C vận chuyển - Tàu khách Tàu khách dùng để chở người chở người hàng hóa Có thể phân biệt thêm, tàu vừa chở khách hàng hóa cịn có tên gọi tàu hàng - khách - Tàu chuyên ngành Nhóm tàu đa dạng, chuyên sâu vào lĩnh vực phục vụ kỹ thuật Đó tàu kéo, tàu cứu hỏa, tàu cứu hộ, tàu thả phao, đảm bảo an toàn hàng hải, tàu đặt cáp ngầm, tàu cuốc bùn, tàu hút bùn làm công tác nạo Page Lý Thuyết Tàu vét luồng lạch, cảng, tàu hoa tiêu, tàu hải quan, tàu kiểm ngư, tàu huấn luyện - Tàu phục vụ khai thác dầu khí thềm lục địa Nhóm bao gồm tàu làm dịch vụ cung ứng, tàu đặt ống ngầm, cần cẩu nổi, giàn khoan gồm giàn nửa chìm giàn tự nâng, tàu khoan cơng trình - Tàu đánh bắt cá chế biến cá Tàu đánh bắt gồm tàu lưới kéo, tàu lưới vây, tàu làm nghề lưới rê Tàu chế biến cá trang bị đầy đủ tiện nghi nhà máy chế biến cá đông lạnh biển, số tàu cịn có chức tàu mẹ Để quản lý nguồn thủy sản biển, số quốc gia phát triển đội tàu kiểm ngư với mục đích tuần tra, bảo vệ nguồn lợi thủy sản ven bờ thềm lục địa - Tàu cơng tác hoạt động ngun tắc khí động học Những tàu tàu cánh ngầm, tàu đệm khí thuộc nhóm Ngồi cịn có tàu hoạt động nhờ hiệu ứng mặt đất, thực đệm cao áp suất khơng khí tạo tương tác cánh khí động học bề mặt gọi hiệu ứng mặt đất • Phân loại theo khu vực hoạt động (cấp tàu) - Tàu biển + Tàu hoạt động khu vực biển không hạn chế (viễn dương) + Tàu hoạt động khu vực hạn chế (3 cấp hạn chế) + Tàu hoạt động khu vực đặc biệt như: băng giá, nước chảy xiết, nước cạn, đá ngầm, nhiều vật trôi - Tàu hoạt động khu vực nội địa • Phân loại theo vật liệu đóng tàu - Tàu đóng vật liệu kim loại + Thép carbon thấp (dùng phổ biến cho tàu dân dụng) + Thép độ bền cao (dùng cho tàu có cơng dụng đặc biệt) + Thép hợp kim hợp kim nhôm: thường tầng, lầu, xuồng công tác, tàu cao tốc, tàu quân sự, tuần tra - Tàu đóng vật liệu phi kim loại Page Lý Thuyết Tàu + Tàu vỏ gỗ + Tàu xi măng lưới thép, bê tơng cốt thép; + Tàu chất dẻo • Phân loại theo nguồn lượng cung cấp kiểu thiết bị động lực + Tàu chạy ngoại lực: tàu chạy sức gió, lượng sóng biển, lượng mặt trời + Tàu chạy nội lực: tàu chạy động đốt trong, tua bin nước, động điện • Phân loại theo kiểu kiến trúc kết cấu + Tàu boong hở: mạn khô thấp, boong liên tục boong vách (dùng cho tàu chở hàng nặng); + Tàu boong kín: thường kết cấu ≥ boong, boong liên tục boong kín nước, boong boong vách, mạn khô cao (dùng cho tàu chở hàng nhẹ) Câu 2/ Trình bày kích thước chủ yếu hệ số béo thân tàu ? ❖ Các kích thước chủ yếu tỷ số kích thước thân tàu • Chiều dài tàu Phân biệt tên gọi liên quan đến chiều dài tàu sau: Hình 1: Chiều dài tàu Chiều dài toàn tàu: 𝐿𝑜𝑎 , khoảng cách đo từ điểm xa trước mũi tàu đến điểm xa sau lái Chiều dài đường nước thiết kế: 𝐿𝑘𝑤 , đo đường nước thiết kế, kể từ giao điểm tiếp nước mép trước sống mũi tàu đến giao điểm tiếp nước mép sau sống lái với đường nước thiết kế Page Lý Thuyết Tàu Chiều dài lớn phần chìm: 𝐿𝑜𝑠 , khoảng cách đo từ điểm xa trước mũi tàu đến điểm xa sau lái phần chìm tàu Chiều dài hai trụ: 𝐿𝑝𝑝 , khoảng cách đo mặt đường nước, tính từ trụ lái đến trụ mũi Trên tàu vỏ thép trụ lái hiểu trục qua trục quay bánh lái, trụ mũi qua điểm cắt đường nước thiết kế với mép ngồi lơ mũi tàu Với tàu có vách nằm nghiêng so với mặt qua đáy ( Vách T ), trụ lái nhận qua đường cắt vách nghiêng với đường nước thiết kế, tính mặt cắt