I/ Khái niệm về tầu dầu:
Khi con người tìm ra các giếng dầu ngồi biển thì nhu cầu khai thác và vận chuyển chúng vào đất liền ngày một cao do đĩ tàu dầu đã ra đời. Con tàu buồm cĩ tên là Elizabeth Watts là con tàu chở đầu tiên từ Pennsylvania đi London vào năm 1861. Cùng với sự phát triển vượt bậc của lồi người thì tàu chở dầu ngày một được cải thiện hơn cho phù hợp với cơng việc chuyên chở. Cho đến nay, tàu dầu đã chiếm vị trí đầu tiên trong việc vận chuyển bằng đường biển.
Các tàu dầu, hoặc là các tàu ven bờ nhỏ hoặc là các tàu siêu trọng về cơ bản là một vỏ sắt rỗng chia thành nhiều két theo chiều dọc và chiều ngang. Buồng máy bố trí sau lái và ở những tàu mới hơn buồng máy cũng ở vị trí này.
Trên tàu được lắp đặt một hệ thống đường ống dọc đáy két chở dầu và nối chúng lại với các két. Các bơm dùng để trả hàng. Cĩ thể bố trí một hay nhiều phịng bơm nối với các đường ống chính trên boong chính bằng các đường ống bổ xung. Dầu được vận chuyển từ tầu lên bờ và ngược lại qua các đầu ống chính và mặt bích để chặn đường ống.
Tàu dầu cĩ nhiều loại và nhiều kiểu thiết kế. Chúng chở các sản phẩm khác nhau, chủ yếu là dầu thơ và các dẫn xuất của nĩ như: dầu lửa, Diezen, dầu đốt lị, nhiên liệu đốt, nhiên liệu máy bay và nhiều thứ khác.
II. Lịch sử phát triển tàu dầu:
Năm 1878 con tàu mang tên ―Zoroaster‖ đã đánh dấu một bước phát triển quan trọng đối với các con tàu dầu do đã kết hợp được những ưu điểm của tàu hơi nước so với tàu buồm đồng thời cũng đã giảm được nguy hiểm trong vận chuyển vì sử dụng vỏ tàu như một container kín để chứa dầu. Một trong những chiếc nổi tiếng nhất thời kì này là chiếc ―S.S Gluckauf‖ (hình dưới) hạ thủy năm 1886 dài 91m (300 ft) dung tải 2307 ton, trọng tải 3500 tấn là tàu buồm cĩ thêm sự hỗ trợ của động cơ hơi nước, các bơm hàng cũng đuợc lai bằng động cơ hơi nước. Nĩ được coi là tiền thân của những tàu dầu hiện đại.
Tuy nhiên vấn đề lớn cần phải khắc phục đĩ là ảnh hưởng của mặt thống tự do trong két khi tàu chạy trên biển. Người ta đã khắc phục vấn đề này bằng cách thiết kế 1 vách ngăn dọc ở giữa tàu chia đơi khoang thành 2 nữa bằng nhau, nhưng khi kích thước của tàu lớn dần lên thì vấn đề lại trở lại như cũ. Sau đĩ người ta đã khắc phục khĩ khăn trên bằng cách thiết kế khoang chứa theo hình thể dạng cổ chai. Khi dầu được bơm đầy lên đến phần cĩ hình dạng cổ chai tự nhiên diện tích mặt thống của lớp dầu giảm xuống cịn phân nữa hoặc ít hơn so với diện tích bề mặt của dầu ở khoang kiểu cũ. Thêm vào đĩ thiết kế dạng cổ chai cĩ tác dụng phịng cho sự giản nở dầu khi tàu đi vào vùng cĩ khí hậu ấm hơn so với vùng tàu nhận hàng.
