THIẾT KẾ TÀU KÉO, TÀU ĐẨY ppt

THIẾT KẾ
TÀU KÉO, TÀU ĐẨY
TRẦN CÔNG NGHỊ

2

3


MỤC LỤC
Mở đầu

CHƯƠNG 1: TÀU KÉO VÀ TÀU ĐẨY
1. Tàu
kéo chạy biển 4
2. Tàu kéo chạy sông 17
3. Tàu đẩy – kéo và tàu đẩy 21
4. Tàu cung ứng dịch vụ dầu khí 28

CHƯƠNG 2: XÁC ĐỊNH KÍCH THƯỚC CHÍNH
1. Sức cản và thiết bò đẩy tàu 36
2. Công suất cần thiết cho tàu kéo 39
3. Đường đặc tính chân vòt tàu kéo 42
4. Xác đònh lượng chiếm nước và kích thước chính 46
5. Kích thước chính và lượng chiếm nước 49

CHƯƠNG 3: ĐƯỜNG HÌNH VÀ ĐẶC TRƯNG THỦY TĨNH
1. Hệ số béo và hình dáng vỏ tàu 59
2. Đường hình 60

CHƯƠNG 4: KẾT CẤU. THIẾT BỊ BOONG
1. Kết cấu tàu 67
2. Thiết bò kéo 73
3. Chống va 84

CHƯƠNG 5: TRANG BỊ ĐỘNG LỰC VÀ MÁY ĐẨY TÀU
1. Trang bò động lực 87
2. Thiết kế chân vòt bước cố đònh 93
3. Thiết kế chân vòt trong ống đạo lưu 102

Tài liệu tham khảo 116



4
CHƯƠNG 1
TÀU KÉO VÀ TÀU ĐẨY
Tàu làm nhiệm vụ kéo hoặc đẩy được xếp chung vào nhóm tàu kéo. Có thể
phân các tàu nhóm này thành các kiểu tàu theo chức năng: tàu kéo đi biển, gọi tàu
tàu kéo biển, tàu kéo trong vùng nội đòa hay tàu kéo sông và các tàu chỉ làm nhiệm
vụ đẩy gọi là tàu đẩy.
1. Tàu kéo chạy biển
Tàu kéo chạy (đi) biển (ocean going tugboats) đa dạng, làm những việc
chuyên môn không hòan toàn giống nhau. Trong thực tế các tàu nhóm này được thiết
kế cho những công việc nhất đònh và mang tên gọi qui ước cũng không trùng nhau.
Tàu kéo biển chuyên kéo các phương tiện nổi đi biển xa hoặc biển gần được hiểu là
tàu viễn dương hoặc tàu cận hải, giống cách gọi dùng cho tàu vận tải. Tàu kéo kiêm
công tác cứu hỏa đïc dùng rất phổ biến trong đội tàu kéo biển. Tàu không chỉ làm
nhiệm vụ kéo mà còn kiêm nghề gọi là tàu đa mục đích. Tàu kéo đa mục đích ngày
nay được phát triển nhằm đáp ứng yêu cầu sử dụng tại các nước chưa ở mức chuyên

môn hóa cao.
Trong nhiều trường hợp tàu kéo làm việc tại các cảng biển được xếp vào
nhóm tàu kéo biển.
Tàu kéo đa mục đích hay hiểu theo cách khác, tàu đa dụng được phát triển
tại nhiều nước. Tàu có khả năng kéo tàu, giúp các tàu lớn quay trở trong cảng. Tàu
thường được trang bò hệ thống chữa cháy công suất cao làm cho tàu trở thành
phương tiện chữa cháy chính khi có sự cố hỏa hoạn trên biển, trong cảng. Các tàu
này còn được trang bò các phương tiện cứu hộ để tàu nhanh chóng biến thành
phương tiện cứu hộ trên biển.

Hình 1 Tàu kéo đi biển

5

Hình Tàu kéo
Đặc trưng chính của các tàu đa dụng như sau:
Chiều dài tàu từ 29 m đến 45 m
Công suất máy chính từ 1500HP đến 3000HP
Vận tốc tàu thông thường nằm trong phạm vi 12 – 14 HL/h.
Điều cần nêu, sức kéo đơn vò tính cho trường hợp thử tại bến (polar pull) 13,0
– 13,5 kG/HP
Tàu đa dụng còn được trang bò phương tiện bốc dỡ hàng và khoang chứa hàng
trên tàu.
Bảng 1 dưới đây giới thiệu những tàu kéo đa dụng đã được đóng tại các nước
có nền công nghiệp đóng tàu phát triển.
Bảng 1
Tên tàu Nước sản
xuất
L, m B, m H, m T, m D, T
Bonn

