Bài giảng Thiết kế tàu thủy

1

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

VIỆN CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC

-------o0o-------

Th.S. Lê Thị Thái

Bài giảng

THIẾT KẾ TÀU THUỶ

2

LỜI NÓI ĐẦU

Giáo trình Thiết kế tàu thuỷ dành cho sinh viên ngành Kỹ thuật tàu thuỷ – Viện Cơ khí

Động lực - Trường ĐH Bách khoa Hà Nội. Gồm 2 phần :

Phần I : Lý thuyết thiết kế, gồm 9 chương:

Chương 1 : Trọng lượng tàu. Mối quan hệ giữa các thành phần trọng lượng và các đặc trưng

tàu.

Chương 2 : Phương trình trọng lượng.

Chương 3 : Xác định các kích thước chủ yếu của tàu.

Chương 4 : Phương trình dung tích.

Chương 5 : Mối quan hệ của các đặc trưng chủ yếu về hình dáng tàu.

Chương 6 : Tính ổn định và tính lắc cho tàu trong thiết kế.

Chương 7 : Dự trữ lực nổi và chiều cao mạn khô, tính chống chìm.

Chương 8 : Tính di động trong thiết kế.

Chương 9 : Thiết kế tàu thuỷ.

Phần II : Bố trí chung toàn tàu, gồm 02 chương:

Chương 11 : Bố trí chung toàn tàu.

Chương 12 : Kiến trúc tàu thuỷ.

3

Chương mở đầu

Đối tượng nghiên cứu của môn học

Tạo nên một con tàu thực hiện một nhiệm vụ nhất định phải trải qua hai giai đoạn chính là

thiết kế và thi cụng cụng nghệ theo thiết kế ấy. Công dụng của tàu được xác định bởi mục đích khai

thác và cần thoả mãn công dụng của nó.

Thiết kế tàu phải tiến hành giải quyết những vấn đề gắn liền với sự hỡnh thành con tàu và đề

cập toàn bộ tớnh năng của nó theo cỏc đặc trưng về nhiệm vụ và định mức như sau : khích thước

chủ yếu và hình dáng tàu (yếu tố chính của tàu), quan hệ giữa các kích thước chủ yếu, lượng chiếm

nước, hệ số lợi dụng lượng chiếm nước, dung tích chở hàng, ổn định tàu, chu kỳ dao động.

Lịch sử phát triển của môn học

Lịch sử phát triển của môn học lý thuyết thiết kế tàu hiện vẫn chưa được nghiên cứu một cách

đầy đủ, song cũng có thể tin rằng cơ sở của nó đã được hình thành vào giữa thế kỷ XVIII. Vào lúc

ấy nghành đóng tàu chạy buồm đã đạt đến mức hoàn thiện và phát triển ở mức độ cao, các thành tựu

lớn của cuộc cách mạng kỹ thuật mà trong đó năng lượng gió đã được thay thế bằng cơ năng do

máy móc sinh ra, vật liệu đóng tàu truyền thống bằng gỗ được thay thế bằng kim loại đã có ảnh

hưởng đáng kể đến tốc độ phát triển của ngành đóng tàu thuỷ.

Vào thế kỷ XIX cuộc cách mạng kỹ thuật đã đạt đến mức hoàn thiện và chính nó đã mang lại

cho ngành đóng tàu những thành tựu mới.

Mặc dầu đã có nhiều công trình như vậy trong lĩnh vực này song vào những năm đầu của thế

kỷ XX, trong kho tàng kiến thức thuộc về lĩnh vực thiết kế tàu những vấn đề quan trọng như xác

định lượng chiếm nước và các kích thước chủ yếu của tàu vẫn chưa được quan tâm một cách đúng

mức.

Hiện nay môn khoa học thiết kế tàu đang được phát triển và ngày càng được mở rộng một

cách đáng kể.

Lý thuyết thiết kế tàu. Mối liên hệ của nó với các môn khoa học khác

Để giải quyết các nhiệm vụ được đặt ra, lý thuyết thiết kế tàu cần xây dựng hàng loạt các

phương trình quan trọng, bao gồm: phương trình trọng lượng; phương trình dung tích; phương trình

ổn định; phương trình công suất . . .

Lý thuyết thiết kế tàu sử dụng rộng rãi các số liệu và kết quả nghiên cứu của môn lý thuyết tàu

như các vấn đề về tính nổi, ổn định, chống chìm, chòng chành và tính ăn lái, tính di động. Các kết

quả nghiên cứu về môn khoa học cơ kết cấu tàu thuỷ và kết cấu thân tàu đã được sử dụng rộng rãi

khi xây dựng các phương pháp xác định trọng lượng tàu.

