Giáo trình xếp dỡ hàng hóa

Ảnh hưởng của mô men mặt thoáng chất lỏng trong các két không đầyKhi có ảnh hưởng của mặt thoáng chất lỏng thì chiều cao tâm nghiêng của tàu bị mất đi một lượng GGoXét tàu ở trạng thái cân bằng mũi lái thì G và B nằm trên một đường thẳng đứng.

Phần I

Ổn định và Sức bền tàu

Ồn định tàu

1 Thông số theo chiều dọc tàu

Chiều dài lớn nhất

Chiều dài tính toán

THÔNG SỐ CƠ BẢN VỀ TUYẾN HÌNH TÀU &

CÁC QUY ĐỊNH LIÊN QUAN

2 Thông số theo chiều ngang và chiều sâu Chiều rộng lớn nhất

THÔNG SỐ CƠ BẢN VỀ TUYẾN HÌNH TÀU &

CÁC QUY ĐỊNH LIÊN QUAN

3 Thuật ngữ về thể tích và trọng tải của tàu biển

Dung tích toàn bộ

Dung tích có ích

THÔNG SỐ CƠ BẢN VỀ TUYẾN HÌNH TÀU &

CÁC QUY ĐỊNH LIÊN QUAN

ỔN ĐỊNH TÀU

II Ổn định tĩnh

a Khái niệm về ổn định tàu

 Ổn định tàu là khả năng con tàu tự chở về trạng thái cân bằng

ban đầu khi ngoại lực ngừng tác dụng

b Đại lượng cơ bản để nghiên cứu ổn định ngang của tàu:

 Chiều cao thế vững ban đầu: GM

 Cao độ trọng tâm tàu: KG

 Cao độ tâm nổi tàu: KB

 Biểu thị cho ki tàu là: K

 Tâm nghiêng ngang: M

 Trong trường hợp tàu cân bằng

như hình bên ta có:

KM = KB + BM

c Trạng thái cân bằng của tàu

- Mhp: Là mô men hồi phục

- Disp: Là lượng chiếm nước của tàu

KGi Wi

• KG được tính như sau

o Dl : Là trọng lượng tàu không

o KGl : Chiều cao trọng tâm tàu không

KM (chiều cao tâm nghiêng

ngang) ta tra được từ bảng

thủy tĩnh

ỔN ĐỊNH TÀU

o Ảnh hưởng của mô men mặt thoáng chất lỏng trong các két không đầy

• Khi có ảnh hưởng của mặt

thoáng chất lỏng thì chiều

cao tâm nghiêng của tàu bị

mất đi một lượng GGo

D

I GGo  * 

 Lúc này chiều cao thế vững

của tàu chính là GoM

GoM = KM – KG - GGo

b Các yếu tố ảnh hưởng đến GM

III Đánh giá ổn định tĩnh

ỔN ĐỊNH TÀU

3 Xét ổn định tàu ở góc nghiêng lớn (> 15º )

III Đánh giá ổn định tĩnh

 Ở các góc nghiêng lớn (>15º) thì

tâm nghiêng ngang M không cố

định nữa vì quỹ đạo di chuyển của

tâm nổi B không phải là đường

tròn nữa Vậy nên không tính độ

lớn của cánh tay đòn ổn định GoZ

thông qua GoM được Mà lúc này

GoZ = KN – KGo * Sin(heel)

 Khi đó để tìm được giá trị GoZ ta

cho tàu thì trong hồ sơ tàu người

ta đã cho sẵn và xây dựng lên họ

đường cong để đơn giản hoá quá

trình tính toán của người sỹ quan

Gọi Go là trọng tâm tàu ở một lượng chiếm nước bất

kì nào đó, Ga là trọng tâm tàu ở một lượng chiếm

nước xác định nào đó, Z là hình chiếu của trọng tâm

trên đường tác dụng của lực nổi tại góc nghiêng

Từ hình vẽ ta có thể biểu diễn giá trị của GoZ theo GaZ

GoZ = GaZ – GoGaSin = GaZ – ( KGo – KGa)Sin ( KGo >

KGa )

