ĐỀ CƯƠNG lý THUYẾT tàu THỦY 1

Đây là tài liệu đã soạn ra đầy đủ 20 câu hỏi trong đề cương lý thuyết tàu thủy 1. Tài liệu đã được biên soạn rút ngọn và đầy đủ tất các nội dung trong đề cương. Các bạn chỉ cần tải về và học theo các nội dung đã soạn sẵn.

ĐỀ CƯƠNG LÝ THUYẾT TÀU THỦY 1

Câu 1/ Trình bày những hiểu biết về tàu thủy ?

➢ Khái niệm về tàu thủy

Tàu thủy là phương tiện nổi có công dụng chở hàng, chở người trong giao thông vận tải hoặc phục vụ cho các lĩnh vực khác của nền kinh tế quốc dân, quốc phòng

Tàu thủy ra đời cách đây đã ba, bốn ngàn năm Vào cuối năm 1999 và tiếp đó năm 2002 người ta tìm được xác tàu gỗ, chôn vùi dưới đáy biển không dưới hai ngàn năm trăm năm Tàu thủy đang còn được nghiên cứu, cải tiến nhằm đáp ứng ngày một tốt hơn đòi hỏi về mọi mặt của con người

Đội tàu ngày này có thể chia làm các nhóm chính sau đây:

⬧ Tàu làm việc trên nguyên tắc khí động học

Trong nhóm này có thể kể hai kiểu tàu đang được dùng phổ biến: Tàu trên đệm khí tựa hẳn trên một "gối khí" áp lực đủ lớn, được một "váy" mền bao bọc Tàu hoạt động nhờ lực nâng của "gối", lực đẩy của chong chóng Kiểu tàu thứ hai là của nhóm không "mặc váy" nhưng tận dụng ngay thành cứng kéo dài xuống của tàu làm màng giữ khí áp lực lớn Biến dạng của nhóm tàu còn là tàu bọt khí, đẩy bằng thiết bị phụt nước hoặc chân vịt siêu sủi bọt

⬧ Tàu làm việc trên nguyên tắc thủy động lực

Tàu nhóm này làm việc trong nước, làm việc trên nguyên lý thủy động lực Tàu sử dụng lực nâng của cánh chìm, chạy trong nước, để nâng tàu lúc chạy gọi là tàu cánh ngầm Tàu lướt thuộc nhóm này Tàu có kết cấu đáy dạng tấm trượt, thường được gập thành hình chữ V Tấm trượt khi lướt trong nước chụi lực nâng và lực này nhấc một phần tàu lên, giảm thể tích phần chìm khi tàu chạy

⬧ Tàu hoạt động trên nguyên lý của định luật Archimedes

Được gọi là tàu nổi Trong trạng thái đứng yên cũng như trạng thái chạy lực đẩy tàu từ dưới lên, gọi là lực nổi do nước tác động, luôn cân bằng với trọng lượng toàn tàu trong trạn thái ấy Nhóm này bao gồm các loại tàu chạy

sông, tàu đi biển như tàu chở hàng, tàu chở dầu, tàu khách nói chung, tàu kéo, tàu đánh cá

Ngoài ra, cùng loại tàu nổi này còn có tàu ngầm, hoạt động chủ yếu trong lòng nước, trên nguyên tắc tàu nhóm ba vừa nêu

➢ Phân loại tàu thủy

• Phân theo loại và công dụng

- Tàu chở hàng khô

Tàu nhóm này có mặt lâu đời nhất Tùy thuộc loại hàng mà tàu chuyên chở, người ta đặt tên tàu Tên gọi chung nhất là tàu chở hàng, bên cạnh đó còn tàu chở hàng rời, tàu chở hàng thùng, tàu Ro-Ro, tàu chở sà lan, tàu chở gỗ, tàu chở hàng lạnh, tàu chuyên chở xe, thiết bị

- Tàu chở container

Xuất thân từ tàu chở hàng khô với đặc tính hàng được bảo quản trong các thùng chuyên dụng loại dài 20 ft hoặc 40 ft, tiêu chuẩn hóa được biết đến từ đầu thập niên năm mươi của thế kỷ XX Ngày nay, khoảng 90% lượng hàng hóa trên toàn thế giới được vận chuyển bằng container Tàu container

thường chế tạo với sức chở từ vài trăm thùng đến vài ngàn thùng Tàu

container hiện đại có sức chở tới 15.000 đơn vị tương đương hai mươi foot (TEU)

- Tàu Roll-on/ roll-off (Ro-Ro)

Là tàu được thiết kế để vận chuyển hàng hóa như xe ô tô, xe tải, xe bán tải Tàu Ro- Ro có cầu dẫn dốc cho phép vận chuyển hàng hóa "lăn vào" và "lăn ra" tàu khi vào cảng một cách hiệu quả Các dốc và cửa có thể được bố trí chỉ ở đuôi, hoặc ở mạn và mũi cho phép xếp nhanh chóng

