HỆ THỐNG TÀU potx

CHƯƠNG I HỆ THỐNG TÀU THỦY Hệ thống chung của tàu gồm hệ đường ống, các thiết bị, máy móc chuyên ngành, dụng cụ đo vv… đảm trách chuyển dịch hàng lỏng, khí, không khí trong nội bộ tàu,

HỆ THỐNG TÀU

Thành phố Hồ Chí Minh 10/2002 TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI TP HỒ CHÍ MINH

TRẦN CÔNG NGHỊ

HỆ THỐNG TÀU

Tài liệu học tập giành cho sinh viên ngành đóng tàu

Thành phố Hồ Chí Minh 10/2002

MỤC LỤC

Chương I: Hệ thống tàu

1 Yêu cầu về hệ thống phòng và chống cháy 39

Chương V: Hệ thống cấp nước sinh hoạt, vệ sinh 73

CHƯƠNG I

HỆ THỐNG TÀU THỦY

Hệ thống chung của tàu gồm hệ đường ống, các thiết bị, máy móc chuyên ngành, dụng cụ đo vv… đảm trách chuyển dịch hàng lỏng, khí, không khí trong nội bộ tàu, nhờ đó tàu hoạt động bình thường, đúng chức năng Trong các hệ thống này không đề cập các ống, thiết bị giành cho hệ thống máy tàu Hệ thống này theo cách dùng các nhà đóng tàu sử dụng tiếng Anh thuộc về các hệ thống phục vụ tàu (ship service systems) [3], theo cách dùng trong sách tiếng Nga sẽ là hệ thống tàu [1],[2]

Các hệ thống chung của tàu trên tàu dân sự gồm: hệ thống hút khô, nước dằn, hệ thống cứu hỏa, hệ thống cấp nước sinh hoạt, hệ thống nước vệ sinh, hệ thống điều hòa không khí, hệ thống thông gió, hệ làm lạnh trên tàu có khoang hàng lạnh, hệ thống khí nén, hệ thống đặc biệt trên tàu dầu

1 Đơn vị đo trong hệ thống SI

Trong sách này sẽ sử dụng đơn vị đo theo hệ thống SI

Khối lượng : kg

Thời gian : giây, (viết tắt sec, s)

Lực : Newton, viết tắt N = 1kg.1m/s2

Áp suất : Pascal = N/m2

Trọng lượng riêng : kG/m3 = 9,80665 N/m3

Công, năng lượng : kG.m = 9,80665 J

Công suất : lG.m/s = 9,80665 W; 1 ML = 735,499 W

Áp lực : 1 bar = 105 N/m2; (1 m cột nước) 1m cn = 9,80655 N/m2

1 at = 1kG/cm2 = 9.80665.104 N/m2 ≈ 0,1 MPa

2 Ống trên tàu

Các ống dùng trên tàu làm từ thép hoặc kim loại màu Ống làm từ nhựa cũng được phép dùng trên các tàu dân sự Căn cứ chọn vật liệu ống thường từ tính chất chất lỏng hoặc khí đi qua ống Các chất này, trong thực tế sử dụng thường gặp: nước ngọt nóng hoặc lạnh, nước biển, hơi nước, không khí, dầu, nhớt, sản phẩm từ dầu, hóa chất vv… Hoá chất và những chất lỏng, khí hoạt tính cao chỉ được chuyển qua ống làm từ vật liệu chống ăn mòn, chống phản ứng hóa học với các chất đi qua

Dy sẽ dùng trong các bảng tính Đường kính qui ước của ống luôn được tiêu chuẩn hóa Ống trong ngàmh đóng tàu có đường kính Dy theo dãy sau: 3, 6, 10, 15, 20, 25, 32, 40,

50, 70, 80, 100, 125, 150, 200, 250, 300, 350 , 400, 500 Chiều dày ống tính chọn theo áp lực chất lỏng hoặc khí chảy qua

Đường ống có thể chịu được áp lực thiết kế (áp lực qui ước, áp lực định mức), ký

hiệu py , cùng giá trị áp lực tính bằng N/m2 Áp lực này luôn được tính trong điều kiện môi trường, trong đó có nhiệt độ Đơn vị đo dùng trước đây như đã nêu là kG/cm2 còn ngày nay là Pascal Ống thép theo qui ước, sẽ phải làm việc trong điều kiện môi trường chịu nhiệt độ đến 200°C, ống đồng, laton, bron chịu nhiệt độ qui ước120°C Trường hợp ống phải làm việc trên nhiệt độ qui ước, các bảng tính riêng được đưa vào xem xét và chọn lựa

Những qui định sau đây ghi tại TCVN 6259-3:1997 (Qui phạm phân cấp và đóng tàu biển vỏ thép, Phần 3: Hệ thống máy tàu)

Áp suất thiết kế (p) và nhiệt độ thiết kế (t)

Loại chất

Hơi nước và dầu

nóng p > 1,6 MPa hoặc t > 300° C p ≤ 1,6 MPa và t ≤ 300° C

132 phần 3 Qui phạm, theo đó:

6,1

;7,

220 2

E f

R

f = =

trong đó R20 - giới hạn bền kéo nhỏ nhất của vật liệu ở nhiệt độ trong phòng, (N/mm2),

Et - giới hạn chảy hoặc giới hạn qui ước của vật liệu ở nhiệt độ thiết kế, (N/mm2)

Các ống phải có độ dày đảm bảo khi bố trí vào các hệ thống trong tàu Chiều dày qui định của ống chịu áp lực bên trong xác định theo công thức ghi trong tiêu chuẩn Nhà nước

tr = t0 + b + C (mm)

trong đó

p fJ

pD t

b - số bù thêm chiều dày bị biến mỏng khi uốn, b = 0

5,2

1

t R

D

C – lượng bù thêm cho ăn mòn, (mm)

Trong mọi trường hợp chiều dày ống thép phải lớn hơn chiều dày qui phạm ghi tại tiêu chuẩn đang đề cập, bảng 3/12.6(1) trang 135

Hình 1 Nối ống trực tiếp

Các ống phải qua thử nghiệm áp lực Áp lực sử dụng trong điều kiện thử lớn hơn áp lực qui ước 1,25 – 2 lần Cụ thể hơn, các ống nhóm I, II, các ống hơi nước, các ống cấp nước, các ống khí nén và các ống dầu đốt có áp suất thiết kế trên 0,35MPa phải được thử thủy lực cùng với các phụ tùng đã được hàn sau gia công, ở áp suất bằng 1,5 lần áp suất thiết kế

Ống trên tàu được sơn màu nhằm giúp người lắp ráp và người dùng phân biệt loại hàng qua ống Màu được sơn thành khoanh tròn ngoài ống, chiều dài khoanh từ 25 - 50mm, tại những vị trí dễ nhận thấy Màu qui ước dùng như sau: ống hút khô màu đen, ống hệ thống nước dằn vàng, hơi nước màu đỏ, đường nước ngọt màu xám, ống dẫn hệ thống vệ sinh màu đen, ống dẫn khí hệ thống thông gió màu xanh nước biển, ống dẫn không khí nói chung màu xanh da trời

