Hồ sơ tàu là một bộ gồm nhiều tài liệu chứa đựng các thông số kỹ thuật, biểu bảng, bản vẽ, chi tiết ... của tàu. Nó cho biết các thông tin, hướng dẫn phục vụ cho các tính toán liên quan đến tàu, hàng hóa, ổn định, sức bền, mớn nước... trong khai thác tàu.
Trong hồ sơ tàu, chúng ta cần đặc biệt quan tâm đến một số tài liệu sau đây để có thể có các thông tin cần thiết cho tính toán hàng hóa, tính và kiểm tra ổn định, sức bền, mớn nước của tàu
- Cuốn thông tin về xếp hàng và ổn định (Loading and Stability Information Booklet): Đây là tài liệu rất quan trọng, cung cấp đầy đủ các thông tin về các thông số khai thác, thông số kỹ thuật, các biểu bảng, các hệ đường cong thủy tĩnh, bảng thủy tĩnh, bố trí két, thông số két, các bảng hiệu chỉnh mớn nước, hiệu chỉnh ảnh hưởng của mômen mặt thoáng, các hướng dẫn, tiêu chuẩn IMO liên quan đến tính toán, kiểm tra ổn định tàu, sức bền thân tàu, các phương án xếp hàng mẫu...
- Sổ tay xếp hàng (Ship’s Loading Manual): Tài liệu này chứa đựng các hướng dẫn, thông tin quan trọng phục vụ cho công tác xếp hàng đối với tàu.
- Sổ tay tính toán hiệu số mớn nước và độ ổn định (Trim and stability calculation booklet)
- Sổ tay xếp hàng hạt (Grain Loading Booklet): Tài liệu này chứa đựng các hướng dẫn, thông tin quan trọng cũng như các tiêu chuẩn tính toán, ổn định phục vụ cho việc xếp hàng hạt rời.
- Các bảng tra về két (Tank Table): Tài liệu này cho các thông tin liên quan về các két chứa trên tàu (Ballast Water, Fresh Water, Fuel Oil, Diesel Oil, Lub Oil) phục vụ cho việc tra cứu, tính toán chất lỏng và ảnh hưởng của chúng đến ổn định, tư thế của tàu.
Để có thể khai thác hồ sơ tàu cần phải đọc hiểu hồ sơ tàu muốn vậy trước tiên phải nắm vững các khái niệm, quy ước chung, các ký hiệu , các quy ước viết tắt và quy ước dấu của các yếu tố trong hồ sơ tàu.
2.1. Hệ tọa độ tàu:
Để xây dựng hệ tọa độ, người ta dùng hệ thống gồm ba mặt phẳng tọa độ vuông góc với nhau được mô tả theo hình 2.15:
- Mặt phẳng đối xứng (zox): là mặt phẳng thẳng đứng chứa đường thẳng trục dọc tàu, chia đôi chiều rộng tàu. Mặt phẳng này còn được gọi là mặt phẳng trục dọc tàu.
- Mặt phẳng sườn giữa (zoy): là mặt phẳng vuông góc với mặt phẳng đối xứng và chia đôi chiều dài tính toán của tàu.
- Mặt phẳng cơ bản (xoy): là mặt phẳng nằm ngang, vuông góc với hai mặt phẳng trên và đi qua điểm thấp nhất của đáy tàu. Đối với tàu có ky bằng thì mặt phẳng này trùng với mặt phẳng chứa ky tàu.
Từ ba mặt phẳng tọa độ trên người ta xác định một hệ tọa độ Oxyz gắn liền với thân tàu. Theo quy ước, trục Ox có chiều dương về phía mũi; Trục oy có chiều dương về phía mạn phải; Trục oz có chiều dương hướng lên trên
2.2. Các ký hiệu và quy ước:
- G (center of Gravity): Trọng tâm tàu: Là điểm đặt của véc tơ trọng lực tổng hợp của tàu. - GLS (light ship center of Gravity): Trọng tâm tàu không
- K (Keel of ship): Sống đáy của tàu (Ky tàu)
- B (center of Buoyancy): Tâm nổi của tàu: Là điểm đặt của véc tơ lực nổi tác dụng lên tàu hay đó chính là trọng tâm của khối nước mà tàu chiếm chỗ. Khi tàu nổi ở trạng thái cân bằng thì lực nổi và trọng lực của tàu tác dụng cùng trên một đường thẳng đứng, bằng nhau và ngược chiều nhau.