Aventure
UK 28,26 7,92 3,96 - -
Icuerr “ 32,31 8,53 3,96 3,05 -
Zaberdast “ 36,58 9,60 5,03 - -
Cocbern Australia 38,10 9,45 4,42 - -

6
Arzanach UK 41,10 9,60 - - -
Kweetex “ 32,0 8,94 4,31 - 543
Arbil Germany 37,7 9,75 4,30 3,60 -
Keverne “ 37,5 8,53 4,19 3,58 450
Vikingbank Hà lan 30,2 7,50 4,0 3,4 -
Stere. Finlandia 55 11,5 5,5 4,51 1278
Nandkim. UK 34,15 9,45 4,88 4,03 -
I. Plusnin Nga 43,0 10,0 5,5 4,1 -
Britonia UK 43,43 9.6 4.95 - -
Noord. Hà lan 43,47 10.05 5.5 4.74 -
Parachaki UK 35,66 9.45 4.57 4.04 -
Tamaran T.B.N 38,1 10.05 4.56 - 718
Atlant Nga 47,55 11 5.79 4.35 1128
Le Corsar UK 40,23 9.45 4.49 - -
El Kaballo “ 38,7 9.75 3.96 - -
KBS Finlandia 55,3 11.52 5.78 - -
Mounir Nhật bản 45,0 10 5.15 4.39 1054
Khajashio
Maru
“ 60,0 11.4 5.3 4.43 1970
Tames Hà lan 47,5 10 5.1 4.5 -
Tais Maru Nhật bản 50,0 10.4 5 4.5 -
Helgoland Germany 62,0 12.4 5.9 4.1 -

Pamir Thụy
điển
72 12.44 5.2 4.08 2032
Hecules Na uy 56,8 10.55 5.65 4.57 -
Alemdar Germany 52,5 11 5.6 3.9 -
Atlantic “ 58,5 10,25 5,52 3,86 -

Tên tàu L/B L/H B/T H/T Công suất
HP
Vận tốc,
HL/h
Bonn
Aventure
3.57 7.14 - - 2x730 -
Icuerr 3.8 8.15 2.8 1.3 2x745 -
Zaberdast 3.81 7.26 - - 1500 12.7
Cocbern 1500 12.1
Arzanach 1500 13
Kweetex 3.58 7.43 - - 2x785 12.9
Arbil 3.87 8.76 2.71 1.2 1620 12
Keverne 4.4 8.95 2.38 1.17 1650 12.9
Vikingbank 4.03 7.55 2.21 1.18 2x825 12

7
Stere. 4.78 10 2.55 1.22 1700 13.5
Nandkim. 3.61 7 2.34 1.21 2x900 12
I. Plusnin 4.3 7.82 2.44 1.34 1000 13
Britonia 4.52 8.76 - - 2000 14
Noord. 4.32 7.9 2.12 1.16 1000 15
Parachaki 3.78 7.8 2.34 1.13 1048 13

Tamaran 3.79 8.35 - - 2x1050 14
Atlant 4.33 8.21 2.53 1.33 2x1100 14.4
Le Corsar 4.26 8.97 - - 2315 14.5
El Kaballo 3.97 9.79 - - 2x1200 13
KBS 4.79 9.56 - - 2520 15
Mounir 4.5 8.75 2.28 1.17 2x1600 15.8
Khajashio
Maru
5.26 11.3 2.58 1.13 3200 15.3
Tames 4.75 9.32 2.22 1.14 2x1625 -
Tais Maru 4.8 11.1 2.31 1.11 2x1750 14.5
Helgoland 5 10.5 3 1.44 4x970 16.6
Pamir 5.78 13.8 3.4 1.11 2x2100 17.5
Hecules 5.38 10.05 2.22 1.19 4x1100 -
Alemdar 4.77 9.38 2.82 1.44 2x2500 16.5
Atlantic 5.7 10.6 2.66 1.43 2x2500 17
Tàu viễn dương trong thực tế là tàu kéo có khả năng làm việc tại vùng biển
không hạn chế, thời gian chuyền biển thường dài, có những trường hợp đến 15 – 20
ngày đêm. Tầm hoạt động tàu viễn dương có thể trên 15.000 hải lý.
Tàu được thiết kế để làm những việc nặng trên đại dương như kéo tàu, kéo
giàn khoan, các công trình nổi. Tàu phải được đảm bảo về mặt an toàn, đảm bảo ổn
đònh để làm việc trong điều kiện thời tiết trở nên xấu nếu điều này xẩy ra trong
chuyến đi. Công suất máy tàu nhóm này không mấy khi dưới 3.000 – 4.000 HP. Vận
tốc chạy tự do của tàu có lúc còn nhanh hơn tàu vận tải kiểu cũ, đạt đến 16 – 17
Hl/h. Các tàu này luôn trang bò phương tiện cứu sinh, cứu nạn và cả phương tiện
chữa cháy đủ mạnh. Các tàu kể sau thường được coi là tàu kéo kiêm cứu hộ, trong
đó nhiệm vụ cứu hộ có khi lấn lướt vai trò kéo.
Tàu kéo - cứu hộ đời mới trang bò máy công suất đến 8.000 – 10.000 HP, tầm
hoạt động đến 20.000 hải lý. Tàu mang tên Zvarter Zee đóng tại Netherlands giữa
những năm sáu mươi trang bò máy công suất 9.000 HP, tầm làm việc lên đến 19.800

