Giáo trình mô đun Điều động tàu 1 - Nghề: Điều khiển tàu biển
CỤC HÀNG HẢI VIỆT NAM
TRƯỜNG CAO ĐẲNG HÀNG HẢI I
GIÁO TRÌNH
MÔ ĐUN: ĐIỀU ĐỘNG TÀU 1
NGHỀ: ĐIỀU KHIỂN TÀU BIỂN
TRÌNH ĐỘ: CAO ĐẲNG NGHỀ
(Ban hành kèm theo Quyết định số.....QĐ/ ngày......tháng........năm....của...........)
HẢI PHÒNG, năm 2017
TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN
Tài liệu này thuộc loại sách giáo trình nên các nguồn thông tin có thể được
phép dùng nguyên bản hoặc trích dùng cho các mục đích về đào tạo và tham khảo.
Mọi mục đích khác mang tính lệch lạc hoặc sử dụng với mục đích kinh doanh
thiếu lành mạnh sẽ bị nghiêm cấm.
i
LỜI GIỚI THIỆU
Từ xa xưa chinh phục biển cả đã là khát vọng của loài người, cũng vì thế
những người đi biển đã được coi là biểu tượng của sức mạnh và sự vững vàng, khéo
léo của con người. Hành trình của con tàu khi vượt biển mang đầy những rủi do,
trắc trở, sóng gió, phong ba bão tố đang rình rập chời đợi nên mỗi chuyến đi luôn
được coi là một phiêu trình.
Để đưa những con tàu vượt biển trở về bến bình yên đòi hỏi mỗi thuyền
trưởng, mỗi sĩ quan hàng hải không chỉ có bản lĩnh và sức mạnh như người xưa đã
nói “chớ thấy sóng cả mà ngã tay chèo” mà cần phải có kiến thức và kỹ năng về
điều động tàu trong mọi tình huống bao gồm từ tính năng điều động của tàu, các
kiến thức về điều động tàu neo, điều động tàu cập và rời cầu khi gió nước êm.
Đào tạo nhân lực cho ngành vận tải biển là nhiệm vụ chủ yếu của trường Cao
đẳng Hàng hải I, nhằm đáp ứng tiêu chuẩn quốc tế STCW 95/2010 và cung cấp cho
ngành Hàng hải trong nước cũng như Quốc tế những thuyền viên giỏi về chuyên
môn, vững vàng về nghiệp vụ, phục vụ cho sự nghiệp phát triển của ngành vận tải
biển. Để phục vụ cho công tác dạy và học trong nhà trường được tốt, chúng tôi đã
biên soạn giáo trình ĐIỀU ĐỘNG TÀU 1 để làm tài liệu giảng dạy và học tập trong
nhà trường đối với hệ Cao đẳng nghề ngành Điều khiển tàu biển. Giáo trình này
cũng là tài liệu cho các đọc giả có chuyên ngành về Điều khiển tàu biển cùng các
lĩnh vực có liên quan tham khảo.
Chúng tôi xin chân thành cảm ơn những đóng góp và sự cộng tác nhiệt tình
của các đồng nghiệp trong Khoa Điều khiển tàu biển - Trường Cao đẳng Hàng hải
I. Mặc dù đã hết sức cố gắng nhưng không tránh khỏi những thiếu sót. Rất mong
các bạn đồng nghiệp và bạn đọc đóng góp ý kiến để chúng tôi tiếp tục cập nhật và
hiệu chỉnh cho giáo trình “ĐIỀU ĐỘNG TÀU 1” ngày thêm hoàn thiện hơn.
Xin chân thành cám ơn.