- Tàu chở hàng lạnh

Là những tàu được thiết kế để mang hàng hóa dễ hỏng ở nhiệt độ quy định thường giữa -27 và 13 độ C Các máy móc trên tàu trước tiên cung cấp năng lượng để chạy tàu va dùng để bảo quản hàng hóa dễ hỏng trong môi trường

tự nhiên ở các boong nội khoang

- Tàu chở gia súc

Trong nửa sau của thế kỷ XX, các vật nuôi ( cừu, bò và dê ) sống được xuất khẩu chủ yếu từ các quốc gia là Australia và New Zealand và các nhà nhập

khẩu chính là các quốc gia ở Trung Đông Phương tiện vận tải tham gia vào nhu cầu thương mại này là các tàu vận chuyển gia súc

- Tàu chở hàng nặng

Là tàu chở các loại hàng nặng mà kích thước hoặc trọng lượng thực tế của mỗi kiện/ khối hàng vượt quá giới hạn quy định cho phép nhưng không thể tháo rời ra được (hàng siêu trường - siêu trọng) Tàu chở hàng nặng có thể được chia thành: Tàu chở hàng nặng kiểu bán chìm, tàu chở hàng nặng kiểu thông thường, xà lan kéo và ụ nổi

- Tàu chở dầu

Các sản phẩm được vận chuyển bằng tàu chở dầu, bao gồm: các sản phẩm gốc Hydrocarbon như dầu, khí đốt dầu mỏ hóa lỏng (LPG), và khí đốt hóa lỏng tự nhiên (LNG); Hóa chất như amoniac, clo, và styren monomer; Nướt ngọt; Rượu; Mật đường

Tàu chở khí hóa lỏng và chở hóa chất thuộc nhóm này Các khí được nén và làm lạnh đến độ âm 163 độ C khi vận chuyển

vét luồng lạch, cảng, tàu hoa tiêu, tàu hải quan, tàu kiểm ngư, tàu huấn

luyện

- Tàu phục vụ khai thác dầu khí trên thềm lục địa

Nhóm này bao gồm các tàu làm dịch vụ cung ứng, tàu đặt ống ngầm, cần cẩu nổi, giàn khoan nổi gồm giàn nửa chìm và giàn tự nâng, tàu khoan và các công trình nổi

- Tàu đánh bắt cá và chế biến cá

Tàu đánh bắt gồm tàu lưới kéo, tàu lưới vây, tàu làm nghề lưới rê Tàu chế biến cá được trang bị đầy đủ tiện nghi như một nhà máy chế biến cá đông lạnh trên biển, một số tàu còn có chức năng như là tàu mẹ

Để quản lý nguồn thủy sản trên biển, một số quốc gia còn phát triển đội tàu kiểm ngư với mục đích tuần tra, bảo vệ nguồn lợi thủy sản ven bờ và thềm lục địa

- Tàu công tác hoạt động trên nguyên tắc khí động học

Những tàu như tàu cánh ngầm, tàu trên đệm khí thuộc nhóm này

Ngoài ra còn có tàu hoạt động nhờ hiệu ứng mặt đất, được thực hiện bằng một tấm đệm cao áp suất không khí được tạo ra bởi sự tương tác giữa các cánh khí động học và bề mặt được gọi là hiệu ứng mặt đất

• Phân loại theo khu vực hoạt động (cấp tàu)

- Tàu biển

+ Tàu hoạt động trong khu vực biển không hạn chế (viễn dương)

+ Tàu hoạt động trong khu vực hạn chế (3 cấp hạn chế)

+ Tàu hoạt động trong khu vực đặc biệt như: băng giá, nước chảy xiết, nước cạn, đá ngầm, nhiều vật trôi nổi

- Tàu hoạt động trong khu vực nội địa

• Phân loại theo vật liệu đóng tàu

- Tàu đóng bằng vật liệu kim loại

+ Thép carbon thấp (dùng phổ biến cho tàu dân dụng)

+ Thép độ bền cao (dùng cho tàu có công dụng đặc biệt)

+ Thép hợp kim như hợp kim nhôm: thường tầng, lầu, xuồng công tác, tàu cao tốc, tàu quân sự, tuần tra

- Tàu đóng bằng vật liệu phi kim loại

+ Tàu vỏ gỗ

+ Tàu xi măng lưới thép, bê tông cốt thép;

+ Tàu chất dẻo

• Phân loại theo nguồn năng lượng cung cấp và kiểu thiết bị động lực

+ Tàu chạy bằng ngoại lực: tàu chạy bằng sức gió, năng lượng sóng biển, năng lượng mặt trời

+ Tàu chạy bằng nội lực: tàu chạy bằng động cơ đốt trong, bằng tua bin hơi nước, bằng động cơ điện

• Phân loại theo kiểu kiến trúc và kết cấu

+ Tàu boong hở: mạn khô thấp, boong liên tục trên cùng là boong vách (dùng cho tàu chở hàng nặng);

+ Tàu boong kín: thường kết cấu ≥ 2 boong, boong liên tục trên cùng là boong kín nước, boong dưới cùng là boong vách, mạn khô cao (dùng cho tàu chở hàng nhẹ)

Câu 2/ Trình bày các kích thước chủ yếu và hệ số béo thân tàu ?

