CHƯƠNG V CÂN BẰNG-ỔN ĐỊNH
5.3. Tính toán và kiểm tra ổn định
5.3.2. Các bước tính toán và kiểm tra
5.3.2.1.Kiểm tra chiều cao tâm nghiêng ban đầu h0 :
0 G B
h r Z Z
Tính trọng lƣợng và tọa độ trọng tâm ZG :
Trọng lƣợng và tọa độ trọng tâm tàu đƣợc thể hiện qua bảng sau : Trạng thái tải trọng N01 :
Bảng 5-6 : Trạng thái tải trọng N01
STT Khối lƣợng thành phần Pi Xi Zi Mx Mz
(Tấn) (m) (m) (T.m) (T.m)
1 Tàu không 89.670 1.181 2.380 105.900 213.415
2 Thuyền viên 0.700 7.650 3.100 5.355 2.170
3 Lương thực, thực phẩm 2.163 -3.896 2.300 -8.427 4.975 4 Két dằn lái 2.367 -10.380 3.100 -24.569 7.338 5 Két dằn mũi 2.367 12.569 2.600 29.751 6.154 6 Két dầu DO đuôi tàu 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 7 Két dầu DO giữa tàu 2.830 4.212 0.600 11.920 1.698 8 Két nước ngọt giữa tàu 11.800 7.800 0.800 92.040 9.440
Lượng chiếm nước D = 111.897 tấn Hoành độ trọng tâm XG = 1.894 m Cao độ trọng tâm ZG = 2.191 m
Đo trên đường cong thủy lực,ứng với trạng thái tải trọng N01 ta được ZB = 1,463 (m) Nên suy ra : h0 r ZG ZB 2, 73 2,191 1, 463 2, 002( ) m
h0=2,002 >h0min.Vậy thỏa mãn
THIẾT KẾ TÀU KÉO 2x600HP HOẠT ĐỘNG TẠI CẢNG ĐÀ NẴNG
Trang 108 Trạng thái tải trọng N02 :
Bảng 5-7 : Trạng thái tải trọng N02
STT Khối lƣợng thành phần Pi Xi Zi Mx Mz
(tấn) (m) (m) (Tm) (Tm)
1 Tàu không 89.670 1.181 2.380 105.900 213.415
2 Thuyền viên 0.700 7.650 3.100 5.355 2.170
3 Lương thực, thực phẩm 2.163 -3.896 2.300 -8.427 4.975 4 Két dằn lái 2.367 -10.380 3.100 -24.569 7.338 5 Két dằn mũi 2.367 12.569 2.600 29.751 6.154 6 Két dầu DO đuôi tàu 16.000 3.900 2.300 62.400 36.800 7 Két dầu DO giữa tàu 12.300 4.212 0.600 51.808 7.380 8 Két nước ngọt giữa tàu 11.800 7.800 0.800 92.040 9.440
Lượng chiếm nước D = 137.367 tấn Hoành độ trọng tâm XG = 2.288 m Cao độ trọng tâm ZG = 2.094 m
Đo trên đường cong thủy lực,ứng với trạng thái tải trọng N02, ta được ZB = 1,673 (m) Nên suy ra : h0 r ZG ZB 2, 73 2, 094 1, 673 2,309( )m
h0=2,309 >h0min.Vậy thỏa mãn 5.3.2.2.Kiểm tra đường cong ổn định :
Tính toán và vẽ đường cong lϕ ,d :
. os ( B).sin .sin .sin
l y c z z a l a
0
. .
2 tp
d l d l
THIẾT KẾ TÀU KÉO 2x600HP HOẠT ĐỘNG TẠI CẢNG ĐÀ NẴNG
Trang 109 Với lϕ đo trên đường cong Pantôkaren ứng với các trạng thái tải trọng
Bảng kết quả
Trạng thái tải trọng N01 :
V0 = 206,1 m3 zG = 2,191 m
T0 = 2,32 m zB = 1,463 m
δh0 = 0 m a = 0,728 m Bảng 5-8/1 : Tính toán đường cong lϕ ,d
θ(độ) lϕ sinθ a.sinθ l= lϕ-a.sinθ Ʃl . d 2 l
0 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000
10 0.445 0.174 0.126 0.319 0.319 0.028
20 0.875 0.342 0.249 0.626 1.263 0.110
30 1.198 0.500 0.364 0.834 2.723 0.238
40 1.344 0.643 0.468 0.876 4.433 0.387
50 1.366 0.766 0.558 0.808 6.118 0.534
60 1.304 0.866 0.630 0.674 7.599 0.663
70 1.184 0.940 0.684 0.500 8.773 0.766
80 1.019 0.985 0.717 0.302 9.575 0.836
90 0.824 1.000 0.728 0.096 9.973 0.870
THIẾT KẾ TÀU KÉO 2x600HP HOẠT ĐỘNG TẠI CẢNG ĐÀ NẴNG
Trang 110 Trạng thái tải trọng N02 :
V1 = 230,9 m3 zG = 2,094 m
T1 = 2,6 m zB = 1,673 m
δh0 = 0 m a = 0,428 m Bảng 5-8/2 : Tính toán đường cong lϕ ,d
θ (độ) lϕ sinθ a.sinθ l= lϕ-a.sinθ Ʃl .