dọc tàu • Chiều rộng tàu Chiều rộng tàu lớn nhất: 𝐵𝑚𝑎𝑥 , khoảng cách lớn đo mặt ngang khu vực rộng tàu, tính từ điểm xa bên mạn trái đến điểm xa bên mạn phải tàu Chiều rộng tàu: B, khoảng cách đo từ mạn trái đến mạn phải tàu, mặt cắt ngang tàu qua mặt rộng tàu Với tàu có mặt cắt hình U V, vị trí đo nằm mép boong Với tàu dạng chiều rộng tàu đo vị trí rộng mặt cắt Hình 2: Chiều rộng tàu • Chiều cao tàu Chiều cao tàu: ký hiệu D, khoảng cách đo theo chiều thằng đứng, tính từ mép ki đến mép xà ngang boong mạn khô, tàu, mạn Với tàu nhiều boong, boong mạn khô hiểu boong cao có kết cấu kín nước, có hệ thống đậy kín lỗ khoét boong lỗ khoét bên mạn • Mớn nước Page Lý Thuyết Tàu Mớn nước tàu: ký hiệu d, đo trục thẳng đứng, tính từ đường qua đáy tàu, đến đường nước thiết kế Với tàu đáy mớn nước tiêu chuẩn đo tàu Phân biệt tên gọi thường dùng sau: Mớn nước d (chiều chìm): đo từ đường Chiều cao đo từ mép sống gọi keel draft, cịn mớn nước trung bình 𝑑𝑚 giá trị trung bình cộng mớn nước đo trụ lái mớn nước đo trụ mũi Mớn nước lái đo trụ lái, tính chiều nghiêng sống chính, có Mớn nước mũi đo trụ mũi, tính độ nghiêng sống • Mạn khơ Chiều cao mạn khô tàu: ký hiệu F, hiệu số chiều cao mớn nước tàu: Fb = D - d • Hệ số đầy (hệ số béo) Quan hệ kích thước tàu với thể tích phần chìm, diện tích đường nước, diện tích mặt tàu .được thể qua hệ số đầy Hệ số đầy đường nước, ký hiệu 𝐶𝑤 , tỉ lệ diện tích mặt đường nước vỏ tàu giới hạn diện tích hình chữ nhật có cạnh chiều dài chiều rộng đường nước Nếu ký hiệu 𝐴𝑤 - diện tích mặt đường nước, L - chiều dài tàu, đo đường nước, B - chiều rộng tàu, hệ số 𝐶𝑤 tính theo cơng thức: CW = AW L.B Hình 3: Hệ số đầy đường nước Hệ số đầy mặt sườn tàu, ký hiệu 𝐶𝑀 , tỉ lệ diện tích phần chìm sườn tàu 𝐴𝑀 với diện tích hình chữ nhật ngoại tiếp nó, cạnh Bxd Page Lý Thuyết Tàu CM = AM B.d Hình 4: Hệ số đầy mặt sườn Hệ số đầy thể tích: ký hiệu 𝐶𝐵 , tỉ lệ thể tích phần chìm tàu V với thể tích hình hộp ngoại tiếp Hệ số 𝐶𝐵 tính theo cơng thức: CB = V L.B.d Hệ số đầy lăng trụ: ký hiệu 𝐶𝑃 , tỉ lệ thể tích phần chìm tàu V so với ống trụ dài chiều dài đường nước L, diện tích mặt trụ 𝐴𝑀 CP = CB V C = P AM L CM Hệ số đầy trụ đứng: ký hiệu 𝐶𝑉 , tỉ lệ thể tích phần chìm so với trụ đứng cao d, mặt trụ 𝐴𝑤 CV = CB V C = P CW AW d • Ảnh hưởng tỉ số kích thước đến tính tàu: Tỷ lệ L/B thường nói lên tính di động tàu, theo cách nghĩ tỷ lệ L/B lớn dùng cho tàu chạy nhanh Tỷ lệ B d mang ý nghĩa tăng hay giảm ổn định tàu, ảnh hưởng lớn đến sức cản vỏ tàu chạy nước tính quay trở tàu Page Lý Thuyết Tàu Tỷ lệ D/d đặc trưng cho tính ổn định tàu góc nghiêng lớn, tăng khả chống chìm tàu Câu 3/ Tư tàu đặt trưng thông số Các tư có tàu mặt nước ? Vị trí tàu so với mặt nước lặng gọi tư tàu (hình a) Hình a Tư tàu ➢ Trong trường hợp tổng quát tư tàu đặt trưng tham số hệ tọa độ: ⬧ Chiều chìm trung bình d tung độ điểm cắt mặt phẳng đường nước với trục Oz ⬧ Góc góc trục Oy giao tuyến mặt phẳng đường nước với mặt phẳng sườn ⬧ Góc góc trục Ox giao tuyến mặt phẳng đường nước với mặt phẳng đối xứng Nếu = tàu coi tư thẳng, = tàu tư ki Thường tham số gọi góc nghiêng gọi gọc chúi coi góc ngiêng = góc chúi = ➢ Chiều dương góc tính tốn: ⬧ Góc hướng từ trục Oy theo chiều kim đồng hồ nhìn từ vị trí mút dương trục Ox Page Lý Thuyết Tàu ⬧ Góc hướng từ trục Ox ngược chiều kim đồng