Từ các kết quả trên, ta đã có cơ sở để đánh giá ổn định tàu theo tiêu chuẩn liên quan đến đặc tính cánh tay đòn ổn định ở khoản 2.2 thuộc chương 2 của IS code 2008.
Bước 9:
Chuẩn bị dữ liệu để đánh giá tàu theo tiêu chuẩn thời tiết quy định ở khoản 2.3 thuộc chương 2 của IS code 2008
Các số liệu được tra từ bảng tra trong cuốn hồ sơ ổn định tàu.
- Chiều rộng định hình (B)
- Lượng chiếm nước (displacement) - Góc ngập nước (φf)
- Mớn nước trung bình (d) - Cao độ trọng tâm tàu (KG)
- Chiều cao tâm nghiêng ngang ban đầu (G0M) - Hệ số đầy thể tích ứng với mớn nước (Cb)
- Chiều dài đường nước (LWL) - Diện tích hứng gió (A) - Khoảng cách “Z”
Tính cánh tay đòn do gió có cường độ không đổi gây ra lw1 =
hhh 쳌䁙
Tính cánh tay đòn do gió lật gây ra
lw2 = 1,5 x lw1
Tính góc φ2
Tính góc φ1
φ1 =109 x k x X1 x X2 x 䁙 Bước 10:
Thể hiện đồ thị, tính toán giới hạn và đánh giá
- Thể hiện các cánh tay đòn lw1,lw2, φ1, φ2 trên đồ thị - Tính góc nghiêng tĩnh φo
- Tính góc nghiêng là tọa độ giao điểm giữa lw2 và đường cong GZ để phục vụ việc tính diện tích hình phẳng a và b.
- Tính diện tích hình phẳng a và b Bài tập:
Đánh giá ổn định nguyên vẹn của tàu sau khi xếp hàng (tàu Hanjin Rostock) - 7502, 2 tấn hàng có Density = 0,6269 xuống hầm hàng số 1;
- 9034,4 tấn hàng có Density = 0,6269 xuống hầm hàng số 2;
- 8891,6 tấn hàng có Density = 0,6269 xuống hầm hàng số 3;
- 8290,8 tấn hàng có Density = 0,6269 xuống hầm hàng số 4;
- 8337,8 tấn hàng có Density = 0,6269 xuống hầm hàng số 5;
- Bơm 487 tấn nước biển vào két FPT;
- Bơm 362 tấn nước biển vào két APT;
- Tổng số dầu “Bunker” có trên tàu là 386,2 tấn với cao độ trọng tâm là 12,59m và mô men của mặt thoáng chất lỏng là 2509 (tấn-mét).
Các bước thực hiện
Công việc tính toán và đánh giá ổn định tàu ngay khi lập kế hoạch xếp hàng là của Đại phó.
Nếu tàu thõa mãn đầy đủ các quy định (2.2 và 2.3) thì đạt yêu cầu về ổn định để chạy tàu.
Trình tự các bước theo như trình bầy trên.
Bước 1:
Xác định lượng chiếm nước của tàu và cao độ trọng tâm đã hiệu chỉnh ảnh hưởng của mặt thoáng chất lỏng ứng với điều kiện xếp hàng.
Item Weight (t) xG
(m) L.moment
(t-m) KG (m) T.moment
(t-m) Inter.Mm’t
(m4) Free (t- m)
Light Ship (Do) 10355,0 11,67 120842,9 0 0
No.1 Hold (w1) 7502,2 9,65 72444,5 0 0
No.2 Hold (w2) 9034,4 10,20 92150,9 0 0
No.3 Hold (w3) 8891,6 10,43 92739,4 0 0
No.4 Hold (w4) 8290,8 9,45 78348,1 0 0
No.5 Hold (w5) 8337,8 10,31 85962,7 0 0
FPT (w6) 487,0 2,60 1266,2 3044 3120,1
APT (w7) 362,0 10,66 3858,9 5710 5852,8
Bunker (w8) 386,2 12,59 4862,3 2509,0
Total (Disp) 53652,0 10,30 552475,9 11481,9
Đối với loại hàng được coi là đồng nhất thì trọng tâm của khối hàng được coi là trùng với tâm thể tích của khối hàng đó. Do vây, để có được giá trị cao độ trọng tâm KG của từng thành phần tải trọng thì chúng ta phải tra “Bảng dung tích hầm và dung tích két – Tank Volume Table” với đối số là thể tích thực tế. Ví dụ hàng xếp xuống hầm số 5 là 8290,8 tấn thì ta phải tra thể tích là 13225 m3 để làm đối số tra bảng. Tương tự như vây cho các hầm hay các két còn lại. Đối với các két chất lỏng thì chú ý tra cả giá trị moment của mặt thoáng chất lỏng. Dưới đây là trích bảng tra của hầm hàng số 4 và FPT của tàu Hanjimn Rostock.
