Giáo trình mô đun Ổn định tàu - Nghề: Điều khiển tàu biển

CỤC HÀNG HẢI VIỆT NAM  
TRƯỜNG CAO ĐẲNG HÀNG HẢI I  
GIÁO TRÌNH  
ĐUN: ỔN ĐỊNH TÀU  
NGHỀ: ĐIỀU KHIỂN TÀU BIỂN  
TRÌNH ĐỘ: CAO ĐẲNG  
(Ban hành kèm theo Quyết định số.....QĐ/ ngày......tháng........năm....của...........)  
Hi 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  
Ngành vận tải biển trên thế giới ngày một phát triển mạnh mẽ, với đội tàu  
hùng hậu và hiện đại hơn để đáp úng được nhu cầu lưu thông hàng hóa. Nhưng đi  
kèm theo đó là vấn đề an toàn cho con tàu và hàng hóa trong quá trình vận chuyển  
vì vận tải biển là một ngành đặc thù luôn luôn phải đối mặt với nhiều nguy hiểm.  
Để đảm bảo an toàn, thì một trong những yếu tố quan trọng cần phải tính toán đến  
đó là tính ổn định của con tàu trước khi rời cảng và trong khi vận chuyển.  
Vậy với hy vọng sẽ giúp ích cho việc nghiên cứu, dạy và học liên quan đến tìm  
hiểu về tính ổn định của con tàu, nhóm tác giả bộ môn Hàng hải nghiệp vụ - Khoa  
Điều khiển tàu biển - Trường Cao đẳng Hàng hải I đã biên soạn cuốn giáo trình  
“Ổn định tàu”  
Nhóm tác giả 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 “Ổn định tàu” ngày thêm hoàn thiện hơn.  
Xin chân thành cảm ơn.  
Hải Phòng, ngày... tháng... năm 2017  
Tham gia biên soạn  
1. Chủ biên Ths. Mai Thế Hải  
2. Ks. Phạm Đức Thuấn  
ii  
 
MỤC LỤC  
Trang  
iii  
 
DANH MỤC HÌNH VẼ  
Trang  
vi  
 
vii  
GIÁO TRÌNH MÔN HỌC ỔN ĐỊNH TÀU  
Mã môn học: MH.6840109.28  
1. Vị trí, tính chất, ý nghĩa và vai trò của môn học:  
- Vị trí: Môn học cơ sở chuyên ngành được giảng dạy trong học kỳ I của năm học  
thứ hai;  
- Tính chất: Đây là môn học bắt buộc;  
- Ý nghĩa và vai trò của môn học: đây là môn học chuyên ngành nhằm cung cấp  
cho sinh viên các kiến thức cơ bản liên quan đến ổn định tàu, có kỹ năng đánh giá  
và hiệu chỉnh được ổn định tàu theo các tiêu chuẩn quốc tế.  
2. Mục tiêu của môn học:  
- Về kiến thức: Trình bày được khái niệm ổn định tàu, cách điều chỉnh ổn định tàu;  
- Về kỹ năng: Sử dụng hồ sơ ổn định tàu tính toán được ổn định tàu, đánh giá ổn  
định tàu theo tiêu chuẩn và hiệu chỉnh được ổn định tàu;  
- Về năng lực tự chủ và trách nhiệm: Rèn lyện tính chính xác, thận trọng trong việc  
tính toán và đánh giá ổn định tàu.  
3. Nội dung của môn học:  
Chương 1. Các thông số và kích thước cơ bản của tàu  
1. Hệ tọa độ của tàu  
2. Các kích thước cơ bản  
3. Dung tích tàu  
4. Các thành phần trọng lượng  
Chương 2. Hồ sơ ổn định tàu  
1. Giới thiệu hồ sơ ổn định và sơ đồ bố trí chung của tàu  
2. Các ký hiệu dùng trong hồ sơ ổn định tàu  
3. Bảng, đồ thị trong hồ sơ ổn định tàu  
Chương 3. Mớn nước  
1. Định nghĩa mớn nước  
2. Thước mớn nước và cách đọc mớn nước  
3. Hiệu số mớn nước  
4. Hiệu chỉnh số đọc mớn nước  
5. Mớn nước trung bình của tàu  
6. Mớn nước tương đương  
7. Quan hệ giữa tỷ trọng của nước và mớn nước của tàu  
Chương 4. Ổn định tàu  
1. Lý thuyết về ổn định  
1
 