- ML (Longitudinal Metacenter): Tâm nghiêng dọc của tàu (còn gọi là tâm chúi).
- M (Transverse Metacenter): Tâm nghiêng ngang của tàu: là tâm của quỹ đạo tâm nổi B. Đây chính là tâm của quỹ đạo của tâm nổi B khi tàu nghiêng ngang. Một cách tổng quát đây là quỹ đạo có độ cong thay đổi. Khi tàu nghiêng với góc nghiêng nhỏ ( θ ≤ 150 ), có thể coi quỹ đạo do tâm nổi B vạch ra là cung tròn có tâm là điểm M cố định ( xem hình 2.16)
- F (center of Floatation): Tâm mặt phẳng đường nước. Đây là tâm hình học của phần mặt phẳng đường nước được giới hạn phía trong vỏ bao thân tàu.
- Cm ; Cw (Midship section area coefficient ; Water plan area coefficient): Hệ số diện tích mặt sườn giữa và mặt đường nước.
- Cb (Block coefficient) : Hệ số đầy chung
- Cp (prismatic coefficient):Hệ số lăng trụ, hệ số này còn được phân thành Cwp và Cmp tương ứng với diện tích WS và MS/CS
- KB ( vertical center of Buoyancy): Chiều cao tâm nổi. Là độ
cao của tâm nổi B tính từ đường cơ sở (lấy từ Ky tàu). Hình 2.16. Chiều cao tâm nổi - SD (Summer Draft) Mớn nước dấu chuyên chở mùa hè
- KG (vertical center of Gravity): Chiều cao trọng tâm là độ cao của trọng tâm G tính từ đường cơ sở - KGLS (KDo): Chiều cao trọng tâm tàu không tính từ đường cơ sở (lấy từ ky tàu)
- KM/TKM (Transverse Metacenter height above base line): Chiều cao tâm nghiêng ngang. Là độ cao tâm nghiêng ngang tính từ đường cơ sở (Ky tàu).
- KML/LKM (Longitudinal Metacenter height above base line): Chiều cao tâm nghiêng dọc (tâm chúi). Là độ cao tâm chúi tính từ ky tàu.
- GM (Metacentric heght): Chiều cao ổn định ban đầu là khoảng cách theo chiều thẳng đứng, tính từ trọng tâm tàu đến tâm nghiêng ngang của tàu. Đại lượng này dùng để đánh giá ổn định ban đầu của tàu.
- LCB (XB, MID.B) (Longitudinal Center of Buoyancy): Hoành độ tâm nổi B: MID.B là tính từ mặt phẳng sườn giữa (from midship). (C thường là ký hiệu điểm ở mặt phẳng sườn giữa của tàu)
- LCG (XG, MID.G) (Longitudinal Center of Gravity): Hoành độ trọng tâm G: MID.G là tính từ mặt sườn giữa khi gốc tọa độ 0 đặt tại mặt phẳng sườn giữa tàu và giá trị này có dấu
- LCF (XF, MID.F) (Longitudinal Center of Floatation): Hoành độ tâm mặt phẳng đường nước F: MID.F là tính từ mặt phẳng sườn giữa khi gốc tọa độ 0 đặt tại mặt phẳng sườn giữa tàu giá trị này có dấu.
- DIFP (DIFPT) (Displacement – Ký hiệu D) Lượng chiếm nước nói chung.
Chú ý: - Đối với các hồ sơ tàu có gốc tọa độ đặt tại đường vuông góc sau(AP) thì LCB/XB, LCG/XG, LCF/ XF ... được tính đến đường vuông góc sau. Trong trường hợp này chúng sẽ không có dấu.
- Để nắm được các ký hiệu, quy ước viết tắt và dấu của các yếu tố trên, cần phải nghiên cứu trước phần hướng dẫn về các ký hiệu, quy ước viết tắt và dấu trong hồ sơ tàu.
2.3. Thước trọng tải(Dead Weight Scale):
Thước trọng tải là một trong những tư liệu thường dùng nhất trong hồ sơ của tàu, nó được xác lập dựa trên mối liên hệ giữa trọng tải và các đại lượng khác của tàu. Tàu sau khi đóng mới, các số liệu về mớn nước, mạn khô, trọng tải, lượng rẽ nước, TPC, MCTC, độ cao tâm nghiêng ngang tính từ đường cơ bản... được tính toán và đưa vào thang trọng tải.
