Tài liệu Tàu kéoTài liệu Tàu kéoTài liệu Tàu kéoTài liệu Tàu kéoTài liệu Tàu kéoTài liệu Tàu kéoTài liệu Tàu kéo
Tàu kéo
1
Ch−¬ng I- Tµu kÐo
§1 - Ph©n lo¹i tµu kÐo :
Tµu kÐo ho¹t ®éng ë vïng biÓn, vïng néi ®Þa vµ ®−îc khai th¸c ë nhiÒu
n−íc trªn thÕ giíi, dïng lai d¾t c¸c ph−¬ng tiÖn kh«ng tù hµnh, c«ng tr×nh næi,
®−a tµu ra vµo c¸c c¶ng, cÇu tµu, qua vïng n−íc n«ng, vµo ô söa ch÷a, qua kªnh
®µo, cøu hé, cøu ho¶ vµ nhiÒu c«ng dông kh¸c. Chóng ®−îc ph©n lo¹i theo c¸c
dÊu hiÖu :
- Theo ph©n cÊp cña quy ph¹m,
- Theo vïng ho¹t ®éng,
- Theo h×nh th¸i lai d¾t,
- Theo lo¹i thiÕt bÞ n¨ng l−îng,
- Theo sè ®−êng trôc ch©n vÞt,
- Theo lo¹i thiÕt bÞ ®Èy,
- Theo thiÕt bÞ dïng lai d¾t,
- Theo c«ng dông
- Theo c«ng suÊt m¸y.
§2- Tµu kÐo biÓn:
Phæ biÕn nhÊt lµ c¸c tµu kÐo viÔn d−¬ng, kÐo biÓn, cøu hé, tµu kÐo chuyªn
tuyÕn, tµu kÐo c¶ng, tµu kÐo nhiÒu chøc n¨ng.
2.1- Tµu kÐo C¶ng:
Dïng ®iÒu ®éng tµu nªn cã kÝch th−íc nhá, chÊt l−îng quay trë cao, cã trÞ
sè m¹n kh« tèi thiÓu. §iÓm ®Æc biÖt cña lo¹i tµu nµy lµ kh¶ n¨ng quay trë tù do
gi÷a c¸c tµu, gi÷a tµu vµ cÇu cÆp, luån gi÷a d©y ch»ng buéc tµu víi cÇu c¶ng.
Tµu cã kÝch th−íc nhá nhê sö dông tèi ®a chiÒu ch×m cho phÐp, gi¶m thiÓu
sè phßng ë, phßng sinh ho¹t chung, dù tr÷ nhiªn liÖu vµ n−íc tõ 3 ®Õn 5 ngµy
®ªm . Thuû thñ ®oµn th−êng sèng trªn bê.
Víi khu mÆt n−íc h¹n chÕ trong c¶ng, cho phÐp ®¬n gi¶n ho¸ thiÕt bÞ kÐo
nªn tµu chØ dïng mãc kÐo, cét kÐo vµ cét bÝt.
C¸c tµu kÐo dïng thao t¸c ®¶o chuyÓn c¸c tµu lín ®ç vµ lµm hµng trong
c¶ng, cÇn lùc kÐo lín, chÊt l−îng quay trë tèt nhÊt, kÝch th−íc tèi thiÓu. ChiÒu
dµi gi÷a hai ®−êng vu«ng gãc tõ 15 – 30 m, tèc ®é tù do tõ 10 – 12 h¶i lý, lùc
kÐo trªn mãc tõ 5 – 40 tÊn. Khu vùc ®u«i do cã sù ho¹t ®éng cña d©y c¸p kÐo
nªn ®Ó dÔ dµng thao t¸c tµu cÇn cã hµnh lang th«ng m¹n.
2.2 – Tµu kÐo VÞnh:
Thùc hiÖn thao t¸c kÐo vïng ven biÓn c¸ch xa C¶ng 20 – 50 h¶i lý. Trªn
tµu ®−îc bè trÝ phßng ë, c¸c phßng sinh ho¹t chung. Lo¹i tµu nµy cã chiÒu dµi tõ
13 ®Õn 21 m, c«ng suÊt 400 ®Õn 800 cv, tèc ®é tù do 10 h¶i lÝ /giê. So víi c¸c tµu
kÐo C¶ng, lo¹i tµu nµy trang thiÕt bÞ bè trÝ nhiÒu h¬n. Ngoµi mãc kÐo cã lùc kÐo
trªn mãc kho¶ng 12 ®Õn 15 tÊn, tµu cã têi kÐo víi lùc kÐo 3 tÊn. LÇu l¸i ®Æt gÇn
mòi cã chiÒu dµi (0,15 – 0,25) L.
2.3 – Tµu kÐo biÓn chuyªn tuyÕn :
Lo¹i tµu nµy cã c«ng suÊt lín, N = ( 400 – 1200 ) cv vµ chiÒu dµi 25 – 30 m
2.4 – Tµu kÐo biÓn nhiÒu chøc n¨ng :
Dïng phôc vô c¸c tµu lín, cøu hé tµu bÞ m¾c c¹n, cøu ho¶, lai d¾t c¸c c«ng
tr×nh biÓn, c«ng tr×nh kü thuËt lín. Lo¹i tµu nµy cã c«ng suÊt 1500 – 3000 cv.
2
Tµu cøu ho¶ trang bÞ sóng b¾n d©y, vßi sóng phun n−íc.
2.5 – Tµu kÐo viÔn d−¬ng :
Ho¹t ®éng trong vïng kh«ng h¹n chÕ, lµm nhiÖm vô cøu hé, lai d¾t c¸c
c«ng tr×nh næi lo¹i lín.
C«ng suÊt cña tµu tõ 8000 – 10.000 cv. Tèc ®é tù do ®Õn 22 h¶i lý, tÇm xa
ho¹t ®éng ®¹t ®Õn 18.000 h¶i lý.
§3 - Tµu kÐo néi ®Þa :
Lµ mét trong c¸c lo¹i ph−¬ng tiÖn phæ biÕn nhÊt ho¹t ®éng trªn s«ng, hå
vµ vïng ven biÓn. Dïng lai d¾t, kÐo vµ ®Èy c¸c ph−¬ng tiÖn vËn chuyÓn nh− sµ
lan, phµ…Chóng ®−îc ®Æc tr−ng bëi c«ng suÊt, chiÒu ch×m, kÝch th−íc vµ tû sè
kÝch th−íc, lo¹i kiÕn tróc vµ kÕt cÊu.
3.1 – Tµu kÐo vµ ®Èy vÞnh :
Dïng ®iÒu chuyÓn ph−¬ng tiÖn vËn t¶i ho¹t ®éng t¹i c¸c c¶ng n»m trong
vÞnh kÝn. §Ó cã tÝnh quay trë tèt tµu th−êng sö dông ®¹o l−u hoÆc hÖ chong
chãng - ®¹o l−u xoay c«ng suÊt tõ 150 – 600 cv, lùc kÐo trªn mãc tõ 4 – 6 tÊn,
tèc ®é tù do 15 – 18 km/h.
