KÍCH THƯỚC CHỦ YẾU
Đặc điểm địa hình và địa lí của vùng biển hoạt động
- Cấp tàu biển hạn chế I: Tàu được phép hoạt động trong vùng biển hạn chế cách xa bờ hoặc nơi trú ẩn không quá 200 hải lý.
- Hoạt động ngư trường miền Trung Ngư nằm trong vùng từ tọa độ (105 o 50’E ,
18 o 44’N) tại vùng biển Nghệ An đến tọa độ (108 o 37’ E , 11 o 09’ N) tại vùng biển Nha Trang
Phù hợp với chế độ gió mùa ở nước ta, trên vùng biển này hàng năm chế độ gió cũng biểu hiện 2 mùa rõ rệt:
+ Mùa gió Đông Bắc từ tháng 10 đến tháng 3 năm sau.
+ Mùa gió Tây Nam từ tháng 4 đến tháng 9 hàng năm.
* Vùng biển Nghệ An - Thừa Thiên Huế.
Từ tháng 10 đến tháng 3 năm sau, gió mùa Đông Bắc tại khu vực này bị lệch hướng thành gió Bắc và Tây Bắc do ảnh hưởng của địa hình Tốc độ gió trung bình dao động từ 2,5 đến 3 m/s, trong khi tốc độ gió lớn nhất có thể đạt từ 18 đến 20 m/s.
Từ tháng 4 đến tháng 9, gió chủ yếu đến từ hướng Nam và Tây Nam, với tốc độ trung bình khoảng 3-4 m/s Gió có thể mạnh nhất đạt từ 20 đến 24 m/s, và trong trường hợp bão, có thể lên tới 30-40 m/s Đặc biệt, tháng 4 và tháng 9 là thời điểm chuyển tiếp giữa hai hệ thống gió mùa, do đó có thể xuất hiện gió Bắc, Đông Bắc và cả gió Tây Nam trong thời gian này.
* Vùng biển Quảng Nam Đà Nẵng - Khánh Hoà.
Từ tháng 10 đến tháng 3 năm sau, chế độ gió vùng biển có những đặc điểm tương tự như vùng biển khác do ảnh hưởng của địa hình, khiến gió mùa Đông Bắc bị lệch hướng sang Bắc hoặc Tây Bắc Tốc độ gió trung bình đạt từ 2,5 đến 3 m/s, trong khi tốc độ gió lớn nhất có thể lên tới 18 đến 20 m/s.
Cuối tháng 3 đến giữa tháng 6 hướng gió chính là Đông và Đông Nam, tốc độ gió trung bình (34) m/s, tốc độ gió mạnh nhất (2224) m/s.
Từ cuối tháng 6 đến tháng 9, gió mùa Tây Nam hoạt động mạnh trên vùng biển, với hướng gió chủ yếu là Tây hoặc Tây Nam Tốc độ gió trung bình dao động từ 3,5 đến 4 m/s, trong khi gió mạnh nhất có thể đạt từ 24 đến 26 m/s.
Vùng biển Nghệ An - Thừa Thiên Huế có sóng chủ yếu từ hướng Đông Bắc, với độ cao sóng trung bình dao động từ 0,7 đến 0,8 mét Trong những tháng đầu mùa, độ cao sóng có thể tăng lên từ 3 đến 4 mét Đặc biệt, có năm trạm khí tượng Hòn Ngư ghi nhận sóng cao tới 7,5 mét từ hướng Bắc Đông Bắc.
Vùng biển Quảng Nam, Đà Nẵng và Khánh Hòa chủ yếu có sóng hướng Bắc, thỉnh thoảng có hướng Đông Bắc Độ cao sóng trung bình dao động từ 0,75 đến 1 mét, trong khi độ cao sóng lớn nhất có thể đạt từ 3,5 đến 4 mét.
Vùng biển Nghệ An - Thừa Thiên Huế vào đầu mùa (từ tháng 4 đến tháng 6) có sóng chủ yếu từ hướng Đông Nam, với độ cao sóng trung bình từ 0,5 đến 0,7 mét và sóng lớn nhất đạt từ 3 đến 4 mét Từ tháng 7 đến tháng 9, sóng chủ yếu đến từ hướng Tây Nam, với độ cao sóng trung bình từ 0,55 đến 0,75 mét và sóng lớn nhất dao động từ 2,5 đến 3,5 mét Trong trường hợp có bão, sóng có thể cao hơn đáng kể.
Vùng biển Quảng Nam, Đà Nẵng và Khánh Hòa thường có sóng gió mạnh với hướng chính từ Tây Nam Độ cao sóng trung bình dao động từ 0,75 đến 1 mét Bão tại khu vực này thường có cường độ thấp hơn, dẫn đến độ cao sóng nhỏ hơn so với các vùng biển phía Bắc.