Các ống nối với nhau nhờ các mối nối tiêu chuẩn: 1) nối trực tiếp các đoạn ống và 2) nối bằng bích, các phụ tùng đường ống

Nối ống trực tiếp theo dạng hàn giáp mép Với các ống có đường kính danh nghĩa

không lớn hơn 50mm có thể dùng cách hàn có ống lồng ngoài, tức hàn chồng mép nhờ vòng đệm, hình 1

Chỉ những đường ống có đường kính danh nghĩa dưới 25mm thuộc nhóm I, II mới được phép nối ren Ống nhóm III với đường kính anh nghĩa không lớn hơn 50mm được phép nối ren

Nối ống với mặt bích hoăïc phụ tùng đường ống phải phù hợp với điều kiện làm

việc, có kết cấu và độ bền thỏa mãn các yêu cầu ghi tại tiêu chuẩn nhà nước

Hình 2 Nối ống bằng bích

Các đoạn ống nối giúp bắt ống qua các vật cách như boong, vách vv… có dạng

nêu tại hình 3 Cơ cấu chính của cụm chi tiết này gồm hai bích chờ ký hiệu 1, một bích 3 áp vào vách 2 Bản thân đoạn ống 4 bị hạn chế giữa hai bích chờ

Phương án thứ hai bắt ống qua vách nhờ bích áp sát (trên) hoặc bích thông (dưới) Các bích này được hàn trực tiếp vào vách, các ống cùng bích sẽ gắn vào bích này trong giai đoạn tiếp theo

Hình 3 Nối ống qua vách

Chi tiết nối và hướng ống theo góc xác định khá đa dạng Hình 4 tiếp giới thiệu các “cút” thường gặp trên tàu Theo cách gọi khá quen trong nghề, ống nối cho phép bắt hai đường ống vuông góc nhau tại hình 4a mang tên khủy tay hoặc đầu gối, hình 4b mối nối 3 nhánh, hình 4c cút bốn nhánh

Hình 4

Để giảm độ căng ống, dọc đường ống và những khu vực thay đổi hướng người ta phải bố trí các đoạn ống giãn nở, tiếng Anh: expansion arrangement, cho phép ống co giãn khi thay đổi nhiệt độ hoặc biến dạng đủ lớn, hình 5

Hình 5 Đoạn ống co giãn

qua van nhờ nút, và van (globe valve), đóng mở bằng cách đậy hoặc mở nắp miệng ống

nhờ nút đậy thường ở dạng đĩa

Hình 6 giới thiệu cấu tạo van nút, kiểu

van thông Tên gọi các chi tiết, với phụ đề ghi

thuật ngữ tiếng Anh gồm: 1 – thân van (body),

2 – bulon tay vặn (lever bolt) , 3 – tay vặn

(lever), 4 – chặn ép tuyp (split ring), 5 – làm kín

(packing sleeve), 6 – nút (plug) Van nút được

chế tạo theo nhiều kiểu khác nhau, làm được

các chức năng khác nhau

Sơ đồ làm việc của van nút được trình bày tại hình 7 và hình 8 Hình 6 Van nút

Hình 7

Bảng đầu tiên trên hình 8, đánh dấu bằng I, trình bày nguyên tác mở và đóng van thông Bảng II trình bày cách làm việc van ba ngả, nút có lỗ thông dạng chữ L, bảng III van ba ngả , nút có lỗ thông hình chữ T, còn IV van nút đa ngả vào và ra

Hình 8 Làm việc của van nút

Van dùng trên các tàu, nêu tại hình 9 mang những tên gọi khác nhau, làm những việc khác nhau Van a) van chặn, b), c) van một chiều, d) van thông một chiều, e) hộp van Trong số các van đang nêu, van c) còn có tên gọi đầy đủ van điều chỉnh có khả năng thay cho các van cùng nhóm làm những chức năng khác nhau

Hình 9 Van chặn

Hình 9e

Các chi tiết đặc trưng van chặn thường gặp, hình 9a, gồm: 1 – thân van (body), 2 – nắp van (bonnet), 3 – cán (stem), 4 – trục, 5 – tay quay (handwheel), 6 – chặn làm kín (gland), 7 – vòng làm kín (gland packing), 8 – nắp chặn (disk)

Van tiết lưu dùng khi cần hạ áp suất dòng chất lỏng trong đoạn ống Van nhóm này

còn có tên gọi van bướm Thay đổi độ lớn khe hở để dòng chảy đi qua làm thay đổi vận tốc dòng Hậu quả tăng vận tốc dòng chảy là áp lực trong dòng sẽ giảm như trình bày tại định lý Bernoulli Kết cấu tiêu biểu van tiết lưu trình bày tại hình 10 Cánh bướm 1 gắn cố định với trục 3, chuyển động lên xuống qua lỗ trục của nắp 4 Điều chỉnh mức cao hoặc thấp của trục bằng cách chỉnh đai ốc 7 Thiết bị 6 bao che đầu trục, đai ốc chùm kín các chi tiết vừa nêu

Hình 10 Van tiết lưu Hình 11 Van an toàn

Van an toàn rất cần thiết trong tất cả hệ thống ống nhằm tránh cho hệ thống ống

bị hỏng do tăng áp Kết cấu của van an toàn thường gặp gồm những chi tiết: bu lông điều chỉnh 1 bố trí tại nắp ống xả 2 Lò xo trụ 4 bị ép giữa hai đĩa 3 phía trên, và dưới có nhiệm vụ chặn lỗ thoát của van dưới đĩa chặn 5 Toàn bộ thiết bị đặt trong thân van 7 Thông qua lỗ quan sát 6, gọi là window để theo dõi phần trong van Trường hợp áp suất trong hệ thống đúng mức qui định, van ở tư thế nằm im, như trình bày tại hình 11, song khi áp lực này bị tăng quá 10% áp lực định mức, chất lỏng hoặc khí với áp lực lớn trong ống thắng lực nén lò xo, đẩy đĩa 5 lên cao và thoát ra ngoài Khi áp lực trở lại giá trị ban đầu, lò xo ấn đĩa 5 chèn kín ống xả

Trong thực tế người ta còn dùng van tiết áp làm van an toàn cho những trường hợp cần thiết Cấu tạo van kiểu hai trình bày tại hình 12 Khác với van

an toàn vừa nêu, lỗ thoát từ van nhóm này dẫn đến đường ống qui định, không nhất thiết phải xả ra khí quyển như đã trình bày tại hình 11 Trường hợp áp lực trong đường ống dẫn bị tăng quá mức qui định, châùt lỏng hoặc khí chảy theo đường mũi tên, chuyển sang hệ thống ống qui định để tiếp tục xử lý mà không phải thải