hồ nhìn từ mút dương trục Oy Như góc dương tàu chúi mũi nghiêng mạn phải Khi tàu tư thẳng ( = 0) tham số d chiều chìm mũi, FP AP: d f= d + L L tg d + 2 d a= d − L L tg d − 2 Hiệu 𝑑𝑓 - 𝑑𝑎 = L tg L gọi độ chúi tàu ➢ Phương trình cân tàu tư mô tả công thức tiếp sau, góc xác định hình b ⬧ Tàu tư thẳng: W = LCB = LCG TCB = TCG tg = tg = ⬧ Tàu tư nghiêng: W = LCB = LCG TCB − TCG = ( KG − KB)tg ⬧ Tàu tư chúi: W = LCB − LCG = ( KG − KB)tg TCB = TCG = ⬧ Tàu tư bất kỳ: Page 10 Lý Thuyết Tàu tàu nghiêng thêm Trường hợp mômen phục hồi phụ họa với ngoại lực ngiêng tàu đến mức nguy hiểm hiểm họa với tàu Một trường hợp ngoại lệ tàu chở gỗ boong chụi đựng trường hợp xấu vừa kể Với tàu có GM ≥ 0, mômen phục hồi giai đoạn đầu tham gia vào qui trình chống nghiêng từ phía ngoại lực Nếu mơmen phục hồi cầm cự trước cơng mơmen ngoại lực, đưa tàu lại vị trí cân ban đầu mơmen ngoại lực khơng cịn tác động Điều kiện để mơmen phục hồi làm điều phải sau: Hình a Mơmen nghiêng mơmen hồi phục Giả sử tàu phải chụi tác động mômen nghiêng với cường độ khác thể mômen nghiêng I, II, III hình a Dưới tác động mômen nghiêng I tàu bị nghiêng chừng Mng > Mph Trong giai đoạn tính đến φ1 mơmen I lớn Mph , tác động I tàu phải nghiêng từ 0𝑜 đến φ1 Sau góc mơmen I khơng lớn Mph tàu khơng thể nghiêng tiếp tục phía mà trước thực Nhờ Mph > Mng giai đoạn này, tàu nghiêng ngược lại, từ hướng φ3 đến φ1 Qua khỏi góc Mng > Mph tàu phải quay trở lại φ1 Trong trường hợp góc φ1 xét góc ổn định tĩnh Giả sử cách đó, tác động mơmen nghiêng I tàu bị xơ đến tận góc φ2 Tại vị trí Mph đạt giá trị Mng Sau φ2 quan sát được, Mng khơng đổi lớn mômen phục hồi Dưới tác động mômen nghiêng I tàu bị nghiêng đến góc lớn nguy đến điều khó tránh Tuy φ1 φ2 mơmen phục hồi có giá trị mơmen nghiêng, song φ2 khơng coi góc mà có câng Page 33 Lý Thuyết Tàu bền Từ thấy, điều kiện ổn định tĩnh gồm hai phần, điều kiện cần điều kiện đủ sau: (1) Mph = Mng (2) d ( M ph − M ng ) d hay là: dM ph d dM ng d Quay lại hình a cịn thấy hai đường biểu diễn mômen nghiêng II III Đường II tiếp xúc với Mph điểm C, ứng với φm Tại Mph = Mng , xuất điều kiện cần cho ổn định tĩnh, song qua khỏi ϕm đường Mph chúc xuống, điều kiện đủ nêu không thỏa mãn ϕm , khơng phải góc ổn định tĩnh Mơmen nghiêng II đóng vai trị mơmen giới hạn Tàu chịu tác động mômen ngoại lực làm nghiêng tàu chừng mơmen chưa vượt qua mômen giới hạn II Đường Mng đánh số III lớn đường II, III tác động lên tàu tàu hết phương chống đỡ Câu 17/ Trình bày đồ thị ổn định, mối liên hệ đường cong ổn định tĩnh đường cong ổn định động đồ thị ổn định (có hình vẽ minh họa) ? Trang 96/ sgk {Trang 113/ 114 Nguyển Cảnh Thanh } Câu 18/ Trình bày khái niệm ổn định động Cách xác định mô men lật (mô men nghiêng giới hạn) tàu đồ thị ổn định (có hình vẽ minh họa) ? ❖ Khái niệm ổn định động Khi lực động (sóng, gió giật) tác động lên tàu làm cho tàu nghiêng, trình tác động sinh cơng, cơng nhằm thắng công mômen phục hồi tàu Tàu tiếp tục nghiêng công lực động với công mômen hồi phục, tàu không nghiêng tiếp nữa, ngoại lực gây nghiêng ngừng tác dụng tàu trở vị trí cân bằng, trạng thái Page 34 Lý Thuyết Tàu cân gọi trạng thái cân động Góc ứng với trạng thái cân gọi góc nghiêng động φđ Tác động lực động có tính chất tức thời, nên đạt trạng thái cân tàu dao động trở vị trí cân ban đầu, trạng thái