Nhiệt độ ở miền Trung cao hơn so với vùng biển vịnh Bắc Bộ, với nhiệt độ trung bình trong tháng giữa gió mùa Đông Bắc đạt 19-21°C Trong khi đó, nhiệt độ trung bình ở đầu và cuối mùa dao động từ 23-25°C Nhiệt độ cao nhất vào giữa mùa là 28-30°C, còn ở đầu và cuối mùa lên tới 31-33°C, thậm chí có năm nhiệt độ vượt 35°C Nhiệt độ thấp nhất trung bình dao động từ 6-8°C, với mức thấp nhất tuyệt đối từ 4-5°C, tuy nhiên, ở đầu và cuối mùa, giá trị này thường cao hơn.
Nhiệt độ trung bình tại khu vực miền Trung dao động từ 28 đến 30 độ C, với nhiệt độ cao nhất ghi nhận từ 32 đến 34 độ C và có thể đạt mức tuyệt đối từ 36 đến 38 độ C Đặc biệt, trong một số năm, nhiệt độ không khí ở Hòn Ngư đã lên tới 39,9 độ C và ở Cửa Tùng là 40,7 độ C Trong mùa gió Tây Nam, nhiệt độ không khí thấp nhất trung bình từ 17 đến 19 độ C, nhưng có những năm nhiệt độ có thể giảm xuống dưới 15 độ C.
* Vùng biển Nghệ An - Thừa Thiên Huế.
Mùa mưa hàng năm diễn ra từ tháng 8 đến tháng 12 hoặc tháng giêng năm sau, với lượng mưa khoảng 2200-2400 mm và số ngày mưa từ 140-145 ngày Trong mùa mưa, lượng mưa đạt 1800-2000 mm, ảnh hưởng bởi địa hình, có năm lượng mưa lớn nhất lên tới gần 5000 mm Biến trình lượng mưa trong khu vực đạt cực đại vào tháng 9 hoặc tháng 10 và cực tiểu vào tháng 2 hoặc tháng 3 Mùa khô kéo dài từ tháng 1 đến tháng 8, với lượng mưa trung bình dưới 1000 mm và số ngày mưa dưới 10 ngày, có năm lượng mưa đạt trên 3000 mm nhưng năm ít chỉ khoảng 1000 mm Hiện tượng mưa phùn hầu như không xuất hiện.
* Vùng biển Quảng Nam Đà Nẵng - Khánh Hoà.
Mùa mưa ở khu vực này diễn ra từ tháng 3 đến tháng 11, với tổng lượng mưa hàng năm dao động từ 1000 đến 2000mm, thấp hơn so với các khu vực khác Biến động lượng mưa trong năm chỉ ghi nhận một cực tiểu vào tháng 3 và một cực đại vào tháng 10.
Dòng chảy ở khu vực miền Trung chủ yếu bị chi phối bởi các dòng nước từ biển Đông, trong khi ảnh hưởng từ lục địa là không đáng kể, dù đang trong mùa mưa Với địa hình phức tạp và độ nghiêng lớn của đáy biển, độ sâu chỉ cách bờ khoảng 10 hải lý đã đạt từ 50 đến 100 m, và có thể lên tới trên 400 m ở vùng xa Gió mùa Tây Nam kết hợp với các điều kiện địa lý tạo ra một xoáy thuận lớn trong khu vực Phía Bắc từ 16 đến 18 độ Bắc, nước từ ngoài khơi chảy vào bờ, một phần vào vịnh Bắc Bộ và phần còn lại chảy xuống phía Nam song song với bờ Vận tốc dòng chảy trong khu vực khá lớn, trung bình khoảng 30 đến 40 cm/s, có thể đạt tối đa 75 cm/s Ở độ sâu 200 m, xoáy thuận này vẫn tồn tại, nhưng vận tốc dòng chảy chỉ còn bằng 1/3 so với tầng mặt.
Hướng chảy trong mùa này có nét tương tự như mùa gió Tây Nam, với dòng nước từ ngoài khơi biển Đông đi vào bờ Một phần dòng chảy được tách ra vào vịnh Bắc Bộ, trong khi phần còn lại di chuyển xuống phía Nam Toàn vùng bị ảnh hưởng bởi một xoáy thuận lớn, chi phối hướng của hệ thống dòng chảy Dòng chảy mùa này khác biệt so với mùa gió Tây Nam, với dòng nước từ phía Bắc di chuyển mạnh mẽ xuống phía Nam, bị ép sát gần bờ tới vĩ độ 9N trước khi đổi hướng Vận tốc dòng chảy gần bờ rất lớn, với tốc độ cực đại đạt 150cm/s và trung bình khoảng 70cm/s, trong khi phía Đông của vùng xoáy thuận, dòng chảy có hướng rõ ràng.