❖ Các kích thước chủ yếu và tỷ số kích thước thân tàu

• Chiều dài tàu

Phân biệt các tên gọi liên quan đến chiều dài tàu trên hình như sau:

Hình 1: Chiều dài tàu

Chiều dài toàn bộ tàu: 𝐿𝑜𝑎, là khoảng cách đo từ điểm xa nhất trước mũi tàu đến điểm xa nhất sau lái

Chiều dài đường nước thiết kế: 𝐿𝑘𝑤, đo trên đường nước thiết kế, kể từ giao điểm tiếp nước của mép trước sống mũi tàu đến giao điểm tiếp nước của mép sau sống lái với đường nước thiết kế

Chiều dài lớn nhất phần chìm: 𝐿𝑜𝑠, là khoảng cách đo từ điểm xa nhất trước mũi tàu đến điểm xa nhất sau lái của phần chìm tàu

Chiều dài giữa hai trụ: 𝐿𝑝𝑝, là khoảng cách đo trên mặt đường nước, tính

từ trụ lái đến trụ mũi Trên tàu vỏ thép trụ lái được hiểu là trục đi qua trục quay bánh lái, còn trụ mũi đi qua điểm cắt nhau của đường nước thiết kế với mép ngoài trên lô mũi tàu Với các tàu có vách đuôi nằm nghiêng so với mặt

cơ bản qua đáy ( Vách T ), trụ lái nhận đi qua đường cắt của vách nghiêng với đường nước thiết kế, tính trên mặt cắt dọc giữa tàu

• Chiều rộng tàu

Chiều rộng tàu lớn nhất: 𝐵𝑚𝑎𝑥, là khoảng cách lớn nhất đo trong mặt ngang tại khu vực rộng nhất của tàu, tính từ điểm xa nhất bên mạn trái đến điểm xa nhất bên mạn phải của tàu

Chiều rộng tàu: B, là khoảng cách đo từ mạn trái đến mạn phải tàu, tại mặt cắt ngang tàu đi qua mặt rộng nhất của tàu Với tàu có mặt cắt hình U hoặc V, vị trí đo nằm tại mép boong Với tàu dạng chiều rộng tàu đo tại vị trí rộng nhất của mặt cắt

Hình 2: Chiều rộng tàu

• Chiều cao tàu

Chiều cao tàu: ký hiệu bằng D, là khoảng cách đo theo chiều thằng đứng, tính từ mép trong của tấm ki chính đến mép trên của xà ngang boong mạn khô, giữa tàu, tại mạn Với tàu nhiều boong, boong mạn khô được hiểu là boong cao nhất có kết cấu kín nước, có hệ thống đậy kín các lỗ khoét trên boong và các lỗ khoét bên mạn

• Mớn nước

Mớn nước tàu: ký hiệu d, đo trên trục thẳng đứng, tính từ đường cơ bản

qua đáy tàu, đến đường nước thiết kế Với tàu đáy bằng mớn nước tiêu

chuẩn đo tại giữa tàu Phân biệt các tên gọi thường dùng sau:

Mớn nước d (chiều chìm): đo từ đường cơ bản Chiều cao đo từ mép dưới

sống chính gọi là keel draft, còn mớn nước trung bình 𝑑𝑚 là giá trị trung

bình cộng của mớn nước đo tại trụ lái và mớn nước đo tại trụ mũi

Mớn nước lái đo tại trụ lái, tính cả chiều nghiêng của sống chính, nếu có

Mớn nước mũi đo tại trụ mũi, tính cả độ nghiêng của sống chính

Quan hệ giữa kích thước chính của tàu với thể tích phần chìm, diện tích

đường nước, diện tích mặt giữa tàu .được thể hiện qua các hệ số đầy

Hệ số đầy đường nước, ký hiệu 𝐶𝑤, là tỉ lệ giữa diện tích mặt đường nước

được vỏ tàu giới hạn và diện tích hình chữ nhật có cạnh là chiều dài và chiều

rộng đường nước Nếu ký hiệu 𝐴𝑤 - diện tích mặt đường nước, L - chiều dài

tàu, đo tại đường nước, B - chiều rộng tàu, hệ số 𝐶𝑤 tính theo công thức:

B L

Hình 3: Hệ số đầy đường nước

Hệ số đầy mặt sườn giữa tàu, ký hiệu 𝐶𝑀, là tỉ lệ giữa diện tích phần chìm

của sườn giữa tàu 𝐴𝑀 với diện tích hình chữ nhật ngoại tiếp nó, cạnh Bxd

d B

Hình 4: Hệ số đầy mặt sườn giữa

Hệ số đầy thể tích: ký hiệu 𝐶𝐵, là tỉ lệ giữa thể tích phần chìm của tàu V với thể tích hình hộp ngoại tiếp nó Hệ số 𝐶𝐵 tính theo công thức:

d B L

V

CB

.