Hình 2.17 là hai thí dụ về thang thước trọng tải của hai tàu khác nhau
Hình 2.17 Thang thước trọng tải
Cách dùng thước trọng tải:
- Dựa và mớn nước trung bình đầy tải để tra lượng giãn nước đầy tải, tổng trọng tải và ngược lại. - Căn cứ vào từng mớn nước khác nhau để tra lượng giãn nước, trọng tải tương ứng.
- Căn cứ vào mớn nước tìm số tấn để dìm 1cm mớn nước (TPC).
- Căn cứ vào mớn nước tìm mômen cần thiết để biến đổi 1cm độ lệch mớn nước(MCTC). - Căn cứ vào mớn nước để tra chiều cao tâm nghiêng ngang (TKM).
Tuỳ theo tư liệu của từng tàu, trong một thước trọng tải còn có một số số liệu khác.
2.4. Đường cong thủy tĩnh (Hydrostatic curves):
Các đường cong thuỷ tĩnh của tàu là một dạng đồ thị biểu thị những đại lượng liên quan đến tính năng của tàu khi mớn nước thay đổi, ở trạng thái tàu nổi cân bằng trong nước yên tĩnh. Mỗi tàu đều có các đường cong thuỷ tĩnh riêng.
Hình 2.18 và 2.19 là hai bản vẽ đường cong thuỷ tĩnh của hai tàu khác nhau. Trên cả hai hình vẽ tung độ của các đường cong thuỷ tĩnh là thang tỷ lệ mớn nước trung bình chính xác d tính bằng mét, còn hoành độ biểu thị thang tỷ lệ của các đường cong đặc trưng tĩnh và được chia tỷ lệ theo cm. Các đường cong được vẽ với tỷ lệ giá trị tương ứng với 1cm.
Các đường cong thuỷ tĩnh trên đồ thị gồm:
- Đường cong lượng giãn nước: Có 2 loại tương ứng đối với nước biển (Ds) và đối với nước ngọt (Df). Chúng biểu thị lượng giãn nước của tàu tương ứng với các mức mớn nước khác nhau với hai loại nước (Nước biển 1,025 t/m3). Trục hoành có thang tỷ lệ 1cm tương ứng với 500 tấn
- Đường cong chiều cao tâm nghiêng ngang KM tính từ đường cơ bản: Đường cong sẽ cho các giá trị KM khác nhau khi mớn thay đổi. KM tính bằng mét với thước tỷ lệ 1cm tương ứng với 1m.
- Đường cong chiều cao tâm nghiêng dọc KML tính từ đường cơ bản: Khi tàu nghiêng dọc thì vị trí của tâm nghiêng dọc ML sẽ biến đổi theo độ sâu của mớn nước. Thước tỷ lệ 1cm tương ứng với 20m.
- Đường cong MCTC: Đường cong này là căn cứ quan trọng cung cấp số liệu tính toán độ lệch mớn nước mũi lái. Thước tỷ lệ 1cm tương ứng với 10 t.m/cm.
Hình 2.18 Đường cong thủy tĩnh tàu A
- Đường cong TPC: Thước tỷ lệ 1cm tương ứng với 1t/cm
- Đường cong KB: Độ cao tâm nổi B đến đường cơ bản được sử dụng để tính toán ổn tính của tàu. Thước tỷ lệ 1cm tương ứng với 0,5 m
- Đường cong CB: Đường cong này biểu thị khoảng cách theo chiều dọc tàu (xB) của tâm nổi đến giữa tàu ở các mớn nước khác nhau, đơn vị tính bằng mét với tỷ lệ 1cm tương ứng với 1m
- Đường cong CF: Mặt nổi là một mặt phẳng giới hạn bằng đường viền của mớn nước. Tâm của mặt nổi là trọng tâm của mặt nổi. Đường cong này biểu thị khoảng cách theo chiều dọc tàu (xF) của tâm
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 (cm) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 M ớ n n ư ớc ( m) CB (1cm=1m) CF (1cm=1m) KB (1cm=0,5m) KML (1cm=20m) KM (1cm=1m) TPC (1cm=1t/cm) MCTC (1cm=10tm/cm) DS (1cm=500t) Df (1cm=500t)
Hình 2.19 Đường cong thủy tĩnh tàu B
Biến đổi lượng giãn nước khi mớn lái thay đổi 1m (1cm= -2tấn)
mặt nổi đến giữa tàu ở các mớn nước khác nhau, đơn vị tính bằng mét với tỷ lệ 1cm tương ứng với 1m. Đường cong này là căn cứ cơ bản để tính toán mômen nghiêng dọc và độ lệch mớn nước mũi lái.