3.2 – Tµu kÐo-®Èy vµ tµu ®Èy chuyªn tuyÕn:
Tuú theo lo¹i kiÕn tróc, c«ng suÊt vµ khu vùc ho¹t ®éng chia ra 2 nhãm :
Tµu s«ng cÊp SII cã c«ng suÊt nhá. Tµu cÊp SI c«ng suÊt lín h¬n. Trong nhãm
thø nhÊt c¸c tµu kÐo-®Èy cã c«ng suÊt 60 – 500 cv cßn trong nhãm thø hai c«ng
suÊt tõ 600 cv trë lªn. §Ó n©ng cao an toµn trong khai th¸c, lÇu l¸i cña tµu cao so
víi mÆt n−íc ( khi tµu toµn t¶i ) :
C«ng suÊt ( cv )
150
300
600
800
1300
2000
4000
ChiÒu cao ( m )
1,4 – 3
3,2 – 3,8
5,5 – 6,0
6,0 – 8,0
6,5 – 8,5
8,5 – 9,0
9,6
Tµu kÐo-®Èy vµ tµu ®Èy cña c¸c n−íc ch©u ¢u c«ng suÊt 4000 cv cã lùc
kÐo trªn mãc 35 – 40 tÊn, chiÒu dµi 55 m, tèc ®é tù do 28 km/h. Mét sè tµu ®Èy
ho¹t ®«ng trªn s«ng Missisipi (USA) cã c«ng suÊt 9000 – 15.000 cv
§4 - §Æc ®iÓm cña c«ng t¸c kÐo tµu :
C«ng t¸c kÐo lµ tæ hîp c¸c thao t¸c thùc hiÖn trong qu¸ tr×nh kÐo tµu vµ
c¸c c«ng tr×nh næi nhê ®©y c¸p kÐo hoÆc c¸c d¹ng liªn kÕt kh¸c. Do ®ã tµu kÐo
ph¶i cã c«ng suÊt lín vµ trang bÞ c¸c thiÕt bÞ sö dông cho môc ®Ých kÐo. §Ó ®¶m
b¶o an toµn hµnh tr×nh, tµu kÐo cÇn ®−îc trang bÞ c¸c nghi khÝ hµng h¶i, ph−¬ng
tiÖn th«ng tin liªn l¹c phï hîp víi tÇm ho¹t ®éng. C¸c tµu kÐo viÔn d−¬ng, kÐo
biÓn cã tÇm xa ho¹t ®éng lín ®ßi hái chÊt l−îng hµng h¶i cao, dù tr÷ nhiªn liÖu
vµ c¸c chñng lo¹i vËt t− söa ch÷a, c¸p, con l¨n… kh¸ nhiÒu. ThiÕt bÞ liªn l¹c
còng yªu cÇu cao do c¸c ph−¬ng tiÖn ®−îc kÐo cã rÊt Ýt hoÆc kh«ng cã thuyÒn
viªn nªn cÇn cã thiÕt bÞ ®iÒu khiÓn c¸c m¸y mãc cña chóng qua v« tuyÕn ( nh−
®Ìn, cßi, têi neo, van kÐt c©n b»ng tµu).
3
Khi c¸c ph−¬ng tiÖn ®−îc kÐo lÖch gãc víi ph−¬ng tiÕn cña tµu kÐo th× kh¶
n¨ng mÊt æn ®Þnh ngang vµ æn ®Þnh h−íng ®i cña tµu kÐo sÏ t¨ng lªn. §Æc biÖt
khi kÐo c¸c ô næi, viÖc ®iÒu ®éng ô ®Òu nhê d©y c¸p nèi víi cét mòi cña tµu kÐo.
Do hiÖu sè gi÷a träng l−îng tµu vµ sãng ®iÒu hoµ lµm xuÊt hiÖn lùc giËt ®øt d©y
kÐo vµ truyÒn ®Õn c¸c liªn kÕt g©y ph¸ huû. §Ó tr¸nh ®iÒu ®ã, c¸c tµu kÐo cÇn cã
têi kÐo tù ®éng, d©y c¸p kÐo cã d− ®é dµi ( 750 – 800 ) m .
C¸c tµu kÐo biÓn phôc vô gi÷a c¸c c¶ng cïng mét biÓn hoÆc c¸c c¶ng ë
c¸c biÓn c¹nh nhau, cÇn cã c¸c chØ tiªu kü thuËt khai th¸c, tÝnh ®i biÓn tèt cho
phÐp ho¹t ®éng trong ®iÒu kiÖn thêi tiÕt bÊt kú.
C¸c tµu kÐo biÓn cì nhá ho¹t ®éng gÇn bê, tÝnh ®i biÓn phô thuéc giíi h¹n
cÊp sãng. C¸c tµu kÐo vÞnh ho¹t ®éng vïng biÓn hë cÇn cã tÝnh quay trë tèt, ®¶m
b¶o d¾t sµ lan an toµn khi cã giã lín, sãng to vµ cã kh¶ n¨ng dõng tµu ë tr¹ng
th¸i neo.
§Ó kÐo tµu vËn t¶i, c«ng tr×nh næi, sµ lan…tµu kÐo c¶ng biÓn cÇn ®−îc bè
trÝ c¸c trang thiÕt bÞ vµ cã tÝnh quay trë cÇn thiÕt. Tµu cÇn ®−îc thiÕt kÕ cã ky
nghiªng ®Ó cho phÐp thiÕt kÕ chong chãng ®−êng kÝnh lín, b¸nh l¸i cã diÖn tÝch
lín gi¶m b¸n kÝnh l−în vßng. §Ó dÔ quay trë vµ thay ®æi quü ®¹o chuyÓn ®éng vÞ
trÝ mãc kÐo hoÆc cét kÐo ®−îc ®Æt sau mÆt ph¼ng s−ên gi÷a trong mÆt ph¼ng ®èi
xøng mét kho¶ng kh«ng lín h¬n 600 mm.
§5 - §Æc ®iÓm cña c«ng t¸c ®Èy vµ kÐo - ®Èy :
H×nh th¸i ®Èy lµ sù ph¸t triÓn cña ph−¬ng ph¸p lai tµu kh«ng tù hµnh, nã
kh«ng chØ t¹o ra lo¹i tµu míi mµ cßn c¶ kiÓu kÕt cÊu vµ trang thiÕt bÞ. §Ó ®Èy
hoÆc kÐo sµ lan ph©n ®o¹n, tµu kÐo - ®Èy cÇn cã chÊt l−îng kü thuËt - khai th¸c
phï hîp víi tèc ®é chuyÓn ®éng, t¶i träng tèi −u trªn mét ®¬n vÞ c«ng suÊt ®Èy,
tÝnh ®iÒu khiÓn, kh¶ n¨ng quan s¸t vµ tÇm nh×n tèt.
Khi ho¹t ®éng ®Èy c¸c sµ lan ph©n ®o¹n cã chë hµng hoÆc kh«ng cã hµng
®−îc ghÐp ®éi h×nh nªn ®iÒu kiÖn vµ ®Æc ®iÓm cña thao t¸c ®Èy hoÆc kÐo - ®Èy
phô thuéc vµo thµnh phÇn sµ lan ®Èy, vµo h×nh d¸ng ph−¬ng tiÖn ®−îc ®Èy, lo¹i
hµng vµ møc chÊt t¶i cña ph−¬ng tiÖn ®−îc ®Èy. Träng t¶i cña c¶ ®oµn phô thuéc
vµo c«ng suÊt ®Èy cã thÓ ®¸nh gi¸ s¬ bé theo b¶ng sau :
C«ng suÊt ®Èy N
(cv)
Sè sµ lan ghÐp
®éi
ChiÒu dµi ®oµn LC
(m)
480
700
980
1260
1800
2400
3200
3500
4800
5400
8500
8500
4
6
2
4
9
4
11
8
8
3
40
12
100
201
146
164
170
320
366
320
320
260
600
320
ChiÒu réng ®oµn
BC (m)
11,4 x 2
16
15,2
18,4
22,5
15,9
16,5
15,9 x 2
15,9 x 2
15,2
10 x 4
15,9 x 3
Tæng träng t¶i QC
( tÊn)
T¶i träng QC/N
(tÊn/cv)
2800
4800
5700
5240
4300
13.100
12.000
20.000
24.000
11.700
40.000
39.300
5,83
6,85
5,85
4,15
2,39
4,10
3,75
5,70
5,0
2,16
4,7
4,62
4
Tæ hîp l¸i – thiÕt bÞ ®Èy cña tÇu ®Èy cÇn ph¶i ®¶m b¶o ®−êng kÝnh l−în
vßng kh«ng lín h¬n 2 – 2,5 chiÒu dµi ®oµn ®Èy vµ cho phÐp ph¸t huy c«ng suÊt
lín nhÊt khi ch¹y lïi gÇn b»ng c«ng suÊt khi ch¹y tiÕn.
ChiÒu dµi ®oµn lín nªn viÖc quan s¸t, ®iÒu ®éng sÏ khã kh¨n, lÇu l¸i cÇn
cã 3 ÷ 4 tÇng ®Ó tho¶ mwn tÇm nh×n, cho phÐp quan s¸t phÝa tr−íc tõ (1 ÷ 1,5) km
( ®«i khi trang bÞ c¶ ra ®a quan tr¾c ). KÕt cÊu v¸ch vµ cöa sæ lÇu l¸i ph¶i lo¹i trõ
sù lo¸ ¸nh s¸ng ®Æc biÖt vÒ ban ®ªm.
H×nh th¸i ®Èy cã nh÷ng −u viÖt so víi h×nh th¸i kÐo :
- Tèc ®é t¨ng 15 – 20% v× lo¹i trõ ®−îc søc c¶n phô do dßng n−íc
cña thiÕt bÞ ®Èy cña tµu ®¹p ra t¸c ®éng lªn ®oµn nªn søc c¶n gi¶m,
t¨ng lùc ®Èy cña thiÕt bÞ ®Èy do ho¹t ®éng trong dßng theo cña c¶
®oµn.