Vận tốc dòng chảy ở khu vực N - B yếu hơn so với vùng ven bờ Theo độ sâu, hướng chảy thay đổi đáng kể; ở độ sâu 200m phía Bắc, dòng chảy vẫn duy trì hướng theo tầng mặt, trong khi ở phía Nam, hướng chảy ngược lại so với tầng mặt Đồng thời, vận tốc ở độ sâu này cũng giảm nhiều so với tầng mặt.
Xác định sơ bộ kích thước chủ yếu của tàu
Bảng 1.1: Thông số tàu mẫu.
Tàu mẫu HC308D.01 DV-03-BNN
Các thông số chính Kí hiệu Giá trị Giá trị Đơn vị
Chiều dài lớn nhất Lmax 30,8 26,2 m
Chiều dài giữa hai trụ Lpp 27,3 23,35 m
Chiều rộng lớn nhất Bmax 7,5 6 m
Chiều rộng thiết kế Btk 7,2 5,4 m
Hệ số béo thể tích CB 0,69 0,655 -
Công suất máy Ne 829 405 CV
Tàu dịch vụ hậu cần nghề cá được chọn có trọng tải 199 tấn và vận tốc 10 hải lý/giờ, được thiết kế bởi Công ty cổ phần kỹ thuật và phát triển công nghệ hàng hải Việt Nam.
1.2.2.Xác định kích thước cơ bản và đặc trưng hình dáng thân tàu. a Xác định lượng chiếm nước sơ bộ.
Từ phương trình xác định lượng chiếm nước [ CT 2.3, tr.18; 3]
Trong đó:+ ∆sb: Lượng chiếm nước sơ bộ.
+ Dw = 149 T: Trọng tải tàu của tàu thiết kế
+ Theo tàu mẫu ta có:
Với trọng lượng riêng của nước biển: = 1,025 (T/m 3 ). b Xác định hệ số béo thể tích của tàu: Dựa vào tàu mẫu ta có : CB = 0,69
Xác định chính xác kích thước và đặc trưng hình dáng tàu
1.3.1.Phương trình lượng chiếm nước của tàu
+ γ: Trọng lượng riêng của nước ; γ = 1,025 T/m 3 + CB: Hệ số béo thể tích ; CB = 0,69
+ Lpp: Chiều dài hai trụ của tàu (m)+ Btk: Chiều rộng thiết kế của tàu (m)
+ d: Chiều chìm tàu (m) + Ta chọn tỉ số theo tàu mẫu:
Thay các giá trị vào phương trình (1.3) ta có: Δ =1,025.0,69.3,79 (1) => Btk = 6,55 (m)
+Từ Btk ta tính được các thông số của tàu:
+ + Hệ số béo sườn giữa CM (Tr415-[Sổ tay thiết kế tàu thủy- Trần Công Nghị]):
CM = 0,928 + 0,08 CB = 0,928 + 0,08.0,69 = 0,983 + Hệ số béo lăng trụ CP:
+Hệ số béo đường nước CW
CW + Lượng chiếm nước của tàu: Δ = γ.CB.Lpp.Btk.d = 1,025.0,69.24,8.6,55.2,275 = 260,8 (T)
So sánh lượng chiếm nước sơ bộ theo trọng tải với lượng chiếm nước theo kích thước tàu đã chọn cho thấy sai số giữa hai giá trị này là δ1 = 0,58%, nhỏ hơn mức cho phép [δ] = (0 - 5)%.
Vậy lượng chiếm nước của tàu thiết kế mới thỏa mãn yêu cầu.
+ Tính vận tốc tự do sơ bộ tàu [CT9.19; tr159; 1] ta có:
Với : Δ : Lượng chiếm nước của tàu thiết kế; Δ = 263,4(T) Ne: Công suất máy; Ne = 761.0,7355= 559,7 (kW) C: hệ số hải quân; C = 81 ( xác định từ tàu mẫu) + Trị số Froude ( Trang 58-[2] ):
Vậy sơ bộ ta chọn kích thước của tàu như sau:
Tên Giá trị Đơn vị
Nghiệm lại lượng chiếm nước qua các thành phần trọng lượng
Theo công thức tr19[2], ta có khối lượng vỏ tàu:
Trong đó: Pv=0,095 (T/ m 3 ) chọn trong bảng tr19[1]
Theo công thức tr24[2], ta có khối lượng thiết bị:
Trong đó P TT =0,047 chọn tr24[2]
1.4.3.Trọng lượng buồng máy Pm.
Dựa vào công thức 6.44 tr417 sách Sổ tay thiết kế tàu thủy- Trần Công Nghị, ta có :
1.4.4.Trọng lượng dự trữ lượng chiếm nước P4.
Theo tr31[2], ta có trọng lượng dự trữ chiếm nước:
1.4.5.Trọng lượng thuyền viên, lương thực, thực phẩm P5.
