Theo quy phạm phân cấp và đóng tàu cá biển nhỏ của Việt Nam TCVN 7111- 4:2002, tàu đƣợc xem là đủ ổn định nếu ở trạng thái tải trọng xấu nhất, mômen nghiêng do áp suất gió Mv bằng hoặc nhỏ hơn mômen hồi phục Mc.
1 v c M M K Trong đó:
Mv - mômen nghiêng (KN.m) tính bằng tích số cuả áp suất gió pv lên diện tích hứng gió Av với khoảng cách Z tính từ tâm hứng gió đến mặt phẳng mặt đƣờng nƣớc ở trạng thái tải trọng đang xét:
Pv – áp suất gió Pv (Mpa) xác định phụ thuộc vào vùng hoạt động của tàu và cánh tay đòn hứng gió Z, tra theo bảng 4/2.2 có trong “ Quy phạm phân cấp và đóng tàu biển cỡ nhỏ “ TCVN 7111:2002
Av – diện tích hứng gió, m2 Zv – cánh tay đòn hứng gió, m
Mc – mômen nghiêng giới hạn (hay mômen lật), là giá trị mômen lớn nhất tàu có thể chịu đƣợc mà không bị lật, xác định theo đồ thị ổn định động.
Hình 3. 32: Xác định mômen lật
Giá trị mômen lật đƣợc xác định trên đồ thị ổn định động theo phƣơng pháp (hình 3.32).
- Trên đồ thị ổn định động, đặt gốc tọa độ về phía phải (phía dƣơng) trục hoành một đoạn bằng biên độ chòng chành θr xác định điểm A’ tƣơng ứng.
- Từ điểm A’ kẻ một đƣờng thẳng song song với trục hoành và đặt trên đƣờng đó từ điểm A’ về phía trái (phía âm) một đoạn A’A = 2θr xác định điểm A’ (khởi điểm).
- Từ điểm A, kẻ đƣờng thẳng AC tiếp tuyến với đƣờng cong ổn định động. Trên đƣờng thẳng song song với trục hoành, lấy đoạn AB bằng một radian (57,3o). Từ điểm B kẻ đƣờng thẳng đứng cắt tiếp tuyến AC tại E với BE = lc chính là tay đòn của mômen lật, do đó mômen lật Mc xác định theo công thức:
Mc = Δ.lc (Δ – lƣợng chiếm nƣớc của tàu)
Quá trình tính kiểm tra ổn định của tàu khảo sát theo tiêu chuẩn thời tiết đƣợc thực hiện theo trình tự sau:
3.8.3.1. Xác định mômen nghiêng do gió gây ra
Mv = 0,001pvAvZ
Trong đó: Av – diện tích hứng gió, tính trong 4 trƣờng hợp tải trọng đƣợc thực hiện theo các bảng 3.38, 3.39, 3.40, 3.41 dƣới đây:
Trƣờng hợp 1: Tàu ra ngƣ trƣờng 100% dự trữ
Bảng 3. 38: Các tải trọng thành phần trong trường hợp 1
STT Các thành phần Diện tích S (m2) Cao độ trọng tâm Z (m)
1 Cabin+khác 21 5,5
2 Mạn khô 53 3,55
Trƣờng hợp 2: Tàu về bến 100% cá, 10% dự trữ
Bảng 3. 39: Các tải trọng thành phần trong trường hợp 2
STT Các thành phần Diện tích S (m2) Cao độ trọng tâm Z (m)
1 Cabin 21 5,5
2 Mạn khô 51 3,6
3 Tổng 72 4,15
Trƣờng hợp 3: Tàu về bến 20% cá, 10% dự trữ, 70% dự trữ và 10% nhiên
liệu
Bảng 3. 40: Các tải trọng thành phần trong trường hợp 3
STT Các thành phần Diện tích S (m2) Cao độ trọng tâm Z (m)
1 Cabin 21 5,5
2 Mạn khô 55 3,48
3 Tổng 76 4,03
Trƣờng hợp 4: Tàu đang trên ngƣ trƣờng với 100% dự trữ, 25% nhiên liệu,
một mẻ cá và lƣới ƣớt trên boong.