Level From Volume
(m3)
Center of Gravity From Intertia Moment (m4)
B.L (m) Bottom (m) M/S (m) B.L (m) C.L (m)
16,700 15,000 12932,27 -19,241 9,275 0,010 23494
17,200 15,500 13225,00 -19,241 9,445 0,010 18164
17,700 16,000 13492,18 -19,240 9,603 0,090 15043
Trích bảng tra thể tích hầm hàng số 4 tàu Hanjin Rostock
Level From Volume
(m3)
Center of Gravity From Intertia Moment (m4)
B.L (m) Bottom (m) M/S (m) B.L (m) C.L (m)
10,880 3,500 185,26 -86,721 9,996 -0,085 3668
11,380 4,000 264,96 -87,139 10,338 -0,091 4758
11,880 4,500 352,98 -87,423 10,661 -0,085 5710
12,380 5,000 446,94 -86,622 10,971 -0,078 6519
Trích bảng tra thể tích két APT tàu Hanjin Rostock
Giải thích cách tính cao độ trọng tâm trong bảng được tính trên như sau:
KG = h t 香h 쳌䁙香 h 香h 胦 t ht Vậy cao độ trọng tâm khi có ảnh hưởng của mặt thoáng chất lỏng là:
KGO= KG + GGV=KG + : : tg y䁡쳌䁙 ht h t = 10,51 m Bước 2:
Tra giá trị KM, Draft từ bảng thủy tĩnh tàu ứng với đối số là lượng chiếm nước 53652 tấn
Draft Disp TPC MTC L.C.B
(xB)
L.C.F (x.F)
K.B T.KM
… … … …
10,700 53652 13,85
… … … …
Bước 3:
Tính giá trị chiều cao tâm nghiêng ngang đã hiệu chỉnh ảnh hưởng của mặt thoáng chất lỏng
GOM = KM –KGO= 13,85 – 10,51 = 3,34 m Bước 4:
Tra giá trị KN (hoặc G’Z) ứng với các góc nghiêng tiêu biểu từ họ đường cong hoành giao trong hồ sơ ổn định tàu.
Tàu Hanjin Rostock thể hiện các giá trị KN dưới dạng bảng tra (không phải là họ đường cong) nên việc lấy giá trị KN rất nhanh. Có một lưu ý nhỏ là đối với một số tàu được đóng mới gần đây thì giá trị thủy tĩnh thể hiện trong các bảng tra có tính mức độ chúi của tàu.
Trước kia, các giá trị này được tính toán cho trường hợp even keel mà thôi. Dưới đây trích bảng KN của tàu Hanjin Rostock.
KN table (the table applies for Trim = 0.00 m)
Disp Angle of Heel (deg.)