2. Ổn định tàu tại góc nghiêng nhỏ  
3. Ảnh hưởng của mặt thoáng chất lỏng đến chiều cao thế vững  
4. Một số cách hiệu chỉnh chiều cao thế vững  
5. Kiểm tra chiều cao thê vững thông qua chu kỳ lắc  
6. Ổn định tàu ở góc nghiêng lớn  
7.Ổn định động  
8. Đánh giá ổn định tàu theo các tiêu chuẩn ổn định  
9. Bài tập lớn  
2
Chương 1. CÁC THÔNG SỐ VÀ KÍCH THƯỚC CƠ BẢN CỦA TÀU  
Mã chương: MH.6840109.28.01  
Giới thiệu:  
Để có thể hiểu và đánh giá được ổn định tàu theo các tiêu chuẩn chung quốc  
tế là mục tiêu chính của môn học, thì đầu tiên người học cần phải biết được các  
thông số và các yếu tố cơ bản liên quan đến con tàu. Đây là chương đầu tiên nhằm  
cung cấp kiến thức cơ bản nhất liên quan đến các thông số và kích thước cơ bản  
của tàu.  
Mục tiêu:  
Sau khi học xong chương này người học có khả năng:  
- Trình bày được hệ tọa độ thân tàu, các kích thước cơ bản của tàu;  
- Phân biệt được các đường dấu chuyên chở, phân biệt các khu vực theo dấu  
chuyên chở trong bản đồ vùng mùa, phân biệt được dung tích toàn phần và dung  
tích có ích;  
- Xác định được các thành phần trọng lượng của tàu.  
Nội dung chính:  
1. Hệ tọa độ thân tàu  
Hình 1. 1 - Hệ tọa độ thân tàu  
3
     
Để xây dựng hệ tọa độ, người ta dùng hệ thống gồm ba mặt phẳng tọa độ  
vuông góc với nhau:  
- Mặt phẳng đối xứng (zOx) : Là mặt phẳng thẳng đứng chứa đường thẳng  
trục dọc tàu, chia đôi chiều rộng tàu. Mặt phẳng này còn được gọi là mặt phẳng  
trục dọc tàu;  
- Mặt phẳng sườn giữa (zOy) : Là mặt phẳng vuông góc với mặt phẳng đối  
xứng và chia đôi chiều dài tính toán của tàu;  
- Mặt phẳng cơ bản (xOy) : Là mặt phẳng nằm ngang, vuông góc với hai mặt  
phẳng trên và đi qua đường thấp nhất của sống đáy chính.  
Từ ba mặt phẳng tọa độ trên người ta xác định một hệ tọa độ Oxyz gắn liền  
với thân tàu. Theo quy ước, trục Ox có chiều dương về phía mũi; Trục Oy có chiều  
dương về phía mạn phải; Trục Oz có chiều dương hướng lên trên.  
Ngoài hệ tọa độ trên chúng ta còn gặp một số hệ tọa độ lấy mặt phẳng (zOy)  
tại đường thủy trực lái hoặc trục (Ox) có chiều dương về phia lái nên khi sử dụng  
hồ sơ tàu cần lưu ý các cách lấy hệ trục tọa độ để tránh nhầm lẫn.  
2. Các kích thước cơ bản  
2.1. Chiều dài  
Hình 1. 2 - Chiều dài toàn bộ, chiều dài tính toán và chiều cao lớn nhất  
4
     
- Chiều dài toàn bộ (Length Over All - LOA) : là chiều dài được tính từ mép  
trước của mũi tàu đến mép sau của lái tàu.  
Kích thước này rất quan trọng đối với việc bố trí cầu bến cũng như trong quá  
trình điều động tàu.  
- Chiều dài tính toán (Length Between Perpendicular - LBP) : là khoảng  
cách giữa 2 đường vuông góc mũi và đường vuông góc lái.  
+ Đường vuông góc mũi (Forward Perpendicular - F.P) : là đường thẳng  
đứng đi qua giao điểm của đường nước mùa hè và mép trước của sống mũi tàu.  
+ Đường vuông góc lái (After Perpendicular- A.P) : là đường thẳng đứng đi  
qua giao điểm của đường nước mùa hè và mép sau của trụ đỡ bánh lái hoặc tới tâm  
của trục bánh lái nếu không có trụ đỡ bánh lái.  
Đường vuông góc mũi F.P và đường vuông góc lái A.P còn gọi là các đường  
thuỷ trực mũi và thủy trực lái. Vì vậy, LBP còn gọi là chiều dài giữa 2 đường thuỷ  
trực. Kích thước này phục vụ cho việc tính toán và hiệu chỉnh mớn nước, xác định  
hiệu số mớn nước và làm giám định mớn nước. Ngoài ra, LBP còn dùng hiệu  
chỉnh số đo hoặc tính toán khoảng trống thực, thể tích chất lỏng trong két chứa  
chất lỏng.  
2.2.Chiều cao  
Hình 1. 3 - Chiều rộng và chiều sâu  
5
   