=

Hệ số đầy lăng trụ: ký hiệu 𝐶𝑃, là tỉ lệ giữa thể tích phần chìm tàu V so với ống trụ dài bằng chiều dài đường nước L, diện tích mặt trụ 𝐴𝑀

L A

V C

V C

C

C

C =

• Ảnh hưởng của tỉ số kích thước đến các tính năng của tàu:

Tỷ lệ L/B thường nói lên tính di động của tàu, theo cách nghĩ này tỷ lệ L/B lớn dùng cho tàu chạy nhanh Tỷ lệ giữa B và d mang ý nghĩa tăng hay giảm ổn định tàu, ảnh hưởng lớn đến sức cản vỏ tàu khi chạy trong nước và tính quay trở của tàu

Tỷ lệ D/d đặc trưng cho tính ổn định tàu ở các góc nghiêng lớn, tăng khả năng chống chìm của tàu

Câu 3/ Tư thế tàu được đặt trưng bởi các thông số nào Các tư thế có thể có của tàu khi ở trên mặt nước ?

Vị trí của tàu so với mặt nước lặng gọi là tư thế của tàu (hình a)

Nếu  = 0 tàu coi là ở tư thế thẳng,  = 0 tàu ở tư thế ki bằng Thường tham

số  gọi là góc nghiêng và  gọi là gọc chúi mặc dù chỉ có thể coi  là góc ngiêng khi  = 0 và  là góc chúi khi  = 0

➢ Chiều dương của các góc trong tính toán:

⬧ Góc  hướng từ trục Oy theo chiều kim đồng hồ nếu nhìn từ vị trí mút dương của trục Ox

⬧ Góc  hướng từ trục Ox ngược chiều kim đồng hồ nếu nhìn từ mút

dương trục Oy

Như vậy các góc dương khi tàu chúi mũi và nghiêng về mạn phải Khi tàu ở

tư thế thẳng ( = 0) các tham số d và  hoặc là chiều chìm mũi, đuôi tại FP

và AP:





22

L d tg

L d





22

L d tg

L d

Hiệu 𝑑𝑓 - 𝑑𝑎 = L tg  L gọi là độ chúi của tàu

➢ Phương trình cân bằng tàu ở các tư thế được mô tả bởi các công thức tiếp sau, trong đó các góc  và được xác định trên hình b







tg tg

TCG TCB

LCG LCB

TCB

LCG LCB

W

)(

TCG TCB

tg KB KG LCG

tg KB KG LCG

LCB W

)(

)(

KB KG

TCG TCB

Câu 4/ Mô tả cách xây dựng bản vẽ đường hình tàu ?

Đường hình lý thuyết của vỏ tàu được biểu diễn trong hệ tọa độ gắn liền với vỏ tàu như trên hình a Trục Oz hướng lên trên Trục Ox trùng với chiều dọc tàu, hướng về trước, còn trục Oy hướng sang mạn phải Tâm của hệ tọa

độ đặt tại giao điểm ba mặt phẳng: mặt cắt ngang giữa tàu, mặt cắt dọc giữa tàu và mặt cơ bản qua đáy tàu

Hình a: Hệ tọa độ chung

KB KG

LCG LCB

Đường lý thuyết miêu tả vỏ tàu được qui ước vẽ trong bản vẽ hai chiều

2D, bao gồm các phần sau:

Hình chiếu các vết cắt dọc tàu do mặt phẳng dọc giữa tàu và các mặt

phẳng song song với mặt này tạo thành Cụm vết cắt này nằm phía trái, bên

trên

Hình chiếu các vết cắt vỏ tàu qua các đường nước, nằm phía trái, bên

dưới

Hình chiếu các mặt cắt ngang tàu, gọi là các sườn lý thuyết, nằm phía

phải, bên trên

Hình b: Các mặt cắt dùng trong bản vẽ đường hình lý thuyết

Cách xây dựng bản vẽ đường hình

Bản vẽ đường hình lý thuyết

Đường bao vỏ tàu là mặt cong trong không gian ba chiều 3D Để miêu tả

gần đúng mặt cong này nhất thiết phải rời rạc hóa và biểu diễn lại dưới dạng

mặt gần đúng Quá trình rời rạc hóa mặt cong ba chiều tiến hành theo thứ tự

như sau: Dọc thân tàu, tính từ lái đến mũi tàu, tiến hành chia tàu thành

nhiều đoạn thẳng, gọi là khoảng sườn Trong thực tế người ta chia chiều dài

tàu thành nhiều đoạn thẳng, gọi là khoảng sườn Trong thực tế người ta chia

chiều dài tàu thành 10 hoặc 20 khoảng sườn lý thuyết Cắt ngang qua vị trí

các nút đánh dấu sườn lý thuyết sẽ nhận được mặt cắt ngang sườn lý thuyết

Khi thực hiện, lợi dụng tính đối xứng qua mặt cắt dọc tàu, chỉ cần thể hiện

1/2 chiều rộng tàu sẽ diễn đạt đầy đủ mặt cắt ngang qua sườn

Thông lệ phần bên phải của mặt đối xứng tiến hành vẽ các nửa mặt cắt của các sườn trước tàu, tính từ mặt cắt giữa tàu, còn bên trái giành cho các sườn phía sau