Van giảm áp dùng điều chỉnh áp lực trong đường ống, bằng cách đó giữ cho áp lực

ổn định trong suốt quá trình làm việc Giảm áp lực trong ống thực hiện tự động Hình 13 trình bày kết cấu van giảm áp tiêu biểu Thân van 1 có ba miệng dạng bích nối ống Hai bích mộp nằm phía trái hình, nối ống dẫn vào, bích bên phải là đầu ra Cụm thiết bị điều chỉnh khe hở van nằm trên tấm màng 4, bắt qua bích phía trên Lò xo 5 giữa hai đĩa có thể cân chỉnh độ căng nhờ vít 6 Nguyên lý làm việc của van điều áp rất đơn giản Giả sử dòng đầu vào với áp lực p1 đảm bảo áp lực đầu ra p2 Nếu vì lý do nào đó, p1 tăng quá mức định và làm tăng giá trị p2 Trường hợp này chất lỏng sẽ theo rãnh 7 để tràn vào khoảng không dưới tấm 4 rồi tiếp tục nén lò xo, mở rộng phần chứa chất lỏng do tăng áp

p2 Hậu quả việc này là áp lực p2 bị giảm để rồi trở về giá trị qui định

Kết cấu van cùng kiểu còn có dạng như nêu tại hình 13b

Hình 13 Van điều áp (giảm áp)

Van nêm dùng rộng rãi trong tàu Van kiểu này thường được đặt tại những vị trí

khó tiếp cận còn tay điều khiển được nối dài lên những vị trí thích hợp cho công việc điều khiển, ví dụ tại các sàn thoáng hoặc trên boong tàu Hình 14 trình bày van nêm dùng trong tàu dầu Van nêm đường kính lớn Dy từ 300 đến 800 đang có mặt trên tàu

Van xả một chiều dùng nhiều trong hệ

thống vệ sinh những tàu đóng trước đây nhằm tự động xả nước vệ sinh ra mạn hoặc đáy tàu mà không cho phép nước bên ngoài mạn chảy ngược vào tàu, hình 15

Hình 14

Van xả với tấm chắn xoay quanh trục đứng làm chức năng tương tự van xả đang trình bày tại hình 15 song kết cấu có đổi thay Lá chắn cửa van quay quanh trục đứng , cho phép đóng kín hoàn toàn hoặc mở với mức định trước Khi lá chắn mở hết cỡ, vuông góc với mặt phẳng qua miệng van, nước sẽ tháo ra với mức cao nhất Điều khiển lá chắn xoay qua hệ thống vặn bằng tay hoặc nhờ thiết bị thủy lực Hình 16 trình bày cửa van đóng mở bằng thủy lực 1 và cả bằng tay nhờ tay quay 2

Hình 16

Van dạng này có kết cấu hết sức đơn giản song phạm vi làm việc không rộng vì độ kín không cao, chỉ đảm bảo kín khi áp lực dưới 0,5 MPa Van dùng trong tàu dầu, trong khoang hành, hệ thống ống dẫn khí, và hệ thống khí trơ Đường kính danh nghĩa các ống cùng van dạng này từ Dy 400 đến Dy 1000

Ống thăm (ống đo) trên tàu dùng trong việc đưa các thước đo vào các két nằm

sâu trong tàu Đường kính ống dùng trong việc này thường vào khoảng 30 – 50mm Miệng ống thường bố trí tại boong, đậy kín bằng nắp khi không đo đạc, hình 17 Ống đo mức nước trong két có thể thực hiện theo các dạng nêu tại hình 18

Hình 17

Điều khiển van

Thông thường tay vặn van gắn liền trên van Trực tiếp vặn tay vặn để điều khiển van đóng hoặc mở Những van bố trí tại những vùng dễ đến và rộng chỗ thao tác có kết cấu dạng này Tuy nhiên các van trên tàu phần lớn bố trí tại những vị trí khó đến, hoặc những khu vực không gian chật chội, không đủ chỗ cho người thao tác vặn tay vặn gắn liền Trong những trường hợp này cần thiết trang bị những thiết bị truyền động, điều khiển từ xa

Truyền động điện, truyền

động thủy lực, truyền động bằng

khí nén dùng phổ biến trong lĩnh

vực này Truyền động cơ khí

dùng trong điều khiển van có

mặt trên hầu hết các tàu

Nguyên lý làm việc truyền động

cơ khí giới thiệu tại hình 19

Điều khiển van từ xa phải thỏa mãn các yêu cầu sử dụng và yêu cầu an toàn

Hình 19

• Đảm bảo đóng, mở van trong mọi trường hợp khi có yêu cầu

• Đảm bảo van không tự đóng, mở khi không có tín hiệu điều khiển

• Trong mọi trường hợp, thiết bị đóng, mở van dự phòng sẵn sàng thay thế cho thiết bị chính

Hệ thống điều khiển van bằng cơ khí trình bày tại hình 20

Hình 20 Truyền động các dăng

Hai ví dụ tiếp theo giới thiệu cách điều khiển van bằng khí nén, hình 21a và điều khiên van chêm nhờ hệ thống thủy lực, 21b

Hình 21

4 Bơm dùng trong các hệ thống tàu

Thường gặp trên tàu các bơm piston, hình 22a và bơm ly tâm, hình 22b

Các thông số đặc trưng bơm người thiết kế phải xác định khi thiết kế hệ thống bao gồm: năng suất, cột áp, công suất động cơ kéo bơm, hiệu suất bơm và chiều cao tối đa cột hút

Hình 22a 22b

Bơm piston gồm xi lanh 2, piston 1 hoạt động trong đó cùnh van 3, 4 Khi piston chuyển động lên, vùng áp suất thấp xuất hiện trong xi lanh, van số 4 bị nước đẩy, mở ra đón nước vào Khi piston chuyển động xuống, nước bị dồn nén, ép van 3 mở, nước tháo ra theo đường ống Nước chuyển động trong hệ thống này như trình bày bằng các mũi tên

Bơm piston làm việc hiệu quả song bản thân bơm quá nặng nề, cồng kềnh Tiếng ồn do bơm piston gây ra thường lớn

Bơm ly tâm tiêu biểu gồm thân bơm 2, bánh công tác 1 cùng các cánh trên đó Bánh công tác quay nhờ động cơ đặt bên ngoài Cánh bơm như thiết bị máy thủy lực chuyển hóa năng lượng cơ học cho nước, làm cho nước qua cánh bị đẩy ra vòng xoắn 4 để rồi hướng ra ống dẫn 5

Năng suất bơm ký hiệu Q, chỉ lượng nước qua bơm trong đơn vị thời gian Trong hệ mét, năng suất tính bằng m3/s, còn trong thực tế sử dụng chúng ta quen dùng đơn vị đo

m3/h hoặc thỉnh thoảng còn thay m3 bằng tấn khối lượng Đơn vị dùng cho bơm cỡ nhỏ có thể là lít/phút

Cột áp bơm đo bằng mét cột nước, m cn

Năng lượng cần cho bơm làm việc, đẩy khối nước qua bơm trong đơn vị thời gian, tính bằng m3/s, và nâng đến cột áp H tính bằng m, được hiểu như sau:

η

ρ

1000

gH Q

trong đó: ρ - mật độ nước, kg/m3, g - gia tốc trường trái đất, m/s2, η - hiệu suất bơm

Bơm ly tâm có thể đạt hiệu suất η = 0,6 ÷ 0,75

Bơm ly tâm được sản xuất theo hai tư thế, bơm đứng và bơm ngang Bơm đứng thường có kích thước gọn, chiếm không gian không quá rộng khi bố trí Kết cấu bơm đứng tiêu biểu như tại hình 23 Kết cấu chính gồm thân bơm 3, bánh công tác 4 gắn trên trục