… 0.1 0.5 10.0 12.0 20.0 30.0 40.0 50.0 60.0 70.0
52000 0.024 1.214 2.429 2.917 4.894 7.437 9.383 10.559 11.152 11.237 53000 0.024 1.211 2.423 2.910 4.880 7.396 9.322 10.511 11.111 11.205 54000 0.024 1.208 2.417 2.903 4.867 7.354 9.261 10.462 11.068 11.174 55000 0.024 1.205 2.412 2.897 4.856 7.313 9.199 10.412 11.025 11.142 56000 0.024 1.203 2.408 2.891 4.845 7.271 9.138 10.362 10.982 11.110 57000 0.024 1.200 2.403 2.886 4.836 7.229 9.076 10.310 10.938 11.079 58000 0.024 1.198 2.400 2.882 4.829 7.187 9.015 10.257 10.894 11.047 59000 0.024 1.197 2.396 2.878 4.822 7.146 8.956 10.203 10.849 11.014 60000 0.024 1.195 2.393 2.874 4.816 7.104 8.897 10.149 10.804 10.982 61000 0.024 1.194 2.391 2.871 4.811 7.061 8.839 10.093 10.758 10.950 62000 0.024 1.193 2.389 2.869 4.807 7.019 8.782 10.037 10.712 10.917 Trích bảng tra KN “KN Table” của tàu Hanjin Rostock
Tra bảng kết hợp với nội suy ta có:
Φ 00 50 100 120 200 300 400 500 600 700
KNφ 0 1,209 2,419 2,905 4,872 7,369 9,282 10,479 11,083 11,185
Bước 5:
Lập bảng để tính toán cánh tay đòn ổn định GZ ứng với các góc nghiêng tiêu biểu. Từ công thức GZφ= KNφ– KG* sinφ ta có
Góc nghiêng φ 00 50 100 120 200 300 400 500 600 700
Sinφ 0.00 0.09 0.17 0.21 0.34 0.50 0.64 0.77 0.87 0.94
KG* Sinφ (1) 0.00 0.91 1.83 2.19 3.59 5.26 6.76 8.05 9.10 9.88 KNφ(2) 0.00 1.21 2.42 2.91 4.87 7.37 9.28 10.48 11.08 11.19 GZφ= (2)-(1) 0.00 0.30 0.59 0.72 1.28 2.11 5.52 2.43 1.98 1.31
Tra bảng down flooding angle của tàu với đối số là lượng chiếm nước 53652 tấn, ta có góc ngập nước φf= 720.
Bước 6:
Thê hiện giá trị cánh tay đòn ổn định GZ của tàu dưới dạng đồ thị hay còn gọi là đường cong.
- Ước lượng giá trị GZ lớn nhất và giá trị GOM để dàn tung độ cho phù hợp.
- Chấm các điểm (00,0), (50,0.30), (100,0.59), (120,0.72), (200,1.28), (300,2.11), (400,
2.52), (500,2.43), (600,1.98), (700,1.31).
- Để cho việc vẽ đồ thị được chính xác, ta vẽ tiếp tuyến tại gốc tọa độ trước khi nối các điểm lại.
Bước 7:
Tóm tắt các giá trị đặc trưng của đường cong cánh tay đòn GZ - Tính diện tích giới hạn bởi cánh tay đòn GZ
+ S(0-30)=ht h t quy tắc Simpson thứ
S(0-30)=h h hht h h: t h t
S(0-30)= 0,505 m.rad
+ S(0-40)= t h t h ắ 쳌 䁙g䁡 tứ 䁡t
S(0-40) = h hht h : h t
S(0-40) = 0,889 m.rad
- Xác định giá trị GZ tại góc nghiêng lớn hơn hoặc bằng 300: 2,11m - GZ đạt giá trị cực đại là 2,56 m tại góc nghiêng 430
Bước 8:
Đánh giá ổn định tàu theo tiêu chuẩn liên quan tới đặc tính cánh tay đòn ổn định quy định ở khoản 2.2 thuộc chương 2 của IS code 2008.
Các đại lượng cần xét Tính được Yêu cầu Đơn vị Đánh giá Diện tích giới hạn bởi GZ tới 300 0,505 0,055 m.rad Thỏa mãn Diện tích giới hạn bởi GZ tới 400 0,889 0,090 m.rad Thỏa mãn Diện tích giới hạn bởi GZ tới 300- 400 0,384 0.030 m.rad Thỏa mãn Giá trị GZ tại góc nghiêng 300 2,110 0,200 M Thỏa mãn Góc nghiêng mà GZ đạt cực đại 430 250 Deg. Thỏa mãn
GOM 3,340 0,150 M Thỏa mãn
GoM (Quy về ổn định sự cố) 3,340 1,200 M Thỏa mãn
Bước 9:
Chuẩn bị giữ liệu để đánh giá ổn định tàu theo tiêu chuẩn thời tiết quy định ở khoản 2.3 thuộc chương 2 của IS code 2008.