- Chiều cao lớn nhất (Maximum Height - Hmax) : là khoảng cách thẳng  
đứng đo từ mép dưới của sống đáy chính tới điểm cao nhất của tàu.  
Kích thước này cần được quan tâm trong khai thác tàu, đặc biệt là khi tàu  
chạy trong khu vực có đường cáp điện hoặc cầu bắc ngang qua luồng hoặc ra vào  
c cảng có các kết cấu vươn ra phía biển.  
- Chiều cao mạn (Height - H) : là chiều cao tính từ mép dưới sống đáy chính  
đến mép trên của vạch đường boong chính.  
- Chiều sâu định hình (Moulded Depth - Dmld) : là khoảng cách thẳng đứng  
tại Mặt phẳng sườn giữa đo từ mép trên sống đáy chính đến mép dưới của boong  
chính.  
2.3. Chiều rộng  
- Chiều rộng lớn nhất (Maximum Breadth - Bmax) : là khoảng cách lớn nhất  
tính theo chiều ngang tàu tại mặt phẳng sườn giữa.  
- Chiều rộng định hình (Moulded Breadth - Bmld) : là khoảng cách đo từ mép  
ngoài của sườn tàu mạn này đến mép ngoài của sườn tàu mạn bên kia tại mặt  
phẳng sườn giữa.  
2.4. Mạn khô của tàu  
Hình 1. 4 - Mạn khô  
Mạn khô của tàu (Free board - F) : là khoảng cách thẳng đứng tại mặt phẳng  
sườn giữa tính từ đường nước của tàu đến mép trên đường boongchính.  
Mạn khô mùa hè (Summer Free Board - Fs) : là khoảng cách thẳng đứng tại  
mặt phẳng sườn giữa tính từ mép trên của đường dấu chuyên chở mùa hè đến mép  
6
     
trên đường boong chính. Mạn khô mùa hèkhông thay đổi đối với mỗi con tàu và được  
cho trong hồ sơ tàu.  
2.5. Đường boong và dấu chuyên chở hàng  
2.5.1. Đường bong (deck line)  
Theo “Công ước quốc tế về mạn khô LOADLINE 1966, sửa đổi 1988” mỗi  
tàu phải được xác định đường boong để xác định mạn khô tối thiểu. Đường boong  
được xác định tương ứng với tôn boong và được đánh dấu tại hai mạn ứng với mặt  
phẳng sườn giữa.  
Vạch dấu boong (deck line) : được kẻ trùng với mặt boong chính dài 300  
mm, cao 25 mm.  
2.5.2. Khái niệm dấu chuyên chở  
Hình 1. 5 - Vòng tròn đăng kiểm  
Để đảm bảo an toàn hàng hải đồng thời tận dụng tối đa khả năng chuyên chở  
của tàu, người ta quy định chiều cao mạn khô khác nhau cho từng khu vực và từng  
7
       