11, động cơ điện 8 Đai ốc hãm 2 vừa bắt chặt bánh công tác vào trục, vừa làm nhiệm vụ hãm toàn bộ kết cấu tại vị trí đã định trong bất cứ điều kiện nào Ống hút 1 đặt dưới cùng

Hình 23 Bơm ly tâm đứng

Hình C Bơm dầu trong tàu dầu

Vòng quay bánh công tác bơm tàu thủy thường được được thiết kế để quay với vòng quay đủ lớn, tương ứng vòng quay động cơ điện thông dụng Nhờ điều này bơm ly

tâm phổ biến rất rộng rãi trong công nghiệp, kể cả trong ngành tàu thuyền Kết cấu của bơm giản đơn, chế tạo bơm không phải là công nghệ quá khó So với bơm khác kiểu, kích thước phủ bì bơm ly tâm nhỏ hơn, khối lượng bơm nhỏ hơn

Bản thân bơm li tâm không thể tự hút nước khi khởi động mà yêu cầu phải có nước ém sẵn trên bánh công tác để nó đẩy nước đi như qui định Trước khi khởi động bơm người ta phải “mồi nước” nhằm đáp ứng yêu cầu đang nêu

Các bơm li tâm dùng cho các hệ thống tàu tổ chức theo tư thế ngang được gắn thêm bơm chân không nhỏ làm chức năng bơm mồi Bơm ly tâm đặt ngang, kiểu tự mồi trình bày tại hình 24 Trong bơm này bánh công tác bơm ly tâm 1 và bánh công tác bơm chân không đóng vai trò chức năng bơm mồi cùng gắn trên một trục ngang Trên hình chúng ta còn nhìn thấy cơ cấu dẫn không khí ra khỏi bơm gồm ta lắc 5, ống xả 4 Bơm chân không dùng vào việc này thiết kế theo hai kiểu, làm việc khác nhau Kiểu bơm chân không giới thiệu tại hình làm việc liên tục cùng bơm ly tâm, tỏ ra thích hợp trong hệ thống hút khô, dằn tàu Kiểu thứ hai chỉ làm đúng chức năng mồi nước, không tham gia bơmkhi đã xong phần việc chính

Hình 25 Bơm ly tâm kiểu tự mồi

5 Công thức tính lưu lượng, vận tốc dòng chảy trong ống

Cơ sở xác định các thông số cơ bản hệ thống đường ống là các phép tính thủy lực hệ đường ống thuộc bô môn “Cơ học chất lỏng” Những công thức cần thiết, sử dụng trong giáo trình nhắc lại tại đây giúp bạn đọc hệ thống cách tính

Từ nguyên lý bảo tồn vật chất có thể thấy rằng, lượng chất lỏng qua mặt cắt bất kỳ hệ đường ống phải được bảo toàn Khối lượng m1 chất lỏng chảy qua mặt cắt I, diện tích a1 phải bằng khối lượng m2 chảy qua mặt cắt II, diện tích a2 trong cùng ống đó Trường hợp vận tốc dòng chảy đo tại các mặt cắt ngang ống như nhau, bằng v, lượng chất lỏng chảy qua được tính là Q = a.v; và G = ρQ = ρav Xét dòng chất lỏng không nén, ρ

= const, qua hai tiết diện khác nhau a1 và a2, công thức cuối cho phép viết:

Trong tính toán dòng chảy chất lỏng trong đường ống người ta sử dụng định luật Bernoulli để xác định thay đổi áp lực khi vận tốc đổi thay Với chất lỏng không nén, mật độ phụ thuộc vào áp lực, công thức Bernoulli mang dạng1:

0)(

2 1

2 2 1

(

2 1

2 2 1 2 2

z z g p

Từ (1) có thể viết: Q = a1v1 = a2v2 và v1 = v2a2 / a1

Thay vàophương trình Bernoulli có thể nhận:

2 1

2 2

2 1 2

1

2

a a

p p v

2 2

2 1 2

1

2

a a

p p a

2

1

1 2

2 1

D

fL v p

p ρ ρ (3)

trong đó f – hệ số ma sát, L – chiều dài đoạn ống, tính từ mặt cắt 1 đến mặt cắt 2,

D – đường kính trong của ống, v - vận tốc trung bình trong ống

Công thức (3) còn được hiểu như sau:

1

2 1 1 2

2

2 2 2

22

v p D

fL v gz v

p

++

=+

++

ρ

ρ (4)

Ví dụ 2: Tính tổn thất áp lực dòng chảy trong ống cho hai trường hợp sau Dòng chảy nước

mật độ ρ = 998 kg/m3, lưu lượng chất lỏng 5 L/s ; Ống tròn đường kính trong d = 6 cm, dài 20m; Hệ số ma sát f = 0,02

a) Chịu tổn thất áp lực khi nằm ngang

p 2

1 2

2

1ρ -10,40 kPa

b) Trường hợp ống nâng lên cao, góc nâng 5°

Độ cao ống thay đổi z2 – z1 = 20.sin 0,1 = 1,997m

p ρ ( )ρ

2

1

1 2

2 1

Phương trình Bernoulli còn thể hiện dưới dạng của chiều cao vận tốc v2/2g, chiều cao cột áp (head), p/ρg và chiều cao z

02

)(

2

2 1

2 2 1 2 1 2

2

=

−+

−+

−+

×

g

v v z z g

p p g

v

D

fL

ρ (5)

Đại lượng (fL/D)v2/2g trình bày tổn thất cột áp hf do ma sát

Hệ số ma sát f của dòng chảy tầng trong ống tròn tính theo công thức trong thủy lực học đường ống: f = 64/ReD, trong đó số Reynolds có dạng:

Tổn thất áp lực dòng chảy trong van, cút được tính theo công thức kinh nghiệm

2

2

1

v K

p=− ρ

g

v K h

½ mở 4,5

¼ mở 24,0 Van chặn, hình 9, mở 6,4

Ví dụ 3: Tính áp lực tại vị trí cuối ống của hệ thống ống bố trí như tại hình 27 gồm

hai cùi chỏ 90°, hai 45°, một van thông có nắp quay Đoạn ống lớn 100m ống d1 = 15cm,

đoạn sau 30m, d2 = 7,5cm Q = 0,01m3/s, nhiệt độ nước 20°C; đồng đo áp lực tại điểm đầu

2 2 5 , 7

2

5 , 7

2 1 1

22

22

22

p gz v v

K

v D

fL v

K

v D

fL gz

v

p

d

d d

d

+++

2 5

10

15,05659,0

6 5

,

10

075,0264,2

từ đồ thị có thể xác định f15 = 0,025; f7,5 = 0,027

Mặt khác (∑)15 = 0,75 + 0,75 = 1,5; (∑)7,5 = 0,33 +0,35 + 0,35 +0,2 =1,23

Thay các giá trị trên vào phương trình (*) có thể nhận:

p2 – p1 = -134 kPa, và p2 = 250 – 134 = 116 kPa

NGUYÊN TẮC CHUNG THIẾT KẾ HỆ THỐNG TÀU

Thiết kế hệ thống giống như thiết kế thân tàu hoặc bố trí các hệ thống động lực tàu, trải qua ba giai đoạn: thiết kế sơ bộ, thiết kế kỹ thuật và sau đó thiết kế cho thi công