- T¶i träng cã Ých trªn mét ®¬n vÞ c«ng suÊt khi ®Èy cao h¬n khi kÐo
- T¨ng tèc ®é vµ khèi l−îng vËn chuyÓn do tèc ®é khai th¸c t¨ng.
- Gi¶m tiªu hao nhiªn liÖu, dÇu b«i tr¬n do chi phÝ c«ng suÊt gi¶m tõ
6 ÷ 7% so víi khi kÐo.
- §¶m b¶o tin cËy trong ®iÒu ®éng ®oµn ph−¬ng tiÖn ®Æc biÖt lµ khi
qua s«ng hoÆc kªnh hÑp, qua gÇm cÇu.
- Gi¶m chi phÝ chuyªn chë, t¨ng n¨ng suÊt lao ®éng, c¶i thiÖn ®iÒu
kiÖn sèng vµ lao ®éng cña thuû thñ trªn sµ lan do sinh ho¹t tËp trung
vµ dÔ b¶o qu¶n hµng.
- H×nh thµnh sµ lan ®Èy kiÓu míi.
§6 – KiÕn tróc tµu kÐo :
KiÕn tróc cña tµu h×nh thµnh trªn c¬ së c¸c yªu cÇu vÒ chøc n¨ng, c«ng
dông cña tµu, møc ®é thuËn tiÖn cho qu¸ tr×nh ®iÒu ®éng tµu vµ sö dông c¸c thiÕt
bÞ kÐo vµ ch»ng buéc, cho ®iÒu kiÖn lµm viÖc vµ nghØ ng¬i cña thuyÒn viªn.
5
ChiÒu dµi khoang m¸y lM tõ 21% ÷ 53 % chiÒu dµi tµu ( tµu kÐo C¶ng cã
lM kho¶ng 43% L, tµu kÐo biÓn lM = 28% ÷ 32% L, tµu kÐo vÞnh vµ tµu kÐo - ®Èy
lM = 29% ÷ 36% L, tµu kÐo - ®Èy chuyªn tuyÕn lM = 30% ÷ 40% L ). Khoang
m¸y ph¶i ®ñ diÖn tÝch bè trÝ m¸y mãc vµ c¸c trang thiÕt bÞ, diÖn tÝch thao t¸c vµ
söa ch÷a.
Phßng ë cña thuyÒn viªn bè trÝ vÒ phÝa mòi, n¬i cã tiÕng ån nhá cña m¸y
chÝnh vµ ch©n vÞt. Giòa khoang ë vµ khoang m¸y bè trÝ kÐt nhiªn liÖu vµ khoang
c¸ch ly. HiÖn nay møc ®é tù ®éng ho¸ cao lµm sè l−îng thuyÒn viªn gi¶m nªn
phßng ë ®−îc bè trÝ hÕt trªn boong chÝnh. Ph¶i l−u ý hiÖn t−îng chói tµu khi
nhiªn liÖu tiªu hao. C¸c tµu kÐo biÓn ph¶i bè trÝ lèi ®i th«ng m¹n, tr¸nh ®i vßng
qua phÝa mòi vµ l¸i.
Buång l¸i ®−îc ®Æt ë vÞ trÝ cao nhÊt ®Ó cã kh¶ n¨ng quan s¸t xung quanh
tèt, buång l¸i tµu kÐo biÓn ®−îc më ra ë hai m¹n. Khi èng khãi vµ xuång cøu
sinh c¶n trë tÇm nh×n vÒ phÝa sau ph¶i bè trÝ m¸y l¸i, chu«ng truyÒn lÖnh…trªn
nãc lÇu l¸i ®¶m b¶o ®øng thao t¸c an toµn.
§7 – Lùa chän c«ng suÊt vµ tæ h¬p l¸i – thiÕt bÞ ®Èy :
Muèn kÐo ®oµn sµ lan víi tèc ®é ®Þnh tr−íc, tµu kÐo ph¶i cã c«ng suÊt
m¹nh th¾ng ®−îc lùc c¶n cña ®oµn sµ lan, b¶n th©n tµu kÐo vµ d©y c¸p kÐo. §Ó
s¬ bé ®¸nh gi¸ søc c¶n cña tµu kÐo cã thÓ sö dông ®å thÞ x©y dùng theo sè liÖu
thö m« h×nh vµ tµu thùc cã L/B = 4,2 – 6,0 vµ δ = 0,52 – 0,58 cña N.K Kena
H×nh 1- §å thÞ N.K.Kena
§å thÞ m« t¶ quan hÖ gi÷a søc c¶n d− vµ søc c¶n ma s¸t trªn mét tÊn l−îng
chiÕm n−íc víi tèc ®é t−¬ng ®èi F =
v
L
víi v ( h¶i lý ) – tèc ®é tµu kÐo
Søc c¶n toµn phÇn khi kÓ ®Õn phÇn nh« t¨ng 6%. Víi c¸c trÞ sè
L
< 4,5
B
h×nh d¸ng vá bao ¶nh h−ëng kh«ng ®¸ng kÓ ®Õn sù t¹o sãng, A.N. Gurovic vµ
A.A. Rodionov kiÕn nghÞ c«ng thøc :
6
lg
R DU
= 6,67 Fr – 1,37
D
Søc c¶n cña d©y c¸p kÐo tÝnh theo c«ng thøc :
RK = 0,5 ∆C.k.c.2l.d.v2ρ (KG)
Trong ®ã : ∆C lµ hÖ sè tÝnh ®Õn ®é gi¶m søc c¶n cña d©y c¸p kÐo do nghiªng gãc
α víi ®−êng n»m ngang vµ lÊy theo b¶ng sau:
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
α
0,03 0,076 0,173 0,309 0,492 0,686 0,854 0,963 1,0
∆C
Khi α0 < 100 hÖ sè ∆C gi¶m kh«ng ®¸ng kÓ
k - hÖ sè tÝnh ®Õn ®é nh¸m cña d©y c¸p ( c¸p thÐp k = 1,25 ; c¸p thùc
vËt k = 1,5 – 2 )
c - hÖ sè lùc c¶n cña h×nh trô ®Æt vu«ng gãc víi dßng.
Khi Re = 104 – 2.105 lÊy c = 1,2
2l - chiÒu dµi toµn bé cña d©y c¸p kÐo ( m )
d - ®−êng kÝnh d©y c¸p (m)
v - tèc ®é kÐo ( m/s )
ρ = 104,5 KG.s2/m4 – mËt ®é cña n−íc biÓn
ChiÒu dµi tèi −u cña d©y c¸p kÐo :
C«ng suÊt Ne ( KW)
ChiÒu dµi d©y c¸p kÐo (m
)
80 – 150
≤ 75
75 – 220
150 – 200
220 – 370
200 – 250
370 – 600
250 – 300
C¸c tµu kÐo c¶ng lµm nhiÖm vô ®¶o chç cña tµu, lùc kÐo yªu cÇu cÇn thiÕt
®−îc x¸c ®Þnh th«ng qua c¸c thao t¸c kÐo ®iÓn h×nh :
H×nh 2 – C¸c thao t¸c kÐo ®iÓn h×nh
Theo “Quy ®Þnh vÒ an toµn trong c«ng t¸c kÐo tµu t¹i c¸c c¶ng “, tèc ®é
tµu trong c¸c thao t¸c kÐo yªu cÇu kh«ng lín h¬n 5 h¶i lý khi di chuyÓn däc vµ
0,5 h¶i lý khi chuyÓn ®éng quay. Lùc kÐo cña tµu cßn phô thuéc vµo tèc ®é giã
vµ dßng ch¶y n¬i tµu kÐo ho¹t ®éng. Mét sè c¶ng kh«ng cã dßng ch¶y tù nhiªn
nh−ng vÉn tån t¹i dßng ch¶y do giã g©y ra cã tèc ®é tÝnh theo c«ng thøc :
∆v = 0,1.
v GIO
sin ϕ
7
trong ®ã vGIO (m/s) – tèc ®é giã
ϕ - vÜ ®é cña c¶ng trªn b¶n ®å .
Tèc ®é dßng ch¶y t¹i c¸c c¶ng cña n−íc ta khi tÝnh theo c«ng thøc trªn víi
lùc giã lÊy theo cÊp 6 cña b¶ng Bofor cho ∆v = 0,3 h¶i lý. Theo sè liÖu thèng kª
cña nhiÒu c¶ng n−íc ngoµi, trong tÝnh to¸n nhËn gi¸ trÞ tèc ®é trung b×nh cña
dßng ch¶y vDC = 0,6 h¶i lý.
a) Tµu di chuyÓn däc :
Gi¶ thiÕt kÐo tµu di chuyÓn däc víi tèc ®é v = 5 h¶i lý bëi mét tµu kÐo
phÝa tr−íc, gãc gi÷a ph−¬ng cña lùc giã vµ mÆt ph¼ng ®èi xøng tµu b»ng 300.