Sự phát triển của ngành khoa học về chế tạo máy, kỹ thuật điện, tự động hoá . . . đang tỏ ra có

ảnh hưởng lớn đến trọng lượng và kích thước các loại khoang buồng trên tàu mà chúng đều được

4

tính toán trên cơ sở kết quả nghiên cứu của lý thuyết thiết kế tàu : phương trình trọng lượng và

phương trình dung tích.

Trong các giai đoạn đầu của quá trình thiết kế tàu cần phải tính đến các đặc điểm và khả năng

về đóng mới, có nghĩa là con tàu được thiết kế phải phù hợp với yêu cầu và điều kiện công nghệ của

nhà máy (trang thiết bị công nghệ, trình độ tay nghề của lực lượng công nhân, cán bộ kỹ thuật và

quản lý sản xuất ).

Lý thuyết thiết kế có quan hệ rất chặt chẽ với môn kinh tế đóng tàu mà nó sẽ cho phép đánh

giá hiệu quả của các giải pháp kỹ thuật đã được thực hiện trong qúa trình thiết kế một con tàu cụ

thể, đồng thời nó cũng cho phép xác định được hiệu quả kinh tế trong tương lai của quá trình khai

thác chính con tàu ấy.

Đội tàu thương mại ngày nay :

Tàu thuỷ có thể chia làm các nhóm chính sau :

a, Tàu làm việc trên nguyên tắc khí động học : Trong nhóm này có thể hai kiểu tàu đang được

dùng phổ biến.

- Kiểu thứ nhất : Tàu trên đệm khí. Tàu hoạt động nhờ lực nâng của gối khí, lực đẩy của

chong chóng.

- Kiểu thứ hai : Tận dụng ngay thành cứng kéo dài xuống của tàu làm màng giữ khí áp lực

lớn. Tàu này ngôn từ chuyên môn gọi là tàu bọt khí, đẩy bằng thiết bị phụt nước hoặc thiết bị siêu

sủi bọt.

b, Tàu làm việc trên nguyên tắc thuỷ khí động lực :

Tàu nhóm này làm việc trên nguyên lý thuỷ động lực. Tàu sử dụng lực nâng của cánh chìm,

chạy trong nước, nâng tàu lúc chạy gọi là tàu cánh ngầm. Cánh của tàu được dùng thường thấy là

cánh máy bay, được bẻ gập thành chữ V chạy ngầm trong nước và dạng thanh trượt, nâng thân tàu.

Trong nhóm tàu làm việc theo nguyên tắc thuỷ động lực còn có các tàu lướt. Tàu có kết cấu đáy

dạng tấm trượt, thường được gập thành hình chữ V. Tấm trượt khi lướt trong nước tạo lực nâng, và

lực này nhấc một phần tàu lên, giảm thể tích chiếm nước khi chạy.

c, Nhóm thông dụng nhất là tàu hoạt động trên nguyên lý của định luật Ac-si-met.

Trong trạng thái đứng yên cũng như trạng thái khi chạy lực đẩy tàu từ dưới lên, gọi là lực nổi

do nước tác động, luôn cân bằng với trọng lượng toàn tàu trong trạng thái ấy. Trong 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 …. Xét thân tàu, đặc biệt phần thân chìm dưới nước có thể thấy, trong nhóm này có tàu

một thân, tàu nhiều thân.

Tàu nổi phục vụ các mục đích dân sự có thể chia thành các nhóm căn cứ vào chức năng tàu.

Nhóm 1 :

Tàu vận tải hàng hoá, tàu khách đi biển và tàu vận tải chạy sông, hồ: Hàng hoá do tàu vận

chuyển rất đa dạng, từ hàng rời, hàng đóng kiện, hàng đóng trong thùng tiêu chuẩn, hàng lạnh, hàng

lỏng…. Trong nhóm này tàu vận tải hàng khô tổng hợp ra đời sớm, số lượng đông nhất. Tàu nhóm

5

này có sức chở từ vài trăm DWT chạy ven biển đến những tàu sức chở đến 14.000 DWT chạy

đường dài. Tàu đa chức năng thường vận chuyển hàng hoá đi khắp thế giới khi có đơn đặt hàng,

song không bắt buộc theo lịch trình.