Căn cứ vào thiết kế tàu, trong đó có kích thước chính tàu, phân khoang, bố trí buồng máy, bố trí khoang hàng, kiểu hàng vận chuyển trên tàu để xác định các thông số cần thiết cho hệ thống Những đặc tính chính hệ thống phải được xác định nagy từ giai đoạn đầu là chất lỏng hoặc khí đi qua hệ thống ống, đường đi của ống, vị trí đặt van , vị trí đặt thié6t

bị điều khiển Vật liệu ống phải được nêu trong giai đoạn này Các phép tính thủy lực được sử dụng chọn lưu lượng chất lỏng, khí qua ống, đường kính ống, chiều cao cột áp và

Trong giai đoạn thiết kế kỹ thuật xác định chính thức các thông số hệ thống vừa phát thảo Trong giai đoạn này phải xác định đủ thiết bị đường ống, phụ tùng và các chi tiết đi kèm Các phép tính thủy lực, năng lượng thực hiện trên cơ sở các dữ liệu thực tế

Thiết kế phục vụ thi công bao gồm bản vẽ chi tiết , hướng dẫn thi công, hướng dẫn lắp và qui trình thử

YÊU CẦU KỸ THUẬT CHO CÁC HỆ THỐNG

• Độ tin cậy hệ thống phải cao, đảm bảo tàu khai thác an toàn và bền

• Các chi tiết tham gia các hệ thống thuộc dạng thống nhất hoá, tiêu chuẩn hóa, tạo điều kiện lắp ráp thuận lợi, thay thế dễ dàng

• Các hệ thống phải bố trí hợp lý, chiếm không gian ít nhất, chi phí vật liệu ít nhất trên cơ sở đảm bảo an toàn hoạt động

• Vật liệu làm hệ thống nhất thiết là vật liệu chịu được tác động môi trường biển và chịu tác động hóa học, cơ học từ các chất chảy qua hệ thống

• Bố trí hệ thống tại những vị trí không bị thiết bị khác của tàu gây hư hại, ví dụ không bố trí hệ thống nhạy cảm tại vùng cẩu hàng thường xuyên hoạt động và có thể có sự cố

• Hoạt động các hệ thống không gây ô nhiểm môi trường, không làm bẩn vùng nước tàu đậu hoặc đi qua, không cho phép xẩy ra rò rỉ dầu và các sản phẩm từ dầu

Bố trí hệ thống ống và máy móc, thiết bị, phụ tùng

Đường ống chính của mỗi hệ thống được qui hoạch cụ thể, sắp xếp theo dạng chuẩn: bố trí thẳng hàng hay còn gọi hệ thống tuyến tính, bố trí vòng kín và bố trí hỗn hợp

Bố trí thẳng đơn giản hơn cả, chi phí vật tư thiết bị không nhiều, được sử dụng phổ biến trên tàu Theo sơ đồ dạng này, hình 16a, ống chính 1 chạy thẳng, dọc tàu Các nhánh ống 2 bố trí tại nơi có nhu cầu và nối vào ống chính Hệ thống thông biển gồm van thông biển (kingstone) 5 nới với ống xả (hút) 4 để đến bơm 3 Bơm nối liền hai cụm thiết bị vừa nêu với nhau

Hệ thống vòng gồm hai hệ đường ống, mỗi hệ đường ống tương tự hệ thống tuyến tính nêu trên đặt gần mạn, chạy song song với nhau Hai hệ thống dùng chung cụm bơm, van thông biển, hình 16b Có thể nhận xét từ đầu, lượng vật tư thiết bị cho hệ thống vòng lớn hơn hệ thống tuyến tính, tuy nhiên lợi thế do hệthống vòng đưa lại nhiều Tuổi thọ của hệ thống cao hơn vì thời gian chịu tải của nó không căng thẳng bằng hệ thống trước Tính

cơ động cải thiện hơn và quan trọng nhất hệ thống bên mạn này có thể thay thế hệ thống bên mạn kia trường hợp một bên có sự cố

Hệ thống hỗn hợp thực tế là thiết kế hệ thống vòng có tính đến tiết kiệm vật tư, thiết bị Những vùng trung gian, hệ thống tuyến tính thay thế hệ thống vòng làm giảm đáng kể ống và các phụ tùng Tàu lớn người ta thường dùng hệ thống hỗn hợp khi thiết kế hệ thống

Đường ống chính thông lệ bố trí dưới tấm đáy trong nếu tiện, dưới sàn, dọc hanøh lang, dọc lối đi trong tàu tại những vị trí thích hợp miễn rằng không cản trở vào ra các phòng và phải chừa đủ chỗ mở lối đi đến các thiết bị máy móc Ống nước có thể chạy dưới boong song phải có thiết bị kiểm tra và phòng ngừa chảy nước từ ống Bơm, quạt, máy nén khí vv… đặt xa các buồng ở nhằm tránh ồn cho người ở trên tàu

Hình 28

Các hệ thống tàu tổ chức theo các hình thức thông dụng sau: 1) tập trung, 2) độc lập riêng lẻ, 3) theo nhóm Sơ đồ ba tổ chức vừa nêu giới thiệu tại hình 17a, b, và c trong sơ đồ các ký hiệu mang tên gọi sau: 1 – đường ống chính, 2 – nhánh ống, 3 – van, 4 – kingstone, 5 – bơm, 6 – vách khoang

Hình 29

Hệ thống tập trung sẽ có ít thiết bị máy móc và dễ điều khiển Từ vị trí rtung tâm người ta có thể điều hành toàn bộ hệ thống theo ý định của người chỉ huy Trong thực tế kiểu tổ chức này được dùng cho hệ thống hút khô, nước dằn, bơm hàng vv… Một trong những ví dụ tổ chức hệ thống hút khô tàu theo hình thức tập trung trình bày tại hình 18 Trên sơ đồ này tất cả thiết bị điều hành đều tập trung về trung tâm: 7 – bơm hút khô, 6 – phân ly nước lườn, 5 – van nêm, 4 – van một chiều Tất cả các ống khởi đầu từ các giếng

1, qua van 8, qua lọc rác 2 đều dồn về các hộp van 3 để đưa qua hệ thống phân ly và sau đó thải hồi

Hình 30 Tổ chức tập trung của hệ thống hút khô

Tổ chức theo hình thức này ít tốn kém song tuổi thọ của các chi tiết không thể lớn

vì chúng phải làm việc gần như hết công suất mà ít được nghỉ ngơi Biện pháp cải thiện

tuổi thọ các thiết bị là tận dụng các thiết bị cùng chức năng thuộc hệ thống khác song được quyền thiết bị hệ thống đang đề cập để luân phiên vận hành Trường hợp đang nêu có thể dùng bơm cứu hỏa thỉnh thoảng đảm đương vai trò bơm hút khô