mùa. Hay nói khác đi, đó là quy định mớn nước tối đa mà tàu được phép chuyên  
chở theo vùng, theo mùa. Việc quy định trên được thể hiện bằng dấu chuyên chở  
(Loadline mark) . Dấu chuyên chở được kẻ hai bên mạn tàu, tại mặt phẳng sườn  
giữa, thuận tiện cho việc khai thác tàu và kiểm tra an toàn hàng hải.  
Dấu chuyên chở gồm:  
- Đường tâm: dưới đường boong chính cách một khoảng bằng chiều cao  
mạn khô mùa hè nước mặn, dài 450 mm, cao 25 mm.  
- Vòng dấu: là đường tròn có đường kính ngoài 300 mm, có tâm là điểm  
giữa đường tâm mép trên, rộng 25 mm. Hai bên vòng dấu ghi chữ viết tắt bằng  
tiếng Anh tên của cơ quan đăng kiểm.  
- Thước răng lược: cách tâm vòng dấu 450 mm về phía mũi (tàu chở gỗ về  
phía lái) là một đường thẳng đứng trên có kẻ những đường ngang dài 230 mm, cao  
25 mm.  
2.5.3. Ý nghĩa của dấu chuyên chở  
Mỗi đường kẻ ngang (vạch dấu) chỉ mớn nước chuyên chở tối đa cho phép  
của tàu ở những vùng, mùa khác nhau. Trên mỗi đường kẻ ngang đều ghi chữ viết  
tắt bằng tiếng Anh, ý nghĩa của các chữ như sau: (mốc tính là mép trên của đường  
kẻ ngang)  
F - Fresh water loadline: Dấu chuyên chở nước ngọt;  
TF - Tropical fresh water loadline: Dấu chuyên chở nước ngọt nhiệt đới;  
T - Tropical loadline: Dấu chuyên chở nhiệt đới;  
S - Summer loadline: Dấu chuyên chở mùa hè;  
W - Winter loadline: Dấu chuyên chở mùa đông;  
WNA - Winter North Atlantic loadline:  
Đại Tây Dương.  
Dấu chuyên chở mùa đông Bắc  
2.5.4. Bản đồ vùng mùa  
Bản đồ vùng mùa - International Loadline zones, areas and seasonal periods  
là một bản đồ mà theo đó các đại dương trên toàn cầu được phân chia thành khu  
vực hay vùng theo quy định của công ước quốc tế về dấu chuyên chở. Theo đó tất  
cả các tàu bất cứ thời điểm nào, bất cứ ở đâu đều không được chở hàng vượt quá  
dấu chuyên chở được ghi tương ứng. Đây cũng chính là một trong các điều kiện về  
khả năng đi biển của tàu và chịu sự giám sát, kiểm tra của chính quyền hành chính  
của các cảng.  
Có thể nhận thấy trên bản đồ vùng mùa, khu vực quanh xích đạo là vùng  
nhiệt đới Tropical zone. Tàu đi vào vùng này bất cứ ngày nào trong năm thì mớn  
nước tàu áp dụng với dấu chuyên chở nhiệt đới T. Ở vĩ độ cao hơn lân cận vùng  
nhiệt đới là vùng mùa hè Summer zone. Tàu đi vào vùng này bất cứ ngày nào trong  
8
   
năm thì mớn nước tàu áp dụng với dấu chuyên chở mùa hè S. Ở vĩ độ cao hơn nữa  
là vùng mùa đông Winter zone. Tàu đi vào vùng này bất cứ ngày nào trong năm thì  
mớn nước tàu áp dụng với dấu chuyên chở mùa đông W. Tuy nhiên, trên bản đồ  
cũng cho thấy có nhiều vùng đặc biệt áp dụng 2 loại dấu chuyên chở trong năm.  
Hình 1. 6 - Bản đồ vùng mùa  
9
 