Theo chiều cao, có thể sử dụng các đường nước để cắt vỏ tàu và như vậy

sẽ nhận được vết cắt các đường nước

Thông thường chúng ta sử dụng hệ thống cắt qua (10 + 1) hoặc (20 + 1) sườn lý thuyết Số thứ tự sườn lý thuyết đánh dấu từ sườn 0 đến sườn 10 hoặc 20, tùy thuộc hệ thống đang sử dụng Những sườn nằm giữa các sườn đang tính được đánh dấu theo số thứ tự theo hệ thống được chọn Ví dụ, tại vùng đuôi và vùng mũi tàu cần thiết xây dựng thêm các sườn trung gian như 1/2, 3/4, 1,5, ,8,8,5,

Thông thường, đường nước được đánh dấu từ đáy với mở đầu đường nước số 0 (DN0), sau đó tăng dần thành DN1, DN2

Ngoài các đường sườn, đường nước tiêu chuẩn, khi vẽ đường hình cần thêm các đường cắt dọc, cách mặt cắt dọc giữa tàu khoảng các nhất định Các mặt cắt dọc này được ký hiệu CDI, CDII,

Ngoài hệ thống đường vuông góc vừa nêu, khi lập đường lý thuyết cần xác lập hệ thống đường kiểm tra, xuất phát từ mặt cắt giữa tàu đến vị trí được chọn Vết cắt các mặt cắt kiểm tra được biểu diễn phía dưới, ở phía đối xứng tâm đường nước

Câu 5/ Giải thích hiện tàu nổi trên mặt nước và điều kiện cân bằng tàu

ở trạng thái nổi (có vẽ hình minh họa) ?

➢ Tính nổi tàu thủy:

Tàu thủy nổi trên nước, tàu ngầm nổi trong nước chịu tác động đồng thời hai lực ngược chiều nhau Trọng lực gồm trọng lượng bản thân tàu, trọng lượng hàng hóa trên tàu, máy móc thiết bị, dự trữ cùng hành khách trên tàu tác động cùng chiều hút của trái đất Lực nổi do nước tác động theo chiều ngược lại

⬧ Lực nổi

Trọng hệ tọa độ gắn liền với tàu, gốc tọa độ đặt tại trọng tâm G của tàu, trục Oz hướng lên trên, ngược với chiều tác động của lực hút trái đất, mặt xOy song song với mặt nước ở trạng thái tĩnh, trọng lực W có điểm đặt tại

G, tác động hướng xuống dưới hình a

Hình a Trọng lực và lực nổi Thân tàu chìm trong nước tiếp xúc với nước qua mặt ướt vỏ tàu Như đã biết trong bộ môn cơ học chất lỏng, áp lực do nước áp đặt lên mặt tiếp xúc này mang giá trị:

p = pa + γ z với: pa - áp suất khí quyển đo tại mặt thoáng của nước

z - khoảng cách đo từ mặt thoáng đến điểm đang được xem xét trên mặt ướt vỏ tàu

Lực thủy tĩnh tác động lên phần tử dS của mặt ướt vỏ tàu trong trường hợp này được hiểu là:

dP = (pa + γz)dA (a) Mặt khác dP được phân thành các thành phần:

𝑑𝑃𝑥 - tác động theo phương nằm ngang, bằng (pa+γz)𝑑𝑆𝑥

𝑑𝑃𝑧 - tác động theo phương thẳng đứng, bằng:

(pa + γz) 𝑑𝑆𝑧 – (pa + γ.0) 𝑑𝑆𝑧 = γz𝑑𝑆𝑧 Phân tích các thành phần lực thủy tĩnh do áp lực này gây ra trên vỏ tàu có thể thấy rằng, tổng các lực thành phần theo phương nằm ngang sẽ bằng 0 do chúng tự triệt tiêu nhau, còn lực tác động theo phương thẳng đứng có dạng:

𝑑𝑃𝑧 = γz𝑑𝑆𝑧 (b) Nếu ký hiệu: dV - thể tích cột nước cao z; diện tích đáy 𝑑𝑆𝑧; dV = 𝑧𝑑𝑆𝑧Công thức (a) sẽ có dạng:

dF = d𝑃𝑧 = γdV (c) Công thức cuối được hiểu là lực nổi do nước tác động lên phần thân tàu chìm trong nước F = γV

Lực nổi tính theo định luật Archimedes, bằng trọng lượng khối nước bị thân tàu choán chỗ, tác động theo hướng từ dưới lên Lực nổi F có tâm đặt lực tại B, gọi là tâm nổi của tàu Cần giới thiệu thêm, B được viết tắt từ Buoyancy, được dùng trong tài liệu này thay cho ký hiệu vẫn dùng trước nay

là C Lực này cố gắng đẩy tàu lên cao hơn vị trí nó đang chiếm

Với tàu thủy có thể tích phần chìm trong nước V, viết tắt từ Volume (hoặc ∇ là ký tự thay thế cho V trong nhiều trường hợp), trọng lượng toàn tàu tại trạng thái tính toán, đúng bằng trọng lượng khối nước bị thân tàu chiếm chỗ γ∇ Đại lượng D = γV (hoặc γ∇) được gọi là lượng chiếm nước của tàu, mang giá trị đúng bằng lực nổi của tàu Ký hiệu D viết tắt từ

Displacement, còn ∆ ký tự thay cho D trong nhiều trường hợp Theo cách đó chúng ta có thể viết:

W = Δ = γ∇ (1.1) trong đó:

Δ (hoặc D) - lượng chiếm nước

γ - trọng lượng riêng của nước

∇ (hoặc V) - thể tích phần tàu chiếm chỗ trong nước, hoặc còn được gọi là lượng thể tích chiếm chỗ

Thứ nguyên dùng cho các thành phần trong công thức, trong hệ thống đo metric, sau đây gọi là hệ mét, được hiểu theo truyền thống đã ghi đậm nét trong ngành đóng tàu:

γ - trọng lượng riêng nước sông bằng 1 t/m³, nước biển γ = 1,025 ÷ 1,03 t/m³

V - thể tích tính bằng m³

D - lượng chiếm nước tính bằng tấn hệ metric, viết tắt là T hoặc MT Trong một số tài liệu xuất hiện những năm gần đây tại một số nước người

ta đề nghị các ký hiệu mới nhằm thay cho qui ước vừa nêu Những đề nghị

đó được tóm tắt là D dùng để chỉ khối lượng tàu, còn lực nổi tính bằng N hoặc kN Cách dùng này chưa được ghi nhận chính thức tại các hội nghị ITTC và trong các nghị quyết của IMO, bạn đọc có thể suy nghĩ nhiều hơn trước khi áp dụng đề nghị này

Thể tích V là thành phần thay đổi trong biểu thức tính lực nổi tàu γV, đóng vai trò thước đo tính nổi tàu

➢ Điều kiện cân bằng tàu trong trạng thái nổi

Trường hợp W > F, có nghĩa trọng lượng tàu lớn hơn lực nổi, tàu còn bị

kéo xuống Khi bị chìm sâu hơn trong nước thể tích phần chìm của tàu lớn

lên và như vậy theo định luật Archimedes lực F lớn dần Khi vượt qua giới

hạn cân bằng, F > W tình hình sẽ ngược lại, tàu bị đẩy lên cao hơn, thể tích

phần chìm của tàu giảm dần dẫn đến F nhỏ dần Tàu chỉ có thể nằm ở vị trí

cân bằng khi cân bằng hai lực ngược chiều nhau này

Hình b Nghiêng ngang tàu Điều kiện W = F trong thực tế chưa đủ đảm bảo để tàu nổi ổn định

Trường hợp tàu bị nghiêng ngang đến góc nhất định, tâm nổi dịch dời vị trí

tùy thuộc hình dáng phần chìm của tàu Đường tác động lực nổi qua tâm B'

hiện thời không trùng với đường tác động lực trọng trường qua G Vì rằng

W = F và khoảng cách giữa hai đường tác động lực mang giá trị nhất định,

ví dụ khoảng cách giữa chúng L, xuất hiện momen ngẫu lực WL làm quay

tàu Nếu momen này lớn hơn 0, tức là theo chiều quay kim đồng hồ, tàu còn

bị quay theo chiều thuận kim đồng hồ Ngược lại momen mang giá trị âm,

tàu quay ngược Trong cả hai trường hợp, khi góc nghiêng còn bé tàu quay

ngang qua tâm nghiêng ngang M

Trong trường hợp tâm nổi nằm xa trọng tâm, tính theo chiều dọc tàu,

momen ngẫu lưc WL, làm cho tàu bị chúi về trước nếu momen ngẫu lực

mang dấu âm Tâm nghiêng dọc ML (hay còn gọi chúi tàu) trong trường hợp

này nằm khá xa nếu so với khoảng cách từ tàu đến M

Hình c Nghiêng dọc tàu Tàu chỉ ở tư thế ổn định khi hoành độ tâm nổi bằng hoành độ trọng tâm

với L bằng khoảng cách GZ tại hình b và c

Hai điều kiện được viết dưới dạng tổng quát:

∑Pi = 0; ∑Pi xi = 0, với i = 1,2,

Điều kiện trên đây được phát biểu cách khác, lực nổi do nước tác động

tĩnh lên tàu phải bằng trọng lượng toàn tàu, còn tâm nổi của tàu B' phải cùng

nằm trên đường thẳng vuông góc với mặt thoáng, đi qua trọng tâm G của

tàu

Câu 6/ Trình bày đồ thị Bonjean và vai trò của đồ thị Bonjean (có vẽ

hình minh họa) ?

Với mỗi sườn tàu, từ kết quả tính diện tích phần chìm và momen tĩnh

phần chìm so với đáy, có thể vẽ hai đường cong miêu tả biến thiên của hai giá trị trên theo chiều chìm Z Tập hợp toàn bộ các đường cong kiểu này, lập cho tất cả sườn tính toán sẽ được đồ thị có tên gọi là tỉ lệ Bonjean

Họ đường cong trên đồ thị mang tên tỉ lệ Bonjean là cơ sở tính thể tích phần chìm giả định, tâm nổi theo chiều dọc, chiều cao trước khi hạ thủy tàu, đồng thời là cơ sở tính chống chìm, phân khoang tàu

Tỉ lệ Bonjean là tập hợp các đường cong dựng theo một tỉ lệ nào đó diện tích ngâm nước của sườn lý thuyết phụ thuộc vào độ ngập sâu của nó Để dễ

sử dụng tỉ lệ Bonjean được chọn các tỉ lệ vẽ thích hợp (thường chọn tỉ lệ

1:100 theo chiều dài và 1:25 theo chiều cao) Hình a trình bày tỉ lệ bonjean lập cho tàu cá dài 52,50 m

Vai trò của đồ thị Bonjean là biểu diễn sự biến thiên của diện tích mặt

ướt và momen tĩnh của từng mặt sườn tại các đường nước

Hình a Tỉ lệ Bonjean

Câu 7/ Trình bày đồ thị Đường cong thủy lực và vai trò của đồ thị

Đường cong thủy lực (có hình vẽ minh họa) ?