Tàu liner thuộc nhóm chạy theo lịch trình, theo tuyến đường xác định và thông thường chở

những mặt hàng cũng gần như chuẩn hoá.

Tàu chở hàng thùng (Tàu container) ra đời trong cách mạng vận chuyển hàng, chạy nhanh

hơn loại tàu chở hàng khô tổng hợp vừa nêu, sức chở cũng lớn hơn.

Tàu chở hàng lỏng (tanker) : hiện tại có kích thước lớn nhất, sức chở lớn nhất.

Tàu chở khí hoá lỏng : gồm hai kiểu là tàu chở khí thiên nhiên hoá lỏng và tàu chở khí công

nghiệp hoá dầu dùng chở khí hoá lỏng ở nhiệt độ rất thấp, ví dụ dến -162o

C cho tàu LNG.

Tàu chở hàng rời : được chuyên nghiệp hoá để vận chuyển quặng, than đá, khoáng sản các

loại hạt rời không đóng gói. Tàu có sức chở khá lớn, từ 100.000 dến 150.000 DWT hoặc lớn hơn.

Tàu RO-RO : đưa hàng vào tàu và chuyển hàng ra theo phương thức vận chuyển ngang nhờ

thiết bị di động, khai thác với vận tốc lớn.

Tàu chở xà lan (LASH): Nhận xà lan và đưa chúng ra khỏi tàu theo nguyên lý Float-on/Float￾off. Xà lan chứa trên tàu mẹ đã được tiêu chuẩn hoá.

Tàu chở gỗ : phát triển mạnh trước những năm 60 vận chuyển từ gỗ tròn đến gỗ thành phẩm.

Tàu chở hàng lạnh : thuộc nhóm tàu vận tải hàng khô lạnh, chuyên chở rau quả, cá, thịt, thực

phẩm. Nhiệt độ buồng lạnh trên tàu khoảng +5 đến -25o

C theo yêu cầu bảo quản hàng khác nhau.

Tàu chở xe, thiết bị chủ yếu dùng chở các loại xe, máy móc chuyên dụng….

Tàu khách chuyên dùng chở người qua lại sông, vịnh, còn gọi là Phà và các tàu khách đường

dài, cố định, chuyên ngành gọi là tàu tuyến cố định. Tàu khách dùng để chở người hoặc chở người

cùng hàng hoá. Có thể phân biệt thêm, tàu vừa chở khách và hàng hoá còn có tên gọi tà hàng –

khách. Tàu du lịch chở khách tuyến ngắn, số lượng khách trên tàu không đông. Tàu hoạt động tuyến

cố định thường có kích thước lớn, trang bị tiện nghi đầy đủ, lượng chiếm nước đến 70.000T, lượng

khách đến 2000 người hoặc hơn nữa.

Nhóm II : Tàu dịch vụ

6

Tàu chuyên ngành hay tàu công tác trên biển, trong cảng. Nhóm tàu này đa dạng, chuyên sâu

vào một hay một số lĩnh vực phục vụ kỹ thuật. Tàu kéo và tàu đẩy các đoàn tàu vận tải. Nhóm tàu

này thường thiết kế và chế tạo tuỳ thuộc vùng sử dụng gồm tàu kéo chạy sông, cảng, tàu ven biển và

tàu đi biển. Tàu cứu hộ trang bị máy đủ mạnh, hoạt động trong mọi điều kiện thời tiết, đảm bảo

công việc cứu người, tàu… khi có yêu cầu. Tàu đảm bảo hàng hải có tàu thả phao, tàu công trình

như tàu cuốc bùn, tàu hút bùn làm công tác lạo vết luồng lạch, cảng, tàu đặt cáp ngầm. Các tàu chạy

nhanh phục vụ các mục đích khác nhau như tàu hoa tiêu, tàu hải quan, tàu kiểm ngư….

Nhóm III : Nhóm tàu công nghiệp

Tàu phục vụ khai thác dầu khí ngoài khơi 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 phục vụ sản xuất trên biển. Tàu khoan phục vụ khoan thăm dò vùng biển có độ sâu đến 500m.

Các trạm chứa dầu không bến FPSO làm chức năng chứa dầu vừa khai thác tại vùng biển xác định

là nhóm tàu ra đời chỉ vài mươi năm lại đây.

Tàu đánh bắt cá và chế biến cá. Tàu cá chiếm tới 5% tải trọng của đội tàu trên thế giới. Tàu

đánh bắt gồm tàu lưới kéo, tàu lưới vây, tàu làm nghề lưới rê… Tàu chế biến ở dạng những cơ sở

sản xuất khá lớn trên biển.