Chú ý: (xem hình 2.18)
Các đường cong biểu diễn CF và CB có giá trị của chúng tại vị trí mặt phẳng sườn giữa bằng 0, giá trị về phía trước mặt phẳng sườn giữa có dấu (+), phía sau mặt phẳng sườn giữa có dấu (-).
Ngoài ra, trong tư liệu ở một số tàu còn có thêm đường cong biến đổi lượng giãn nước khi tàu bị nghiêng dọc (chúi lái hoặc chúi mũi) một mét. Đường cong lượng giãn nước được tính toán dựa trên mớn nước cân bằng mũi lái. Khi tàu có độ lệch mớn, dùng mớn nước trung bình để tra lượng giãn nước, sẽ sinh ra sai số, trong trường hợp đó cần tiến hành hiệu chỉnh lượng giãn nước. Đường cong này dùng để tra lượng hiệu chỉnh đó. Đường biến đổi lượng giãn nước khi mớn mũi thay đổi 1 mét có tỷ lệ 1cm tương ứng với + 2 tấn còn khi mớn lái tay đổi 1 mét có tỷ lệ 1cm tương ứng với - 2 tấn (xem hình 2.18).
Cách sử dụng đồ thị đường cong thủy tĩnh:
Từ mớn nước, dóng sang ngang, cắt các đường cong tại các điểm tương ứng, dóng xuống trục hoành sẽ được các điểm ứng với số cm. Nhân số cm này với tỷ lệ cho trên các đường cong, ta được các giá trị cần tìm.
Để thuận lợi hơn nữa trong việc xác định những đại lượng liên quan đến tính năng của tàu khi mớn nước thay đổi người ta lập Bảng thủy tĩnh (Hydrostatic Table hay Dead Weight Scale)
Để minh họa ở đây có trích một phần trong bảng thủy tĩnh của 2 tàu khác nhau: Bảng 2.3 và bảng 2.4
Bảng 2.3 Hydrostatic Table DRAFT (m) DISPT (t) MID.B (m) MID.F (m) MCTC (t.m) TPC (t) KB (m) T.KM (m) L.KM (m) 2.00 3611 -3.074 -3.036 132.70 19.43 1.019 15.84 452.3 2.01 3631 -3.074 -3.036 132.81 19.44 1.024 15.78 450.4 2.02 3650 -3.074 -3.035 132.81 19.44 1.030 15.73 448.6 2.03 3669 -3.074 -3.034 133.02 19.45 1.035 15.66 446.6 Bảng 2.4 Hydrostatic Table Cách sử dụng bảng:
Từ giá trị mớn nước chính xác của tàu d hay lượng nước chiếm nước D dóng theo đường ngang sẽ đọc đựợc các giá trị của các đại lượng khác trong bảng. Với giá trị lẻ của mớn nước hay lựợng chiếm nước thì phải nội suy để có kết quả tương ứng.
Ví dụ Với dtbc = 5.775m. Tra trong bảng 2.4 với mớn nước d = 5,800m ta có lượng giãn nước tương ứng là Dbảng=12011,4T và TPC=26,57T/cm. Lượng giãn nước nội suy là 2,5.26,57 = 66,4T Vậy lượng giãn nước với mớn dtbc = 5.775m sẽ là : D = 12011,4 – 66,4 = 11945T
Ngoài các loại bảng và đồ thị nêu trên, tùy từng con tàu cụ thể, người thiết kế có lập những bảng, đồ thị tiện ích khác giúp cho sĩ quan trên tàu xác định nhanh các yếu tố về ổn định và mớn nước cũng như sự
thay đổi của chúng. Trên đây chỉ là những bảng và đồ thị cơ bản. Một số bảng và đồ thị khác có trong hồ sơ tàu sẽ được đề cập đến trong các chương, mục sau ở những phần tính toán về mớn nước và ổn định tàu trong các trường hợp cụ thể khi chất xếp hàng hóa. (xem mục 3.2.2. Xác định mớn nước mũi lái bằng đồ thị và mục 5. XÁC ĐỊNH MỚN NƯỚC VÀ ĐỘ LỆCH MỚN BẰNG CÁCH KHAI THÁC HỒ SƠ TÀU)
Ngày nay với sự phát triển của công nghệ thông tin người ta cũng đã lập các chương trình tính toán mớn nước, kiểm tra ổn định của tàu sử dụng trên máy tính cá nhân rất nhanh chóng và thuận tiện.