GoZ = GaZ + GoGaSin = GaZ + ( KGo – KGa)Sin ( KGo < KGa)

 Như vậy đường cong này thể hiện mối quan

hệ giữa 3 đại lượng D, GaZ , và góc nghiêng

Gía trị KN

ỔN ĐỊNH TÀU

III Đánh giá ổn định tĩnh

Bước 1: xác định cao độ trọng tâm tàu đã tính đến ảnh hưởng của mặt

thoáng chất lỏng

Bước 2: Tra giá trị GZt hoặc KN từ bảng họ đường cong hoành giao, từ

đối số là lượng chiếm nước

Bước 3: Dựng đường cong cánh tay đòn ổn định

Bước 4: Đánh giá ổn định thông qua đồ thị

c Các yếu tố của đường cong cánh tay đòn ổn định

b Thể hiện các giá trị của cánh tay đòn GZ thông qua phương pháp đồ thị

 Giới hạn ổn định từ 0º- θ

 Diện tích giới hạn tới các góc nghiêng đặc biệt

 Giá trị cực đại của cánh tay đòn GZmax

 Giá trị yêu cầu của chiều cao thế vững ban đầu

GM

0º- 30º 0º- 40º

30º- 40º

d Tính diện tích giới hạn bởi đồ thị GZ với các giá trị góc nghiêng

 Để tính diện tích dưới đường cong GZ người ta sử dụng công thức

Simson bằng cách: Chia đều đường cong thành n lẻ điểm theo trục

hoành, có khoảng cách giữa các điểm là h và tung độ của các điểm chia là y1, y2…yn

 Diện tích dưới đường cong (S) = ( 4 2 4 4 )

3 57

ỔN ĐỊNH TÀU

IV Ổn định động

a Khái niệm

 Ổn định động của tàu tại một góc nghiêng nhất định nào đó chính

là công sinh ra để chống lại sự tác động của ngoại lực lên tàu

Ổn định động

 Qua công thức này chúng ta thấy ổn định động của tàu tới góc nghiêng

nào đó chính là tích số giữa lượng chiếm nước và diện tích giới hạn bởi đường cong GZ tới góc nghiêng đó

 Như vậy để tính được ổn định động của tàu ta chỉ cần tính diện tích giới

hạn bởi đường cong GZ

CÁC TIÊU CHUẨN ĐÁNH GIÁ ỔN ĐỊNH

1 Tiêu chuẩn ổn định cho tàu không có hàng gỗ trên boong

IMO A167

a Diện tích phía dưới cánh tay đòn ổn định (đường cong GZ) phải:

 Không nhỏ hơn 0.030 m.rad khi tính phần diện tích nằm giữa góc

nghiêng 30º và 40º hoặc góc ngập nước nếu góc ngập nước nhỏ hơn

40º

 Không nhỏ hơn 0.055 m.rad khi tính đến góc nghiêng 30º

 Không nhỏ hơn 0.090 m.rad khi tính tới góc nghiêng 40º hoặc góc ngập

nước nếu góc này nhỏ hơn 40º

b Độ lớn cánh tay đòn ổn định tĩnh GZ tối thiểu phải bằng 0.20 m tại góc

nghiêng lớn hơn hoặc bằng 30º

c Cánh tay đòn ổn định tĩnh nên đạt giá trị cực đại tại góc nghiêng không

nên nhỏ hơn 30º nhưng không được nhỏ hơn 25º

d Chiều cao thế vững ban đầu GM không được nhỏ hơn 0.15m

2 Tiêu chuẩn ổn định cho tàu chở hàng gỗ trên boong IMO A167

 Diện tích dưới đường cong cánh tay đòn ổn định GZ tính theo góc

nghiêng từ 0º – 40º hoặc từ 0º tới θf (tuỳ theo giá trị nào nhỏ hơn 40º hoặc θf) không nhỏ hơn 0.08m-rad với θf là góc ngập nước