7

PHẦN I : LÝ THUYẾT THIẾT KẾ TÀU THUỶ

Chương 1

TRỌNG LƯỢNG TÀU. MỐI QUAN HỆ GIỮA CÁC THÀNH PHẦN TRỌNG LƯỢNG VÀ

CÁC ĐẶC TRƯNG TÀU.

I. TRỌNG LƯỢNG TÀU :

1.1 Khái niệm:

Lượng chiếm nước của tàu là đặc trưng quan trọng nhất trong số các đại lượng thiết kế và có

quan hệ mật thiết với các trọng lượng thành phần (TLTP). Chúng có ảnh hưởng rất lớn đến các đặc

trưng khác của tàu. Tập hợp tất cả các trọng lượng này sẽ hợp thành lượng chiếm nước trọng lượng

cuả tàu thiết kế và sẽ được viết dưới dạng :

∑=

=

n

i

D Pi

1

trong đó: D - lượng chiếm nước trọng lượng, T; Pi - trọng lượng thành phần thứ i, T. Lượng chiếm

nước D được hợp thành bởi hai nhóm trọng lượng. Nhóm thứ nhất bao gồm các trọng lượng không

thay đổi trong quá trình khai thác và được coi là trọng lượng tàu không hay còn gọi là lượng chiếm

nước tàu không (ký kiệu: Dtk). Nhóm này có ảnh hưởng đáng kể đến giá thành đóng mới và các chi

phí khai thác sau này của tàu thiết kế. Nhóm thứ hai bao gồm các trọng lượng thay đổi và chúng sẽ

hợp thành trọng tải của tàu (ký hiệu: Pn).

1.2 Nguyên tắc phân chia các trọng lượng thành phần:

Các trọng lượng thành phần hợp thành lượng chiếm nước (LCN) của tàu ứng với một trạng

thái tải trọng xác định sẽ được phân chia theo nguyên tắc phân nhóm có cùng tính chất

Mỗi trọng lượng thành phần Pi sẽ được thể hiện bằng chữ P với chỉ số là một dãy 5 cặp số

trong dãy số tự nhiên. Tuỳ theo mức độ phân nhóm mà mỗi thành phần trọng lượng sẽ được viết cụ

thể với các chỉ số là một hoặc nhiều cặp số nhưng không quá 5. Khi sử dụng các số liệu thống kê từ

tàu mẫu với cách phân chia trọng lượng thành phần theo nguyên tắc cũ cần chú ý đến nguyên tắc

vừa nêu nhằm tránh nhầm lẫn. Trong bảng 1.1 sẽ giới thiệu cách phân chia các trọng lượng thành

phần đối với các tàu vận tải dân dụng theo nguyên tắc vừa nêu ở trên.

8

Bảng 1.1

Kí hiệu

Các đặc

trưng

Tên gọi các trọng lượng thành phần

Mã hoá

theo tiêu

chuẩn Theo mã

số

Theo công

dụng

Vỏ 01 P01 PV

Thiết bị 02 P02 Ptb

Hệ thống 03 P03 Pht

Thiết bị năng lượng 04 P04 Pm

Hệ thống điện và điều khiển 05 P05 Pđ

Trang thiết bị hoa tiêu 07 P07 Ptbht

Dự trữ phụ tùng , vật tư 09 P09 Pdtr

Dằn tàu (dằn cố định ) 10 P10 Pdcđ

Dự trữ LCN 11 P11 PΔD

Hàng lỏng cố định 12 P12 Phlcd

Lượng

chiếm

nước

(LCN) tàu

không: Dtk

Trang thiết bị thuyền viên 13 P13 Ptbtv

Thuyền viên, lương thực, thực phẩm, nước

uống

14 P14 PZ

Hàng hoá 15 P15 Ph

Dự trữ nhiên liệu, dầu mỡ, nước cấp 16 P16 Pnl

Hàng lỏng thay đổi 17 P17 Phl

Trọng tải:

Pn

Nước dằn 18 P18 Pd

1.3 Lượng chiếm nước tàu không, dự trữ lượng chiếm nước

Các thành phần trọng lượng cố định sẽ hợp nên lượng chiếm nước tàu không. Tham gia vào

LCN tàu không còn có cả dự trữ lượng chiếm nước. Nó chỉ được tính đến trong giai đoạn thiết kế

và đóng mới nhằm bù đắp sự vượt quá trọng lượng do việc sử dụng các số liệu thống kê không đủ

độ tin cậy, do không tính đến một vài thành phần trọng lượng chiếm tỷ lệ nhỏ so với các thành phần

9

trọng lượng khác trong giai đoạn thiết kế ban đầu và do một vài lý do không quan trọng khác.v.v.