➢ Đường cong thủy lực

Kết quả tính đặc trưng hình học vỏ tàu được tập hợp trong một bảng vẽ chung mang tên gọi các đường cong tính nổi của tàu Thuật ngữ chuyên ngành để chỉ độ thị dạng này không giống nhau ở các nước Tại nước ta tên gọi này chưa được chuẩn hóa Trong tài liệu chính thức của tổ chức hàng hải quốc tế IMO và các hội nghị ITTC, họ đường cong này có tên gọi bằng tiếng Anh là hydrostatic curves, có nghĩa các đường thủy tĩnh của tàu Các đường cong được trình bày trong bản vẽ này nhất thiết phải có mặt, bao gồm: Thể tích phần chìm V; Lượng chiếm nước ∆; Cao độ tâm nổi KB (hoặc 𝑍𝐵); Hoành độ tâm nổi LCB (hoặc 𝑋𝐵); Diện tích đường nước 𝐴𝑤; Hoành độ tâm diện tích đường nước LCF (hoặc 𝑋𝐹); Bán kính tâm nghiêng ngang BM; Bán kính tâm nghiêng dọc 𝐵𝑀𝐿; Các hệ số béo 𝐶𝑤, 𝐶𝑀, 𝐶𝐵 Ở đây:

- Đường cong V(z) - thể tích phần chìm, tính bằng m³

- Đường cong ∆(z) - lượng chiếm nước, tính bằng tấn (T);

- Đường cong cao độ tâm nổi KB (hoặc 𝑍𝐵), tính bằng m, đo từ đáy;

- Đường cong hoành độ tâm nổi LCB (hoặc 𝑋𝐵), tính bằng m, thông lệ cách mặt cắt giữa tàu, mang dấu (+) khi nằm trước mặt giữa tàu;

- Đường cong diện tích đường nước 𝐴𝑤, tính bằng m²;

- Đường hoành độ tâm diện tích đường nước, ký hiệu LCF (hoặc 𝑋𝐹), tính bằng m, thông lệ cách mặt cắt giữa tàu, mang dấu (+) khi nằm trước mặt giữa tàu;

Trên các bản vẽ dạng này, ưu tiên việc xây dựng đồ thị BM(z), tính từ đường KB vừa dựng Có thể hiểu đây là đường cong KM(z) = KB(z) +

BM(z), trong đó:

𝐵𝑀 = 𝐼𝑇

𝑉 𝑐ò𝑛 𝐵𝑀𝐿 =

𝐼𝐿′𝑉Trong nhiều trường hợp có thể yêu cầu xây dựng các đường momen quán tính đường nước 𝐼𝑇 và 𝐼𝐿′

Đường cong miêu tả momen chúi tàu một đơn vị chiều cao TRIM Theo cách ký hiệu mà IMO đề nghị đại lượng này mang tên gọi momen để thay đổi 1 đơn vị chiều chìm, ví dụ 1 cm - Moment to change Trim One cm Các

hệ số đầy 𝐶𝐵, 𝐶𝑤, 𝐶𝑀, 𝐶𝑃

➢ Vai trò của đường cong thủy lực ( đường cong tính nổi )

- Phục vụ cho việc tính toán 𝐶𝐵 và ổn định tàu

- Dựa vào đường cong tính nổi người ta có thể tính được trọng tải

tàu tương ứng với từng đường nước

Hình a Các đường thủy tĩnh

Câu 8/ Trình bày dấu hiệu chở hàng, căn cứ vào đâu người ta xác định được cơ quan Đăng kiểm con tàu ?

➢ Dấu hiệu chở hàng

Dấu hiệu chở hàng đặt trên cả hai mạn của tàu và bao gồm 3 bộ phận:

• Dấu đường boong

Là đoạn thẳng nằm ngang có chiều dài 300 mm, rộng 25 mm và điểm giữa chiều dài đặt tại mặt phẳng sườn giữa Mép trên dấu đường boong trùng với giao tuyến của mặt tôn bao mạn và mặt trên tôn boong Nếu mặt boong

có lát gỗ thì mặt trên tôn boong là mặt trên của lớp gỗ lát boong

• Dấu chở hàng

Từ mép trên của dấu đường boong, theo phương thẳng đứng xuống phía dưới bằng trị số mạn khô của tàu đặt một đoạn nằm ngang dài 450 mm