Hệ thống tổ chức theo hình thức độc lập đòi hỏi phải trang bị đủ thiết bị cho hệ thống đang nêu mặc dầu nó chỉ phục vụ cho một vùng nhất định, cho một công việc cụ thể Có thể hình dung rằng, nếu trên tàu trang bị nhiều hệ thống độc lập cùng làm một việc, số luợng thiết bị sẽ tăng một cách đáng kể, cho phí cho chúng sẽ cao, tần suất sử dụng chắc chắn thấp Minh họa sơ đồ tại 17b được trình bày tại hình 19 khi áp dụng cho hệ thống tháo nước khoang bị sự cố

Hình 31 Tổ chức độc lập của hệ thống tháo nước khoang hàng

Các ghi chú trên sơ đồ hình 9 có tên gọi: 1 – giếng hút, 2 – van, 3 – ống phun, 4 – van một chiều, 5 – đường ống, 6 – hộp van

Hệ thống tổ chức theo nhóm tận dụng các ưu điểm của hệ thống tập trung, hạn chế yếu điểm của hai hệ thống vừa nêu Các hệ thống thông gió, điều hòa không khí, thải nước vệ sinh vv… thường tổ chức theo cách này Hệ thống bơm hàng tàu dầu được thể hiện trong hình thức tổ chức này như giới thiệu tại hình 20 Hai khoang hàng kề nhau tàu dầu chở cùng loại hàng được tập trung điều khiển tại buồng bơm giành riêng cho hai khoang này Theo cách làm này hàng khoang phải theo hệ đường ống vòng 1 đổ về bơm 6 bên phải, hàng khoang bên trái cũng theo đường ống 1 của khoang đó đổ về bơm 6 phía trái buồng bơm Hai khoang được vận hành độc lập song nơi vận hành chỉ là một, tại buồng bơm

Hình 32 Tổ chức theo nhóm

CHƯƠNG II

HỆÂ THỐNG HÚT KHÔ HỆ THỐNG DẰN

Hệ thống hút khô đảm bảo hút nước trong các khoang của tàu và đưa nước đó ra mạn khi có điều kiện và được phép trong các chế độ khai thác bình thường của tàu Hệ thống này đảm bảo hút các chất lỏng nói chung bị tràn ra các khoang, ngoài ý định của người sử dụng Nước tràn này thường nằm chỗ trũng nhất của đáy khoang, đáy két Nguồn gốc của chất lỏng này đa dạng Nước thâm nhập vào tàu bằng nhiều ngả, nước mạn qua chỗ hở, nước mưa theo các cửa, nước tràn khi nhận hàng; nước, dầu bị rò rỉ từ các đường ống, máy móc, thiết bị, ra tàu sẽ được tập trung tại các giếng bố trí trong các khoang Hệ thống hút khô qua các đầu hút đặt tại các giếng hút nước và tập trung về nơi đã định, tiến hành xử lý theo cách vừa nêu

Những yêu cầu chính của hệ thống hút khô ( bilge pumping and drainage systems)

tàu Hệ thống này đảm bảo hút khô các khoang kín nước và các khoang có chứa nước Năng suất bơm hút khô phải đảm bảo hút khô các khoang đang nêu

Hệ thống bơm hút khô phải có khả năng hoạt động trong điều kiện tàu chúi dọc hoặc nghiêng Hệ thống bơm được tính toán và bố trí nhằm đảm bảo rằng nước không tràn từ khoang này sang khoang khác Các van ống hút được điều khiển từ vị trí dễ quan sát và dễ tiếp cận Tất cả hộp van, van riêng lẻ được vặn bằng tay phải được bố trí tại các

vị trí người thao tác đi đến dễ dàng

Bơm hút khô kiểu tự mồi có thể dùng cho các việc khác như cứu hỏa, bơm dùng chung song tuyết đối không dùng cho việc vận chuyển dầu và các chất dễ cháy

Công suất bơm tính đủ để vận tốc dòng trong ống của hệ thống hút khô không nhỏ hơn 2 m/s

Hệ thống nước dằn ngoài việc chính dằn tàu, đảm bảo tàu khai thác an toàn và ổn định còn thực hiện các việc khác liên quan : cân bằng ngang và cân bằng dọc tàu, bơm nước thay thế vào các két sâu, két nhiên liệu đã dùng xong khi có yêu cầu

1 Hệ thống hút khô

Trên mỗi tàu bố trí ít nhất hai bơm hút khô do động cơ lai, mỗi bơm đảm bảo hút khô tất cả các khoang Vận tốc dòng chảy của hệ thống không nhỏ hơn 2 m/s trong ống chính Tàu khách chạy tuyến quốc tế thông lệ bố trí ba đến bốn bơm hút khô Những qui định cụ thể để xác định số lượng bơm ghi trong TCVN 6259-3:1997 như sau Hai bơm hút khô độc lập truyền động cơ giới, nối vào các đầu ống hút khô chính Tàu dài dưới 90m

một trong các bơm có thể do động cơ chính lai Các bơm nước dằn, bơm vệ sinh và bơm dùng chung do động cơ lai có thể dùng làm các bơm hút khô

Hệ thống đảm bảo hút khô buồng máy trong mọi chế độ khai thác, không phụ thuộc vào cách hút khô các khoang hàng Mỗi khoang trên tàu đều được hút khô theo

phương thức độc lập Điều này đòi hỏi các ống nhánh bố trị đến tận mỗi giếng trong mỗi khoang không kiêm nhiệm việc khác, không phụ thuộc ống nhánh khác

Hình 1

Thể tích các giếng tập trung nước cần hút không nhỏ hơn 0,2m3 Số giếng bố trí tại hông tàu trong các khoang không ít hơn 2 Hệ thống hút khô được thiết kế nhằm đảm bảo làm việc được, có nghĩa hút được nước tại các giếng vừa nêu, cả trong điều kiện tàu bị nghiêng ngang đến 15°, nghiêng dọc 5°

Đường ống của hệ thống này không mấy khi bố trí trong khoảng không giữa hai đáy Cuối đường ống cần thiết bố trí van một chiều nhằm tránh tình trạng nước tràn ra khoang khi có sự cố

Sản lượng bơm hút khô phải thỏa mãn điều kiện Q = 5,66d2.103, (m3/h) Sản lượng bơm hút khô trên các tàu phải lớn hơn năng suất bơm cứu hỏa, khoảng 20 – 30% Trên tàu dầu tình hình ngược lại

Bơm hút khô trên tàu thường là bơm li tâm, kiểu tự mồi (self-priming) Trong thiết

kế cụ thể, chúng ta có thể dùng bơm nước dằn hoặc bơm dùng chung làm bơm hút khô Chọn chiều cao cột áp bơm đủ lớn để bơm có thể hút các khoang xa nhất, khoang nằm cao trên đáy

Hệ thống hút khô trên tàu hàng có dạng chung như nêu tại hình 1 Trong hệ thống các ống dẫn đưa nước hút từ các giếng về trung tâm, qua hệ thống van để được đưa ra khỏi tàu Trong hệ thống tiêu biểu tại hình 1 có thể tìm thấy các thiết bị sau: 1 – giếng tập trung nước có lưới chắn rác, 2 - van một chiều, 3 – lọc rác, 4, 5 – hộp van một chiều, 6 – giếng , 7 , 8 , 9 – bơm hút khô, 10 – van một chiều xả ra mạn, 11 – phân li dầu – nước, 12 – van nêm, 13, 14 – đường ống hệ thống ballast, 15 – đường ống hệ thống nhiên liệu-ballast