- Dự theo tàu mẫu ta xác định được số thuyền viên trên tàu thiết kế là: 12 người
- Theo tiêu chuẩn, trọng lượng thuyền viên và hành lí là: 100kg
- Nước uống và sinh hoạt cho 1 thuyền viên/1 ngày đêm là:100kg
- Lương thực phẩm cho 1 thuyền viên/1 ngày đêm là: 3kg
- Chiều dài tuyến đường hoạt động của tàu là 1350 hl, tàu chạy với vận tốc 10,35 hl/h, từ đó ta tính được 2.thời gian hành trình:
Thời gian đỗ bến, bốc xếp hàng hóa , gặp bão, sức cản do dòng chảy và rong rêu là 30% thời gian di chuyển: T2 = 0,3.T1 = 0,3.10,9 = 3,27(ngày đêm)
T = T 1 +T2 ,9 + 3,27 = 14,17 (ngày đêm) Chọn T= 14 (ngày đêm)
Như vậy trọng lượng thuyền viên, lương thực, nước uống, là:
1.4.6.Trọng lượng nhiên liệu, dầu mỡ, nước cấp, P6.
- là hệ số an toàn cho chuyến đi đề phòng trường hợp kéo dài thời gian hành trình do gặp sự cố ngoài ý muốn, chọn k m =1,1.
- = 0,15 (kg/HP.h) chọn theo tr 33[1]
- Ne = 761 (CV): công suất máy chính
Vậy trọng lượng nhiên liệu: = 1,1.336.0,15.761 10 3 = 42,2 (T) b Trọng lượng dầu bôi trơn.
, chọn Nên ta có = 0,015 = 0,015.42,2= 0,633(T) c Trọng lượng nước cấp.
Vậy khối lượng nhiên liệu, dầu bôi trơn, nước cấp là:
Trọng lượng hàng hóa là :
P7 = Ph = DWT – P6 – Ptv,lt,tp = 149 – 44,9 – 42,6 = 61,5 (T)
1.4.8 Trọng lượng hệ thống điện P8.
Theo bảng 1.4[2] trang 20 ta có :
1.4.9 Nghiệm lại trọng lượng toàn bộ tàu.
Tổng các trọng lượng thành phần :
P = = Wv+Wtb+Wm+Wht+Wtv+Wnl,dm,nc+Wh+Wdt = 274,1 (T)
So sánh tổng trọng lượng thành phần với lượng chiếm nước sơ bộ tàu : δ2 Như vậy sai số giữa 2 giá trị trên là δ2 = 4,87 % < [δ] = (0-5)%
1.4.10.Xác định hoành độ tâm nổi, tâm đường nước.
- Hoành độ tâm nổi cho trường hợp CB > 0,65 được xác định:
- Hoành độ tâm diện tích đường nước được xác định bằng công thức :
Kiểm tra
1.5.1.Kiểm tra theo điều kiện ổn định ho.
Hình 1.1 Sơ đồ xác định ổn định ban đầu
- Chiều cao tâm nghiêng ngang ban đầu của tàu thiết kế ho xác định theo công thức: ho = Zc + r – Zg – Δh [CT2.106; tr110; 3]
+ZC: Cao độ tâm nổi, xác định theo [CT6.31; tr118; 1].
+ro : Bán kính tâm nghiêng ngang, theo [CT6.39; tr122; 1]
Kro: hệ số phụ thuộc dạng đường nước
Với dạng cong lồi thì Kro = 1,03±0,05 chọn Kro =0,6
+ZG: Cao độ trọng tâm của tàu, xác định theo công thức: ZG = KG.D
Hệ số: KG = 0,62 0,68 Chọn giá trị : K G = 0,63 [B2.62; tr118; 3]
Thay số ta có : ZG = 0,63.2,91= 1,83 (m)
+ Δh : tổn thất ổn định do mặt thoáng của chất hàng lỏng gây ra Đối với tàu hàng Δh = (0,25 – 0,3) m.
Chiều cao tâm nghiêng ban đầu của tàu hàng cỡ trung được tính toán bằng công thức: ho = 1,218 + 1,32 - 1,83 - 0,27 = 0,438 (m), nằm trong khoảng từ 0,3 đến 1 m (Nguồn: Sổ tay thiết kế tàu – Hồ Quang Long, trang 111, bảng 2.6).
Vậy tàu đảm bảo điều kiện ổn định cần thiết.
1.5.2 Kiểm nghiệm chu kỳ lắc ngang. Ước tính chu kỳ lắc ngang của tàu, theo công thức:
Với C = 0,81 : Hệ số tra đối với tàu hàng đầy tải
Chu kì lắc ngang cho phép của tàu hàng biển: [] = (712)s.
1.5.3 Kiểm nghiệm dung tích tàu.
- Tổng dung tích khoang hàng trong khoảng từ boong trên trở xuống tôn đáy trong được xác định theo công thức Nogid theo [CT2.113; tr120;3]:
Wtk = (k1.k2.Lpp - k3.lm).B.H1 (m 3 ) Trong đó: H1 = D= 2,91 ( m): Chiều cao khoang hàng.