Hình 1. 7 - Một số khu vực biển trong bản đồ vùng mùa  
10  
 
Ví dụ:  
- South China Sea 21.JAN 30.APR Tropical & 01.MAY 20.JAN Summer.  
Như vậy, tại vùng biển South China Sea, từ 21 tháng 1 đến 30 tháng 4 thì mớn  
nước tàu áp dụng với dấu chuyên chở nhiệt đới T, còn từ 01 tháng 5 đến 20 tháng 1  
năm sau thì mớn nước tàu áp dụng với dấu chuyên chở nhiệt đới S;  
- Bay of Bengal 01.DEC 30.APR Tropical & 01.MAY 30.NOV Summer.  
Như vậy, tại vùng biển Bay of Bengal, từ 01 tháng 12 đến 30 tháng 4 năm sau thì  
mớn nước tàu áp dụng với dấu chuyên chở nhiệt đới T, còn từ 01 tháng 5 đến 30  
tháng 11 thì mớn nước tàu áp dụng với dấu chuyên chở nhiệt đới S;...  
Bản đồ vùng mùa ta có thể tìm thấy trong cuốn International Loadline  
Convention hoặc có thể trên tàu sẵn có, lưu ý ấn bản phải là mới nhất để có đầy đủ  
các cập nhật được các quy định mới nhất của quốc tế.  
3. Dung tích tàu  
Dung tích toàn phần (Gross Tonnage - GT) : là một đại lượng không có thứ  
nguyên và là hàm số của tất cả các thể tích lý thuyết của tất cả các không gian kín  
của tàu.  
GT = K1 x V  
Trong đó:  
+ K1 là hệ số được tra trong bảng của Công ước Quốc tế về đo dung tích tàu  
biển Tonnage - 69 với đối số là V.  
K1 = 0,2 + 0,02.Log10.V  
+ V là tổng thể tích của các không gian kín của tàu (m3) , tất cả các không  
gian được bao bọc bởi thân tàu, các kết cấu ngăn dọc, các vách cố định hay di  
động, các boong hoặc các nắp đậy trừ các mái che cố định hay di động  
Dung tích có ích (Net Tonnage - NT) : Là một đại lượng không có thứ nguyên  
và là hàm số của tất cả các thể tích lý thuyết của các không gian dành cho chứa  
hàng của tàu, và số hành khách được phép chuyên chở.  
Gross Tonnage và Net Tonnage được cho trong hồ sơ tàu và có trong Giấy  
chứng nhận dung tích của tàu (International Tonnage Certificate) . Đây là các  
thông số khai thác quan trọng của tàu. Các giá trị này thường làm cơ sở để tính các  
loại lệ phí của tàu (cảng phí, hoa tiêu phí, phí lai dắt...) cũng như tính độ lớn của  
đội tàu thuộc một công ty hay của Quốc gia.  
Ngoài các loại dung tích trên, còn có dung tích qua kênh đào Panama và kênh  
đào Suez tính theo cách tính riêng (có giấy chứng nhận đo dung tích riêng cho các  
kênh đào này và dùng cho mục đích tính phí qua kênh đào) .  
11  
 
4. Các thành phần trọng lượng  
- Lượng giãn nước (Displacement - D) : là trọng lượng của phần thể tích nước  
mà tàu chiếm chỗ.  
- Trọng lượng tàu không (Light ship Dls) : là toàn bộ trọng lượng tàu không,  
bao gồm vỏ, máy, các trang thiết bị, phụ tùng... nhưng không bao gồm nhiên liệu,  
nước ngọt (trừ nước trong nồi hơi) .  
- Trọng tải toàn bộ (Deadweight - DWT) : là trọng lượng tính bằng tấn của  
hàng hóa, nhiên liệu, nước ngọt, thuyền viên, hành khách, lương thực, thực phẩm,  
hằng số tàu... được chở trên tàu (được tính tại đường mớn nước mùa hè) .  
DWT = Dc + Dst + Dballast + constant  
- Trọng tải thuần (Cargo Deadweight - Dc) : là trọng lượng hàng chuyên chở  
trên tàu.  
- Lượng dự trữ (Dst) : là trọng lượng của nhiên liệu, nước ngọt.  
- Lượng nước dằn (Dballast) :là trọng lượng của nước dằn ballast.  
- Hằng số tàu (constant) : là sự chênh lệch giữa trọng lượng tàu không hiện tại  
với trọng lượng tàu không theo thiết kế.  
Từ các khái niệm về lượng giãn nước và trọng lượng tàu không, có thể xác  
định DWT bằng công thức sau:  
DWT = D - Dls  
Đối với mỗi tàu, trong hồ sơ tàu sẽ cho giá trị constant ban đầu lúc mới đóng.  
Qua quá trình khai thác, hằng số tàu sẽ thay đổi, do vậy ta phải thường xuyên xác định  
lại.  
CÂU HỎI ÔN TẬP CHƯƠNG 1  
1. Trình bày các kích thước cơ bản của tàu? Ứng dụng của các kích thước đó  
trong hàng hải?  
2. Trình bày khái niệm, cấu tạo, ý nghĩa của dấu chuyên chở hàng?  
3. Trình bày các thành phần trọng lượng của tàu?  
4. Trình bày về dung tích toàn phần, dung tích có ích?  
12  
 
Tải về để xem bản đầy đủ
pdf 85 trang yennguyen 26/03/2022 25420
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Giáo trình mô đun Ổn định tàu - Nghề: Điều khiển tàu biển", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên

File đính kèm:

  • pdfgiao_trinh_mo_dun_on_dinh_tau_nghe_dieu_khien_tau_bien.pdf