ổn định gọi trạng thái ổn định động Công mômen nghiêng tàu φ lng = ∫ Mng (φ) dφ Công mômen hồi phục tàu φ lph = ∫ Mph (φ) dφ Góc ổn định tàu tìm cân cơng mômen gây nghiêng công mômen hồi phục ❖ Mômen lật (mômen nghiêng giới hạn) Khi cân diện tích đường ổn định tĩnh với mơmen nghiêng xảy trường hợp sau: Tìm góc giới hạn, theo xác định hai tam giác có diện tích hình a Mômen nghiêng lớn, đường mômen nằm cao, diện tích tam giác tương đương tam giác OBCDH hình a ln lớn diện tích tam giác bên phải Trường hợp cân công Giữa hai trường hợp tồn giá trị mômen nghiêng đặc biệt, tác động động tìm góc giới hạn mà diện tích tam giác bên trái diện tích phần bên phải giới hạn mơmen nghiêng với đường mơmen tĩnh nằm sau góc vừa nêu Từ hình a thấy với trường hợp cụ thể này, diện tích OABO diện tích BCDB Nếu mơmen nghiêng nhích cao đường AD khơng cịn tồn cân diện tích, tàu rơi vào trường hợp (2) kể trên, ngược lại đường mômen nghiêng hạ thấp hợp AD, ln ln xác định góc φd , có cân diện tích hai tam giác hình a Trong trường hợp đặc biệt mômen nghiêng mang tên gọi mômen giới hạn hay cịn gọi mơmen lật tàu Page 35 Lý Thuyết Tàu Trên đồ thị ổn định tĩnh, mômen giới hạn giá trị mômen vừa nêu Trên đồ thị công mômen, tức đồ thị ổn định động xác định vị trí φ =1 rad = 57,3° Hình a Xác định mơmen nghiêng giới hạn Câu 19/ Tại nói chiều cao tâm nghiêng GM thước đo ổn định ban đầu, chứng minh điều (có hình vẽ minh họa) ? Chiều cao tâm nghiêng ban đầu GM thước đo ổn định ban đầu tính cơng thức: GM = KM - KG đó: KM = KB + BM = KB + 𝐽 𝑉 Chiều cao phụ thuộc vào độ dâng chiều cao trọng tâm tàu Nếu: ▪ G dâng cao M, chiều cao GM < ▪ Trường hợp G ≡ M, GM = ▪ G nằm thấp m, GM > Độ dốc đường ổn định thời điểm đầu tiên, tính đạo hàm dGZ ( ) GZ(𝜑) theo 𝜑, hiểu theo cách sau đây: độ dốc = , giá trị d =0 Page 36 Lý Thuyết Tàu thân GM suy từ công thức trên, đo góc radian dGZ ( ) GM = d =0o Nếu GM lớn, giai đoạn đầu đường GZ tăng nhanh, đến góc nghiêng khoảng chừng 30𝑜 trở lại, GZ đạt giá trị lớn 𝐺𝑍𝑚𝑎𝑥 , sau giảm dần, trường hợp này, góc lặn 𝜑𝑣 thường lớn Ngược lại, GM nhỏ, đường GZ đường lõm giai đoạn đàu, xu tăng chậm, giá trị 𝐺𝑍𝑚𝑎𝑥 khơng lớn, góc 𝜑𝑚 vượt 40𝑜 , góc lặn 𝜑𝑣 trường hợp nhỏ Với GM < 0, đường cong ổn định tĩnh mang giá trị âm thời điểm góc nghiêng ban đầu 0, sau cánh tay địn ổn định tĩnh lớn dần trở lại vị trí Trường hợp hoi vừa nêu thấy tàu vỏ gỗ Với tàu có GM < 0, suy đốn giá trị 𝐺𝑍𝑚𝑎𝑥 có giá trị giới hạn góc lặn 𝜑𝑣 chắn nhỏ Nếu xét tàu góc nhìn ổn định, giá trị GM lớn tốt kéo theo tăng trưởng nhanh GZ(𝜑) góc lặn lớn Tàu có GM lớn coi "cứng", gọi theo cách nhìn từ góc độ lắc tàu, chu kỳ lắc tàu "cứng" nhỏ tính theo cơng thức: C.B T = GM Trong C nằm khoảng giá trị cỡ 0,88 tàu chở hàng; 0,73 ÷ 0,78 cho tàu chạy biển gần, chở đầy hàng dự trữ ; 0,8 ÷ 0,9 cho tàu cá Với tàu cỡ nhỏ ( hiểu theo nghĩa chiều rộng B nhỏ) Gm lớn, chu kỳ lắc tàu nhỏ, gia tốc lắc tàu kiểu thường lớn, vận tốc chuyển động không nhỏ Hiện tượng kéo theo nhiều hậu xấu , gây nhiều bất tiện chí thiếu an tồn cho người tàu, làm xê dịch hàng hóa, di chuyển trọng tâm tàu, Với tàu có B lớn song GM lớn mức chu kỳ lắc nhỏ Cơng thức vừa trình bày áp dụng cho tàu đâu nước tĩnh, dùng để tính chu kỳ lắc tần số dao động riêng tàu Lúc làm việc sóng, chu kỳ lắc tàu khơng khơng trùng lắp hồn tồn với chu kỳ ứng