- Lpp(m): Chiều dài hai trụ, với Lpp = Ltk = 24,8(m)
- lm(m): chiều dài khoang máy, với chiều dài khoang máy từ 0,12 đến 0,2 chiều dài tàu : lm = 0,18.Ltk = 0,18�24,8= 3,464 (m)
- k1: hệ số thực nghiệm, k1 = 0,96CW +0,05 =0,96.0,8+0,05 =0,818 [tr120; 3]
- k2: hế số thực nghiệm, theo Nogid thì giá trị của k2 = 0,96 [tr120; 3]
- k3: hế số thực nghiệm , theo Nogid thì giá trị của k3 = 1 [tr120; 3]
Thay số ta có: Wtk = (m 3 )
- Dung tích chở hàng cần thiết: Wh = Ph.h = 61,5.2,2= 135,3 (m 3 ) Đối với tàu chở hàng nhẹ thỡ àhh = 2ữ2,2(m 3 /tấn)[tr121; 4]
Ta thấy: Wh < Wtk Vậy: Tàu đủ dung tích để chở hàng.
Kích thước và đặc điểm hình dáng của tàu thiết kế :
STT Thông số Giá trị Đơn vị
1 Chiều dài thiết kế Ltk 24,8 m
5 Hệ số béo thể tích CB 0,69 -
6 Hệ số béo đường nước CW 0,8 -
7 Hệ số béo sườn giữa CM 0,983 -
8 Hệ số béo lăng trụ CP 0,7 -
13 Hoành độ tâm nổi xB 0,215 m
THIẾT KẾ TUYẾN HÌNH
Phương án thiết kế
Tuyến hình tàu thiết kế cần đáp ứng các yêu cầu kỹ thuật và đảm bảo dung tích chở hàng cũng như trọng tải theo nhiệm vụ Các phương pháp xây dựng tuyến hình bao gồm nhiều kỹ thuật khác nhau.
2- Thiết kế theo bể thử ;
3- Thiết kế bằng tính chuyển đồng dạng từ tàu mẫu.
2.1.1 Phương pháp thiết kế mới.
- Tính toán từng bước nên kết quả tính toán của từng bước gần như không cần điều chỉnh.
- Người thiết kế có thể phân tích đánh giá đưa ra các kết luận phù hợp thỏa mãn tiêu chuẩn đối với tàu thiết kế.
- Phương pháp này thực hiện từng bước nên thời gian thực hiện là khá lâu.
- Người thiết kế cần phải có trình độ, kinh nghiệm và sự tỉ mỉ trong tính toán.
2.1.2 Phương pháp thiết kế theo bể thử.
Các công thức thực nghiệm xây dựng từ các số liệu thống kê, các kết quả từ bể thử nên có độ tin cậy.
Thiếu sự phân tích đánh giá.
2.1.3 Phương pháp thiết kế theo tàu mẫu.
Tàu mẫu là những phương tiện đã hoạt động và được kiểm định, đảm bảo độ chính xác cao Chúng đóng vai trò quan trọng trong việc xác định các tính năng kỹ thuật của tàu thiết kế, tạo thành một nền tảng đáng tin cậy cho các nghiên cứu và phát triển tiếp theo.
- Sử dụng tàu mẫu giúp người thiết kế nhanh chóng tìm được lời giải kỹ thuật cuối cùng cho tàu thiết kế.
- Cần phải có nguồn tàu mẫu thật chính xác và đáng tin cậy.
- Thông số tàu mẫu phải sát với các yêu cầu kỹ thuật của tàu thiết kế.
- Người thiết kế thụ động phụ thuộc vào đặc tính tàu mẫu.
Việc dẫn dắt người thiết kế đến chỗ tiếp nhận số liệu một cách dễ dàng mà không có sự phân tích và phê phán sẽ dẫn đến những kết luận không chính xác, từ đó đưa ra những phương án thiết kế không tối ưu trong điều kiện cho phép.
Dựa trên việc nghiên cứu tài liệu kỹ thuật và tuyến hình của tàu mẫu, phương án thiết kế cho con tàu này được xác định là tuyến hình chuyển đổi từ tàu mẫu HC308D.01, một tàu dịch vụ hậu cần do Công ty cổ phần kỹ thuật và phát triển công nghệ hàng hải Việt Nam thiết kế.
Nội dung phương pháp
Đồng dạng tuyến hình tàu mẫu theo tỉ lệ K1, K2, K3.
K 1 : tỷ số đồng dạng theo chiều dài.
K 2 : tỷ số đồng dạng theo chiều rộng.
K 3 : tỷ số đồng dạng theo chiều cao.
Chia ô lưới: ô mạng lưới có vị trí rất quan trọng, sự chính xác của ô mạng dẫn đến sự chính xác của tuyến hình tàu.