Ph−¬ng tr×nh c©n b»ng chuyÓn ®éng cã d¹ng :
Z1 – RX – RDC – RGIO cos300 = 0 ⇒
Z1 = RX + RDC + RGIO cos300
b) Tµu di chuyÓn däc víi ®iÒu chØnh :
ViÖc kÐo ®¶m b¶o cho tµu chuyÓn ®éng theo ph−¬ng th¼ng víi tèc ®é v
b»ng 5 h¶i lý, theo s¬ ®å lùc cã hÖ ph−¬ng tr×nh c©n b»ng :
Z1 cos α1 – Z2 cos α2 – RX
=0
RGIO + RDC - Z1 sin α1 – Z2 sin α2 = 0
Z1 sin α1
L
L
- Z2 sin α2
2
2
=0
Gi¶ thiÕt gãc α2 ®w biÕt, tõ hÖ ph−¬ng tr×nh tÝnh ®−îc :
Z2 =
R DC + RGIO
2 sin α 2
;
tg α1 =
Z 2 sin α 2
Z 2 cos α 2 + R X
; Z1 = Z2
sin α 2
sin α 1
Lùc kÐo cña tµu kÐo phÝa ®u«i dïng ng¨n c¶n sù d¹t cña tµu ®−îc kÐo d−íi
t¸c dông cña giã vµ dßng ch¶y nh−ng l¹i t¹o ra lùc c¶n phô trong chuyÓn ®éng
däc cña tµu ®−îc kÐo. Lùc kÐo cña tµu kÐo phÝa ®u«i sÏ ®−îc sö dông hîp lý nÕu
tho¶ mwn bÊt ®¼ng thøc :
Z2 sin α2 ≥ Z2 cos α2
Z2 cos α2 ≤ Z1 cos α1
§Ó x¸c ®Þnh lùc kÐo cña tµu kÐo phÝa tr−íc, tr−êng hîp tèi −u lµ α2 = 450 ,
tøc lµ :
8
Z2 sin α2 = Z2 cos α2
Gi¶i hÖ ph−¬ng tr×nh khi α2 = 450 cho kÕt qu¶ :
Z2 = 0,71 ( RDC + RGIO ) ; tg α1 =
0,71Z 2
0,71Z 2 + R X
;
Z1 =
0,71Z 2
sin α 1
c) Di chuyÓn tµu ngang m¹n :
Khi tÝnh lùc kÐo cÇn thiÕt, gi¶ thiÕt lùc kÐo cña 2 tµu lµ nh− nhau ®Æt t¹i
c¸c ®Çu mót cña tµu vµ vu«ng gãc víi mÆt ph¼ng ®èi xøng. ChiÒu t¸c dông cña
giã vµ dßng ch¶y ng−îc víi ph−¬ng di chuyÓn cña tµu vµ còng vu«ng gãc víi
mÆt ph¼ng ®èi xøng. HÖ ph−¬ng tr×nh c©n b»ng :
Z = RS + RGIO
Trong ®ã :
Z = Z1 + Z2 = 2 Z1 ⇒ Z1 = Z / 2
RS = RY + R DC
Søc c¶n cña n−íc khi tµu chuyÓn dÞch ngang m¹n x¸c ®Þnh theo c«ng thøc :
RY = ξ Y
Trong ®ã :
ρv 2
2
.L.T
- Kh«ng phô thuéc vµo h×nh d¹ng vá bao ξY = 1
(Theo sè liÖu cña bÓ thö LKI H¨m buèc)
- ρ lµ mËt ®é cña n−íc
- v (m/s) tèc ®é di chuyÓn cña tµu
- L (m) ChiÒu dµi gi÷a 2 ®−êng vu«ng gãc
- T (m) chiÒu ch×m cña tµu.
- v = vTµU + vDC = ( 0,5 + 0,6 ) x 0,514 = 0,565 (m/s)
Lùc c¶n giã tÝnh theo c«ng thøc :
RGIO = ξGIO
2
ρ GIO v GIO
2
.A
- HÖ sè ξGIO lÊy theo thùc nghiÖm cña ViÖn thÝ nghiÖm vËt lý Anh
Tr¹ng th¸i t¶i träng
Tµu dµu
Lo¹i tµu
Tµu hµng
Tµu kh¸ch
Khi ch¹y cã hµng
0,65
0,70
0,8
Khi ch¹y víi n−íc d»n
0,75
0,78
2
4
0
- ρGIO = 0,125 KG s /m lµ mËt ®é kh«ng khÝ ë 15 C vµ cét ¸p
H = 760 milimÐt cét n−íc.
- vGIO = 12,4 (m/s) tèc ®é giã cÊp 6 B«for.
- A (m2) diÖn tÝch h×nh chiÕu phÇn høng giã lªn mÆt ph¼ng ®èi xøng.
Thay c¸c trÞ sè trªn vµo ph−¬ng tr×nh cã :
9
Z = 16,6 LT + 9,6 ξGIO.A
Suy ra lùc kÐo cña mçi tµu : Z1 = 8,3 LT + 4,8 ξGIO.A
d) Tµu di chuyÓn quay :
1- Quay quanh träng t©m tµu :
Momen quay do cÆp Z1Z2 g©y ra : MZ = Z1
L
L
+ Z2
2
2
do Z1 ≅ Z2
⇒ MZ = Z1. L
§Ó quay tµu, momen quay Ýt nhÊt b»ng momen c¶n cña n−íc khi tµu quay quanh
träng t©m :
MZ = CM
ρ
ω2 L3 S§X
2
Víi : - CM = 0,065 lµ hÖ sè momen lùc c¶n cña n−íc khi tµu quay quanh träng
t©m.
- ω (vg/ph) – tèc ®é quay cña tµu
ω=
2v
v
=
2L L
- S§X (m2) = L.T diÖn tÝch h×nh chiÕu phÇn ng©m n−íc lªn mÆt ph¼ng
®èi xøng.
Thay c¸c trÞ sè vµo ph−¬ng tr×nh cã :
Z1 = 4,3 L.T
2- Khi tµu quay quanh mót ®u«i :
Gi¶ thiÕt lùc giã cã ph−¬ng ng−îc víi ph−¬ng chuyÓn ®éng cña mòi tµu,
chuyÓn ®éng quay quanh mót ®u«i cña tµu ®−îc kh¶o s¸t nh− chuyÓn ®éng cña
nöa chiÒu dµi quay quanh träng t©m tµu.
Momen quay do tµu kÐo sinh ra: MZ = Z1 .2 L
Momen c¶n cña n−íc MY = CM
ρ
2
ω2 L4 T.16
§−a vµo c¸c trÞ sè cÇn thiÕt ®Ó tÝnh lùc kÐo khi ch−a tÝnh ®Õn lùc c¶n cña
giã : Z1 = 8,7 LT.
¸p lùc giã t¹o ra momen bæ sung khi tµu quay quanh mót ®u«i :
MGIO = RGIO
2L
.
2
Momen cña lùc c¶n do giã vµ vµ n−íc ®−îc tÝnh :
M = MY + MGIO = CM
ρ
2
ω2 L4 T.16 + ξGIO
2
ρ GIO v GIO
2
.A .
2L
2
10
Thay M = 2 Z1.L = MZ ⇒
Z1 = CM
ρ
2
ω2 8 L3 T + ξGIO
2
ρ GIO v GIO
4
.A .
Thay trÞ sè cña c¸c ®¹i l−îng ®w biÕt vµo biÓu thøc cho kÕt qu¶ :
Z1 = 8,7 LT + 4,8 ξGIO A
So s¸nh trÞ sè Z1 cña c¸c thao t¸c kÐo ®iÓn h×nh, nhËn gi¸ trÞ lín nhÊt ®Ó
x¸c ®Þnh c«ng suÊt yªu cÇu cña tµu kÐo.