với tần số riêng mà cịn bị chi phối sóng biển Trên sóng tự nhiên xứt q trình ngẫu nhiên, tần số trung bình trình dừng tính theo lý thuyết Rice: Page 37 Lý Thuyết Tàu = S ( )d = 2 S ( )d N đó: 𝜎 - tần số sóng; S(𝜎) - phổ sóng biển; N - số lần lắc, N ≫ Theo cách tính Rice, chu kỳ lắc trung bình là: TTB = 2 Từ thực tế quan sát đo đạc thấy lắc ngang sóng tự nhiên, tần số trung bình 𝜔𝑡𝑏 gần trùng với tần số riêng tàu Đúng ra, phải thiết lập tiêu chuẩn ổn định giá trị giới hạn GM cho loại tàu Trong thực tế, người ta cố gắng xác định giá trị giới hạn cho chu kỳ lắc tàu, tàu làm việc an tồn thủy thủ cịn có khả làm việc bình thường Chu kỳ lắc đưa vào công thức: TCR = k B GM CR Chu kỳ giới hạn 𝑇𝐶𝑅 phụ thuộc vào kích thước tàu, hình dạng phần chìm thân tàu: 𝑇𝐶𝑅 = f(L, B, d, D, 𝐶𝐵 , 𝐶𝑀 , 𝐶𝑝 , ) = 𝑓1 (∆) Từ giá trị 𝑇𝐶𝑅 quy trình ngược, tìm hiểu giá trị giới hạn 𝐺𝑀𝐶𝑅 Câu 20/ Trình bày yêu cầu ổn định theo tiêu chuẩn Quốc gia ? ➢ Đồ thị ổn định tĩnh phải thõa mãn yêu cầu sau: ⬧ Diện tích đồ thị ổn định tĩnh khơng nhỏ 0,055 m.rad góc nghiêng đến 30 độ không nhỏ 0,09 m.rad nghiêng đến 40 độ Ngồi diện tích cánh tay địn ổn định tĩnh phạm vi góc nghiêng 30 độ 40 độ không nhỏ 0,03 m,rad ⬧ Cánh tay đòn ổn định lớn 𝐺𝑍𝑚𝑎𝑥 khơng nhỏ 0,25 m tàu có chiều dài L nhỏ 80 m 0,2 m tàu có chiều dài lớn 105 m góc nghiêng 𝜑 lớn 30 độ Đối với giá trị chiều dài L trung gian cánh tay địn lớn Page 38 Lý Thuyết Tàu ⬧ ⬧ ➢ ➢ ⬧ ⬧ ➢ yêu cầu xác định theo phương pháp nội suy tuyến tính Khi xem xét Đăng kiểm cánh tay địn ổn định lớn giảm xuống 25 độ Khi đồ thị ổn định tĩnh có hai điểm mà cánh tay địn đạt giá trị lớn thượng tầng lầu tham gia vào tính tàu điểm cực trị thứ không nhỏ 25 độ Giới hạn dương đồ thị ổn định tĩnh (góc lặn) không nhỏ 60 độ Tuy nhiên tàu hoạt động vùng biển hạn chế III giảm xuống 50 độ, với điều kiện tương ứng với việc giảm độ cánh tay đòn ổn định lớn phải tăng 0,01 m Đối với tàu có tỉ số B/D > 2, cho phép tàu hoạt động góc lặn góc mà cánh tay địn ổn định lớn nhỏ giá trị lượng sau: B v = 40 o − ( K − 1) D Góc lặn, giảm lượng ∆𝜑𝑣 tính theo cơng thức sau: Nếu B/D > 2,5 K > 1,5 lấy B/D = 2,5 K = 1,5 Giá trị ∆𝜑𝑣 làm tròn đến số nguyên Ở K hệ số ổn định, trường hợp khơng phép nhỏ 1,5 Góc tương ứng với giá trị cánh tay đòn ổn định lớn giảm nửa giá trị giảm góc lặn Tuy nhiên góc mà cánh tay địn ổn định đạt giá trị lớn không nhỏ 25 độ Đối với loại tàu, trừ trạng thái tàu không, chiều cao tâm nghiêng ban đầu hiệu chỉnh tất trạng thái tải không nhỏ 0,15 m Chiều cao tâm nghiêng ban đầu âm phải xem xét đặc biệt Đăng kiểm trường hợp cụ thể Câu 21/ Trình bày nội dung chung thông báo ổn định dành cho thuyền trưởng ? ➢ Bản thông báo ổn định lập riêng cho loại này, lập để giúp cho thuyền trưởng quan kiểm tra trì đầy đủ ổn định tàu sử dụng, đồng thời đảm bảo ổn định cho tàu trường hợp khắc nghiệt mà tàu gặp phải suốt q trình khai thác Thơng thường trường hợp khắc nghiệt vừa đề cập khác nhiều so với trường hợp tính tốn mà người thiết kế dự tính tính ổn định Page 39 Lý Thuyết Tàu ➢ Thông lệ thống báo ổn định cần có bốn điều chính: Đặc điểm chung ổn định tàu biện pháp liền, đảm bảo tàu ln ổn định Những thơng số cần có: ⬧ Kiểu tàu vùng hoạt động ⬧ Những dẫn chung tải trọng giới hạn, chiều cao trọng tâm giới hạn, số lượng hàng hóa phép để boong, hàng lỏng khoang ảnh hưởng đến