Bước kế tiếp trong việc thiết kế tàu dầu là việc ra đời một loạt tàu cĩ ―két mùa hè‖ kết hợp giải quyết 2 vấn đề là giảm diện tích mặt thống và tăng lượng hàng chuyên chở, bằng cách thiết kế phần trống 2 bên cổ chai những két chứa phụ (summer tank). Khi tàu được chở đến mớn mùa hè thì các két này được dùng để chứa dầu, cịn ở những khu vực chỉ cho phép chở đến mớn nước mùa đơng thì khơng dùng.
Vào đúng thời gian tàu cĩ ―két mùa hè‖ ra đời thì cũng là lúc người ta nhận ra rằng vì lí do an tồn nên đặt nồi hơi và máy tàu ở phía đuơi tàu. Các bơm li tâm trong buồng bơm nếu ở giữa tàu nhất thiết phải được thiết kế với trục thẳng đứng nối chúng với trục tuabin hơi hoặc motơ trên mặt boong ngay phía trên các bơm, cách bố trí như vậy rõ ràng là khơng hợp lí, vì các tuyến ống sử dụng hơi với áp suất cao để lộ ra ngồi mơi trường khơng an tồn thêm vào đĩ địi hỏi phải cĩ bộ phận làm kín hay hộp làm kín ở nơi mà trục bơm đi qua mặt boong chính. Tất cả các điều này dẫn đến chỗ thích hợp nhất để đặt bơm li tâm là trong buồng bơm ở phía trước buồng máy và sau các hầm hàng. Loại tàu dầu tiêu biểu cho kiểu thiết kế này là các tàu dầu T2 đều cĩ bơm li tâm, vách ngăn kép phía mũi và lái với hầm bơm ở phía sau lái, chở được khoảng 15.000 tấn dầu khi nhận hàng đến mớn mùa hè, loại này được thiết kế và đĩng tại Mỹ trong thời gian chiến tranh thế giới thứ 2, chúng trở thành xương sống của hạm đội tàu dầu của Mỹ và là những chiếc tàu dầu lớn nhất vào thời điểm đĩ. Tàu T2 cĩ tốc độ vận chuyển hàng nhanh hơn hẳn các tàu được đĩng trước chiến tranh và đồng thời được đĩng để cĩ thể bơm hàng lên bờ với thời gian nhanh nhất cĩ thể, điều này làm giảm đến mức tối thiểu sự tắc nghẽn tại cảng của các nước đồng minh.
30
T2 “Esso Den Haag” ,đĩng năm 1944, tonnage: 10.667,
Đến thập niên 30 thì người ta nghĩ ra rằng ảnh hưởng của mặt thống tự do cĩ thể được khắc phục tốt hơn bằng cách đặt 2 vách ngăn dọc thẳng đứng chia khơng gian chứa hàng thành 3 khoang bằng nhau. Lợi thế của kiểu thiết kế này là tăng độ cứng dọc tàu, chống lại hiện tượng tàu bị uốn hoặc bị võng. Vật liệu và kĩ thuật hàn đồng thời cũng được áp dụng vào nghành cơng nghiệp đĩng tàu mang lại nhiều ưu điểm rõ rệt. Tất cả các tấm thép được hàn lại với nhau theo đường thẳng, khơng cĩ một tấm nào cản trở dịng chảy của nước dọc theo vỏ nhờ đĩ tăng được vận tốc khai thác, thêm vào đĩ đinh tán rive cĩ xu thế bị lỏng lẻo gây nên hiện tượng rị rỉ ở vỏ, cũng như vách ngăn cách các hầm rất nguy hiểm thì hàn đã khắc phục được hiện tượng này một cách triệt để. Đồng thời làm giá thành đĩng tàu giảm so với việc đĩng những con tàu cĩ trọng tải tưong đương như trước đây. Kiểu thiết kế này thành cơng đến mức nĩ vẫn được sử dụng cho đến ngày nay. Điểm khác biệt chủ yếu so với các tàu hiện đại ngày nay là ở kích cỡ của chúng. Các tàu dầu thời xa xưa cĩ trọng tải tồn phần cỡ 10.000 tấn đã được coi là tàu lớn thì ngày nay đã xuất hiện những con tàu dầu rất lớn (Very Large Crude Carrier- VLCC ) : 300.000 tấn, hoặc tàu dầu cực lớn (Ultra Large Crude Carrier – ULCC):500.000 tấn
III. Phân loại tàu dầu:
1. Phân theo sản phẩm chở gồm cĩ: Tàu chở dầu thơ
Tàu chở dầu sản phẩm dầu đen Tàu chở dầu sản phẩm dầu trong.