§Ó x¸c ®Þnh c«ng suÊt cña tµu cã thÓ dïng c¸c c«ng thøc thèng kª sau :
Tµu kÐo dïng ®¶o chuyÓn tµu hµng kh«, tµu dµu cã D ®Õn 10.000 tÊn
N = 0,06D + 200 (cv)
Tµu kÐo trang bÞ thiÕt bÞ ®Èy lµ ch©n vÞt :
N = 0,09D + 260 (cv)
C«ng suÊt cña tµu kÐo dïng ®¶o chuyÓn c¸c tµu cã 10.000 t < D < 63.000 t :
D
D 2
- 0,005 (
) ( cv)
100
100
D
D 2
N = 224 + 8,85
- 0,007 (
) ( cv)
100
100
ThiÕt bÞ ®Èy lµ chong chãng : N = 140 + 6,17
ThiÕt bÞ ®Èy lµ ch©n vÞt :
C«ng suÊt cña tµu kÐo ho¹t ®éng vïng cã b¨ng lÊy t¨ng tõ 1,2 ÷ 1,4 lÇn
c«ng suÊt tÝnh theo c¸c c«ng thøc trªn.
Lo¹i thiÕt bÞ ®Èy chñ yÕu dïng cho tµu kÐo lµ chong chãng cã b−íc cè
®Þnh tõ 3 ÷ 6 c¸nh nh−ng phæ biÕn lµ lo¹i 4 c¸nh. HiÖn nay ®a sè tµu kÐo sö dông
hÖ chong chãng - ®¹o l−u do hÖ nµy t¨ng lùc kÐo trªn mãc ®Õn 40% ë chÕ ®é
buéc bÕn vµ t¨ng 20% ÷ 30% khi kÐo ph−¬ng tiÖn víi vËn tèc 5 ÷ 6 h¶i lý( 9 ÷
11 km ). §¹o l−u b¶o vÖ chong chãng kh«ng bÞ quÊn c¸p kÐo, gi¶m va ®Ëp cña
chong chãng do lät khÝ khi tµu ho¹t ®éng trªn sãng. §¹o l−u xoay cßn t¨ng
c−êng kh¶ n¨ng ®iÒu ®éng cña tµu.
Ch©n vÞt biÕn b−íc cho ®Æc tr−ng kÐo tèt khi tµu kÐo ho¹t ®éng víi chÕ ®é
lùc c¶n kh¸c nhau cña ®oµn kÐo nh−ng do gi¸ thµnh cao, c¬ cÊu ®iÒu chØnh phøc
t¹p vµ dÔ h− h¹i khi ho¹t ®éng trong s«ng cã nhiÒu vËt tr«i næi nªn ch−a ®−îc sö
dông réng rwi. ThiÕt bÞ phôt chñ yÕu sö dông trªn c¸c tµu kÐo, ®Èy cã chiÒu ch×m
T < 0,9 m ho¹t ®éng trong vïng n−íc n«ng. Ch©n vÞt sö dông chñ yÕu cho tµu
kÐo c¶ng cã yªu cÇu ®Æc biÖt cao vÒ tÝnh quay trë.
Thùc tÕ khai th¸c cho thÊy c¸c tµu kÐo biÓn, kÐo vÞnh chuyªn tuyÕn sö
dông tæ hîp thiÕt bÞ l¸i - ®Èy lµ chong chãng - ®¹o l−u. Tµu kÐo ®¶o chuyÓn t¹i
c¶ng vµ trong vÞnh sö dông chong chãng trong ®¹o l−u xoay hoÆc ch©n vÞt. ThiÕt
bÞ phôt sö dông cho c¸c tµu kÐo, ®Èy ho¹t ®éng víi chiÒu ch×m 0,3 – 0,9 m trªn
tuyÕn s«ng n«ng.
§8 – §Æc tr−ng kÐo :
Lùc kÐo cña tµu kÐo lµ chØ tiªu ®Æc tr−ng cho hiÖu qu¶ sö dông c«ng suÊt
khi lùa chän c¸c yÕu tè c¬ b¶n cña th©n tµu vµ thiÕt bÞ ®Èy. §Ó ®¸nh gi¸ ®Æc tÝnh
kÐo cña tµu ë c¸c tèc ®é ho¹t ®éng kh¸c nhau ( tõ buéc bÕn ®Õn tèc ®é ch¹y tù
do ) ph¶i tÝnh to¸n x©y dùng ®å thÞ ®Æc tÝnh vËn hµnh gåm c¸c ®−êng cong lµ
hµm cña tèc ®é tµu :
1- Tæng c«ng suÊt ΣN cña m¸y chÝnh
2- Tæng lùc kÐo cã Ých ΣPe.
3- Søc c¶n cña tµu ®Èy R§ hoÆc cña tµu kÐo RK vµ søc c¶n cña c¶ tµu ®Èy
hoÆc tµu kÐo víi ®oµn ph−¬ng tiÖn RC khi toµn t¶i.
11
4- Lùc kÐo Z trªn mãc nhËn ®−îc b»ng c¸ch lÊy tung ®é ®−êng cong ΣPe
trõ ®i tung ®é ®−êng cong R§ hoÆc RK ë tèc ®é chuyÓn ®éng v
5- HiÖu suÊt kÐo x¸c ®Þnh theo c«ng thøc ηK =
Z .v
75.N
H×nh3 : §å thÞ ®Æc tÝnh kÐo cña tµu ®Èy Plevna c«ng suÊt 1340 cv
Trªn ®å thÞ nµy cã 3 ®iÓm ®Æc tr−ng :
§iÓm A- t−¬ng øng víi lùc ®Èy lín nhÊt cña thiÕt bÞ ®Èy khi v = 0 lµ lùc kÐo khi
buéc bÕn
§iÓm B - t−¬ng øng víi tèc ®é lín nhÊt cña tµu khi ch¹y tù do kh«ng cã ®oµn
ph−¬ng tiÖn.
§iÓm C- T−¬ng øng víi trÞ sè tèc ®é chuyÓn ®éng cña tµu kÐo hoÆc tµu ®Èy cïng
víi ®oµn ph−¬ng tiÖn
§èi víi tµu kÐo sù thay ®æi ®iÒu kiÖn khai th¸c x¸c ®Þnh trªn c¬ së sù thay
®æi lùc c¶n cña ®oµn ph−¬ng tiÖn tøc lµ sù thay ®æi cña trÞ sè lùc kÐo trªn mãc
kÐo. Do vËy ®Æc tÝnh kÐo cña tµu kÐo ®−îc ®¸nh gi¸ chñ yÕu b»ng c¸c ®−êng
cong Z = f(v) vµ ηK = f (v). Trªn h×nh 3 cho thÊy tµu trang bÞ chong chãng b−íc
cè ®Þnh, lùc kÐo lín nhÊt Z0 ®¹t t¹i chÕ ®é buéc bÕn cßn ë chÕ ®é kÐo ZK vµ ch¹y
tù do vTD lùc kÐo kh«ng ph¶i lµ lín nhÊt. Tµu kÐo ®−îc ph©n cÊp theo c«ng dông
nªn khi gi¶i quyÕt c¸c nhiÖm vô thiÕt kÕ cÇn ®¸p øng c¸c yªu cÇu ®Æt ra cho tõng
lo¹i tµu v× c¸c bµi to¸n thiÕt kÕ th−êng tiÕn hµnh lùa chän trong tæ hîp c¸c
ph−¬ng ¸n mét vµi ®¹i l−îng cã trÞ sè cÇn ®¹t ®−îc. Ch¼ng h¹n tµu kÐo lµm
nhiÖm vô ®¶o chuyÓn lu«n ho¹t ®éng ë chÕ ®é gÇn víi chÕ ®é buéc bÕn nªn khi
thiÕt kÕ cÇn ®¶m b¶o cho tµu cã trÞ sè lín nhÊt ë chÕ ®é buéc bÕn. ViÖc gi¶m tèc
®é khi ch¹y tù do kh«ng lµ vÊn ®Ò quan träng v× tèc ®é th−êng ®−îc giíi h¹n bëi
®iÒu kiÖn vµ quy t¾c ho¹t ®éng cña lo¹i tµu nµy trong c¶ng. Sù quay trë ®èi víi
tµu kÐo hoÆc ®Èy chuyªn tuyÕn kh«ng cÇn thiÕt b»ng viÖc ®¶m b¶o lùc kÐo lín
khi tèc ®é kÐo t¨ng. §Ó cã chØ tiªu kÐo tho¶ mwn yªu cÇu, tµu kÐo ph¶i cã ®−êng
cong kÐo ®¹t hiÖu suÊt lín nhÊt b»ng c¸ch lùa chän hîp lý nhÊt tæ hîp thiÕt bÞ l¸i
- ®Èy (khi ¸p dông chong chãng biÕn b−íc sÏ cho kh¶ n¨ng sö dông hÕt c«ng
12
suÊt cña m¸y chÝnh vµ cho lùc kÐo trªn mãc ë tÊt c¶ c¸c chÕ ®é ho¹t ®éng cao
h¬n khi tµu sö dông chong chãng b−íc cè ®Þnh) vµ c¸c yÕu tè cña nã.