Bơm hút khô đang dùng trên các tàu chủ yếu là bơm ly tâm, tự mồi hoặc bơm pitton, năng suất từ 15 – 400m3/h, chiều cao cột áp 10 – 30m cn, chiều cao hút 5 – 6m

Kết cấu miệng hút có lưới chặn rác thông thường làm dưới dạng như trình bày tại hình 2 Ống của hệ thống 1 nối với ống côn 2 rộng miệng, được chắn bằng lưới 3 nhằm tránh rác xâm nhập hệ thống

Thùng chặn rác có kết cấu dạng như tại hình 3

Hình 3

Đường kính ống chính và ống nhánh nối trực tiếp bơm hút khô tính theo công thức: Hình 2

25)(

trong đó L – chiều dài tàu, (m), B – chiều rộng tàu, (m), H – chiều cao , (m), l – chiều dài ống nhánh, (m)

khi các bơm hút khô trong buồng máy chỉ dùng hút khô cho buồng máy, đường kính trong của đường ống hút khô chính và trực tiếp có thể giảm xuống:

Trong mọi trường hợp đường kính đang đề cập tại phần này không được phép dưới

50 mm Với tàu có chiều dài từ 60 m trở lên, đường kính trong ống hút khô hầm lái và hầm trục không được nhỏ hơn 60mm

Ví dụ: Kiểm tra chiều cao cột áp bơm hút khô khoang hàng Sản lượng bơm Q = 25m3; Chiều cao cột áp theo catalogue h = 10m cn, chiều cao hút hh = 5m cn Chiều dài ống l = 25m; Đường kính trong ống d = 70 mm Chiều dày nhám ε = 0,2 mm, hệ số ma sát cục bộ ∑ς = 5 Nhiệt độ nước 15°C

Theo yêu cầu đã đề ra vận tốc dòng không bé hơn 2 m/s

6 1,23.1010

.14,1

07,0.2

υ

d v

Hệ số ma sát f = 0,023 Có thể xác định chiều dài tương đương đường ống:

023,0

07,05

v fl

h tt 2,7

2

Chiều cao cột áp bơm đã chọn 10m thoả mãn yêu cầu đặt ra

Dưới đây trình bày tiếp phương án bố trí hệ thống hút khô tàu trong khuôn khổ hệ thống tuyến tính Trên đồ thị các ký hiệu dùng chỉ các thiết bị thuộc hệ thống: 1 – thùng lọc rác, 2 – kingstone, 3 – ống xả, 4 – bơm hút khô, 5 – bơm một chiều, 6 – khoang máy, 7 – ống hút khô chính, 8 – ống hút, 9 – van một chiều, 10 – miệng hút, 11 – giếng thu, 12 – khoang hàng, 13 – khoang ngăn (cách li)

Hình 4

Nước bơm từ các khoang phải được kiểm tra và nếu cần phải phân ly trước khi bơm

ra mạn Theo qui định ghi tại công ước quốc tế về tránh ô nhiễm do tràn dầu, trong mỗi lít nước bơm ra không chứa nhiều hơn 15 mg sản phẩm từ dầu

Ví dụ thiết kế hệ thống hút khô – dằn tàu sông cỡ nhỏ sau nay minh họa cách giải quyết thực tế

Hình 5 Hệ thống út khô – dằn tàu vận tải chạy sông

Hình 6 Ký hiệu chính dùng trong thiết kế

Hình 7 Hệ thống hút khô –dằn tàu

2 Hệ thống nước dằn

Hệ thống dằn, cũng có thể viết hệ thống ballast, cần trên hầu hết các kiểu tàu, kể từ tàu chở hàng, tàu khách, tàu đánh cá, tàu hàng lạnh, tàu dầu vv… để điều chỉnh mớn nước tàu, điều chỉnh nghiêng dọc, nghiêng ngang, đảm bảo tàu đủ điều kiện làm việc và đảm bảo ổn định tàu Những ví dụ thường thấy như sau Tàu dầu sau khi bơm hết hàng không đủ chiều chìm để hoạt động, trường hợp này nhất thiết phải dằn tàu Các khoang chứa hàng trước đó, các két sâu (deep tanks) có thể trở thành những khoang chứa nước dằn Trên tàu dầu người ta vẫn bố trí những khoang chuyên cho nước dằn và thiết bị phucï vụ việc này Trong mọi trường hợp chạy không tải tàu dầu phải dằn đủ, đảm bảo mũi không bị sóng dập đến mức hư hại, chân vịt tàu không nổi lên quá mức cho phép

Tàu vận tải trong chế độ không hàng mớn nước trung bình thấp và mớn nước lái cũng thấp Trong trường hợp đó chân vịt bị lòi ra khỏi nước và không thể làm việc an toàn, hiệu quả Nước dằn làm cho chiều chìm tàu tăng theo điều khiển và ưu tiên cho việc làm chìm chân vịt trong nước Lượng nước dằn trên tàu hàng và tàu khách nhiều khi chiếm đến

20 – 30% lượng chiếm nước của tàu

Trên tàu vận tải nhiều khoang trong đáy đôi, khoang mũi và khoang lái, két sâu thường dự trù cho nước dằn Tàu hàng rời phải sử dụng két cao nằm sát dưới boong làm ket dằn Nhờ các két cao chứa dằn với khối lượng lớn, người ta điều chỉnh trọng tâm tàu lên cao khi chở hàng nặng, bằng cách đó đảm bảo ổn định cho tàu

Hệ thống nước dằn chính trên tàu hoạt động độc lập, còn hệ thống ballast dự phòng có thể là hệ thống hút khô Hệ thống ballast có hệ thống ống đảm bảo nạp nước hoặc tháo nước từ một két hoặc nhóm két Nước trong hệ thống này chảy tới hoặc lui trong ống theo yêu cầu của người điều khiển Các van trong hệ thống chủ yếu là van thông, cho nước chảy cả hai chiều Điều khiển van có thể bằng tay hoặc trên các tàu ngày nay điều khiển từ xa Thiết bị, phụ tùng hệ thống cùng bơm ballast tập trung tại buồng máy Đường ống chính và nhánh của hệ thống này bố trí chủ yếu trong khỏang không đáy đôi, tránh bắt chồng chéo với các hệ thống ống khác Ngay trong khu vực đáy đôi ống hệ thống nước dằn tập họp trong hành lang xác định