Điều này chứng tỏ rằng càng tích luỹ được nhiều kinh nghiệm trong tổ chức thiết kế, càng giám sát

chặt chẽ mức chi phí nguyên vật liệu cho quá trình gia công chi tiết bao nhiêu càng giảm được dự

trữ lượng chiếm nước bấy nhiêu.

1.4 Trọng tải

Đối với các tàu dân dụng, trọng tải của tàu sẽ được xác định bởi hiệu số giữa lượng chiếm

nước toàn tải và lượng chiếm nước tàu không và sẽ được xác định bằng biểu thức sau:

Pn = D - Dtk

Theo bảng 1.1, trọng tải bao gồm trọng lượng hàng có ích và các thành phần trọng lượng thay

đổi khác. Trọng lượng hành khách cùng với hành lý và những đồ dùng thiết yếu, dự trữ nước ngọt,

lương thực, thực phẩm cho khách cũng được coi là hàng có ích.

Tham gia vào các thành phần trọng lượng thay đổi gồm có dự trữ nhiên liệu, nước cấp cho nồi

hơi, dầu mỡ bôi trơn, thuyền viên kể cả hành lý, dự trữ lương thực, thực phẩm, nước ngọt. Trọng tải

của tàu dân dụng có thể được viết dưới dạng:

∑

=

=

= + + + + =

18

14

i

i

Pn Ptv Ph Pnl Phl Pd Pi . (1.1)

1.5 Hệ số lợi dụng lượng chiếm nước

a. Hệ số lợi dụng lượng chiếm nước theo trọng tải.

η D = Pn / D . (1.2)

b. Hệ số lợi dụng lượng chiếm nước theo trọng lượng hàng tinh.

η h = Ph / D . (1.3)

Cả hai hệ số này đều được dùng để đánh giá mức độ sử dụng lượng chiếm nước của tàu vận

tải theo công dụng trực tiếp của chúng.

II. QUAN HỆ GIỮA CÁC TRỌNG LƯỢNG THÀNH PHẦN VỚI CÁC ĐẶC TRƯNG CHỦ

YẾU CỦA TÀU

1.6 Đặc trưng hình học chung của tàu. Lượng chiếm nước thể tích

V = kδLBT (1.4)

trong đó: k – hệ số tính đến phần nhô thuộc bề mặt ngâm nước của thân tàu ( k <1,01 và sẽ

được giảm đồng thời với mức độ tăng của các kích thước tàu); δ(CB) - hệ số béo chung ( hay còn

gọi là hệ số béo thể tích); L, B, T – chiều dài, chiều rộng, chiều chìm tính toán của tàu thiết kế.

10

Trọng lượng của tàu và lượng chiếm nước của nó có quan hệ với nhau thông qua định luật

Ac-si-met :

D = γ V k LBT = γ δ , (1.5)

trong đó: γ - trọng lượng riêng của nước, T/ m3

; V – thể tích lượng chiếm nước, m3

; Biểu

thức (2.2) được gọi là phương trình lực nổi.

1.7 Trọng lượng thân tàu

Trọng lượng thân tàu được mã hoá theo nguyên tắc đã được nêu ở phần phân chia trọng

lượng. Trọng lượng này bao gồm:

0101- nhóm trọng lượng vỏ thép;

0102- nhóm các trọng lượng kết cấu gia cường và bệ máy;

0103- nhóm các trọng lượng thuộc các chi tiết riêng;

0104- nhóm các trọng lượng thuộc phần kết cấu phi kim loại ;

0105- nhóm các trọng lượng sơn, bọc lót;

0106- nhóm các trọng lượng cách nhiệt và bảo vệ;

0107- nhóm trọng lượng không khí đọng lại trong thân tàu thấp hơn đường nước

tính toán mà áp lực của chúng không cân bằng được với áp lực khí quyển;

0108- nhóm các trọng lượng trang thiết bị phòng ở.

Để xác định trọng lượng thân tàu đối với tàu thiết kế ta có thể sử dụng hàng loạt các công thức

được biểu diễn đưới dạng hàm số cuả lượng chiếm nước, các thông số kích thước chính, hệ số béo

chung.