Quan hÖ gi÷a ®−êng kÝnh chong chãng, c«ng suÊt cña m¸y chÝnh vµ sè
vßng quay trªn trôc cña tµu kÐo vµ tµu ®Èy cã thÓ biÓu diÔn qua c«ng thøc:
DB = k. 4
N
n2
Trong ®ã : k = 0,72 – 0,85
§9– X¸c ®Þnh kÝch th−íc chÝnh :
Gièng nh− c¸c lo¹i tµu kh¸c, viÖc lùa chän kÝch th−íc chñ yÕu cña tµu
kÐo, tµu ®Èy lµ mét trong nh÷ng vÊn ®Ò quan träng cña c«ng t¸c thiÕt kÕ. Trong
chõng mùc nµo ®ã viÖc lùa chän kÝch th−íc chñ yÕu quan hÖ ®Õn møc ®é thuËn
tiÖn bè trÝ chung, tÝnh quay trë vµ tÝnh di ®éng, lùc kÐo, gi¸ thµnh ®ãng vµ c¸c
chØ tiªu kinh tÕ – khai th¸c cña tµu. Trong thiÕt kÕ s¬ bé cã thÓ sö dông c¸c c«ng
thøc thèng kª sau :
ChiÒu dµi cho phÐp lín nhÊt cña tµu kÐo:
(m)
Theo Munro-Smit : L = 0,233N − 28 + 13,7
Theo Per Gring : L = 40 ft + 2,5 N − 300 ft
( ft )
Tuy nhiªn c¸c c«ng thøc trªn ch−a hoµn toµn chó ý ®Õn ®Æc ®iÓm kiÕn tróc
– kÕt cÊu vµ c¸c ®Æc tÝnh cña tµu kÐo c¸c cÊp kh¸c nhau. Ch¼ng h¹n, c«ng thøc
Munro-Smit chØ ¸p dông cho tµu kÐo ®¶o chuyÓn VÞnh.
ChiÒu dµi gi÷a hai ®−êng vu«ng gãc :
Cã thÓ sö dông ®−êng cong trªn c¸c ®å thÞ sau :
§å thÞ 1 – Sù quan hÖ gi÷a chiÒu dµi víi c«ng suÊt cña tµu kÐo C¶ng.
Tµu kÐo ®¶o chuyÓn vµ tµu kÐo c¶ng vÞnh sö dông chong chãng (x)
Tµu kÐo c¶ng biÓn vµ tµu kÐo ®¶o chuyÓn cã thiÕt bÞ ®Èy lµ ch©n vÞt ()
Tµu kÐo ®¶o chuyÓn vÞnh, biÓn sö dông ch©n vÞt ().
13
§å thÞ 2 – Quan hÖ gi÷a chiÒu dµi tµu kÐo biÓn chuyªn tuyÕn (1) vµ
tµu kÐo vÞnh (2) víi c«ng suÊt.
§å thÞ 3 – Quan hÖ gi÷a chiÒu dµi tµu kÐo viÔn d−¬ng (1 ) vµ tµu
kÐo biÓn nhiÒu chøc n¨ng (2) víi c«ng suÊt
§å thÞ 4 : Quan hÖ gi÷a chiÒu dµi L vµ chiÒu dµi B cña tµu kÐo néi ®Þa víi c«ng
suÊt – Tµu ®Èy ( cña Liªn X« ). X – tµu kÐo ( cña Liªn X« ),
+ – cña n−íc ngoµi
14
§å thÞ 5 : Quan hÖ gi÷a chiÒu réng tµu kÐo c¶ng, kÐo vÞnh, kÐo biÓn víi c«ng
suÊt.
§å thÞ 6 : Quan hÖ gi÷a chiÒu réng cña tµu kÐo viÔn d−¬ng víi c«ng suÊt
Ngoµi ra cã thÓ sö dông c¸c c«ng thøc sau ®Ó x¸c ®Þnh chiÒu dµi gi÷a
hai ®−êng vu«ng gãc :
Tµu kÐo c¶ng vµ tµu kÐo ®¶o chuyÓn thiÕt bÞ ®Èy lµ chong chãng :
N
N 2
) – 0,022 (
)
100
100
m
N
N 2
) – 0,003 (
)
100
100
m
L = 11,50 + 1,36 (
Tµu kÐo ®¶o chuyÓn c¶ng biÓn sö dông thiÕt bÞ ®Èy lµ ch©n vÞt :
L = 16,50 + 0,8 (
ChiÒu dµi tµu kÐo C¶ng ( N ≤ 400 cv ) sö dông thiÕt bÞ ®Èy lµ ch©n vÞt lÊy t−¬ng
tù chiÒu dµi tµu kÐo c¶ng sö dông chong chãng.
Tµu kÐo vÞnh mét chong chãng khi N ≤ 750 cv
L = 11,0 + 3,45 (
N
N 2
) – 0,20 (
)
100
100
m
Tµu kÐo biÓn chuyªn tuyÕn vµ tµu kÐo nhiÒu chøc n¨ng khi N ≥ 750 cv
N
N 2
) – 0,20 (
)
100
100
N
N 2
L = 12,75 + 1,29 (
) – 0,007 (
)
100
100
L = 15,7 + 3,45 (
m
m
ChiÒu dµi tµu kÐo - ®Èy vµ tµu ®Èy :
L=A +
N
N
( 200 − )
100
50
m
15
Víi hÖ sè:
A = 9 – 15 cho ®éng c¬ nhÑ
A = 18 – 24 cho ®éng c¬ trung b×nh cã t¨ng ¸p ( 275 – 350 vg/ph)
A = 25 – 28 cho ®éng c¬ kh«ng t¨ng ¸p.
Dù tr÷ cña tµu 20 ngµy ®ªm
ChiÒu réng cña tµu ®Èy vµ tµu kÐo ®Èy :
B=C+
N
N
(50 −
)
17000
200
m
Víi hÖ sè :
C = 4 – 5,7 cho ®éng c¬ nhÑ
C = 5 – 6 cho ®éng c¬ trung b×nh cã t¨ng ¸p ( 275 – 350 vg/ph)
C = 6 – 7 cho ®éng c¬ kh«ng t¨ng ¸p vµ m¸y diezel - ®iÖn
TrÞ sè lín cho tµu kÐo ®Èy. Dù tr÷ cña tµu 20 ngµy ®ªm.
ChiÒu réng tµu kÐo c¶ng biÓn, kÐo ®¶o chuyÓn, kÐo c¶ng vïng cã b¨ng :
tµu 2 chong chãng
B = 0,235 L + 1,67 m
tµu 1 chong chãng
B = 0,268 L + 0,66 m
tµu cã thiÕt bÞ ®Èy lµ ch©n vÞt
B = 0,285 L + 0,60 m
Tµu kÐo vÞnh vµ kÐo biÓn chuyªn tuyÕn 1 chong chãng :
B = 0,270 L
m
Tµu kÐo ®¶o chuyÓn vÞnh L ≤ 30 m :
B = 0,270 L + 0,3
m
Tµu kÐo biÓn nhiÒu chøc n¨ng :
B = 0,1 L + 5,7
m
ChiÒu ch×m cña tµu kÐo c¶ng biÓn vµ tµu kÐo vÞnh trong ®a sè tr−êng hîp
kh«ng bÞ giíi h¹n trong nhiÖm vô thiÕt kÕ v× ®é s©u n−íc vïng tµu ho¹t ®éng
t−¬ng ®èi lín. Trong thùc tiÔn thiÕt kÕ chiÒu ch×m cña tµu kÐo biÓn ®−îc x¸c
®Þnh qua viÖc tèi −u ho¸ c¸c tØ sè kÝch th−íc chÝnh, qua kinh nghiÖm khai th¸c
hoÆc tõ ®iÒu kiÖn ®¶m b¶o ®é ngËp s©u cña chong chãng cã ®−êng kÝnh tèi −u.