2. Phân loại theo kích cỡ của tàu:
Tàu dầu thơ siêu lớn – Ultra Large Crude Carriers (ULCC)
Cĩ trọng tải từ 300 000 đến 550 000 tấn dùng để chở dầu thơ trên các tuyến đường dài từ vịnh A-rập đến Châu Âu, Châu Mỹ và Viễn Đơng, thường giao hàng tại các cảng đầu mối xây dụng riêng cho chúng.
Tàu dầu thơ rất lớn – Very Large Crude Carriers (VLCC).
Cĩ trọng tải từ 200 000 đến 299 999 tấn. Chúng cũng chạy trên những chuyến đường giống nhau như tàu ULCC nhưng phạm vi các cảng giao hàng được lựa chọn rộng rãi hơn nhờ kích thước của chúng nhỏ hơn, và cũng vì lí do đĩ chúng cũng được thuê ở những đầu mối trên các tuyến từ Địa trung hải, Tây Phi và cả Biển Bắc. Chúng cĩ thể chạy balast qua kênh đào Suez mà khơng cĩ trở ngại gì.
Tàu dầu thơ cỡ trung bình – Mendium size Crude Carriers:
Cĩ trọng tải khoảng 70 000 đến 130 000 tấn, chủ yếu được sử dụng trên những tuyến ngắn từ Địa trung hải, Tây Phi, Inđonêxia đến những vùng tiêu thụ lân cận, và đang phát triển khá nhanh ở vùng Đơng Nam Châu Á. Loại tàu cỡ này cung cấp cho người thuê tàu khả năng lựa chọn cảng trung chuyển rộng rãi hơn so với những tàu nĩi trên. Chúng cĩ thể đi qua kênh đào Suez với đầy tải hoặc một phần tải.
kích thước của các tàu dầu thơng dụng.
3. So sánh các số liệu cơ bản của tàu dầu kích cỡ thơng dụng.
Số liệu kỹ thật và kích thước của các loại tàu dầu cỡ thơng dụng. Thơng số Handy - size MRX Medium- Size Crude- Carriers VLCC Smaller ULCC Larger ULCC Chiều dài- LOA 160 170 240 340 360 415
(m) Chiều ngang (m) 23,5 30 42 54 60 63 Mớn mùa hè(m) 8 10,8 12,5 20,7 22,4 28,6 DWT mùa hè(tấn) 18 000 33 000 80 000 270 000 350 000 550 000 Dung tích(m3) 24 000 42 500 100 000 345 000 440 000 665 000 Số khoang hàng 15 21 9 24 31 37 Lưu lượng bơm (Twph) 2 000 4 000 8 000 16 000 20 000 40 000 Máy chính Diesel 6 300 bhp Diesel 11 000 bhp Diesel 17 000 bhp Turbine hơi 34 000 bhp Turbine hơi 40 000 bhp Turbine hơi 64 888 bhp
IV. Kết cấu của tàu dầu:
Đây là hình mơ tả mặt chiếu ngang, mặt chiếu phẳng của một tàu dầu sản phẩm. Cách phân chia khoang và hình dáng tổng thể bên ngồi của nĩ là điển hình của các loại tàu dầu mọi kích cỡ. Những địi hỏi về luật lệ quốc tế ngày nay cùng với sự phát triển nhanh chĩng về khoa học và cơng nghệ tất yếu đã tạo ra những thế hệ tàu dầu mới ngày càng tinh vi, phức tạp hơn trong những năm gần đây, các tàu dầu đĩng mới hiện nay đều cĩ vỏ đơi.