Nhóm công thức đơn giản nhất được viết dưới dạng sau:

Pv = P01 = pvD = p01D; (1.6)

Trọng lượng thân tàu còn có thể được xác định bằng nhóm công thức khác .

P01 =Pv = q01LBH; (1.7)

So sánh các công thức này với các công thức (2.3) – (2.4), ta sẽ nhận được nhóm các công

thức sau:

p k LBT q LBH

p D q LBH

v v

v v

=

=

γδ

;

(1.8)

và T

H

k

q

p v

v γ δ = . (1.9)

Một số giá trị tiêu biểu cho các kiểu tàu thông dụng :

Kiểu tàu pv (kG/m3

)

Tàu hàng cỡ nhỏ 105 – 95

11

Tàu hàng cỡ lớn 95 – 100

Tàu chở hàng rời 115 – 100

Tàu dầu 110 – 95

1.8 Trọng lượng thiết bị và hệ thống tàu

Các thành phần trọng lượng thiết bị (02) và hệ thống tàu (03) thực chất đã được tách ra từ

trọng lượng thân tàu (01). Khi có các số liệu thống kê từ tàu mẫu phù hợp với tàu thiết kế ta có thể

sử dụng các công thức sau đây để xác định các thành phần trọng lượng nêu trên :

Ptb = P02 = p02D; (1.10)

Ptb = P02 = q02 LBH (1.11)

Pht = P03 = p03 D; (1.12)

Pht = P03 = q03LBH. (1.13)

Nếu trong nhiệm vụ thư thiết kế đòi hỏi phải trang bị các hệ thống và thiết bị mới, hiện đại

hơn thì cần phải tiến hành điều chỉnh hai thành phần trọng lượng nêu trên của tàu mẫu trước lúc có

ý định sử dụng chúng để tính toán cho tàu thiết kế. Nếu tàu thiết kế lớn hơn tàu mẫu một cách đáng

kể thì cần lấy trọng lượng đơn vị mà ở đó trọng lượng thành phần tăng chậm hơn lượng chiếm nước.

Trong trường hợp này các công thức tính toán trọng lượng thiết bị tàu và trọng lượng hệ thống sẽ có

dạng:

Ptb = P02 = p’

02D2/3; (1.14)

Ptb = P02 = q’

02(LBH)2/3 (1.15)

Pht = P03 = p’

03 D2/3; (1.16)

Pht = P03 = q’

03 (LBH)2/3. (1.17)

1.9 Trọng lượng thiết bị năng lượng

Trọng lượng thiết bị năng lượng có quan hệ mật thiết với công suất của nó và được xác định

bởi công thức sau:

P04 = Pm= pmN = p04N, (1.18)

trong đó: pm = p04 – trọng lượng đơn vị của thiết bị năng lượng; N – công suất của thiết bị năng

lượng, kW.

Các đại lượng pm = p04 và N đặc trưng cho trọng lượng toàn bộ của thiết bị năng lượng bao

gồm trong đó động cơ chính ( động cơ đốt trong hoặc tuốc-bin .v.v.) bộ truyền động (hộp số.v.v.),

nồi hơi chính, các máy phụ của buồng máy và nồi hơi, các loại két chứa nhiên liệu và dầu mỡ trực

nhật, tôn lát sàn và cầu thang buồng máy, thiết bị thông hơi, thông gió buồng máy, hệ thống đường

12

ống có liên quan đến hoạt động của thiết bị năng lượng, trục dẫn động và thiết bị đẩy(chong chóng,

chân vịt .v.v.), hệ thống điều khiển thiết bị năng lượng

Trọng lượng đơn vị pm = p04 phụ thuộc vào kiểu và công suất của động cơ, loại tàu, số lượng

trục dẫn của thiết bị đẩy và mức độ hiện đại hoá của hệ thống thiết bị năng lượng. Công suất của

thiết bị năng lượng tăng thì trọng lượng đơn vị sẽ giảm.

Thống kê một số phương pháp tính trọng lượng đơn vị :

Tuabin hơi nước : pm = 1/ 3 ( )

1600 200

Pe

±

Tuabin khí: pm = 1/ 3 ( )

950 50

Pe

±

Máy diesel thấp tốc, truyền động trực tiếp : pm = 1/ 3 ( )

1050 100

Pe

±

Máy diesel cao tốc, truyền động qua hộp số : pm = 1/ 3 ( )

800 80

Pe

±

1.10 Trọng lượng hệ thống năng lượng điện, liên lạc nội bộ và điều khiển tàu.

Thành phần trọng lượng này mang mã số “05” và được ký hiệu P05 (Phtđ) . Nó được hợp

thành từ các nhóm và phân nhóm trọng lượng sau: nguồn cung cấp năng lượng tổ hợp diesel-máy

phát, bộ biến dòng, biến thế điện, acquy, thiết bị bảo vệ hệ thống điện và các thiết bị phân tải khác,

hệ thống cáp điện, hệ thống sưởi ấm bằng năng lượng điện, hệ thống điều khiển tự động điện tổ

hợp thiết bị năng lượng .v.v. , thiết bị liên lạc nội bộ và điều khiển tàu.