Hải phòng, ngày 28 tháng 09 năm 2017
Tham gia biên soạn
1. Đoàn Tân Thành
2. Nguyễn Văn Tâm
ii
MỤC LỤC
Trang
LỜI GIỚI THIỆU......................................................................................................ii
MỤC LỤC................................................................................................................iii
DANH MỤC BẢN BIỂU..........................................................................................v
DANH MỤC HÌNH .................................................................................................vi
1. Tính chuyển động..................................................................................................2
1.1. Khái niệm ...........................................................................................................2
1.2. Tốc độ tàu...........................................................................................................3
2.1. Tính ổn định hướng..........................................................................................11
3.1. Lượng giãn nước ..............................................................................................13
3.3. Tư thế tàu..........................................................................................................15
3.4. Tỉ lệ giữa các kích thước chính ........................................................................17
3.5. Độ nhẵn vỏ tàu .................................................................................................17
3.6. Nông cạn và chật hẹp .......................................................................................18
1. Ảnh hưởng của bánh lái.......................................................................................21
1.1. Tác dụng của bánh lái.......................................................................................21
1.2. Lực tác dụng lên bánh lái .................................................................................26
1.3. Tác dụng của bánh lái khi tàu chạy tới.............................................................27
1.4. Tác dụng của bánh lái khi chạy lùi...................................................................29
1.5. Kết luận: ...........................................................................................................30
2. Ảnh hưởng của chân vịt.......................................................................................31
2.1. Khái niệm .........................................................................................................31
2.2. Các loại chân vịt...............................................................................................31
2.3. Ảnh hưởng của chân vịt....................................................................................33
3. Ảnh hưởng đồng thời của bánh lái và chân vịt....................................................39
1. Các lực tác dụng khi tàu quay trở........................................................................44
iii
1.1. Các thành phần lực tác dụng ............................................................................44
1.2. Ảnh hưởng của các thành phần lực ..................................................................44
2.1. Vòng quay trở...................................................................................................45
2.3. Các thông số của vòng quay trở .......................................................................47
3.1. Phương pháp quay trở tự do .............................................................................58
3.2. Phương pháp chạy lùi tương đối thẳng.............................................................58
3.3. Phương pháp quay trở tại chỗ...........................................................................59
Bài 04. ĐIỀU ĐỘNG TÀU NEO............................................................................61
1. Khái niệm chung .................................................................................................61
1.1. Tác dụng và những yêu cầu cơ bản của neo.....................................................61
1.2. Phân loại neo ....................................................................................................62
1.3. Lỉn neo..............................................................................................................64
2.1. Công tác chuẩn bị thả neo ................................................................................65
2.2. Công tác chuẩn bị kéo neo ...............................................................................68
3. Các phương pháp neo tàu....................................................................................69
3.1. Nguyên tắc chung.............................................................................................69
3.2. Quy trình thả neo..............................................................................................70
3.4. Neo tàu bằng hai neo........................................................................................77
3.5. Sử dụng neo trong quá trình khai thác tàu........................................................81
4.1. Công tác trực neo..............................................................................................84
4.3 Quy trình kéo neo..............................................................................................86
1.1. Nguyên tắc chung.............................................................................................92
1.2. Công tác chuẩn bị.............................................................................................93
2. Điều động tàu cập và rời cầu khi gió nước êm....................................................98
2.1. Điều động tàu cập cầu ......................................................................................98
2.2. Điều động tàu rời cầu .....................................................................................109
TÀI LIỆU THAM KHẢO.....................................................................................114
iv
DANH MỤC BẢN BIỂU
Trang
Bảng 3.1 - Bảng thông số đo đạc Radar..................................................................52
Bảng 3.2 - Bảng thông số hướng và tốc độ .............................................................54
Bảng 3.3 - Bảng thông số GPS................................................................................56
v
DANH MỤC HÌNH
Trang
Hình 1.2 - Các chế độ máy chính của tàu [Internet] ................................................6
Hình 1.4 - Biểu đồ quán tính tàu [Internet] .............................................................10
Hình 1.7 - Lượng giãn nước của tàu [Internet] .......................................................14
Hình 1.8 - Một dạng mũi quả lê [Internet] ..............................................................15
Hình 1.10 - Tàu bị chúi mũi [Internet] ....................................................................16
Hình 1.11 - Tàu bị chúi lái [Internet] ......................................................................16
Hình 1.12 - Kích thước chính của tàu [Internet] .....................................................17
Hình 1.13 - Vỏ tàu bị hà bám khi lên đà [Internet] .................................................18