ChiÒu ch×m trung b×nh cña tµu trong thiÕt kÕ s¬ bé cã thÓ tÝnh b»ng c¸c
c«ng thøc sau :
Tµu kÐo ®¶o chuyÓn 2 chong chãng :
T = 0,454 B – 0,86 m
Tµu kÐo c¶ng 1 chong chãng, tµu kÐo ®¶o chuyÓn c¶ng vµ vÞnh :
T = 0,530 B – 0,8 m
Tµu kÐo c¶ng vµ tµu kÐo ®¶o chuyÓn thiÕt bÞ dÈy lµ ch©n vÞt :
T = 0,326 B + 0,13 m
Tµu kÐo biÓn vµ kÐo vÞnh chuyªn tuyÕn 1 ®−êng trôc :
T = 0,304 B + 0,33 m
Tµu kÐo biÓn nhiÒu chøc n¨ng vµ tµu kÐo viÔn d−¬ng :
T = 0,477 B – 0,67 m
C¸c tµu kÐo vµ tµu ®Èy néi ®Þa cã ph¹m vi biÕn ®æi cña tØ sè B/T kh¸ réng,
trÞ sè cña T ®−îc chän lùa theo c«ng suÊt trªn trôc vµ tÝnh ®Õn viÖc l¾p ®Æt chong
chãng cã ®−êng kÝnh tèi −u.
Sau khi tÝnh chiÒu ch×m cÇn kiÓm tra ®iÒu kiÖn h¹n chÕ ®é s©u cña luång
l¹ch. §å thÞ d−íi ®©y cho vïng c¸c ®iÓm t−¬ng øng víi chiÒu ch×m cña c¸c tµu
cã c«ng suÊt kh¸c nhau. ChiÒu ch×m cÇn lÊy gi¸ trÞ lín nhÊt theo ®iÒu kiÖn cho
16
phÐp trªn tuyÕn ®−êng v× chØ tiªu kÐo vµ kÝch th−íc chung cña tµu phô thuéc vµo
trÞ sè nµy.
§å thÞ 7 : Sù phô thuéc chiÒu ch×m cña tµu ®Èy vµ tµu kÐo-®Èy vµo c«ng
suÊt cña chóng vµ ®é s©u c¸c s«ng V«n ga (X) vµ Missisipi (O)
Tuú thuéc vµo chiÒu ch×m, chiÒu réng ghÐp ®éi ph−¬ng tiÖn ®−îc kÐo vµ
c¸c ®Æc tr−ng cña tµu thiÕt kÕ, cã thÓ sö dông c¸c c«ng thøc cña S.P.Arsenhiep
khi x¸c ®Þnh s¬ bé kÝch th−íc chñ yÕu cña tµu kÐo ho¹t ®éng vïng néi ®Þa :
+ ChiÒu ch×m cña tµu ®Èy hoÆc tµu kÐo khi cã ®ñ dù tr÷ vµ thuyÒn viªn :
T ≤ ( hmin - ∆hmin ) kT
Trong ®ã ∆hmin - trÞ sè dù tr÷ chiÒu ch×m ®−íi ®¸y tµu chän theo quy ®Þnh cña
Quy ph¹m ph©n cÊp vµ ®ãng tµu s«ng.
kT – hÖ sè t−¬ng quan gi÷a chiÒu ch×m cña tµu ®Èy, tµu kÐo vµ tµu
kh«ng tù hµnh víi ®é s©u ®Þnh møc hmin.
Tµu ®Èy kT = 0,85 – 0,90 ; Tµu kÐo kT = 0,90 – 0,95
ChiÒu ch×m tµu cã thuyÒn viªn vµ dù tr÷ tèi thiÓu cÇn ph¶i ®¶m b¶o ho¹t
®éng b×nh th−êng cña chong chãng( khi ®ã chiÒu ch×m ®u«i T® ≈ 0,9T ) v× ®−êng
kÝnh cña chong chãng khi thiÕt kÕ phô thuéc vµo T®, c«ng suÊt trªn trôc thiÕt bÞ
®Èy N0 vµ sè vßng quay n cña trôc. TrÞ sè chiÒu ch×m cÇn tho¶ mwn ®iÒu kiÖn
nµy :
N
1,9
X
CV
T≥
3/ 4
n
1/ 4
Víi : N (kw) – C«ng suÊt cña m¸y chÝnh
XCV – Sè chong chãng
N (vg/s) – sè vßng quay cña trôc chong chãng.
ChiÒu dµi tµu ®Èy vµ tµu kÐo x¸c ®Þnh theo c¸c ®iÒu kiÖn :
a) §¶m b¶o dßng ch¶y tèt tíi ch©n vÞt :
L min = 8 BT
(m)
17
Víi :
hK ≥ 4,1 β BT
b) Cã ®−îc chØ tiªu kÐo cao vµ tÝnh æn ®Þnh cÇn thiÕt:
Trªn c¬ së ph©n tÝch c¸c tµu cã chØ tiªu tèt, tû sè L/B = ( 1,4 ÷ 1,55 ) 3 L
(m)
nªn chiÒu dµi L ≈ 1,8 B3/2
c) Bè trÝ khoang m¸y víi chiÒu dµi nhá nhÊt :
L≈
am N 4 / 9
B2/3
(m)
Trong ®ã : am lµ hÖ sè phô thuéc vµo lo¹i ®éng c¬ chÝnh
am = 7,0 - §èi víi ®éng c¬ Diesel kh«ng t¨ng ¸p
am = 6,1 - §èi víi ®éng c¬ Diesel cã t¨ng ¸p
am = 3,6 - §èi víi c¸c tµu nhá cã ®éng c¬ cao tèc.
Trªn c¬ së c¸c sè liÖu kÓ trªn, S.P. Arsenhiep kiÕn nghÞ sö dông c¸c c«ng thøc
sau dïng x¸c ®Þnh chiÒu dµi, chiÒu réng cña tµu kÐo-®Èy vµ tµu kÐo thiÕt bÞ ®Èy
lµ ch©n vÞt :
L = aLT N 0,19 T 0,29
B = aBT N 0,308 T -0,43
Víi : aLT = 7,5 cho ®éng c¬ Diesel vßng quay trung b×nh kh«ng t¨ng ¸p, aLT = 7,1
cho ®éng c¬ cã t¨ng ¸p , aLT = 5,7 cho ®éng c¬ cao tèc. HÖ sè aBT t−¬ng
øng b»ng 0,89 ; 0,79 vµ 0,51.
Tµu kÐo chuyªn tuyÕn vµ tµu kÐo-®Èy ho¹t ®éng vïng n−íc s©u, c¸c tµu kÐo-®Èy
trùc bÕn ( thuyÒn viªn sèng trªn bê)
L = aL N0,308
B = aB N0,205
Víi : aL = 4,58 cho ®éng c¬ Diesel vßng quay trung b×nh kh«ng t¨ng ¸p,
aL = 4,18 cho ®éng c¬ cã t¨ng ¸p , aL = 3,0 cho ®éng c¬ cao tèc. HÖ sè aB
t−¬ng øng b»ng 1,85 ; 1,75 vµ 1,4.
Tµu kÐo chuyªn tuyÕn vµ tµu kÐo-®Èy ho¹t ®éng trªn s«ng nhá, thuyÒn viªn sèng
trªn tµu(trong th©n tµu vµ th−îng tÇng) :
L = 3,2 ( STV.nTV + amN2/3)0,46
B = 1,5 ( STV.nTV + amN2/3)0,308
Víi : STV lµ diÖn tÝch nhá nhÊt cÇn thiÕt dïng bè trÝ phßng ë cho thuyÒn viªn.
nTV sè thuyÒn viªn .
am =1,3 cho ®éng c¬ Diesel vßng quay trung b×nh kh«ng t¨ng ¸p.
am = 1,05 cho ®éng c¬ cã t¨ng ¸p ; am = 0,48 cho ®éng c¬ cao tèc.
Tõ yªu cÇu bè trÝ thiÕt bÞ n¨ng l−îng trªn c¸c tµu kÐo-®Èy lo¹i nhá :
L = 2,9
3
N
X
; B = 1,38 N1/16X1/2
Víi : X – sè ®éng c¬.
§10- C¸c hÖ sè bÐo :
Trong thêi gian ho¹t ®éng, tµu kÐo cã thÓ ch¹y tù do hoÆc kÐo ph−¬ng tiÖn. Mçi
chÕ ®é chuyÓn ®éng sÏ cã tèc ®é t−¬ng ®èi Fr kh¸c nhau ( Fr = 0,29 – 0,36 khi
ch¹y tù do, Fr = 0,22 – 0,26 khi kÐo ph−¬ng tiÖn kh«ng hµng vµ Fr = 0,14 – 0,19
khi kÐo ph−¬ng tiÖn ®Çy hµng). Do sù biÕn ®æi réng cña tèc ®é t−¬ng ®èi, tµu di
chuyÓn ë c¸c ®é s©u n−íc kh¸c nhau bao gåm c¶ s«ng nhá (tµu s«ng) vµ trªn
sãng( tµu biÓn) nªn tµu kÐo cÇn cã c¸c hÖ sè bÐo vµ h×nh d¸ng th©n tµu thÝch hîp.