Thành phần trọng lượng P05 sẽ được xác định như sau:

P05 = Phtđ = phtđD = p05D (1.19)

P05 = Phtđ = qhtđLBH = q05LBH (1.20)

hoặc theo nhóm các công thức khác

P05 = Phtđ = p’

05D2/3 (1.21)

P05 = Phtđ = q’

05(LBH)2/3. (1.22)

Hiện nay trên một số các tàu vận tải dân dụng và các tàu có công dụng đặc biệt cũng được

trang bị một số lượng tối thiểu các phương tiện ( kể cả vũ khí) nhằm phục vụ cho công tác thăm dò,

khảo sát (như máy bay lên thẳng) và bảo vệ sinh mệnh cho thuỷ thủ đoàn khi bị các tổ chức khủng

bố trên biển tấn công. Vì vậy trong tính toán trọng lượng tàu người thiết kế cần căn cứ vào nhiệm vụ

thư và các yêu cầu riêng của phía người đặt hàng để quyết định phương án bổ sung thành phần

trọng lượng này. Thành phần trọng lượng này được ký hiệu P07

1.11 Trọng lượng phụ tùng dự trữ . Trang bị thuyền viên

13

Thực tế các trang thiết bị máy móc trên tàu luôn đòi hỏi một lượng dự trữ tối thiểu các vật tư

phụ tùng thay thế hoặc sửa chữa đột xuất, vì lý do trên thành phần trọng lượng dự trữ bộ phận P09

này cần được tính đến .

Trọng lượng trang bị thuyền viên mang mã số 13 và được ký hiệu P13 (Ptbtv) . Cũng giống như

trọng lượng P09 thành phần trọng lượng này rất đa dạng về chủng loại và thường được xác định

theo yêu cầu của bên đặt hàng.

1.12 Trọng lượng dằn và hàng lỏng cố định

Trọng lượng dằn cố định (10) được coi là một trong những thành phần hợp thành lượng chiếm

nước tàu không. Nó bao gồm hai nhóm : dằn rắn (1001) và dằn lỏng (1002). Cả hai nhóm đều được

dùng để cải thiện tính ổn định cần thiết hoặc chiều chìm cho tàu ở trạng thái khai thác khi không đạt

được bằng các phương tiện khác.

1.13 Dự trữ lượng chiếm nước và ổn định

Xác định đúng đắn lượng chiếm nước của tàu sẽ có ý nghĩa rất lớn đối với việc tính toán tiếp

theo. Nếu do việc tính toán thiếu chính xác, lượng chiếm nước của tàu có khả năng bị giảm thì trong

quá trình xây dựng các bản vẽ thi công và đóng mới lượng chiếm nước của tàu có thể tăng so với

tính toán ban đầu và sẽ gây nên hiện tượng “dư” trọng lượng, do vậy sẽ làm tăng chiều chìm, giảm

chiều cao mạn khô gây ảnh hưởng xấu đến chất lượng hành hải của tàu.

Để khắc phục hậu quả nêu trên cần đưa thêm vào bảng trọng lượng tàu “dự trữ lượng chiếm

nước”. Song dự trữ lượng chiếm nước được sử dụng trong thiết kế sẽ dẫn tới làm tăng kích thước

chủ yếu của tàu. Vì ở giai đoạn thiết kế ban đầu cần xác định lượng chiếm nước toàn tải nên dự trữ

lượng chiếm nước sẽ được xác định theo công thức sau

P11 = PD = p11D = p’

11Dtk,, (1.23)

Đồng thời với việc xác định dự trữ lượng chiếm nước là vấn đề về dự trữ ổn định (đặc biệt là

ổn định ban đầu), mà nó sẽ được đảm bảo bởi việc nâng cao trọng tâm tính toán hoặc giảm chiều

cao ổn định tính toán ban đầu.