Điểm giữa mép trên của đoạn thẳng này là tâm của vòng tròn đường kính

300 mm Vòng tròn này bị cắt bởi đoạn thẳng nằm ngang và được coi là dấu chở hàng

• Dấu tải trọng

Đặt gần điểm giữa chiều dài đặc trưng cho tải trọng của tàu trong các đới mùa và khu vực bơi lội khác nhau Dấu này bao gồm các đoạn thẳng nằm ngang dài 230 mm dựng về hai phía một đoạn thẳng đứng cách tâm dấu chở hàng về phía mũi một khoảng 540 mm

Đường tải trọng mùa hè kí hiệu S tương ứng với trị số mạn khô tối thiểu mùa hè

Đường tải trọng mùa đông kí hiệu W có được bằng cách tăng mạn khô mùa hè lên 1/48 chiều chìm mùa hè

Đường tải trọng mùa đông ở Bắc Đại tây dương kí hiệu WNA đặt trên tàu có chiều dài nhỏ hơn 100 m bằng cách tăng mạn khô mùa đông lên 50

mm

Đường tải trọng vùng nước ngọt kí hiệu Ftương ứng với trị số mạn khô vùng nước ngọt xác định từ việc tính toán sự thay đổi trị số mạn khô tối thiểu mùa hè khi tàu chạy từ vùng nước biển vào nước ngọt theo công thức Đường tải trọng nhiệt đới kí hiệu T tương ứng với mạn khô tối thiểu vùng nhiệt đới có được bằng cách giảm mạn khô mùa hè đi 1/48 chiều chìm mùa

hè

Đường tải trọng nước ngọt nhiệt đới kí hiệu TF có được bằng cách giảm mạn khô nhiệt đới đi một lượng xác định

Dấu tải trọng đặt tại mạn chỉ rõ độ ngập sâu của tàu thỏa mãn mùa, vùng

và khu vực hoạt động như khi đỗ trong Cảng, khi hành trình Hai phía trên đường nằm ngang đi qua tâm dấu chở hàng đặt 2 chữ cái tên cơ quan đăng kiểm tàu (với Việt Nam là VR)

Dấu mạn khô ghi theo quy đinh chung cho tất cả các nước Dấu hiệu đường nước chở hàng theo quy định trong tiêu chuẩn có dạng như hình dưới đây:

Hình a Dấu hiệu đường nước chở hàng

➢ Căn cứ vào dấu chở hàng để người ta có thể xác định được cơ quan đăng kiểm của tàu.Trên dấu chở hàng, ở hai bên vòng tròn có ghi các

ký hiệu của cơ quan đăng kiểm của tàu

Ví dụ: Cơ quan đăng kiểm của Việt Nam ký hiệu là VR,của Nhật Bản ký hiệu là NK, của Đức ký hiệu là GL

Hình b Dấu chở hàng có ký hiệu của cơ quan đăng kiểm

Câu 9/Xác định dung tích theo luật thể tích 1969, ý nghĩ của GT và NT?

Hiện nay dung tích đăng ký của tàu tính theo công ước về đo dung tích năm 1969 Dung tích tàu tính bằng tấn đăng ký, gồm tấn đăng ký toàn bộ

GT, (còn gọi là tổng dung tích) và tấn đăng ký tinh NT (gọi khác là dung tích tinh) Đơn vị của tấn đăng ký là 100 cub.ft, quy đổi thành 2,83 m³

Nói một cách tổng quát, GT là dung tích tất cả các khoang kín của tàu Tuy nhiên cần hiểu rộng hơn, trong GT còn kể cả những phần không kín Trong khi đó NT bao gồm dung tích các khoang kín dùng vào mục đích chứa hàng hóa và hành khách Thông lệ, theo qui định trước đây, để có NT cần trừ đi từ GT các phần sau: dung tích các phòng giành cho bố trí và phục

vụ thủy thủ đoàn, các bộ phận đặt thiết bị hàng hải, các két ngoài đáy đôi, các khoang thiết bị năng lượng Các qui định trước đây trên thực tế vô cùng rắc rối và phức tạp

Theo công thức 1969 cần thiết tính theo các công thức đã thống nhất Dung tích tàu gồm GT và NT Khái niệm khoang kín giành cho tất cả các khoang được giới hạn bằng thân tàu, như vách cố định, đi động, boong, tấm che, Hành khách trên tàu được phân định rõ, đấy là những người có mặt trên tàu nhưng không thuộc diện kể sau: a) thuyền trưởng và thành viên đoàn thủy thủ làm việc cụ thể trên tàu và b) các cháu bé dưới 1 tuổi đời Công thức tính GT và NT theo điều 3 và 4 của Công ước có dạng:

V k

GT = 1

trong đó k1 =0,20+0,02log10V

V - toàn bộ thể tích các khoang kín, đo bằng m³

Công thức tính NT cho tàu khách, là tàu chở 13 khách trở lên

.3

4

1 3

2 arg

2

n n k D

d V

k

Với các tàu khác công thức tính NT được viết gọn:

2 arg

k

Trong đó:

d - chiều chìm trung bình, đo tại giữa tàu, m

D - chiều cao tàu, đo tại giữa tàu, m

o c

V

k2 = 0 , 02 + 0 , 02 arg