18
B¶ng c¸c hÖ sè bÐo ®Æc tr−ng cña tµu kÐo vµ tµu ®Èy :
Giíi h¹n gi¸ trÞ cña c¸c hÖ sè bÐo
Lo¹i tµu
δ
α
β
ϕ
Tµu kÐo biÓn nhiÒu chøc n¨ng ho¹t
®éng vïng kh«ng h¹n chÕ
Tµu kÐo biÓn ho¹t ®éng ven biÓn
Tµu kÐo c¶ng
Tµu kÐo c¶ng dïng ®¶o chuyÓn tµu
Tµu ®Èy chuyªn tuyÕn s«ng cÊp SII
Tµu kÐo - ®Èy s«ng cÊp SII
Tµu kÐo ®Èy vÞnh
Tµu kÐo ho¹t ®éng vïng cÊp SI
Tµu kÐo s«ng cÊp SII
0,46 – 0,58
0,70– 0,78
0,80– 0,88
0,52 – 0,66
0,50– 0,6
0,52 – 0,6
0,50– 0,6
0,55 – 0,65
0,51 – 0,65
0,54 – 0,60
0,56 – 0,65
0,58 – 0,69
0,70 – 0,8
0,75 – 0,85
0,76 – 0,90
0,78 – 0,88
0,77 – 0,95
0,86 – 0,90
0,73 – 0,82
0,79 – 0,83
0,84 – 0,90
0,84 – 0,94
0,85 – 0,94
0,99 – 0,995
0,89 – 0,995
0,85 – 0,99
0,70 – 0,90
0,93 – 1,0
0,55 – 0,70
0,55 –0,72
0,53 – 0,70
0,55 – 0,72
0,56 – 0,72
0,55 – 0,70
0,59 – 0,68
0,61 – 0,69
Khi lùa chän hÖ sè bÐo thÓ tÝch cã thÓ sö dông c¸c c«ng thøc cña
Alexander ¸p dông cho tµu kÐo biÓn vµ tµu kÐo viÔn d−¬ng vïng kh«ng h¹n chÕ,
c¸c tµu kÐo c¶ng cã Fr = 0,30 – 0,36 :
δ = 1,08 – 1,68Fr
c¸c tµu ®Èy vµ tµu kÐo s«ng cÊp SII thay gi¸ trÞ cña sè h¹ng ®Çu b»ng trÞ sè 1,13
Cã thÓ sö dông c«ng thøc cña Caldvell ¸p dông cho tµu kÐo biÓn vµ tµu
kÐo viÔn d−¬ng:
δ = 0,2 + 0,1066/ Fr
Tµu ®Èy vµ tµu kÐo ho¹t ®éng vïng hå thay gi¸ trÞ sè h¹ng ®Çu b»ng trÞ sè
0,3. C¸c tµu ch¹y s«ng thay b»ng 0,33 – 0,35.
HoÆc cã thÓ sö dông c«ng thøc Alexander viÕt d−íi d¹ng :
δ=1-k
v
L
Trong ®ã : k = 0,20 – 0,24 cho tµu kÐo ven biÓn ; k = 0,24 cho tµu kÐo biÓn vµ
viÔn d−¬ng ; k = 0,17 – 0,23 cho tµu kÐo VÞnh ; k = 0,17 – 0,20 cho
tµu kÐo vµ tµu ®Èy ch¹y vïng hå ; k = 0,15 – 0,20 cho tµu ®Èy vµ tµu
kÐo ch¹y s«ng.
C¸c tµu kÐo biÓn cã hÖ sè bÐo s−ên gi÷a β = 0,80 – 0,88. Tµu kÐo vµ tµu ®Èy
chuyªn tuyÕn β = 0,84 – 0,94 , c¸c tµu kÐo vµ ®Èy tuyÕn s«ng nhá β = 0,93 – 1,0.
Tµu kÐo cã tû sè L/B nhá nÕu β lín hai mót tµu sÏ nhän rÊt khã thùc hiÖn
®é tr¬n cña th©n tµu. Mét sè nhµ ®ãng tµu n−íc ngoµi kiÕn nghÞ ®èi víi tµu kÐo
biÓn nªn nhËn β = 0,75 – 0,85
HÖ sè bÐo ®−êng n−íc α cña tµu kÐo thay ®æi trong giíi h¹n 0,70 – 0,80
®èi víi tµu biÓn vµ 0,77 – 0,95 ®èi víi tµu kÐo vµ tµu ®Èy s«ng. §Ó gi¶m søc c¶n
nªn chän ϕ = δ/β = 0,58 – 0,60. Tuy nhiªn viÖc gi¶m nhá ϕ h¬n n÷a sÏ lµm t¨ng
diÖn tÝch s−ên gi÷a, lµm nhän c¸c ®Çu mót.
T−¬ng øng víi c«ng dông vµ vïng ho¹t ®éng, tµu kÐo cã d¹ng vá bao kh¸c
nhau. C¸c tµu kÐo s«ng nhá hoÆc kÐo C¶ng s«ng cã thÓ ¸p dông d¹ng s−ên gwy
gãc ®Ó gi¶m gi¸ thµnh ®ãng tµu. Tµu kÐo ven biÓn, kÐo vÞnh vµ tµu kÐo ho¹t ®éng
vïng hå th−êng ¸p dông d¹ng vá d−a. B¸n kÝnh l−în h«ng cña tµu kÐo biÓn R =
0,8 – 1,5 m cßn ë tµu s«ng R ≈ 0,8 m. S−ên mòi tµu kÐo th−êng ¸p dông d¹ng V
®Ó gi¶m l¾c däc, lo¹i trõ hiÖn t−îng Slemin, cho kh¶ n¨ng lªn sãng tèt cßn s−ên
19
®u«i d¹ng U. §èi víi tµu ho¹t ®éng vïng cã b¨ng phÇn d−íi sèng mòi nghiªng
tõ 270 – 350 so víi mÆt n−íc chän phô thuéc vµo tÝnh æn ®Þnh h−íng cña tµu.
Sù phô thuéc cña ϕ vµo sè Fr chØ ra trªn ®å thÞ sau :
D¹ng ®u«i vßm th−êng ¸p dông cho tµu kÐo, tµu ®Èy ho¹t ®éng vïng n−íc
n«ng. Cã vßm lo¹i kÝn vµ vßm lo¹i hë. C¸c yÕu tè cña vßm kÝn :
l1/L = 0,33 – 0,45 ; l2/L = 0,10 – 0,12 ; l1/hT = 6 – 7 ; ∆1/T = 0,10 – 0,20
∆2/T = 0,05 – 0,07 ; ε = 120 - 150
§é lín cña ∆1, ∆2 phô thuéc vµo c«ng suÊt m¸y chÝnh. C«ng suÊt t¨ng c¸c
trÞ sè nµy còng t¨ng nh−ng ∆2 kh«ng v−ît qu¸ 0,1 chiÒu ch×m nhá nhÊt khi tµu
ho¹t ®éng.
C¸c tµu kÐo biÓn th−êng kh«ng cã ®o¹n th©n èng. Tµu kÐo s«ng ®o¹n th©n
èng chiÕm tõ 5% - 35% chiÒu dµi tÝnh to¸n.
§11- Träng l−îng ®¬n vÞ cña tµu kÐo vµ tµu ®Èy :
Tµu kÐo biÓn
Tµu kÐo C¶ng
tµu kÐo VÞnh
Tµu ®Èy
ThuyÒn
viªn,
l−¬ng
thùc
kg/m3
PK
LBH
PK
LBH
PK
LBH
Nhiªn
liÖu, dÇu,
n−íc
kg/m3
L−îng chiÕm n−íc
kg/m3
HÖ
thèng
kg/m3
M¸y
mãc
kg/m3
PK
LBH
PK
LBH
195 - 205
170 -230
8 - 11
12 - 16
70 – 85
20 – 40
8 - 14
6 - 13
20 - 23
6 - 10
100- 150
23 - 33
270 - 320
230 - 300
350 - 420
280 - 340
200 - 220
5 - 12
30 – 60
5 - 13
4-9
40 - 70
260 - 310
320 - 380
Th©n tµu
kg/m3
Lo¹i tµu
§iÖn,
liªn
l¹c vµ
®iÒu
khiÓn
kg/m3
PK
LBH
DTK
L.B.H
D
L.B.H
- Xem thêm -