 Giá trị GZ lớn nhất không nhỏ hơn 0.25m

 Giá trị GoM phải luôn dương trong suốt chuyến hành trình sau khi đã

hiệu chỉnh cho các yếu tố:

- Ảnh hưởng của môment mặt thoáng chất lỏng trong các két, sự hút

ẩm của hàng hoá trên boong, sự ngưng tụ của băng đá trên các bề mặt tôn vỏ

- Ngoài ra giá trị GoM tại thời điểm khởi hành không được nhỏ hơn

0.10m

3 Đối với tàu hàng vận chuyển “hàng hạt dạng rời” / Tiêu chuẩn -

IMO A.264.

a Góc nghiêng tàu do sự dịch chuyển của hàng hạt rời không được lớn hơn

12º hoặc trong trường hợp tàu được đóng mới vào hoặc sau ngày

01/01/1994 thì góc nghiêng đó phải nhỏ hơn góc gập nước nếu góc gập nước này nhỏ hơn 12º

b Trên đồ thị của cánh tay đòn ổn định tĩnh, diện tích còn lại được gới hạn

bới đồ thị GZ và cánh tay đòn nghiêng ngang ( do hàng hạt dịch

chuyển) tính tới góc nghiêng 40º hoặc góc gập nước nếu góc này nhỏ hơn 40º không được nhỏ hơn 0.075 m.rad với mọi điều kiện xếp hàng

c Chiều cao thế vững ban đầu (sau khi hiệu chỉnh ảnh hưởng của mặt

thoáng chất lỏng của các tank két) GoM không nhỏ hơn 0.30 mét

d Trước khi xếp hàng hạt dạng rời xuống tàu, nếu chính quyền cảng hay

chính quyền của quốc gia thành viên yêu cầu thì Thuyền trưởng phải

chứng minh khả năng ổn định của tàu ở tất cả các quá trình của chuyến

đi xem có tuân thủ các tiêu chuẩn được yêu cầu của yêu cầu này

e Sau khi hoàn thành việc xếp hàng xuống tàu, Thuyền trưởng phải chắc

chắn rằng tàu tàu ở tư thế cân bằng ngang ( upright) trước khi khởi

hành.”

f Với đường cong cánh tay đòn hồi phục (khi xếp hàng grain) được thể

hiện từ các số liệu tra từ “Họ đường cong hoành giao” Nhằm mục đích thể hiện đường cong cánh tay đòn hồi phục một cách đầy đủ, chính xác thì “ Họ đường cong hoành giao” phải có đường cong hoành giao của góc nghiêng 12º và 40º

4 Đối với tàu chịu tác động của yếu tố thời tiết / Trích tiêu chuẩn

A.562

a Khi con tàu bị áp lực gió ổn định tác động theo chiều vuông góc với

trục dọc tàu, thì nó sẽ sinh ra “cánh tay đòn của mômen gây nghiêng

do gió ổn định tạo ra (lw1)”

b Từ kết quả của sự cân bằng (θo), giả sử con tàu bị lắc ngang do tác

động của sóng tới góc nghiêng là (θ1) về hướng gió thổi Phải chú ý đến ảnh hưởng của gió ổn định, từ đó tránh được sự nghiêng vượt mức (* 16º or 80%)

c Tàu trên sau đó chịu áp lực của gió giật và đã tạo ra “cánh tay đòn của

mômen gây nghiêng do gió giật tạo lên (lw2)”

d Với các điều kiện trên thì diện tích “b” phải bằng hoặc lớn hơn diện

tích “a”

e Ảnh hưởng của mặt thoáng chất lỏng trên tàu phải được tính đến cho

các điều kiện xếp hàng chuẩn như đã quy định ở A.167

MỚN NƯỚC VÀ CÁC VẤN ĐỀ LIÊN QUAN

I Các khái niệm

 Mớn nước (Draft): Mớn nước là khoảng cách tính theo phương

thẳng đứng từ mép ngoài của sống chính (keel) tới mặt phẳng

đường nước quanh tàu

 Mớn nổi (Air Draft): Là khoảng tính từ đường mớn nước ( mép

nước) tới đỉnh cột cao nhất của tàu

 Mạn khô đăng ký ( Statutory Free board ): Là khoảng cách tính từ

đường mớn nước mùa hè (Summerdraft) tới mép trên của dấu

boong chính ( Deck line)