Thiết kế tuyến hình theo tàu mẫu
Bảng 2.1: Các thông số tàu thiết kế
TT Thông số Kí hiệu Trị số Đơn vị
1 Chiều dài thiết kế Ltk 24,8 (m)
2 Chiều rộng thiết kế Btk 6,55 (m)
14 Hoành độ tâm nổi XB 0,213 (m)
Bảng 2.2: Các thông số tàu mẫu
TT Thông số Kí hiệu Giá trị Đơn vị
1 Chiều dài thiết kế Ltk 27,3 (m)
2 Chiều rộng thiết kế Btk 7,2 (m)
6 Hệ số béo thể tích CB 0,69 -
Các tỉ số đồng dạng:
Các hệ số béo và vị trí tâm nổi giống nhau nhưng kích thước chủ yếu của tàu mẫu và tàu thiết kế giống nhau:
Để thay đổi chiều dài L của tàu, cần điều chỉnh các sườn lý thuyết theo chiều dài tàu, chia thân tàu mới thành các khoảng sườn lý thuyết bằng nhau Giữ nguyên mặt cắt ngang và dịch chuyển đến vị trí tương ứng mới sẽ tạo ra hình dáng mới cho tàu.
- Thay đổi chiều rộng B: lấy nửa chiều rộng các đường nước trên mặt cắt nhân với hệ số k2.
Để thay đổi chiếu chìm d, chúng ta cần chia số đường nước của tàu mới tương tự như tàu mẫu, sau đó dịch chuyển tương ứng nửa chiều rộng của đường nước lên mặt cắt ngang mới.
Kiểm nghiệm hiệu chỉnh tuyến hình
2.4.1 Hệ tọa độ tàu khảo sát.
Để mô tả hình dáng tổng thể của thân tàu, người ta thường áp dụng hệ ba mặt phẳng vuông góc, tạo thành một hệ tọa độ dùng để khảo sát tàu.
Mặt phẳng nằm ngang đi qua điểm giao nhau của mép dưới sống chính đáy và mặt phẳng sườn giữa gọi là mặt phẳng cơ bản, kí hiệu PP.
Mặt phẳng dọc thẳng đứng đi qua giữa chiều rộng tàu gọi là mặt phẳng đối xứng hay mặt phẳng dọc tâm, kí hiệu PS.
Mặt phẳng ngang thẳng đứng đi qua giữa chiều dài tính toán của tàu gọi là mặt phẳng sườn giữa, kí hiệu .
Hệ trục tọa độ gắn liền với vỏ tàu là hệ trục tọa độ Đêcac ngược:
- Gốc tọa độ nằm tại giao điểm của 3 mặt phẳng trên, kí hiệu 0.
- Trục 0x là giao giữa mặt phẳng dọc tâm và mặt phẳng cơ bản, hướng từ lái về mũi.
- Trục 0y là giao giữa mặt phẳng sườn giữa và mặt phẳng cơ bản, hướng từ mạn trái sang mạn phải.
- Trục 0z là giao giữa mặt phẳng dọc tâm và mặt phẳng sườn giữa, hướng từ đáy lên boong.
Hình2.1: Hệ tọa độ trong khảo sát tàu
2.4.2 Bảng trị số tuyến hình.
Dựa vào bản vẽ tuyến hình vừa xây dựng, liệt kê vị trí các mặt cắt tuyến hình và Bảng trị số tuyến hình tàu như sau:
Bảng 2.3 : Vị trí mặt cắt tuyến hình
Vị trí các sườn lý thuyết Vị trí các đường nước
Vị trí các đường cắt dọc
TT Hoành độ TT Hoành độ TT Cao độ TT Tung độ
Bảng 2.4 Tuyến hình theo nửa chiều rộng tàu
NỬA CHIỀU RỘNG ĐCB ĐN1 ĐN2 ĐN3 ĐN4 ĐN5 ĐNT
Bảng 2.5 Tuyến hình theo chiều cao tàu
DT CD1 CD2 CD3 CD4 CD5 CD6 MBC Mạn.giả
2.5.2 Diện tích sườn lí thuyết. a Nội dung và công thức tổng quát.
Hình 2.2 Mặt cắt ngang tàu
Aw - Mô men tĩnh so với trục OY
- Mô men tĩnh so với trục OX
- Toạ độ tâm diện tích đường nước ,tính đến trục Oy
LCF - Tọa độ tâm diện tích đường nước, tính đến trục Ox
+ TCF - Momen quán tính so với trục dọc
- Momen quán tính mặt đường nước so với trục ngang
Dựa vào bảng trị số tuyến hình, ta lập bảng tính diện tích các đường sườn lý thuyết theo phương pháp hình thang
Để tính diện tích mặt phẳng giới hạn bởi đường cong y = f(x) từ a đến b, ta chia đoạn thẳng L = b – a thành nhiều đoạn bằng nhau Với một sai số nhất định, đường cong y trong mỗi phân đoạn có thể được coi như một đoạn thẳng Thay vì tính chính xác diện tích phần đường cong, ta tính diện tích hình thang với đáy là đoạn di và chiều cao là giá trị các đoạn yi-1 và yi Công thức tính diện tích theo phương pháp hình thang là rất hữu ích trong việc ước lượng diện tích này.