Hình 2. 1 - Bánh lái thường.....................................................................................23
Hình 2.2 -Bánh lái bù trừ[Internet]..........................................................................23
Hình 2.3 - Bánh lái nửa bù trừ[Internet]..................................................................24
Hình 2.4 - Bánh lái chủ động[Internet] ...................................................................25
Hình 2.5 - Bánh lái có cánh xoay[Internet].............................................................25
Hình 2.6 - Bánh lái có bề mặt lõm[Internet] ...........................................................26
Hình 2.7 - Lực tác động lên bánh lái.......................................................................26
Hình 2.10 - Khi tàu chạy tới....................................................................................30
Hình 2. 11 - Khi tàu chạy lùi...................................................................................30
vi
Hình 3.1 – Phân tích lực khi tàu quay trở................................................................45
Hình 3.2 - Vòng quay trở ở các góc lái khác nhau..................................................46
Hình 3.3 - Tàu quay trở mạn trái [Internet].............................................................47
Hình 3.4 - Vòng quay trở của tàu............................................................................48
Hình 3.5- Nghiêng ngang khi quay trở....................................................................50
Hình 3.7 - Biến đổi tốc độ khi quay trở...................................................................52
Hình 3.8 - Dựng vòng quay trở trên giấy ................................................................53
Hình 3.9 - Dựng vòng quay trở ...............................................................................55
Hình 3.10 - Dựng vòng quay trở .............................................................................56
[Internet]..................................................................................................................57
Hình 4.1 - Neo có ngáng [Internet] .........................................................................62
Hình 4.2 - Neo cánh gập[Internet]...........................................................................63
Hình 4.3 - Lỉn neo[Internet] ....................................................................................64
Hình 4.5 - Chọn vị trí neo [Internet] .......................................................................70
Hình 4.6 - Neo sẵn sàng [Internet] ..........................................................................70
Hình 4.7 - Đưa vị trí neo vào radar [Internet] .........................................................71
Hình 4.8 - Xác định vị trí neo trên hải đồ [Internet] ...............................................72
Hình 4.9 - Dấu hiệu neo vào ban ngày [Internet]....................................................72
Hình 4.11 - Neo một neo trớn lùi ............................................................................74
Hình 4.12 - Neo một neo trớn tới ............................................................................76
Hình 4.14 - Điều động tàu thả 2 neo .......................................................................78
.................................................................................................................................79
Hình 4. 16 - Neo 2 neo trên một dọc.......................................................................80
Hình 4. 17 - Sử dụng neo để quay trở tàu................................................................82
Hình 4.18 - Tàu quay trở trên neo ...........................................................................83
Hình 4.19 - Khởi động máy tời neo [Internet] ........................................................86
Hình 4.20 - Mở nước rửa neo [Internet]..................................................................86
Hình 4.21 - Mở nắp lỗ nống neo [Internet] .............................................................87
Hình 4.23 - Vào trám tời neo [Internet] ..................................................................88
vii
Hình 4.24 - Mở phanh tời neo [Internet].................................................................88
Hình 4.25 - Neo 5 đường trên boong [Internet] ......................................................89
Hình 4.27 - Đang hạ tín hiệu neo xuống [Internet] .................................................90
Hình 4.28 - Tắt máy tời neo mạn trái [Internet]......................................................90
Hình 5.1 - Vị trí dây dọc [Internet] .........................................................................97
Hình 5.2 - Vị trí dây ngang [Internet] .....................................................................97
Hình 5.3 - Vị trí dây chéo [Internet]........................................................................98
Hình 5.4 - Cập cầu mạn phải...................................................................................99
[Internet]................................................................................................................100
Hình 5.7 - Cập cầu mạn trái khi gió nước êm .......................................................101
Hình 5.8 - Các kiểu sử dụng tàu lai và dây lai ......................................................102
Hình 5.9 - Cập cầu mạn phải.................................................................................104
Hình 5.10 - Cập cầu mạn phải...............................................................................106
Hình 5.12 - Rời cầu mạn phải ...............................................................................109
Hình 5.13 - Rời cầu mạn phải ...............................................................................110
Hình 5.14 - Để lại 01 dây chéo mũi tàu [Internet] ................................................111
Hình 5.15 - Rời cầu mạn phải ...............................................................................112
viii
GIÁO TRÌNH MÔ ĐUN ĐIỀU ĐỘNG TÀU 1
Mã mô đun: MĐ6840109.24
1. Vị trí, tính chất, ý nghĩa và vai trò của môn học/mô đun:
- Vị trí: Mô đun chuyên ngành được giảng dạy sau mô đun Thủy nghiệp - Thông
hiệu 2.
- Tính chất: Đây là mô đun thực hành nhằm trang bị cho người học những kiến thức
và kỹ năng cơ bản về điều động tàu.
- Ý nghĩa và vai trò:
+ Trang bị kiến thức cho người học về điều động tàu
+ Tạo kỹ năng điều động tàu trong các tình huống khác nhau
2. Mục tiêu của mô đun:
- Về kiến thức: Trình bày được những những kiến thức cơ bản về tính năng điều
động tàu và các yếu tố ảnh hưởng đến tính năng điều động tàu. nguyên tắc cơ bản
trong điều động tàu, công tác chuẩn bị, kỹ thuật dẫn và điều động tàu. thả kéo neo,
các phương pháp điều động cập rời cầu khi gió nước êm.
- Về kỹ năng: Thực hiện vận hành tàu trong điều động trên luồng hàng hải và trên
biển đảm bảo không được vượt quá giới hạn hoạt động an toàn của chân vịt, hệ thống
lái và động cơ trong lúc vận hành thông thường. điều chỉnh về hướng và tốc độ tàu
để duy trì an toàn hàng hải.
- Về năng lực tự chủ và trách nhiệm: Rèn luyện tính cẩn thận, nhanh chóng, chính
xác, đảm bảo an toàn hàng hải khi dẫn tàu và điều động tàu.