Một chiếc tàu cĩ thể chia làm ban phần chính, phần mũi, phần giữa tàu và phần sau lái.
1. Phần mũi tàu:
Trên một chiếc tàu dầu điển hình, phần mũi tàu thường cĩ các bộ phận dùng cho cơng tác phục vụ như sau:
Két nhọn mũi nằm ở ngay phía sau sống mũi, dùng để chứa nước ngọt hoặc chứa nước balast. Các tàu hiện đại thường cĩ két nhọn mũi gắn liền với mũi quả lê giúp cải tiến tính năng điều động của tàu. Phía sau két nhọn mũi là vách gia cường đặc biệt gọi là vách chống va, vách này cĩ tác dụng hạn chế mức độ vào nước khi tàu bị tai nạn đâm va. Một két khác nằm ngay phía sau vách chống va dùng để chứa nhiên liệu phụ khi tàu cần
mang một khối lượng nhiên liệu tối đa trong một hành trình dài ngày trên biển. Két này cịn cĩ một tác dụng nữa là trong những hành trình ngắn cĩ thể dùng để điều chỉnh mớn nước của tàu hoặc là dùng để điều chỉnh nhiên liệu giúp cho việc phân bố hợp lý hàng hĩa trong các khoang chứa hàng.
Bên trên két nhiên liệu và két nhọn cĩ các kho chứa dụng cụ, vật tư, hầm xích neo và đơi khi cĩ đặt buồng bơm mũi.
Bên trên các kho chứa là boong mũi trên đĩ lắp đặt các thiết bị máy mĩc như máy tời, máy neo… dùng vào việc vận hành tàu.
Phần mũi thường được ngăn cách với các khoang chứa hàng ở giữa bằng khoang đệm mở rộng hết cả chiều ngang và chiều đứng của tàu từ sống chính cho đến mặt boong. Tác dụng của khoang đệm này là để ngăn chặn khơng cho dầu từ các khoang chứa hàng cĩ thể rị rỉ sang các khu vực phục vụ trước mũi gây nguy hiểm cho tồn tàu.
2. Phần giữa tàu:
Phần này dùng để chứa hàng hĩa. Đây là phần lớn nhất trong tồn bộ chiếc tàu. Tồn bộ dung tích chứa hàng được chia làm nhiều khoang, số lượng khoang và kích thước của chúng phụ thuộc vào kích thước và mục đích thiết kế của tàu.. Để chở được vài loại sản phẩm cùng một lúc, các tàu chở dầu sản phẩm thường được chia thành nhiều khoang hơn tàu chở hàng dầu thơ.
Trên các tàu dầu kiểu cũ, tiếp theo phần chứa hàng thường cĩ:
+ Buồng ngăn cách (cofferdams): Đĩ là khoảng khơng gian trống đĩng vai trị rào chắn an tồn giữa các khoang hàng với các phần cịn lại phía lái tàu kể cả buồng máy khơng cho dầu rị rỉ ra phía sau.
+ Buồng bơm (pumproom): thường đặt ở ngay sau buồng ngăn cách, phía trước buồng máy. Ở các tàu hiện đại, buồng bơm được coi như là buồng ngăn cách mà khơng thiết kế buồng ngăn cách riêng biệt. Như vậy sẽ tận dụng được dung tích bỏ trống trên tàu vào việc chứa hàng hĩa.
Việc xếp dỡ hàng bình thường được tiến hành thơng qua cụm dầu bốc dỡ hàng hĩa (cargo line manifolds) đặt trên mặt boong ở giữa tàu. Ở một số tàu dầu cịn cĩ hệ thống giao nhận phụ đặt ở phía lái hoặc hệ thống giao nhận hàng ở phía mũi tàu (bow loaders).