Hình 2.3 Áp dụng công thức hình thang với tàu thiết kế ta có :
Diện tích của các sườn lí thuyết :
Si= 2.A = (y0 + y1).d1 + (y1 + y2).d2 + (y2 + y3).d3 + (y3 + y4).d4 + (y4 + y5).d5 + (y5 + ytk).dtk (m 2 ) c Kết quả tính toán.
Dựa vào bảng trị số tuyến hình, lập các bảng tính diện tích đường sườn lý thuyết theo phương pháp gần đúng có dạng như :
yi : Nửa chiều rộng tàu tại đường nước thứ i của sườn đang xét (m)
ki : Các hệ số của phương pháp.
Si : Diện tích của sườn thứ i.
: Khoảng cách giữa các đường nước.
Bảng 2.5 Bảng diện tích sườn lý thuyết
DN Yi Ki Yi.Ki DN Yi Ki Yi.Ki
DN Yi Ki Yi.Ki DN Yi Ki Yi.Ki
DN Yi Ki Yi.Ki DN Yi Ki Yi.Ki
DN Yi Ki Yi.Ki DN Yi Ki Yi.Ki
DN Yi Ki Yi.Ki DN Yi Ki Yi.Ki
DN Yi Ki Yi.Ki DN Yi Ki Yi.Ki
DN Yi Ki Yi.Ki DN Yi Ki Yi.Ki
DN Yi Ki Yi.Ki
Kiểm nghiệm tuyến hình
Sau khi tính toán diện tích đường sườn và momen quán tính tĩnh, cần kiểm tra lại tuyến hình thiết kế để đảm bảo rằng nó đáp ứng các điều kiện liên quan đến lượng chiếm nước, hệ số béo và hoành độ tâm nổi XC.
Dựa vào diện tích các đường sườn đã tính, chúng ta sẽ lập bảng thể tích chiếm nước và mô men quán tính diện tích so với mặt phẳng sườn giữa.
Bảng 2.6.Thể tích chiếm nước và momen quán tính diện tích sườn.
Sườn Si Ki Si.Ki (m 2 ) i i.Si.Ki (m 2 )
- Từ diện tích các sườn ta suy ra lượng chiếm nước của tàu là:
L – khoảng sườn lý thuyết: 2,48 (m). γ-trọng lượng riêng của nước biển:1,025(T/m3).
Vậy lượng chiếm nước thỏa mãn.
- Nghiệm lại hoành độ tâm nổi:
Vậy hoành độ tâm nổi thỏa mãn.
Hệ số béo theo tuyến hình thiết kế:
Vậy hệ số béo theo tuyến hình thiết kế thoả mãn.
Kiểm tra mạn khô theo tiêu chuẩn
+ Mạn khô tàu được tính theo " Quy phạm phân cấp và đóng tàu cá biển QCVN 21:2010"
Mạn khô tối thiểu của tàu loại A được xác định theo bảng 11/4.1.2.3, với giá trị là Fb = 208 mm.
Chiều dài xác định mạn khô của tàu: Lf = 24,8
Hiệu chỉnh theo chiều dài thực dụng thượng tầng: T 1
+ Mạn khô của tàu loại A có chiều dài thượng tầng lớn hơn 35% chiều dài tàu phải tăng thêm một lượng như sau:
Chiều dài tàu xác định mạn khô: Lf$,8 m
Chiều dài thực dụng của thượng tầng: E = 9 m ( theo tàu mẫu ).
Hiệu chỉnh theo hệ số béo thể tích: T 2
Nếu hệ số béo thể tích lớn hơn 0,68 thì mạn khô tối thiểu phải được nhân với hệ số sau:
Lượng hiệu chỉnh hệ số béo thể tích:
Hiệu chỉnh mạn khô theo chiều cao mạn: T 3
Nếu chiều cao mạn lớn hơn Lf/15 thì mạn khô phải được tăng thêm một lượng sau: mm
Hiệu chỉnh theo đường cong tiêu chuẩn: T 4
Hiệu chỉnh đường cong tàu
Tung độ Hệ số Hệ số
22,2(Lf/3+10) 405,52 3 152,1 Đường vuông góc mũi
Mức thiếu của đường cong dọc boong Xdb= mm
Vậy mạn khô của tàu sau khi đã được hiệu chỉnh:
Mạn khô vùng giữa tàu: Fbg = D – d = 2912 - 2275= 637 (mm)
Vì F bg > Fbđc nên điều kiện mạn khô giữ tàu thỏa mãn Quy phạm phân cấp và đóng tàu cá biển TCVN 6718:2000.