d 2 l
0 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000
10 0.452 0.174 0.073 0.379 0.379 0.033
20 0.852 0.342 0.144 0.708 1.466 0.128
30 1.117 0.500 0.211 0.906 3.080 0.269
40 1.233 0.643 0.271 0.962 4.949 0.432
50 1.241 0.766 0.323 0.918 6.830 0.596
60 1.178 0.866 0.365 0.813 8.562 0.747
70 1.062 0.940 0.396 0.666 10.042 0.876
80 0.907 0.985 0.415 0.492 11.201 0.977
90 0.727 1.000 0.421 0.306 11.999 1.047
Theo [5]/Phần 10/Chương 1/Mục 1.4.9 : Khi có lỗ ở mạn,boong cao nhất hoặc trong các thượng tầng của tàu mà qua đó nước có thê lọt vào bên trong thân tàu thì đường cong ổn định chỉ tính đến góc vào nước.Những độ nghiêng lớn hơn góc vào nước được xem là mất ổn định hoàn toàn và đồ thijoonr định phải ngắt đoạn tại góc nghiêng đó.
Theo [5]/Phần 10/Chương 2/Mục 2.1.1 : Tay đòn lớn nhất của đồ thì ổn định tĩnh lmax ≥0,25 m với tàu có chiều dài L ≤ 80 m . Góc nghiêng θmax ≥ 300.
Góc có cánh tay đòn ổn định tĩnh cực đại θmax = 400.
THIẾT KẾ TÀU KÉO 2x600HP HOẠT ĐỘNG TẠI CẢNG ĐÀ NẴNG
Trang 111 Với kết quả tính toán ổn định tĩnh và động với tiêu chuẩn ổn định theo qui phạm là thỏa mãn.Vậy tàu đƣợc ổn định.
5.3.2.3.Kiểm tra theo tiêu chuẩn thời tiết : Tra quy phạm tiêu chuẩn thời tiết : Tính mô men nghiên do áp suất gió Mv
Theo [5]/Phần 10/Chương 2/Mục 2.3.2 : Mô men nghiêng do áp suất gió Mv tính theo công thức :
Mv=0,001.pv.Av.Z Trong đó :
pv : áp suất gió,phụ thuộc vào vùng hoạt động của tàu và tay đòn hứng gió.Tra bảng 10/2.1
Av : diện tích mặt hứng gió (m2)
Z : tay đòn hứng gió.Tính từ tâm của diện tích hứng gió đến mặt phẳng đường nước ở trạng thái đang xét (m)
THIẾT KẾ TÀU KÉO 2x600HP HOẠT ĐỘNG TẠI CẢNG ĐÀ NẴNG
Trang 112 Tính diện tích và tay đòn hứng gió theo các trạng thái tải trọng tính toán:
Trạng thái N01 : T= 2,32 m
Bảng 5-9/1 : Diện tích và tay đòn hứng gió
STT Hạng mục Ai
(m2)
zi (m)
Mzi (m3) 1 Mạn khô, thƣợng
tầng, be gió 81.326 2.264 184.122
2 Ống khói 5.250 2.264 11.886
3 Cột đèn 0.410 8.910 3.653
Tổng 86.986 199.661
Chiều chìm tàu T = 2.320 m
Diện tích mặt hứng gió AV = 86.986 m2 Chiều cao tâm hứng gió ZV = 2.295 m
Mô men nghiêng do áp suất gió gây ra : MV = 0,001.pv.AV.ZV
= 0,001.267,025.86,986.2,295
= 53,3 (kN.m)
THIẾT KẾ TÀU KÉO 2x600HP HOẠT ĐỘNG TẠI CẢNG ĐÀ NẴNG
Trang 113 Trạng thái N02 : T= 2,6 m
Bảng 5-9/2 : Diện tích và tay đòn hứng gió