Bảng 3. 41: Các tải trọng thành phần trong trường hợp 4
STT Các thành phần Diện tích S (m2) Cao độ trọng tâm Z (m)
1 Cabin 21 5,5
2 Mạn khô 54,48 3,51
Từ cánh tay đòn hứng gió Z tính đƣợc trong bảng trên, tra theo “ Quy phạm phân cấp và đóng tàu biển cỡ nhỏ” TCVN 7111:2002 ứng với vùng hoạt động của tàu là hạn chế II, có thể xác định đƣợc giá trị áp suất gió pv trong cả bốn trƣờng hợp tải trọng tính toán sẽ là:
Pv = 0,275x1079 = 296,8 (Pa)
Từ đó có thể xác định đƣợc giá trị mômen gây nghiêng tàu do áp suất gió pv gây ra trong 4 trƣờng hợp tải trọng kiểm tra nhƣ trong bảng 3.42.
Bảng 3. 42: Bảng tính giá trị moomen nghiêng trong các trường hợp tải trọng.
S TT Các đại lƣợng tính toán Ký hiệu Đơn vị Các trƣờng hợp tải trọng TH1 TH2 TH3 TH 4 1 Áp lực gió tính toán Pv Pa 296,8 296,8 296,8 296,8 2 Diện tích hứng gió Av m2 74 72 76 75,48 3 Tay đòn hứng gió Z M 4,10 4,15 4,03 4,06
4 Mômen gây nghiêng tàu Mv tấn.m 90,10 88,74 90,97 90,24
3.8.3.2. Xác định mômen lật dựa vào đƣờng cong ổn định động
Theo “Quy phạm phân cấp và đóng tàu biển cỡ nhỏ” TCVN 7111:2002, xác định biên độ chòng chành của tàu theo công thức:
θ1r = X1X2Yθr
Với X1, X2,Y là các hệ số không thứ nguyên xác định theo các bảng tra trong quy phạm.
X1 - xác định theo bảng 4/2.3 [4] phụ thuộc vào tỷ số B/d
Y - hệ số tính bằng độ, phụ thuộc vào vùng hoạt động và tỷ số
B h0
Với tàu đang khảo sát, giá trị các hệ số trên đƣợc tính nhƣ sau:
- Do tỷ số B/d = 5,58/2 = 2,79 nên tra trong bảng 4/2.3 [4] nhận đƣợc giá trị hệ số X1= 0,93.
- Tra bảng 4/2.4 [4] chọn X2 = 0,97 với Cb =0,646. - Đại lƣợng Y đƣợc tính theo bảng sau:
Bảng 3. 43: Bảng tính các đại lượng và Y S TT Các đại lƣợng tính toán Ký hiệu Đơn vị Các trƣờng hợp tải trọng TH 1 TH 2 TH 3 TH 4 1 Chiều cao tâm ổn định ban
đầu Ho M 0,947 1,041 1,002 ,89 4 2 Chiều rộng tàu B M 5,58 5,58 5,58 5,58 3 Tỷ số 0,174 0,183 0,179 0,169 4 Đại lƣợng cần tính Y độ 32 32 32 32
Nhƣ vậy, biên độ chòng chành tính cho cả 4 trƣờng hợp tải trọng đều giống nhau: θ1r = X1X2Yθr = 0,93.0,97.32 = 28,8o
Thực tế do các tàu đánh cá hiện nay đều có vây hông nên biên độ chòng chành thực của tàu đƣợc tính theo biểu thức:
θ2r = k θ1r
B h0 /
Với hệ số k xác định phụ thuộc vào giá trị tỷ số giữa diện tích vây Ak và tích số giữa chiều dài và chiều rộng tàu theo bảng sau:
Bảng 3. 44: Bảng giá trị hệ số K
0 1 1.5 2 2.5 3 3.5 ≥ 4
K 1 0,98 0,95 0,88 0,79 0,74 0,72 0,7
Với tàu khảo sát, diện tích bao tổng cộng của 2 vây hông là: Ak = 2 x 2 = 4 m2
Suy ra giá trị tỷ số đƣợc tính nhƣ sau:
Suy ra: chọn hệ số k = 0,72
Từ đó tính đƣợc biên dộ chòng chành của tàu là: θ2r = k θ1r = 0,72 x 28,8o = 20,73o
Với các thông số đã tính trong phần trên, có thể xác định đƣợc giá trị mômen lật tàu theo đƣờng cong ổn định động cho 4 trƣờng hợp nhƣ sau:
Mc = Δ.lc (KN.m) Trong đó:
Δ – lƣợng chiếm nƣớc của tàu (tấn)
lc – xác định từ đồ thi ổn định động theo cách đã trình bày, m.