Sơ đồ nguyên lý hệ thống ballast tàu vận tải có dạng như tại hình 8

Sơ đồ đang nêu dùng cho tàu cỡ vừa và nhỏ, tổ chức theo hệ thống tập trung Bơm nươc dằn 12 sẽ lấy nước biển ngoài mạn qua miệng nước kingstone 1, qua bầu lọc rác 16, đến hòm van ba van để vào hệ thống dằn tàu Nước được đưa đến hòm van ba 8, 9, 10 và hệ đường ống vào các khoang chỉ định, từ khoang hàng, buồng máy đến các khoang lái và mũi Có thể lấy ví dụ đưa nước vào khoang lái dằn đuôi tàu, làm chìm chân vịt, cần thiết mở van số 14 và 8 và hòm van lái 3 trước khi mở bơm Muốn chuyển nước dằn từ khoang mũi đến khoang lái cần mở van 13 và 8 và cụm van lái, cụm van mũi 3 Sau khi đã chuyển nước đến đích cần thiết đóng van lại

Đường kính ống nước dằn tính theo các cách đã giới thiệu phần đầu Yêu cầu chung hệ ống là hệ thống cùng bơm có đủ khả năng hút nước từ những két nằm xa bơm nhất, trong khi các bơm này có chiều cao hút không lớn, chỉ vào khoảng 5 – 6m Chiều cao cột áp toàn bộ của bơm ballast không quá 15 – 20m cn

Sản lượng bơm trên tàu hàng chỉ khoảng 200 – 500 m3/h Sản lượng toàn bộ các bơm này phải đảm bảo bơm đầy nước dằn hoặc tháo hết nước dằn khỏi tàu không quá 8 –

10 giờ, trong đó thời gian thao tác lâu nhất cho một khoang hoặc két chỉ đến 2 giờ Tàu dầu được phép dùng bơm hàng bơm nước dằn

Ống dùng trong hệ thống nước dằn phải là ống đúc, mạ kẽm hoặc phun chất dẻo lên bề mặt

Van, phụ tùng làm bằng những vật liệu chịu được nước biển Van thông biển thông dụng nhất trong nhóm này có tên gọi bằng tiếng Anh Kingstone, tên địa danh vô cùng nổi tiếng của nước Anh Kingstone phải bố trí trong cơ cấu thân tàu làm riêng cho việc này, gọi là khoang van thông biển hay khoang van Kingstone

Hình 9

Trong thành phần cơ cấu đặc biệt của

vỏ tàu cần có mặt lưới bảo vệ 7, đường dẫn

khí nén, hơi nước 8, nhận hơi nước từ 2 hoặc khí

nén từ 3, đưa khí áp lực cao đến thông lưới khi

cần Thành phần mang ký hiệu 4 đóng vai trò

ống thóat khí của khoang kingstone Bản thân

kingstone 1 bố trí phần ngoài khoang 5, đưa

nước từ 5 theo ống 9 và qua van 10 vào tàu

Khoang lấy nước đáy phải nằm đủ độ sâu để

lấy nước ngoài mạn, song vị trí đó gần như

không bị cát lấn, nước bẩn tràn, hình 10, 11

Hình 12

Những dạng thường gặp

van lấy nước mạn hay van

thông biển trình bày tại hình

12 và 13 Các hình trình bày

kết cấu van kingstone thông

dụng Nguyên tắc làm việc van

này không khác nhiều nếu so

với van chặn đã quen

Hình 13

Hình 14 giới thiệu phương án bố trí hệ thống dằn cùng hệ thống hút khô trên tàu hàng Trong sơ đồ còn có mặt hệ thống dự phòng hút khô buồng máy Mục đích chính của cách bố trí này là với sự kết hợp chặt chẽ giữa các hệ thống, đảm bảo đúng nguyên tắc bố trí và an toàn kỹ thuật trên cơ sở các qui định của các cơ quan có thẩm quyền, giảm thiểu số lượng van , cút, phụ tùng đường ống của các hệ thống Trên sơ đồ có thể thấy rõ các thành phần nhất thiết có mặt của hệ thống hút khô, nước dằn: 1 – giếng và lưới chặn rác, 2 – hộp chặn rác, 3, 4, 10, 13 – hộp van , 5 – ống hệ thống hút khô, 6 – ống hệ thống ballast, 7 – kingstone, 8 – van nêm, 9 – lọc rác, 11 – bơm nước dằn (ballast), 12 – bơm hút khô, 14 – phân ly dầu, 15 – bơm tay, 16 – lưới chặn rác của hệ thống hút khô buồng máy, 17 – ống hệ thống hút khô buồng máy

2 Hệ thống dằn nghiêng tàu

Hệ thống này trong thực tế là mở rộng chức năng của hệ thống ballast tàu Nước ballast chứa trong các khoang trong tàu được chuyển dịch theo yêu cầu nhằm làm nghiêng ngang tàu hoặc trả tàu lại vị trí cân bằng khi bị nghiêng trước, làm nghiêng dọc tàu theo yêu cầu vận hành tàu, ví dụ làm chìm chân vịt tàu như đã đề cập, do phòng điều khiển trung tâm chỉ thị Công việc này chia làm hai phần: nghiêng ngang, nghiêng dọc tàu

Hình 14

Trong phần việc nghiêng ngang tàu bố trí két dằn mạn có vai trò lớn Nhờ dịch chuyển đủ lượng nước dằn từ mạn sang mạn, với tay đòn đủ lớn có thể tạo momen nghiêng ngang lớn đủ làm tàu nghiêng theo yêu cầu Yêu cầu chung cho hệ thống này là đảm bảo tàu nghiêng ngang đến 10°, thời gian để tàu đạt độ nghiêng đó không quá 30 phút Thông lệ lượng nước dằn phục vụ việc này chiếm khoảng 3 – 5% lượng chiếm nước tàu

Thiết bị phục vụ cho làm nghiêng tàu phá băng dùng tại vùng cực như trình bày tại hình 12 sau đây Nước được bơm 3, động cơ điện 2 lai, hút qua kingstone 1 để vào hệ đường ống 6 chuyên trách vấn đề nghiêng tàu

Trên tàu hàng người ta sử dụng ngay hệ thống ballast làm việc này

Hình 15

Nghiêng dọc tàu thực hiện theo nguyên tắc vừa trình bày Trong trường hợp này các khoang lái và khoang mũi có vị trí quan trọng hàng đầu nhờ vào khoảng cách rất xa của chúng so với tâm nghiêng Dung tích các khoang mũi, lái thường được thiết kế đủ lớn, lượng nước dằn tại đây lớn giúp cho việc nghiên dọc tàu hiệu quả Yêu cầu nghiêng dọc như sau: độ nghiêng cần đạt 3 - 5°, thời gian thực hiện 20 – 25 phút Thông lệ để làm được điều đó lượng nước dằn phải dịch chuyển chiếm khoảng 5 – 8% lượng chiếm nước của tàu

Thay đổi độ nghiêng dọc hoặc cân bằng dọc tàu nhờ các thiết bị hệ thống ballast chúng ta đã quen Khoang chứa van thông biển phải được hạ thấp đến vị trí có thể sử dụng, dùng bơm nước dằn bơm nước qua van thông biển cáp cho hệ thống Sử dụng các hộp van giành cho hệ thống ống trước và sau tàu, bố trí tại buồng máy để điều chỉnh chiều chảy của nước, dồn nước về trước hoặc về sau theo ý người điều khiển

Hình 16 giới thiệu nguyên lý bố trí hệ thống cân bằng dọc tàu nhờ nước dằn, đường đạm nét liền và hệ thống khí nén, đường nét rời