3. Nội dung của mô đun:
1
Bài 01. TÍNH NĂNG ĐIỀU ĐỘNG TÀU
Mã bài: 6840109.24.01
Giới thiệu:
Điều động tàu là công tác duy trì hoặc thay đổi hướng đi, tốc độ của tàu dưới
tác dụng của hệ bánh lái - chân vịt nhằm bảo đảm an toàn cho tàu trong lúc hành
trình hay khi tiếp cận các mục tiêu đã định trong bất cứ điều kiện thời tiết và hoàn
cảnh nào. Nếu chỉ xét riêng về mặt điều động thì bao gồm hai tính năng chủ yếu là
tính chuyển động và tính nghe lái. Ngoài ra còn có những yếu tố ảnh hưởng tới tính
năng điều động của tàu.
Mục tiêu:
Sau khi học xong bài này người học có khả năng:
- Trình bày được tính chuyển động, tính nghe lái và các yếu tố ảnh hưởng đến tính
năng điều động tàu;
- Ứng dụng các tính năng chuyển động, tính nghe lái của tàu vào việc điều khiển tàu;
- Rèn luyện tính nghiêm túc và chính xác trong học tập cũng như sử dụng các tính
năng điều động tàu.
Nội dung:
1. Tính chuyển động
1.1. Khái niệm
Là khả năng tàu thắng được sức cản của không khí, nước và di chuyển trong
nước dưới tác dụng của hệ lực đẩy của chân vịt tàu. Chuyển động tịnh tiến của tàu
dưới tác dụng của lực phát động máy được thể hiện qua công thức sau:
푑푣
(1.1)
퐹푒 = 푀 + 푅푡ℎ
푑푡
Trong đó: M - khối lượng của tàu và được tính theo công thức:
Fe - Lực phát động của máy (N).
(1 + 퐾)
푀 =
.퐷
M
- Khối lượng của tàu (Kg).
Rth
- Lực cản chuyển động tổng hợp lên tàu (N).
D
- Lượng rẽ nước của tàu (Kg).
K
- Hệ số lượng dãn nước của tàu, K = 0 khi tầu đứng yên trên mặt
nước, K sẽ có giá trị khi tàu chuyển động giá trị của nó được xác định bằng thực
nghiệm.
dv
- Gia tốc dài theo hướng trục của tàu (m/s2).
dt
Do đó phương trình chuyển động của tàu có thể biểu thị dưới dạng sau:
2
퐹푒 ― 푅푡ℎ = 푀푑
푣
(1.2)
푑푡
Khi tàu đã chuyển động ổn định thẳng đều thì thành phần quán tính của lực
dv
cản bị triệt tiêu
. Khi đó lực phát động của máy (F ) sẽ cân bằng với lực cản
0
M
e
dt
tổng hợp (Rth)
Lực phát động lên tàu từ trạng thái đứng yên cho tới lúc tàu chuyển động ổn
định thẳng đều đã sinh ra công suất cần thiết để thắng lực cản và đẩy tàu đi với tốc
độ v được gọi là công suất hữu dụng theo công thức:
(1.3)
푃ℎ푑 = 푅푡ℎ푉
Trong đó: Phd – Công suất hữu dụng (W)
Rth – Lực cản tổng hợp (N)
V - Tốc độ tàu (m/s)
Công suất của máy tàu bao giờ cũng lớn hơn công suất hữu dụng vì có sự tổn
hao không thể tránh khỏi trong hệ thống máy - trục chuyền động - chân vịt. Đại
lượng tổn hao này được đặc trưng bởi hệ số hữu ích chung (ɳ) Đại lượng này được
đặc trưng bằng tỉ số giữa công suất hữu dụng và công suất máy.
푃ℎ푑
(1.4)
ɳ =
푃
Trong đó: ɳ - Hệ số hữu ích phụ thuộc vào kiểu động cơ và chân vịt, trạng thái kĩ
thuật của máy và chế độ làm việc.
Phd – Công suất hữu ích (W).
P – Công suất máy chính (W).
Tính chuyển động của tàu được đặc trưng bởi hai đại lượng là: Tốc độ tàu và
Quán tính tàu.
1.2. Tốc độ tàu
1.2.1. Khái niệm
Tốc độ tàu là đại lượng đặc trưng cho sự chuyển động của tàu được tính bằng
quãng đường mà tàu di chuyển được trong một đơn vị thời gian.