ổn định ⬧ Chỉ dẫn cụ thể cho tàu chuyên dụng: tàu chở hàng rời, hàng lỏng, tàu kéo, cần cẩu Kết tính tốn cho trường hợp điển hình, ngồi trường hợp trình bày phần đầu Chuẩn bị hồ sơ đánh giá ổn định tàu tính tốn so sánh với giá trị chuẩn Yêu cầu phần tạo biểu mẫu tính tốn hợp lý mà người sử dụng tính thời gian nhanh nhất, nhận kết đáng tin Tiêu chuẩn để so sánh tiêu chuẩn quốc gia hay tiêu chuẩn quốc tế Thông lệ phần chuẩn bị đồ thị mômen tĩnh giới hạn, phụ thuộc vào lượng chiếm nước chiều chìm trung bình tàu.Thay cho đồ thị đồ thị bảng chiều cao trọng tâm giới hạn Chiều cao giới hạn lập thỏa mãn điều kiện ổn định tĩnh, ổn định động, chiều cao tâm nghiêng nhỏ nhất, góc lặn lớn giá trị giới hạn Thông báo ổn định cần chuẩn bị đầy đủ hồ sơ xếp hàng cho tàu liên quan chở hàng, bố trí khách cho tàu khách, trọng tâm, trọng lượng khoang Các tài liệu cần cho việc tính tốn tiêu ổn định tư tàu Câu 22/ Trình bày khái niệm Tính chống chìm tàu, làm để đảm bảo tính chống chìm, nước tràn vào khoang tàu xảy trường hợp nào, nhiệm vụ tính chống chìm nêu ý nghĩa hệ số đắm khoang ? Page 40 Lý Thuyết Tàu ✓ Tính chống chìm khả giữ ổn định tàu tính hàng hải khác trường hợp bị đắm khoang tàu ✓ Để đảm bảo tính chống chìm: + Cần phải bố trí vách ngăn kín nước, đủ bền, vị trí thích hợp, boong tạo thành khoang kín nước + Tàu biển thiết phải đảm bảo tính chống chìm, nhiên mức độ chống chìm có khác nhau, tùy thuộc cơng dụng kiểu tàu ✓ Trong trường hợp nước tràn vào khoang bị đắm tàu, khả xảy là: + Tăng thể tích phần chìm tăng chiều chìm tàu; + Chúi mũi chúi lái, tùy thuộc vị trí khoang bị đắm; + Nếu tàu có vách dọc, tàu bị nghiêng ngang; + Thay đổi diện tích mặt thống két đựng chất lỏng, làm giảm tính ổn định ✓ Nhiệm vụ chống chìm là: + Xác định tình trạng tàu bị đắm, nước dồn vào khoang + Bố trí hợp lý vách ngăn kín nước (gồm vách dọc, vách ngang tàu), đảm bảo tàu bị thủng khoang khả nổi, ổn định tối thiểu ✓ Trong chuyên mơn tính chống chìm cho tàu cịn gọi theo tên khác phân khoang chống chìm Lượng nước ngập khoang điều kiện có kết cấu chống chỗ thường lượng nước lý thuyết dung tích khoang, khơng tính đến kết cấu Nếu ký hiệu V0 dung tích lý thuyết khoang, cịn V dung tích thực tế mà nước chiếm chỗ khoang bị đắm, tỷ lệ chúng viết dạng: μ= V Vo Tỉ lệ có tên gọi hệ số ngập thể tích khoang, hệ số ngập nước hay hệ số đắm khoang Câu 23/ Khi tàu bị ngập khoang, xảy tượng Có phương pháp tính toán ổn định tàu bị ngập khoang (ổn định tai nạn), phạm vi ứng dụng phương pháp ? Page 41 Lý Thuyết Tàu Bị đắm nhiều khoang tàu kéo theo tượng không mong muốn sau: a b c d Thay đổi chiều chìm tàu; Thay đổi độ nghiêng dọc tàu; Thay đổi nghiêng ngang tàu; Thay đổi tính ổn định tàu, đặc biệt ổn định ngang Chiều cao tâm nghiêng ban đầu, tính cho trường hợp ổn định ngang ổn định dọc, thể công thức: GM = KB + BM − KG Khi bị đắm hai đại lượng KB BM thay đổi GM bị thay đổi theo Phụ thuộc vào kết cấu khoang bị đắm phân biệt trường hợp sau: Khoang bị bịt kín phía trên, bị đắm chứa đầy nước Khoang hở phía khơng chứa đầy nước Mỗi trường hợp cần tính tốn riêng biệt, theo mơ hình thích hợp Xác định tính ổn định tàu trạng thái bị đắm nhiều khoang tiến hành theo hai phương pháp: phương pháp nhận thêm trọng lượng phương pháp tổn thất sức Theo phương pháp nhận thêm trọng lượng, lượng nước tràn