3. Tính chống chìm
3.1 Vài nét về lịch sử phân khoang chống chìm
Phân khoang cho tàu nhằm mục đích ngăn ngừa rủi ro chìm tàu khi nước tràn vào tàu, đã được chú ý từ thế kỷ XIII. Tuy nhiên văn bản mang tính pháp lý đề cập yêu cầu về làm vách kín nước hầm máy tàu thủy mới ra đời từ 1854 trong British Marine Shipping Act. Năm 1862 văn bản này được nhắc lại. Đăng kiểm Lloyd’s đã khai thác cơ sở pháp lý của văn bản này khi đề ra yêu cầu phân khoang cho tàu mà ngày nay chúng ta gọi là Qui phạm phân khoang và chống chìm. Thuật ngữ chuyên ngành bằng tiếng Anh dùng cho lĩnh vực này thường diễn đạt bằng từ “phân khoang kín nước: Watertigh Subdivision”, cịn nghiên cứu ổn định sau khi bị sự cố là “Stability in flooded condition” hoặc “Damage stability”.
Ngày 1.11.1974 hội nghị quốc tế về an tồn sinh mạng con người trên biển thơng qua “Cơng ước quốc tế về an tồn và sinh mạng con người trên biển” gọi tắt là SOLAS-74 và tiếp đĩ “Nghị định thư 1978 của SOLAS” được ban hành ngày 17.2.1978. Cơng ước SOLAS do tổ chức hàng hải quốc tế IMO ban hành, cĩ hiệu lực từ 25.5.1980. Việt nam đã tham gia cơng ước. Cơng ước này sau đĩ được nhiều lần bổ sung và sửa đổi cho phù hợp với tình hình phát triển ngành hàng hải. Ủy ban an tồn hàng hải của IMO đã thơng qua bổ sung sửa đổi cho SOLAS 1974, gọi là bổ sung sửa đổi 1981, và bổ sung cĩ hiệu lực từ 1.9.1984. Năm 1983 ủy ban này tiếp tục bổ sung, và các bổ sung 1983 cĩ hiệu lực từ 1.7.1986.
3.2 Tính chống chìm
Tính chống chìm của tàu thủy được hiểu là khả năng giữ được ổn định của tàu và các tính năng hàng hải khác trong trường hợp bị đắm một hoặc một số khoang của tàu. Để đảm bảo tính chống chìm của tàu cần phải bố trí các vách ngăn kín nước, đủ bền, tại những vị trí thích hợp, cùng các boong tạo thành các khoang kín nước. Tàu đi biển nhất thiết phải đảm bảo tính chống chìm, tuy nhiên mức độ chống chìm cĩ khác nhau, tùy thuộc cơng dụng và kiểu tàu.
Trong mọi trường hợp khi nước tràn vào khoang bị đắm của tàu, các khả năng cĩ thể xẩy ra là:
1) Tăng thể tích phần chìm và tăng chiều chìm của tàu, 2) Chúi mũi hoặc chúi lái, tùy thuộc vị trí khoang bị đắm,
3) Nếu tàu cĩ vách dọc, tàu bị nghiêng ngang,
4) Thay đổi diện tích mặt thống các két đựng chất lỏng, làm giảm tính ổn định.
Nghiên cứu sự thay đổi đĩ và tìm biện pháp khắc phục thuộc phạm vi cơng việc của bộ mơn chống chìm.
Hai nhiệm vụ chính của chống chìm là:
1) Xác định tình trạng tàu khi bị đắm, nước dồn vào một hoặc một số khoang,
2) Bố trí hợp lý các vách ngăn kín nước, gồm các vách dọc, các vách ngang trên tàu, đảm bảo tàu bị thủng một hoặc một số khoang vẫn cịn khả năng nổi, ổn định tối thiểu.
Trong chuyên mơn, tính chống chìm cho tàu cịn được gọi theo cách khác là phân khoang chống chìm.