∆푆
∆푡
푑푆
푑푡
(1.5)
푉 = lim
=
∆푡→0
Trong đó: V – Tốc độ tàu (nơ)
S – Quãng đường (hải lý)
t – Thời gian (giờ)
ΔS – Quãng đường tàu chuyển động được trong một khoảng thời gian
Δt – khoảng thời gian mà tàu chuyển động
ds – Số gia quãng đường
3
dt – Số gia thời gian
Từ phương trình 1.3 biến đổi ta có:
푃ℎ푑
(1.6)
푉 =
푅푡ℎ
Tốc độ tàu tỷ lệ nghịch với sức cản tổng hợp. Về cơ bản lực cản tổng hợp của tàu
gồm các thành phần chính là sức cản do ma sát, sức cản do sóng, sức cản do gió, và
sức cản hình dáng.
(1.7)
푅푡ℎ = 푅푚푠 + 푅푠 + 푅푔푖 + 푅ℎ푑
Trong đó:
- Sức cản tổng hợp
- Sức cản do ma sát
푅푡ℎ
푅푚푠
- Sức tạo sóng
푅푠
- Sức cản do gió
푅푔푖
- Sức cản hình dáng
푅ℎ푑
Sức cản do lực ma sát giữa vỏ tàu với nước, phụ thuộc vào độ nhẵn của vỏ tàu
và mức độ rêu hà của vỏ tàu. Tàu có mức độ rêu hà bám lớn có thể làm giảm tới 20%
tốc độ.
Sức cản do gió chủ yếu do cấu trúc phần nổi của tàu và hướng tương quan
giữa gió và hướng di chuyển của tàu cũng như cấp độ gió.
Sức cản do hình dáng tàu gây ra chủ yếu phụ thuộc vào hệ số “Frut”.
V
Fr
gL
(1.8)
Trong đó: Fr – Hệ số Frut
V - Tốc độ tàu tính bằng m/s
g - Gia tốc trọng trường 9,81 m/s2
L - Chiều dài của tàu (m)
Các tàu có Fr < 0,25 được coi là tàu có tốc độ chậm.
Các tàu có Fr = 0,25÷0,40 được coi là tàu có tốc độ trung bình.
Các tàu có Fr > 0,40 được coi là tàu có tốc độ cao.
1.2.2. Tốc độ tàu
Trong thực tế khai thác tàu thường gặp một số dạng tốc độ tàu sau:
- Tốc độ thiết kế là tốc độ chạy tới trên trường thử, tốc độ thiết kế được đưa vào hồ
sơ tàu sau khi đóng.
- Tốc độ khai thác là tốc độ của tàu được xác định vào từng chu kỳ khai thác tàu,
dựa trên tình trạng vỏ tàu và kỹ thuật của máy chính.
- Tốc độ tương đối là tốc độ chuyển động của tàu so với nước.
- Tốc độ thật là tốc độ chuyển động của tàu so với đáy biển.
4
- Tốc độ chạy biển là tốc độ tàu sử dụng khi tàu chạy ổn định trên biển, loại tốc độ
này chỉ có với dạng tàu chạy hết máy.
- Tốc độ điều động là tốc độ mà tàu sử dụng trong quá trình tàu điều động, thông
thường tốc độ điều động với chế độ hết máy thấp hơn chế độ chạy biển từ 5%÷20%
tùy loại máy tàu.
- Tốc độ báo cáo là tốc độ tính trung bình cho một ngày kể từ 12 giờ trưa ngày hôm
trước đến 12 giờ trưa ngày hiện tại.
- Tốc độ trung bình là tốc độ tính trung bình cho một quãng đường nào đó (thường
tính cho chuyến).
Đối với mỗi tàu ngoài dạng tốc độ kể trên còn có tốc độ chuyển động tới và
tốc độ chuyển động lùi. Các dạng tốc độ này được biểu hiện theo chế độ máy chính
(thang tốc độ) gồm tới thật chậm, tới chậm, tới trung bình, tới hết máy, lùi thật
chậm, lùi chậm, lùi trung bình và lùi hết máy. Do đặc thù của cấu tạo chân vịt và
hình dáng vỏ tàu được tính toán cho tàu chuyển động tới tàu nên công suất của
cùng một thang tốc độ (cùng số vòng quay chân vịt) thì tốc độ chạy tới và tốc độ
chạy lùi khác nhau, tốc độ chạy lùi thấp hơn tốc độ chạy tới, thông thường bằng
khoản 70% tốc độ chạy tới.
Hình 1.1 - Bảng vòng tua của máy và tốc độ tàu [Internet]
5
Hình 1.2 - Các chế độ máy chính của tàu [Internet]
Trong thực tế, tốc độ khai thác bình thường của một tàu theo yêu cầu sẽ được
ghi rõ trong các hợp đồng thuê tàu “Charter party”, theo đó chủ tàu thoả thuận với
người thuê tàu sẽ cho phép họ khai thác tàu với tốc độ cao nhất mà tàu có thể đạt
được. Tốc độ này được phân ra hai trường hợp khi không hàng và khi đầy hàng, áp
dụng khi gió không quá cấp bốn, hay còn gọi là điều kiện tốc độ biển êm “Calm
sea speed”.