vào khoang bị đắm coi trọng lượng vừa thêm lên tàu Kết lượng chiếm nước tàu sau bị đắm khoang lớn giá trị ban đầu, mớn nước tàu thay đổi theo hướng tăng giá trị, vị trí trọng tâm tàu thay đổi tâm phần chìm tàu khơng giữ vị trí ban đầu Phương pháp tổn thất sức nổi, hay gọi theo kiểu người Nga dùng phương pháp lượng chiếm nước không đổi, dùng điều kiện khoang bị đắm xét khoang tách rời, không coi thành phần thể thống tàu hậu tất yếu sức chúng bị coi phần Vì trọng lượng tàu khơng thay đổi sức tồn tàu trạng thái không thay đổi, lượng tổn thất sức khoang bị đắm phải khoang chưa bị nạn bù đắp Theo cách lý giải chiều chìm tàu phải tăng lên Hệ sức nổi, trọng lượng, trọng tâm không thay đổi song vị trí tâm phần chìm thân tàu thay đổi Page 42 Lý Thuyết Tàu Chọn phương pháp tính nhằm tìm kiếm lời giải gần thực tế Trường hợp lượng nước tràn vào tàu bị đắm khoang không lớn nên sử dụng phương pháp thêm trọng lượng Trường hợp khoang bị đắm khoang bị đắm thông với biển, lượng nước biển tràn vào tàu khơng thể kiểm sốt được, phương pháp khơng thích hợp Phương pháp tổn thất sức áp dụng cho trường hợp, tỏ hiệu nghiệm khoang bị đắm khơng bị bịt kín, nước tự qua lại khoang đắm biển Trường hợp khoang bịt kín, nước tràn vào khoang bị đắm, khơng ngồi dù tàu bị nghiêng Trường hợp coi tàu nhận thêm lượng hàng khối lượng tràn vào, trọng tâm khối hàng nhận bất đắc dĩ nằm trọng tâm khoang đắm Câu 24/ Trình bày yêu cầu ổn định tàu bị thủng theo công ước 1960 ? ➢ Yêu cầu chung với tàu bị thủng sau: ⬧ Chiều cao tâm nghiêng ban đầu tàu giai đoạn ngập nước cuối có tư khơng nghiêng, xác định phương pháp tổn thất sức nổi, không nhỏ 0,05m ⬧ Góc nghiêng tàu bị đắm khoang, khơng đối xứng phải nhỏ 20𝑜 trước điều chỉnh cân ngang 12𝑜 sau điều chỉnh ⬧ Trị số tay địn lớn đường cong ổn định khơng nhỏ +0,1m tính cho tình trạng sau cố, đồng thời độ dài phần tay địn dương khơng nhỏ 30𝑜 ngập đối xứng 20𝑜 ngập không đối xứng ➢ Với tàu khách yêu cầu phải cân nhắc cách khắt khe Góc nghiêng ngập tàu khách, ngập khơng đối xứng không lớn 15𝑜 trước lúc dùng biện pháp chỉnh tư điều chỉnh cân ngang 7𝑜 sau điều chỉnh Cũng với tàu khách giai đoạn ngập trung gian điều chỉnh tư thế, góc nghiêng khơng lớn 20𝑜 Tay đòn ổn định tĩnh lớn phải từ 0,05m trở lên phạm vi ổn định dương không nhỏ 20𝑜 , đo từ vị trí cân Diện tích đoạn đường cong tay địn dương khơng nhỏ 0,015m.rad Diện tích xác định cho đoạn đồ thị nằm góc nghiêng ứng với vị trí cân tàu góc nghiêng 22𝑜 trường hợp ngập Page 43 Lý Thuyết Tàu khoang, góc 27𝑜 trường hợp tính tốn phải để ý đến góc tràn Câu 25/ Trình bày phân khoang yêu cầu phân khoang ? ➢ Phân khoang tàu áp dụng cho tàu làm việc sau: - Tàu chở khách - Tàu cứu hộ - Tàu Ro-Ro dài từ 100m trở lên - Tàu chở dầu - Tàu đánh cá dài từ 100 m trở lên - Tàu chở hóa chất - Tàu kéo dài từ 40 m trở lên - Tàu cung ứng, dịch vụ - Tàu cuốc dài từ 40 m trở lên - Tàu chỏ hàng khô dài từ 100 m trở lên ➢ Phân biệt ký hiệu tên gọi sau chương tài liệu: Đường nước chở hàng phân khoang (Subdivision Load Line) - đường nước dùng phân khoang tàu Đường nước chở hàng phân khoang thấp đường nước ứng với chiều chìm lớn thỏa mãn yêu cầu phân khoang Chiều dài phân khoang 𝐿𝑠 (Subdivision Length) - chiều dài lớn phần thân tàu, nằm thấp đường chìm tới hạn Chiều rộng tàu 𝐵1 (Breadth of Vessel) - chiều rộng lý