Cần cẩu tàu thường cĩ trọng tải lớn nhất khoảng 20 tấn đặt gần cụm đầu ống xếp dỡ để nâng ống hàng hĩa lên từ trên cảng đưa xuống. Bơm hàng hĩa và các trang thiết bị mặt boong thơng thường được vận hành bằng hơi nước hoặc thủy lực để tránh sự cố cháy nổ vì vận hành bằng thiết bị điện cĩ thể xảy ra cháy nổ.
Tàu dầu 150 GT trở lên phải cĩ ―két lắng‖ (slop tank) nằm ở phía sau các khoang hàng, trước khoang ngăn cách hoặc buồng bơm dùng để chứa các chất cặn bẩn thải ra khi xử lý các khoang hàng. Cơng ước quốc tế MARPOL 73/78 về bảo vệ mơi trường biển cấm các tàu dầu khơng được thải ra sơng biển cặn dầu và nước lẫn dầu cĩ thể gây tác hại đến mơi trường sinh thái. Trên các tàu VLCC thế hệ cũ chỉ cĩ một két lắng nhưng trên các tàu VLCC thế hệ sau này phải cĩ 3 két lắng xử lý cặn bẩn. Nước rửa khoang trước khi bơm ra biển phải được xử lý qua 3 giai đoạn ở ba két khác nhau và thải ra biển thơng qua thiết bị kiểm sốt theo những yêu cầu nghiêm ngặt.
Phần giữa tàu cĩ hệ thống cầu dẫn và các trạm trú an tồn lắp đặt trên cao giúp cho thuyền viên đi lại thuận lợi và an tồn vào lúc sĩng to giĩ lớn tránh khỏi trở ngại bởi hệ thống đường ống chằng chịt trên mặt boong.
Đối với tàu dầu, phần miệng hầm hàng mở ra rất nhỏ trên mặt boong thời tiết cùng với việc sắp xếp các vách ngăn khoang làm tăng thêm độ bền vững cho tồn thân. Vì vậy, theo ―Cơng ước quốc tế về dấu chuyên chở‖ (CLL) cho phép tàu dầu được chở hàng ở mạn khơ
nhỏ hơn so với các loại tàu khác, trong điều kiện đầy hàng, nếu mặt biển xấu, đơi khi nước biển tràn ngập trên mặt boong là chuyện bình thường đối với tàu dầu.
3. Phần lái tàu
+ Ngay phía sau buồng bơm hay buồng ngăn cách, tùy theo thiết kế, là két tiếp nhận nhiên liệu và két xử lý nhiên liệu. Nếu buồng bơm chính nằm ngay phía sau các khoang chứa hàng hĩa thì két tiếp nhận nhiên liệu thường được thiết kế nằm cao lên khỏi đáy tàu.
+ Khoảng khơng gian trống giữa tơn sống đáy và két tiếp nhiên liệu được sử dụng làm nơi đặt máy lai bơm nằm ngay phía sau vách ngăn buồng bơm. Trục của máy lai bơm kéo dài và xuyên qua vách ngăn giữa buồng bơm và buồng máy bằng các bạc kín khí nối đến máy bơm. + Các két nhiên liệu, cũng như các két chứa dầu nhờn và nước ngọt chạy suốt đến cuối lái hình thành các két ở đáy đơi nằm ngay ở phía dưới buồng máy. Cách xắp xếp như vậy đảm bảo sự bố trí hợp lý máy chính đồng thời làm cho áp lực từ máy chính cĩ thể truyền qua thân tàu thơng qua hệ sườn khỏe.
+ Phía trên đáy đơi ở phần sau lái là buồng máy và tất cả các trang thiết bị phục vụ cho hệ động lực. Trên các tàu dầu kiểu cũ, giữa nồi hơi và máy chính được cách ly bởi một vách kín nước, nhưng trên những con tàu hiện đại, chúng được đặt trong một khơng gian chung.