Khi chuyển động, tàu sẽ đạt tốc độ lớn nhất theo yêu cầu của người điều khiển
sau một khoảng thời gian nhất định và tùy thuộc vào loại máy. Bảng sau đây cho ta
biết thời gian tối thiểu để chuyển đổi các thang tốc độ trong điều động.
Bảng 1.1 - Thời gian tối thiểu để chuyển đổi tốc độ của một số loại máy
Thời gian chuyển đổi các thang tốc độ (giây)
Stop đến
Tới
hết Tới
hết Lùi
hết Lùi hết máy
Loại máy
Tới
hết máy đến máy đến máy đến đến Tới hết
máy
Stop
Lùi hết
Stop
máy
Tuabin
2030
≥ 3
30 60
60 100
30 60
60 100
hơi
Điêzen
≥ 2
≥ 2
10 15
10 15
6
Từ bảng trên ta thấy thời gian lý thuyết để chuyển đổi tốc độ máy chính, ví dụ
đối với máy diezen cần từ 10 15 giây để chuyển từ chế độ “Tới hết” đến “Lùi hết”.
Thực tế để có thể đổi chiều quay một cách đột ngột từ chế độ máy đang “Tới hết”
như vậy sang chế độ “Lùi hết” máy, bắt buộc phải đưa máy về chế độ “Dừng” rồi
mới có thể chuyển về chế độ lùi. Đặc biệt lưu ý khi tàu đang chạy với tốc độ cao,
nếu lùi máy đột ngột có thể gây nên xung lực lớn làm gãy trục chân vịt hoặc làm
hỏng máy chính. Kinh nghiệm cho thấy chỉ nên chuyển sang chế độ lùi khi tốc độ
tới của tàu nhỏ hơn một nửa tốc độ tới hết bình thường của tàu đó. Cần lưu ý khi bắt
đầu tiến hành điều động không nên cưỡng ép máy đạt đến tốc độ cao ngay, mà cần
tăng tốc độ từ từ, từng nấc một, đặc biệt khi điều động các tàu lớn và các tàu đang
chở đầy tải. Các máy hiện đại ngày nay đều có chế độ bảo vệ, do vậy người điều
khiển dù muốn đạt ngay tốc độ cao cũng không được (trừ tàu quân sự hoặc các tàu
do tính chất công việc đặc biệt).
Tốc độ nhỏ nhất của vòng quay chân vịt mà vẫn cho phép tàu không bị mất
khả năng điều khiển.
Vmin (0,100,20)V
đinhmuc
(1.9)
1.2.3. Xác định tốc độ tàu
Đối với mỗi tàu tốc độ thiết kế được xác định trên trường thử và đưa vào hồ
sơ tàu. Trong quá trình khai thác tàu việc xác định vận tốc tàu thực tế được tiến hành
bởi nhiều phương pháp khác nhau như xác định trong trường thử, sử dụng mục tiêu,
chập tiêu, sử dụng vị trí tàu, sử dụng GPS, sử dụng máy đo tốc độ, sử dụng
Radar/Arpa… thuận tiện cho công tác điều động tàu.
1.3. Quán tính tàu
1.3.1. Khái niệm
Theo vật lý, quán tính là tính chất bảo toàn trạng thái chuyển động của một
vật. Đối với tàu biển quán tính tàu được hiểu là quãng đường và thời gian mà tàu
tiếp tục chuyển động khi thay đổi chế độ hoạt động của máy.
Từ phương trình chuyển động của tàu đã trình bày ở trên:
푑푣
퐹푒 ― 푅푡ℎ = 푀
푑푡
Ta nhận thấy khối lượng cuả tàu và lượng tăng giảm tốc độ đặc trưng cho tính
chất cơ bản của quán tính.
Quán tính tàu gồm hai đặc trưng: Quãng đường và thời gian.
1.3.2. Quán tính theo quãng đường
7
Quán tính theo quãng đường được hiểu là quãng đường mà tàu tiếp tục chuyển
động khi thay đổi chế độ hoạt động của máy.
Quán tính theo quãng đường gồm: quán tính theo quãng đường khi tăng máy, quán
tính theo quãng đường khi giảm máy và quán tinh theo quãng đường khi dừng máy tuy
nhiên trong điều động ta chủ yếu sử dụng quán tính quãng đường khi dừng máy.