thuyết lớn tàu tâm chiều dài đường nước mức đường nước chở hàng phân khoang Chiều dài tàu 𝐿1 (Length of Vessel) - 96 % chiều dài toàn đo theo đường nước, qua độ cao 85 % chiều cao lý thuyết tàu chiều dài đo từ mép trước sống mũi đến trục lái, đường nước, lấy trị số lớn Boong vách (Bulkhead Deck) - boong cao mà vách ngang kín nước kéo tới theo suốt chiều dài tàu Đường chìm tới hạn (Margin Line) - đường kẻ thấp mặt boong vách đo mạn 76 mm Trên tàu mép boong mép mạn liên kết gãy góc bình thường, đường chìm tới hạn giap tuyến mạn hai mặt vỏ boong vỏ mạn Page 44 Lý Thuyết Tàu Hình 14 Đường chìm tới hạn Trên tàu mép mạn uốn cong với bán kính khơng lớn % chiều rộng tàu, đường chìm tới hạn giao tuyến ngang mạn mặt boong vách kéo dài với mặt vỏ mạn dạng liên kết gãy góc Chiều chìm tàu (Draft) - chiều cao đo từ mặt đáy, mặt cắt ngang tàu, đến đường phân khoang Buồng máy (Machinery space) - tính khoang khơng gian từ mặt phẳng đến đường chìm giới hạn nằm hai vách ngang kín nước ngồi cùng, tạo thành buồng, để lắp đặt máy máy phụ, nồi tất két chứa (than) nhiên liệu trực nhật Hệ số ngập buồng (Permiability of a space) - số phần trăm buồng bị ngập nước Thể tích buồng nằm cao đường chìm giới hạn tính đến đường chìm Buồng hành khách (Passenger spaces) - buồng dành cho hành khách ăn sử dụng, trừ buồng chứa hành lý, kho, buồng thực phẩm buồng bưu điện Các buồng nằm đường giới hạn giành cho thuyền viên ăn sử dụng coi buồng hành khách Page 45 Lý Thuyết Tàu ➢ Yêu cầu phân khoang Nguyên tắc chung trí đưa vào cơng ước 1960 tàu phải bố trí hệ thống vách ngăn kín nước phịng tàu đắm khoang, nhờ vách kín nước giữ khơng cho nước tràn sang khoang lân cận, tàu bị chìm sâu song khơng đường chìm tới hạn Theo qui định ghi cơng ước đường chìm giới hạn chạy song song, phía đường boong vách, cách boong vách 3'' = 76 mm Chiều dài khoang tàu, mà khoang khơng may bị đắm gây độ chìm tàu đến đường giới hạn gọi từ kỹ thuật chiều dài phân khoang (floodable length) Hình 15 Xây dựng đường cong chiều dài khoang giới hạn Chiều dài phân khoang phụ thuộc chủ yếu vào hình dạng thân tàu chiều dài thay đổi dọc chiều dài tàu Để kẻ chiều dài phân khoang tàu cho vị trí cụ thể tàu, cần thiết thành lập đường cong chiều dài phân khoang cho chiều dài tàu Trên đường cong chiều dài phân khoang với hệ số 𝜇 = 1, trục ngang miêu tả tọa độ dọc tàu, trục đứng trình bày chiều dài phân khoang vị trí xác định Nếu khoang có chiều dài thực tế nhỏ Page 46 Lý Thuyết Tàu chiều dài phân khoang lý thuyết vừa nêu, bị thủng khơng đưa tàu chìm đến vị trí đường giới hạn Khi tính chiều dài phân khoang, cần thiết tính đến hệ số đắm khoang Ứng dụng cách tính có lưu ý đến 𝜇 < đường cong chiều dài phân khoang có dạng trình bày vị dụ hình Page 47 .. .Lý Thuyết Tàu sông, tàu biển tàu chở hàng, tàu chở dầu, tàu khách nói chung, tàu kéo, tàu đánh cá Ngoài ra, loại tàu cịn có tàu ngầm, hoạt động chủ yếu lịng nước, ngun tắc tàu nhóm... ngang tàu, mặt cắt dọc tàu mặt qua đáy tàu Hình a: Hệ tọa độ chung Page 11 Lý Thuyết Tàu Đường lý thuyết miêu tả vỏ tàu qui ước vẽ vẽ hai chiều 2D, bao gồm phần sau: Hình chiếu vết cắt dọc tàu. .. ➢ Phân khoang tàu áp dụng cho tàu làm việc sau: - Tàu chở khách - Tàu cứu hộ - Tàu Ro-Ro dài từ 10 0m trở lên - Tàu chở dầu - Tàu đánh cá dài từ 10 0 m trở lên - Tàu chở hóa chất - Tàu kéo dài từ