Thước nước mạn khô
Dựa vào ‘’Quy phạm phân cấp và đóng tàu biển vỏ thép – QCVN 21: 2010/BGTVT’’
2.5.1 Đường boong và dấu mạn khô. a Đường boong.
- Đường boong là một đường thẳng nằm ngang có chiều dài 300 mm và chiều rộng 25mm.
Đường boong được kẻ ở giữa tàu, trên cả hai mạn, với mép trên của đường boong thường trùng với giao điểm giữa mặt trên tôn boong mạn khô và mặt ngoài của tôn mạn Dấu mạn khô cũng là một yếu tố quan trọng trong thiết kế tàu.
Dấu mạn khô là một hình tròn có đường kính ngoài 300 mm và độ rộng 25 mm, được cắt bởi một đường nằm ngang dài 450 mm và có chiều rộng nhất định.
Mép trên của đường nằm ngang đi qua tâm vòng tròn, với tâm vòng tròn ở giữa tàu Khoảng cách từ mép trên của đường boong đến tâm vòng tròn theo phương thẳng đứng bằng với mạn khô mùa hè.
- Dấu mạn khô được kẻ ở hai bên mạn tàu.
2.5.2 Các đường dùng với dấu mạn khô.
Hình 2.4 Dấu đường nước chở hàng a Đường nước chở hàng mùa hè: (S)
- Đoạn thẳng mà mép trên của nó đi qua tâm vòng tròn và được ghi bằng chữ S.
- Theo điều 4.5.1 chương 4 tập 7 của 5 , mạn khô tối thiểu mùa hè lấy bằng giá trị mạn khô của tàu thiết kế: b Đường chở hàng mùa đông: (W)
Theo quy định tại điều 4.5.3 chương 4 tập 7, mạn khô nhỏ nhất vào mùa đông được xác định bằng mạn khô mùa hè cộng với một phần tư tám (1/48) chiều chìm mùa hè, đo từ mặt trên của tôn giữa đáy đến tâm vòng tròn đường nước chở hàng.
+ Với d= 2275 (mm): chiều chìm của tàu. c Đường chở hàng nhiệt đới:(T)
Mạn khô nhỏ nhất trong vùng nhiệt đới là mạn khô mùa hè, giảm một phần bốn tám (1/48) chiều chìm mùa hè, được đo từ mặt trên của dải tôn giữa đáy đến tâm của vòng tròn đường nước chở hàng.
+ Với d"75 (mm): Chiều chìm của tàu. d Đường chở hàng nước ngọt mùa hè:(F)
Mạn khô nhỏ nhất trong nước ngọt có trọng lượng riêng là 1 tấn/m³, được xác định bằng cách giảm mạn khô nhỏ nhất trong nước mặn một lượng nhất định, tính bằng cm.
- Với: + D&0,8 (T): lượng chiếm nước thiết kế.
: số tấn trên 1cm chiều chìm tàu. e Đường nước chở hàng nước ngọt nhiệt đới:(TF)
BỐ TRÍ CHUNG VÀ BỐ TRÍ THIẾT BỊ
Giới thiệu chung
Bố trí chung của tàu ảnh hưởng trực tiếp đến yêu cầu sử dụng, khả năng khai thác và sự ổn định của con tàu Người thiết kế cần chú ý đến hiệu quả sử dụng, tiện nghi cho thuyền viên và bảo vệ hàng hóa Đồng thời, cần tuân thủ các quy định quốc tế về an toàn sinh mạng trên biển và chống ô nhiễm môi trường biển.
Thiết kế bố trí chung toàn tàu với một số yêu cầu quan trọng:
Đảm bảo dung tích chở hàng, nhiên liệu, nước sinh hoạt…
Việc bố trí các khoang két đảm bảo tính chống chìm, đảm bảo cân bằng ngang, cân bằng dọc.
Thỏa mãn các yêu cầu theo qui phạm phân cấp tàu hoạt động.
Bảng 4.1: Thông số tàu thiết kế.
Thông số Ký hiệu Giá trị Đơn vị
Chiều dài thiết kế Ltk 24,8 m
Chiều rộng thiết kế Btk 6,55 m
Bố trí chung
3.2.1 Phân khoang theo chiều dài.
- Theo “ Quy phạm tàu thủy nội địa “ TCVN-5081:2005, tàu có chiều dài Ltk = 24,8 m nên ta chọn số vách kín nước : 6 vách ( L 1 Như vậy, ổn định của tàu thỏa mãn theo tiêu chuẩn thời tiết.
Kiểm tra theo khuyến cáo IMO
- Tiêu chuẩn ổn định động IMO:
- Kết quả cánh tay đòn ổn định tại góc so sánh như sau:
T Đại lượng Đơn vị Các trạng thái tải trọng
1 Tại góc đo 30 o (ld,30) Rad.m 0,151 0,149
2 Tại góc vào nước Rad.m 0,448 0,353
Nhận xét: Ổn định tàu thỏa mãn theo khuyến cáo của IMO.