Quán tính quãng đường khi dừng máy là quãng đường tàu vẫn tiếp tục chuyển
động được trước khi tàu dừng hẳn lại hay chuyển động ngược chiều kể từ khi lực
đẩy tàu ngừng tác dụng. Đây là quá trình chuyển động chậm dần đều của tàu, trong
thực tế người ta gọi là trớn của tàu và được chia thành trớn tới và trớn lùi, trớn đầy
tải và trớn không tải. Đối với mỗi tàu trớn tàu được xác định trong trường thử và cho
trong bảng các thông số điều động tàu.
1.3.3. Quán tính theo thời gian
Quán tính theo thời gian được hiểu là khoảng thời gian mà tàu tiếp tục chuyển
động khi thay đổi chế độ hoạt động của máy.
1.3.4. Các yếu tố ảnh hưởng
Quán tính tàu bị ảnh hưởng bởi các yếu tố sau:
- Quán tính tàu tỉ lệ thuận với khối lượng và tốc độ tàu.
- Quán tính của tàu với chuyển động tới lớn hơn quán tính của tàu với chuyển động lùi.
- Quán tính của tàu càng lớn khi sóng, gió, dòng chảy tác động cùng chiều và ngược
lại càng nhỏ khi sóng, gió, dòng chảy tác động ngược chiều.
- Quán tính tàu giảm nếu diện tích phần chìm tăng và có bề mặt vỏ tàu càng ráp.
- Quán tính tàu không thay đổi khi độ sâu lớn hơn ba lần mớn nước của tàu, giảm
khi độ sâu giảm dưới ba lần mớn nước của tàu.
1.3.5. Xác định quán tính tàu
Việc xác định quán tính tàu có ý nghĩa đặc biệt quan trọng trong công tác an
toàn khi điều động tàu cập và rời cầu, cập và rời phao, điều động tàu neo. Thông
thường quán tính tàu được xác định trên trường thử và ghi vào bảng các thông số
điều động tàu.
Nếu không có trường thử thì nơi xác định phải đảm bảo các yêu cầu sau:
- Khu vực xác định phải có đủ điều kiện để xác định vị trí tàu thuận tiện và chính xác.
- Không có dòng chảy hoặc có dòng chảy phải là 1 chiều và phải biết chính xác
hướng và tốc độ dòng.
- Sóng gió không quá cấp 2 và 3.
- Độ sâu so với mớn nước của tàu phải đủ lớn để loại trừ sự ảnh hưởng do nông cạn.
H s m in 0, 35v 2
Hsmin 4 BT
hoặc
8
Hsmin
Trong đó:
- Độ sâu tối thiểu tính bằng m
B - Chiều rộng của tàu (m)
T - Mớn nước của tàu (m)
V - Tốc độ tàu tính bằng nơ
- Máy chính phải thực hiện được công suất tới, lùi và thời gian đổi chiều của máy
phù hợp với tiêu chuẩn kỹ thuật.
Đối với tàu khi
B’
xác định các đặc điểm
của quán tính phải ở các
B
trạng thái không tải và
đầy tải. Đối với máy
Sqt
D2
chính phải được thực
hiện ở hai chế độ hoạt
động tới, lùi và ở các
thang tốc độ khác nhau.
Trong trường thử ta có
thể thực hiện như sau:
Điều động tàu
A’
A
D1
Hình 1. 3 - Sơ đồ xác định quán tính tàu trong trường thử
theo hướng chập dẫn hướng (A- A’) tại thời điểm cắt chập thứ nhất (B- B’) ta dừng
máy đồng thời đo khoảng cách đến chập dẫn hướng (D1) và khởi động đồng hồ bấm
giây. Theo quán tính tàu vẫn tiếp tục chuyển động, trong quá trình chuyển động ta
cần điều khiển bánh lái để giữ cho tàu chuyển động thẳng hướng chập tiêu dẫn
hướng. Khi tàu dừng hẳn lại ta đo khoảng cách đến chập tiêu dẫn hướng lần thứ hai
(D2) đồng thời dừng đồng hồ bấm giây ta thu được các thông số quán tính quãng
đường (Sqt = D1- D2) và đọc thông số quán tính thời gian trên đồng hồ bấm giây.
Trong quá trình khai thác tàu việc xác định quán tính tàu thực tế trong từng
giai đoạn có thể được tiến hành bằng nhiều phương pháp khác nhau như xác định
trong trường thử, sử dụng mục tiêu, chập tiêu, sử dụng vị trí tàu, sử dụng GPS, sử
dụng máy đo tốc độ, sử dụng Radar/Arpa… thuận tiện cho công tác điều động tàu.
1.3.6. Quy trình xác định quán tính tàu
Cả hai trường hợp trạng thái tàu đầy tải và không tải đều thực hiện theo các
bước như sau.