Trong trường hợp không có tàu mẫu gần với tàu thiết kế khi xác định các kích thước chính

của tàu ở giai đoạn thiết kế ban đầu dự trữ ổn định có thể được lấy từ 15 – 20 cm (20 cm đối với tàu

có Dtk < 1000 T, 15 cm đối với tàu có Dtk > 1000 T). Khi có tàu mẫu phù hợp dự trữ ổn định sẽ

được giảm tương ứng 5 cm. Khi chuyển từ giai đoạn thiết kế sơ bộ sang giai đoạn thiết kế kỹ thuật

dự trữ ổn định sẽ được giảm tương ứng 2 cm. Dự trữ ổn định trong giai đoạn thiết kế kỹ thuật sẽ

được duy trì cả trong giai đoạn thiết kế thi công và đóng mới.

1.14 Trọng lượng “

Thuyền viên, dự trữ lương thực, thực phẩm, nước ngọt "

Thành phần trọng lượng thuyền viên, dự trữ lương thực, thực phẩm, nước ngọt mang mã số 14

. Chúng được hợp nên bởi trọng lượng thuyền viên kể cả hành lý, dự trữ lương thực, thực phẩm,

14

nước ngọt (bao gồm nước phục vụ cho ăn uống, tắm rửa, giặt) cũng như các vật liệu hao phí khác

cần thiết cho tàu trong quá trình khai thác. Riêng đối với tàu công nghiệp hải sản thành phần trọng

lượng P14 còn bao gồm cả trọng lượng của cán bộ, công nhân chuyên nghiệp phục vụ cho quá trình

gia công chế biến hải sản.

Đối với các tàu hàng hiện đại P14 có thể được xác định bằng công thức sau

Ptv = P14 = p14D (1.24)

hoặc

Ptv =P14 = p’

14D2/3. (1.25)

Ngoài ra trong giai đoạn thiết kế ban đầu thành phần trọng lượng nêu trên cũng có thể được

xác định căn cứ vào định mức tiêu hao lương thực, thực phẩm, nước ngọt cho mỗi cấp thuyền viên

trung bình cho mỗi người trong một ngày đêm.

1.15 Trọng lượng hàng chuyên chở

Trọng lượng hàng hoá mang mã số 15 và được ký hiệu P15 hoặc Ph. Nó là thành phần trọng

lượng chủ yếu của tàu vận tải hàng hoá. Độ lớn của thành phần trọng lượng này được gọi là sức chở

hàng và đôi khi cũng được gọi là trọng lượng hàng tinh. Nó được coi là đặc trưng quan trọng của

tàu vận tải, đặc biệt đối với tàu chở hàng.

Hệ số lợi dụng lượng chiếm nước theo trọng lượng hàng hoá (1.4) chính là giá trị tương đối

của sức chở hàng và thường được lựa chọn ngay trong giai đoạn đầu của quá trình thiết kế và được

coi là đặc trưng cơ bản của tàu vận tài nói chung và tàu chở hàng nối riêng.

Cần nhận thấy rằng, tham gia vào thành phần trọng lượng hàng còn có cả trọng lượng hành

khách kể cả hành lý, lương thực, thực phẩm, nước ngọt ... cho hành khách.

1.16 Trọng lượng “Hàng lỏng thay đổi”, “Dằn lỏng”,

Hạng mục trọng lượng tham gia vào thành phần trọng lượng P17 “ Hàng lỏng thay đổi” thường

bị giới hạn. Đó chính là nước trong các két giảm lắc, két chứa nước thải và bể bơi.

Dằn lỏng được bố trí trên tàu nhằm mục đích cải thiện tính ổn định cho tàu trong khai thác,

đảm bảo chiều chìm tối thiểu, khắc phục hiện tượng nghiêng ngang và chúi khi tàu bị sự cố.

Trên hàng loạt các tàu hàng thường chiều ngược lại hầu như không hàng vì vậy buộc phải tiếp

nhận lượng dằn đáng kể để đảm bảo chiều chìm mũi chống lại hiện tượng “sleming”, đảm bảo độ

ngập sâu cho chong chóng .

Trọng lượng P19 “ Hàng, trang thiết bị, dự trữ bổ sung” chỉ có ý nghĩa đối với những tàu

không tuân thủ dấu hiệu đường nước chở hàng, có nghĩa là đối với những tàu mà chiều chìm và mạn

khô không được tiêu chuẩn hoá.

1.17 Trọng lượng “Dự trữ nhiên liệu, dầu mỡ bôi trơn, nước cấp cho nồi hơi”