- Các số liệu dưới đây được tính và tra từ các bảng trong cuốn hồ sơ ổn định tàu.
Chiều rộng định hình B = 32,26 m
Lượng chiếm nước 䁡
Góc ngập nước φf= 720
Mớn nước trung bình dex= 10,700 m
Cao độ trọng tâm của tàu KG = 10,30 m
Chiều cao tâm nghiêng ngang ban đầu GoM = 3,34 m
Hệ số đầy thể tích ứng với mớn nước Cb = 0,76
Chiều dài đường nước LWL= 186,045 m
Diện tích hứng gió A = 1888 m2
Khoảng cách ‘Z’ Z = 11,564 m
- Tính cánh tay đòn do gió có cường độ không đổi gây ra lw1 = hhh
hth hhh t
hhh th hth
- Vậy cánh tay đòn do gió giật gây ra sẽ là
lw2 = 1,5 x lw1= 1,5 x 0,021 = 0,0315 m - Tính góc φ2
φ2= 500 vì góc ngập nước φf= 720>500 - Tính góc φ1
φ1= 109 x k x X1x X2 X 䁙 k=1,0 Vì tàu không có vây giảm lắc
X1=0,9 Tra bảng 2.3.4.1 với đối số là B/d = 32,26/10,682 = 3,02 X2= 1,0 Tra bảng 2.3.4.2 với đối số là Cb = 0,76>0,70
r=0,73+0,060 x(10,300 – 10,628)/ 10,628 = 0,71
s=0,0602 Tra từ bảng 2.3.4.4 với đối số là chu kỳ T=12,8 giây C=0,373 + 0,023 x (32,26/10,628) – 0,043 x(186,045/ 100) = 0,362
T = 香h
gt
ht t
t = 12,8 giây Vậy φ1= 109 x 1,0 x 0,9 x 1,0 x ht胦 hth h = 2003 Bước 10:
Thể hiện trên đồ thị, tính toán diện tích giới hạn và đánh giá
- Thể hiện cánh tay đòn lw1, lw2, φ1, φ2 trên đồ thị đã vẽ ở bước 6 - Tính góc ngheeng tĩnh φ0
+ Từ giao điểm lw1 với đường cong GZ ta có thể biết được φ0, nhưng cũng có thể tính được φ0bằng cách giải phương trình:
lw1= GoM x sinφ0
0,021 = 3,31 x sinφ0
φ0=0,360
Vậy thỏa mãn vì φ0<160hoặc 80% góc ngập nước mép boong
- Tính góc nghiêng là tọa độ của giao điểm giữa lw2và đường cong GZ để phục vụ việc tính toán diện tích hình phẳng a và b.
+ Từ giao điểm cảu lw2với đường cong GZ ta dóng xuống trục hoành để có được giá trị cần tìm ‘φx’. Nếu thấy giá trị góc nghiêng này nhỏ thì có thể tính bằng cách giải phương trình
lw2= GoM x sinφx
0,032 = 3,31 x sinφx
φx= 0,550 - Tính diện tích hình phẳng a và b
Áp dụng quy tắc Simpson ta có a= h t
hh h ht t h ht :
b=ht h h thh t h t t t t :
ở phép tính trên, coi φx = 00vì thực tế φx =0,550 là rất nhỏ. Nếu φx lớn đáng kể, thì cần thiết phải chia lại tọa độ theo tinh thầm quy tắc Simpson.
Sau khi tính toán ta thấy rằng diện tích (b)> diện tích (a) Kết luận:
Tàu Hanjin Rostock với trạng thái xếp hàng như trên đáp ứng đầy đủ các tiêu chuẩn về ổn định tàu quy định trong chương 2 của bộ luật IS code 2008.
Trên đây mới là khía cạnh ổn định nguyên vẹn.Ở bài toán thực tế thông thường phải lồng ghép việc tính toán mớn nước và hiệu số mớn nước, sức bền dọc thân tàu và có thể đánh giá ổn định sự cố của tàu.