LB Ak (%) LB Ak 5 , 3 % 6 , 3 58 , 5 75 , 19 4 x LB Ak
Từ đó có thể tính đƣợc mômen lật Mv và tƣơng ứng là giá trị hệ số an toàn K trong bốn trƣờng hợp tải trọng nhƣ trong bảng 3.45 dƣới đây:
Bảng 3. 45: Bảng tính hệ số an toàn K T T Các đại lƣợng tính toán Ký hiệu Đơn vị Các trƣờng hợp tải trọng TH1 TH2 TH3 TH4 1 Lƣợng chiếm nƣớc Δ tấn 135,17 142,345 121,245 128,608 2 Tay đòn cho phép lc M 0,7 0,83 0,81 0,97
3 Mômen gây nghiêng Mc tấn.m 94,6 118,15 98,20 124,75
4 Mômen lật Mv tấn.m 90,10 88,74 90,97 90,24
5 Hệ số an toàn K 1,05 1,33 1,08 1,38
Nhƣ vậy tàu đảm bảo an toàn trong 4 trƣờng hợp tải trọng theo quy định quy phạm.
Đến đây là kết thúc quá trình tính toán và kiểm tra các tính năng cơ bản của tàu. Trên đây tôi đã trình bày chủ yếu về phƣơng pháp và kết quả phân tích, đánh giá mức độ an toàn, về phƣơng diện ổn định của đội tàu đánh cá lƣới kéo tỉnh Quảng Ngãi dựa theo các yêu cầu của “Quy phạm phân cấp và đóng tàu biển cỡ nhỏ” TCVN 7111:2002.
Nhƣ vậy tàu thiết kế đã thỏa mãn và đảm bảo an toàn theo các qui định của “Quy
Chƣơng 4: THẢO LUẬN KẾT QUẢ
4.1.Kết Luận
Để tạo ra những con tàu đáp ứng đƣợc đầy đủ các tính năng hàng hải là một công việc khó, nó đòi hỏi nhiều vào trình độ cũng nhƣ kinh nghiệm của ngƣời thiết kế.
Tàu cá Việt Nam đã có từ lâu đời nhƣng công tác thiết kế chủ yếu là do kinh nghiệm của ngƣ dân đã đƣợc đúc kết qua nhiều thế hệ, nên sự phù hợp giữa các thông số hình học của tàu chƣa cao, kết cấu còn khá lớn, nhƣng nhìn chung tàu đáp ứng đƣợc mức độ an toàn và yêu cầu khai thác .
Với chiến lƣợc phát triển biển hiện nay chúng ta đang dần xóa bỏ tàu cá ven bờ cỡ nhỏ và phát triển đội tàu cá cỡ lớn với tính năng tối ƣu hơn . Điều đó đặt ra yêu cầu đối với ngành đóng tàu việt nam cần chuẩn hóa hơn trong công tác thiết kế .
Với yêu cầu thực tế trên tôi đã chọn và thực hiện đề tài “ Thiết kế sơ bộ mẫu tàu
đánh cá lƣới kéo theo mẫu truyền thống của tỉnh Quảng Ngãi ” nhằm xây dựng mẫu
tàu theo mẫu truyền thống theo kinh nghiệm dân gian kết hợp với các phƣơng pháp thiết kế hiện đại để tạo ra một con tàu đánh bắt phù hợp, trên cơ sở đảm bảo đƣợc mức độ an toàn, khả năng chịu đựng sóng gió và hiệu quả khai thác theo nghề . Đối tƣợng nghiên cứu của đề tài chỉ giới hạn trong phạm vi tàu đánh cá lƣới kéo vỏ gỗ có chiều dài thiết kế dƣới 20m của tỉnh Quảng Ngãi.
Sau hơn 3 tháng thực hiện đề tài đƣợc giao, đƣợc sự giúp đỡ tận tình của Thầy Trần Gia Thái, các anh chị trong Chi Cục Bảo Vệ Nguồn Lợi Thuỷ Sản Quảng Ngãi và một số bạn bè trong nhóm. Đến nay đề tài đã đƣợc hoàn thành với những kết luận sau:
1. Đối tƣợng nghiên cứu của đề tài giới hạn trong phạm vi tàu đánh cá lƣới kéo Quảng Ngãi, nhƣng về mặt phƣơng pháp thì kết quả lý thuyết ở đây có thể áp dụng cho các tàu đánh cá khác ở nhiều địa phƣơng khác nhau .
2. Tàu thiết kế đảm bảo tính ổn định, tính lắc, tốc độ, đáp ứng đúng và đủ yêu cầu của nhiệm vụ thiết kế.
3. Việc sử dụng các phần mềm chuyên ngành nhƣ Autoship trong công tác thiết kế đã rút ngắn thời gian thiết kế và cho kết quả chính xác hơn .