STT Hạng mục Ai
(m2)
zi (m)
Mzi (m3) 1 Mạn khô, thƣợng
tầng, be gió 74.680 2.150 160.562
2 Ống khói 5.250 5.270 27.668
3 Cột đèn 0.410 9.190 3.768
Tổng 80.340 191.997
Chiều chìm tàu T = 2.6 m Diện tích mặt hứng gió AV = 80.340 m2 Chiều cao tâm hứng gió ZV = 2.390 m
Mô men nghiêng do áp suất gió gây ra : MV = 0,001.pv.AV.ZV
= 0,001.250,3.80,34.2,39
= 48,06 (kN.m)
THIẾT KẾ TÀU KÉO 2x600HP HOẠT ĐỘNG TẠI CẢNG ĐÀ NẴNG
Trang 114 Bảng tổng hợp: Mô men nghiêng tác động lên tàu theo các phương án tải trọng :
Bảng 5-10 : Mô men nghiêng tác động lên tàu theo các tải trọng
STT Đại lƣợng tính Đơn vị
Các trạng thái tải trọng N01 N02
1 Lượng chiếm nươc D Tấn 212,73 236,7
2 Chiều chìm trung bình T m 2,32 2,6
3 Cao độ tâm mặt hứng gió ZGi m 2,264 2,15
4 Tay đòn hứng gió Zv m 2,295 12,39
5 Áp suất gió p kG/m2 267,025 250,3
6 Diện tích mặt hứng gió Av m2 89,986 80,4
7 Mô men nghiêng do gió Mv T.m 5,43 4,9
Mô men lật MC :
C .C
M D l (T.m)
Trong đó :
D : Trọng lƣợng tàu tại trạng thái đang xét lC : Xác định trên đồ thị lθ
THIẾT KẾ TÀU KÉO 2x600HP HOẠT ĐỘNG TẠI CẢNG ĐÀ NẴNG
Trang 115 Tính biên độ chòng chành θr theo các trạng thái tải trọng
Bảng 5-11 : Bảng tính biên độ chòng chành θr
STT Đại lƣợng tính Đơn vị
Các trạng thái tải trọng N01 N02
1 Lượng chiếm nước D T 212,73 236,7
2 Mớn nước trung bình m 2,32 2,32
3 Chiều cao tâm nghiêng h0 m 2,002 2,309
4 Thể tích chìm của tàu m3 206,1 236,7
5 Chiều rộng tàu B m 7,5 7,5
6 Hệ số béo thể tích CB 0,523 0,49
7 (h0)1/2/B 0,19 0,203
8 Tỉ số B/T 3,233 2,885
9 Y (tra bảng 10/2.2,phụ thuộc (h0)1/2/B) 31 31 10 X1 (tra bảng 10/2.3,phụ thuộc B/T) 0,853 0,90 11 X2(tra bảng 10/2.4,phụ thuộc CB ) 0,852 0,75
12 θr = X1.X2.Y Độ 22,53 21
13 θr (Chọn) Độ 25 20
THIẾT KẾ TÀU KÉO 2x600HP HOẠT ĐỘNG TẠI CẢNG ĐÀ NẴNG
Trang 116 Tổng kết kết quả tính hệ số k :
Bảng 5-12 : Bảng tính hệ số an toàn k
STT Đại lƣợng tính Đơn vị
Các trạng thái tải trọng N01 N02
1 Lượng chiếm nước D T 212,73 336,7
2 Chiều chìm T m 2,32 2,6
3 Biên độ chòng chành θr Độ 25 20
4 Góc vào nước θvn Độ 40 35
5 Tay đòn cho phép lC m 0,17 0,128
6 Mô men nghiêng cho phép Mc T.m 35,07 29,56
7 Mô men nghiêng do gió Mv T.m 5,43 4,9
8 Hệ số an toàn k 6,46 6,03
Dựa vào bảng kết quả tính toán.Ta có hệ số an toàn k > 1 .Vậy tàu đảm bảo ổn định theo qui phạm.
THIẾT KẾ TÀU KÉO 2x600HP HOẠT ĐỘNG TẠI CẢNG ĐÀ NẴNG
Trang 117