Lượng nước cĩ thể ngập khoang trong điều kiện cĩ các kết cấu chống chỗ thường ít hơn lượng nước lý thuyết bằng dung tích khoang, khơng tính đến kết cấu. Nếu ký hiệu V0là dung tích lý thuyết của khoang, cịn V là dung tích thực tế mà nước cĩ thể chiếm chỗ khi khoang bị đắm, tỷ lệ giữa chúng cĩ thể viết dưới dạng:
V
V0 (2.91)
Tỉ lệ này cĩ tên gọi hệ số ngập thể tích khoang, hệ số ngập nước hay hệ số đắm
(permeability) của khoang.
Thể tích chốn chỗ của khoang V tính theo cơng thức:
V =.V0. (2.92)
Giá trị qui ước của hệ số đắm, được nhiều quốc gia cơng nhận, đã ghi vào cơng ước quốc tế về đảm bảo sinh mạng con người trên biển như trên bảng 3.4 sau:
Bảng 3.4
TT Cơng dụng của khoang Hệ số đăm
1 Khoang trống(đáy đơi, két giữa 2 mạn ) 0,95
2 Két chứa đầy 0,0
3 Các phịng sinh hoạt 0,95
4 Buồng máy 0,85
5 Khoang hàng, kho vv... 0,60
6 Khoang hàng lạnh 0,93
7 Kho đựng lưới cụ tàu cá 0,80
Những cơng thức mang tính qui ước, áp dụng chung cho các nước được ghi vào cơng ước như sau:
Hệ số ngập trung bìnhthống nhất cho tồn bộ buồng máy phải được xác định theo cơng thức trong Qui định 5: v c a 10 85 (2.93)
Trong đĩ a – thể tích các buồng hành khách, được bố trí thấp hơn đường nước giới hạn trong phạm vi buồng máy; c – thể tích khoảng khơng gian dùng để chở hàng, than hoặc đồ dự trữ, nằm giữa hai boong và thấp hơn đường chìm giới hạn, trong phạm vi của buồng máy; v – tổng thể tích của buồng máy thấp hơn đường chìm giới hạn.
Hệ số ngập trung bình thống nhất cho các phần của tàu nằm trước hoặc phía sau buồng máy phải được xác định theo:
v a 35 63 (2.94)
Trong đĩ a – thể tích các buồng hành khách, được bố trí thấp hơn đường chìm giới hạn về phía trước hoặc phía sau buồng máy; v – tổng thể tích của phần tàunằm trước hoặc phía sau buồng máy và thấp hơn đường chìm giới hạn.
Trường hợp phân khoang đặc biệt theo qui định cụ thể, cơng thức cuối chuyển thành:
v b 35 95 (2.95)
Trong đĩ b – thể tích các buồng thấp hơn đường chìm giới hạn và cao hơn mép trên của sàn, đáy trong hoặc các két ở đầu và đuơi tàu, tùy từng trường hợp, dùng để chứa hàng, than, nhiên liệu, kho dự trữ, buồng hành lý, bưu điện, các hầm xích neo, các két nước ngọt, về phía trước hoặc phía sau buồng máy; v – tổng thể tích của phần tàunằm trước hoặc phía sau buồng máy và thấp hơn đường chìm giới hạn.
Khi tính diện tích thực tế mặt thống của các khoang bị đắm người ta sử dụng hệ số ngập bề mặt hay đắm mặt thống kS. Diện tích thực tế khoang bị đắm tính bằng cơng thức:
S = kS. S0 (2.96)
Trong đĩ S0- diện tích mặt thống lý thuyết.
Momen quán tính mặt thống được tính theo cách tương tự:
I = kS. I0 (2.97)
Thơng thường hệ số kSlớn hơn hệ số đắm , tuy nhiên để giản tiện khi tính trong thực tế chúng ta sử dụng hệ số này khơng khác.