 Dấu chuyên chở ( Load lines & Plimsoll Marks): Là tập hợp các ký

hiệu chuyên ngành hàng hải thể hiện mớn nước tối đa hay mạn khô tối thiểu của tàu khi hàng hải ở các vùng nước và vùng khí hậu tương ứng Trong trường hợp tàu chở gỗ (Timer or Log) thì dấu chuyên trở sẽ khác

 Mớn nước mũi Fc : là khoảng cách từ ki tàu cho tới một đường

nước bất kì nào đó trên đương thuỷ trực mũi

 Mớn nước lái Ac : là khoảng cách từ ki tàu cho tới một đường

nước bất kì nào đó trên đường thuỷ trực lái

 Mớn nước trung bình cộng : là khoảng cách từ ki tàu cho tới một

đường nước bất kì nào đó tại mặt phẳng sườn giữa tàu

 Tâm nổi F : là giao điểm của các mặt phẳng đường nước khi tàu ở

các tư thế nghiêng khác nhau ở cùng một lượng chiếm nước

TÍNH TOÁN HIỆU SỐ MỚN NƯỚC VÀ MỚN NƯỚC

CHO MỘT PHƯƠNG ÁN XẾP HÀNG

II Tính hiệu số mớn nước:

G B wl

 Xét tàu ở trạng thái cân bằng mũi lái thì G và B nằm trên một

đường thẳng đứng

 Nếu ta đặt một trọng vật phía sau trọng tâm tàu

wl

TÍNH TOÁN HIỆU SỐ MỚN NƯỚC VÀ MỚN NƯỚC

CHO MỘT PHƯƠNG ÁN XẾP HÀNG

II Tính hiệu số mớn nước:

 Như vậy cặp ngẫu lực “ trọng lực – lực nổi” đã tạo ra mô men chúi

o Mc = D* GB hay Mc = D * ( LCG – LCB ) (*)

o Mà giá trị mô men làm thay đổi 1cm hiệu số mớn nước (MTC) được

cho trong hồ sơ tàu

Mc = MTC * t (**)

(*)&(**) » D *(LCG –LCB ) = MTC *t

t = (m)

Trong đó :

D : là lượng chiếm nước của tàu

LCB: là hoành độ tâm nổi

MTC : là mô men làm thay đổi 1cm hiệu số mớn nước

100

*

)(

*

MTC

LCB LCG

TÍNH TOÁN HIỆU SỐ MỚN NƯỚC VÀ MỚN NƯỚC

CHO MỘT PHƯƠNG ÁN XẾP HÀNG

III Xác định mớn nước mũi lái:

 Trường hợp 1: Tàu chúi lái và tâm mặt nổi F nằm trước mặt phẳng sườn

giữa

F CL

C

L

t LCF

L d

C

L

t LCF

L d

 Ta thấy rằng ứng với mỗi lượng chiếm nước D nào đó tàu sẽ có một

mớn nước tương đương dm giá trị này được tra trong hồ sơ tàu với

đối số là D mà ta tính toán cho một phương án xếp hàng

 Từ giá trị mớn nước tương đương tra được ta sẽ tính toán được mướn

nước cụ thể cho phương án xếp hàng như sau:

TÍNH TOÁN HIỆU SỐ MỚN NƯỚC VÀ MỚN NƯỚC

CHO MỘT PHƯƠNG ÁN XẾP HÀNG

III Xác định mớn nước mũi lái:

 Trường hợp 2: Tàu chúi lái và tâm mặt nổi F nằm sau mặt phẳng sườn

C

L

t LCF

L d

C

L

t LCF

L d

CL

TÍNH TOÁN HIỆU SỐ MỚN NƯỚC VÀ MỚN NƯỚC

CHO MỘT PHƯƠNG ÁN XẾP HÀNG

III Xác định mớn nước mũi lái:

 Trường hợp 3: Tàu chúi mũi và tâm mặt nổi F nằm trước mặt phẳng

C

L

t LCF

L d

C

L

t LCF

L d

CL

TÍNH TOÁN HIỆU SỐ MỚN NƯỚC VÀ MỚN NƯỚC

CHO MỘT PHƯƠNG ÁN XẾP HÀNG

III Xác định mớn nước mũi lái:

 Trường hợp 4: Tàu chúi mũi và tâm mặt nổi F nằm sau mặt phẳng sườn

C

L

t LCF

L d

C

L

t LCF

L d

TÍNH TOÁN HIỆU SỐ MỚN NƯỚC VÀ MỚN NƯỚC

CHO MỘT PHƯƠNG ÁN XẾP HÀNG

B G

Mc wl

W

wl l

a Dịch chuyển một lượng hàng w theo chiều dọc tàu:

IV Hiệu chỉnh mớn nước mũi, lái

TÍNH TOÁN HIỆU SỐ MỚN NƯỚC VÀ MỚN NƯỚC

CHO MỘT PHƯƠNG ÁN XẾP HÀNG

a Dịch chuyển một lượng hàng w theo chiều dọc tàu:

IV Hiệuchỉnh mớn nước mũi, lái

 Khi dịch chuyển hàng theo chiều dọc tàu, sẽ tạo ra

mô men gây chúi

 Do đó ta có:

Lpp

t LCF

Lpp

2 (

Lpp

t LCF

Lpp

2 (

 Lấy dấu (+) nếu F nằm phía trước mặt phằng sườn giữa, lấy dấu (-) nếu

F nằm sau mặt phẳng sườn giữa

 Lấy dấu (-) nếu F nằm phía trước mặt phằng sườn giữa, lấy dấu (+) nếu

F nằm sau mặt phẳng sườn giữa

TÍNH TOÁN HIỆU SỐ MỚN NƯỚC VÀ MỚN NƯỚC

CHO MỘT PHƯƠNG ÁN XẾP HÀNG

IV Hiệu chỉnh mớn nước mũi, lái

b Xếp dỡ một lượng hàng có trọng lượng vừa phải

 Ta có thể tính toán theo hai trường hợp sau:

 Trường hợp 1

Xếp hoặc dỡ hàng tại vị trí tâm F

• Khi đó không có sự thay đổi hiệu số mớn nước mà tàu chỉ bị

tăng hoặc giảm đều mớn một lượng bằng :

FC Moi  C  /  

d A

AC Moi  C  /  

 Lúc đó mớn nước mới sẽ là

TÍNH TOÁN HIỆU SỐ MỚN NƯỚC VÀ MỚN NƯỚC

CHO MỘT PHƯƠNG ÁN XẾP HÀNG

IV Hiệuchỉnh mớn nước mũi, lái

b Xếp dỡ một lượng hàng có trọng lượng vừa phải:

• Bước 1 : Giả định xếp lô hàng có trọng lượng w lên tàu tại vị trí tâm

mặt phẳng đường nước F Khi đó không có sự thay đổi hiệu số mớn

nước mà tàu chỉ bị tăng đều mớn một lượng bằng:

TPC

w

d 



• Bước 2: Dịch chuyển lô hàng đến vị trí dự định xếp hàng Khi đó ta

tiến hành tính toán như với bài toán dịch chuyển hàng ở trên

o Trường hợp xếp hàng :

C C

Moi

A      /  

C C

Moi

A      /  

C C

Moi

F      /  

 Trường hợp 2

Xếp hoặc dỡ hàng tại vị trí khác tâm F

• Khi đó ta có thể tính toán theo hai bước sau:

 Lúc đó mớn nước mới sẽ là

 Sau khi quan sát và biết được các giá trị mớn nước thực tế, ta tính mớn nước

trung bình thật dm

d d

pp

*





 Tuy nhiên trong thực tế tàu hay bị xoắn do đó công thức tính không

còn chính xác nữa, và thực tế người ta tính như sau:

8

6 C C

C CL

F D

AP

BÀI TOÁN GIÁM ĐỊNH MỚN NƯỚC

I Các bước thực hiện

 Bước 1: Giám định lần 1

a Xác định tỷ trọng nước nơi tàu đậu

b Đọc giá trị mớn nước trên các thước mớn nước

c A A

A  '   dCL  d 'CL   dCL Fc  F 'c   Fc

Trong đó : , , là các giá trị hiệu chỉnh mớn nước tính

toán được hoặc tra từ hồ sơ tàu. A c  d CL  F c

d Tính mớn nước trung bình cuối cùng:

8

6 C C

C tb

F D

A

d   

e Tra lượng chiếm nước từ mớn trung bình cuối (D1)

f Tính các số hiệu chính do tàu chúi : Có hai số hiệu chỉnh

Số hiệu chính lần một F.T.C được tính như sau:

pp L

TPC t

LCF C

50

L

MTC C

) 025 1

 Bước 3: Xác định khối lượng hàng bốc xếp

• Nếu tàu xếp hàng: Khối lượng hàng = Dfinal2  B  ( Dfinal1  A )

• Nếu tàu dỡ hàng: Khối lượng hàng = Dfinal1  A  ( Dfinal2  B )

SỨC BỀN THÂN TÀU

I Khái niệm chung:

 Sức bền thân tàu là khả năng con tàu chịu được tác động của các thành

phần nội tại và ngoại lực

• Thành phần nội tại gồm trọng lượng của bản thân các kết cấu tàu, máy

móc, trang thiết bị, hàng hoá và các thành phần khác.Ngoại lực tác động tàu gồm lực nổi sóng gió

 Sức bền thân tàu bao gồm: Sức bền cục bộ và sức bền toàn bộ

• Sức bền cục bộ là sức bền của một bộ phận thân tàu dưới tác động của

các tải trọng

• Sức bền toàn bộ là sức bền của thân tàu dưới tác động của tải trọng

phân bố trên toàn thân tàu

 Cụ thể ở đây ta chỉ xét tới hai thành phần đặc trưng cho sức bền dọc là

lực cắt (SF) và moment uốn (BM)

SỨC BỀN THÂN TÀU

II Nguyên tắc tính sức bền dọc thân tàu

 Toàn bộ thân tàu được coi như một thanh dầm liên tục nằm trên nền

đàn hồi (môi trường nước)

Tàu chịu tác dụng của các lực bao gồm: Trọng lực thân tàu và hàng

hoá, lực nổi của nước

Để tính lực cắt và mô men uốn dọc tàu ta áp dụng nguyên tắc tính toán

cơ học kết cấu thân tàu để tính toán cho dầm liên tục đặt trên nền đàn hồi

 Để đơn giản ta tính toán sức bền dọc thân tàu trong hai trường hợp :

 Khi tàu nổi trên nước tĩnh

 Khi tàu nổi trên sóng chuẩn ở các điểm cực đại , tức là chân sóng và

đỉnh sóng

G

B wl

Still water Hogging wave Sagging wave

• Lực cắt được tạo bởi trọng lực của cấu trúc tàu, trọng lực của hàng,

lực nổi và áp lực thuỷ tĩnh Khi các lực trên không cân bằng nhau tại bất cứ điểm nào dọc theo thân tàu thì sẽ tồn tại lực cắt

 Mô men uốn:

• Mô men uốn (Bending Moment) : Là mô men làm cho tàu bị cong

theo chiều dài của nó, gây ra hiện tượng ưỡn (hogging) hoặc võng (sagging) Mô men uốn tại bất kỳ điểm nào theo chiều dài đều tương đương với tổng đại số của mô men tải trọng giữa các điểm này với một đầu của tàu