Bước 1: Công tác chuẩn bị
- Xác định trong trường thử, chuẩn bị máy chính, radar, đồng hồ bấm giây, sổ ghi
chép, giấy vẽ theo tỉ lệ, nhân sự,…
Bước 2: Thực hiện
9
- Dẫn tàu theo hướng chập tiêu A- A/, ổn định ở một thang tốc độ nào đó đồng thời
chính ngang chập B- B/ thì Stop máy và khởi động đồng hồ bấm giây, khoảng cách
tới chập A- A/ là D1;
- Theo quán tính tàu tiếp tục chuyển động đến khi tàu dừng hẳn thì Stop đồng hồ
bấm giây và đo khoảng cách đến chập A- A/ khoảng cách là D2;
- Ghi chỉ số D2 và đồng hồ bấm giây vào sổ.
Bước 3: Lập bảng tính toán
- Lập bảng tính toán tương ứng với từng thang tốc độ: D1- D2 là quán tính quãng
đường, chỉ số đồng hồ bấm giây là quán tính thời gian.
Bước 4: Vẽ biểu đồ quán tính
- Vẽ biểu đồ quán tính tàu trên giấy theo thang tỉ lệ đơn vị cable hoặc m nếu đổi ra
hệ mét như hình vẽ 1.4
Hình 1.4 - Biểu đồ quán tính tàu [Internet]
10
2. Tính nghe lái
Là khả năng phản ứng của tàu dưới tác dụng của bánh lái. Tính nghe lái bao
gồm: Tính ổn định hướng và Tính quay trở.
2.1. Tính ổn định hướng
Là khả năng tàu giữ ổn đinh hướng chuyển động ban đầu khi khi bánh lái lệch
một góc rất nhỏ về hai bên so với mặt phẳng trục dọc của tàu.
Tính ổn định hướng đối với mỗi tàu bắt buộc phải có khi hoạt động ở vùng
nước sâu cũng như trên vùng nước nông, lúc biển động hoặc biển lặng.
Tính ổn định hướng được đánh giá qua hệ số ổn định hướng của tàu.
Hệ số ổn định hướng của tàu là tỷ số giữa quãng đường tàu chạy chữ chi trong
một chu kỳ và chiều dài lớn nhất của tàu.
퐸 = 푆
푚
(1.10)
퐿
Trong đó: E - Hệ số ổn định hướng.
Sm – Quãng đường tàu chạy được trên một chu kỳ chữ chi đã định (m)
L – Chiều đài lớn nhất của tàu (m)
Việc xác định hệ số ổn định hướng của tàu được thực hiện qua thử nghiệm
như sau:
Cho tàu chạy theo một hướng nhất định tốt nhất chạy theo một chập tiêu tại
thời điểm đã tính ta thực hiện lái sang một bên mạn với góc tùy ý, thông thường
α>100. Sau khi thực hiện lái mũi tàu sẽ từ từ quay và có xu hướng quay sang về
hướng đặt lái, tại thời điểm hướng mũi tàu lệch về mạn thực hiện lái so với hướng
đi một góc đúng bằng góc thực hiện lái thì ta thực hiện lái về phía mạn ngược lại với
giá trị bằng một góc tương ứng. Sau một khoảng thời gian nhất định tàu sẽ nghe lái
và có xu hướng quay sang về phía thực hiện lái cho tới khi tàu lệch khỏi hướng ban
đầu một góc tương ứng về mạn đặt lái, ta lại tiến hành thực hiện lái về mạn ban đầu
với góc thực hiện lái ban đầu. Quá trình thực hiện lặp đi lặp lại như thế khoảng 3÷4
chu kỳ chuyển động chữ chi của tàu như hình vẽ.
Tính quãng đường tàu chạy được của một chu kỳ dao động ổn định của mũi
tàu (thường chọn chu kỳ chuyển động thứ 2 hoặc thứ 3) thông qua vận tốc tàu và
thời gian thực hiện chu kỳ dao động tương ứng hoặc chỉ số tốc độ kê nếu tốc độ kế
chính xác. khi đó hệ số ổn định hướng được tính theo công thức 1.10.
Việc thử nghiệm tốt nhất là điều động tàu ở trường thử, nếu không có trường
thử thì nơi thử nghiệm tự chọn tương tự như trường hợp xác định tốc độ hoặc quán
tính tàu.
Từ thực nghiệm nếu E>7 sẽ cho tàu có tính ổn định hướng tốt còn nếu E<7
thì tính quay trở tốt còn tính ổn định hướng kém.
11
Tải về để xem bản đầy đủ
124 trang
26/03/2022
9700
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Giáo trình mô đun Điều động tàu 1 - Nghề: Điều khiển tàu biển", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên
File đính kèm:
- giao_trinh_mo_dun_dieu_dong_tau_1_nghe_dieu_khien_tau_bien.docx