hải lý. Cũng thời gian trên tàu người Nhật đóng cho chủ tàu USA Ellis L. Morant
lượng chiếm nước 1970 T, công suất 9.600 HP. Cuối thập kỷ sáu mưới từ Germany
người ta hạ thủy tàu kéo kiêm cứu hộ với máy chính công suất 16.000 HP, dự tính
chạy với vận tốc chóng mặt trong ngành kéo là 22 hải lý / giờ.

8


Hình 3 Tàu kéo kiêm cứu hộ

9
Hình 3 giới thiệu tàu kéo kiêm cứu hộ có tên gọi Alice L. Moran được đóng
vào nhửng năm bảy mươi.
Tàu kéo cỡ nhỏ
Tàu cỡ nhỏ hoạt động vùng ven biển hoặc vừa kéo biển và còn tham gia
kéo tuyến pha sông – biển. Một trong các tàu kiểu này được giới thiệu tại hình 4.
Tàu Sadko trong hình được trang bò máy chính công suất 750 HP.

Hình 4. Tàu kéo đi biển Sadko, lắp máy công suất 750 HP.
Tàu nhóm này thường có mạn khô khá lớn, đặc biệt mạn khô phần mũi lớn
hơn mức bình thường. Tàu có tính đi biển tốt, ít bò nước tràn boong. Tính ổn đònh
hướng của tàu phải cao hơn các tàu kéo cảng.
Đặc trưng chung của nhóm tàu cỡ nhỏ này: công suất máy chính khoảng 220
– 750 HP, chiều dài tàu khoảng 20 – 30m. Sức kéo trên tang từ 3,5 T đến 8 T. Vận
tốc tàu không quá 10 – 11 HL/h.
Những tàu đặc trưng cho nhóm cỡ nhỏ được giới thiệu tại bảng 2.
Tàu kéo chạy biển cỡ nhỏ ký hiệu MB-301 trang bò máy chính 225 HP, chân
vòt trong ống đạo lưu được trích dẫn và giới thiệu tại hình dưới đây, hình 3. Trong
hình 1 – lầu lái đặc trưng của tàu kéo, 2 – forepeak, 3 – thùng xích, 4 – phòng ở bốn người, 5 –
buồng phát điện, 6 – phòng 2 người, 7 – phòng ăn, 8 - két nhiên liệu, 9 – buồng máy, 10 – két nước

ngọt, 11 – buồng máy lái.

10


11



12

Mặt cắt dọc qua giữa tàu cho phép chúng ta nhìn nhận rõ hơn profile tàu
kéo đặc trưng. Lầu lái thông lệ nằm trước mặt cắt giữa tàu, chiếm vò trí cao và đẹp

13
nhất trên tàu. Tỷ lệ giữa chiều dài lầu lái và chiều dài tàu thường lớn, trên 25%.
Mũi tàu cao hơn hẵn những phần còn lại của boong, mạn chắn sóng phía mũi thường
cao và đủ chắc chống va đập thường xuyên sóng biển, nước phủ.

Hình 5. Bố trí tàu kéo đi biển cỡ nhỏ.
Trong phần tiếp theo sẽ giới thiệu những tàu kéo đi biển cỡ trung bình trở
lên giúp bạn đọc quan sát kỹ hơn bố trí tàu.
Tàu kéo trong cảng
Tàu kéo thuộc nhóm này (harbour tugs) đơng nhất. Đặc trưng của nhóm tàu
này: công suất máy chính đủ mạnh song kích cỡ tàu không lớn, chiều cao mạn khô
chỉ đạt giá trò tối thiểu. Khả năng quay trở tàu kéo cảng (gọi tắt của tàu kéo hoạt
động chủ yếu trong cảng) rất cao. Tất cả điều vừa nêu đảm bảo tàu có thể an toàn
và dễ dàng thao tác trong khỏang không gian chật chội, luồng lạch hạn hẹp giữa
các tàu trong cảng, giữa tàu và bến, giữa các chướng ngại khó tránh trong các cảng
vv…

Tàu có kích thước nhỏ cho nên bố trí tàu nhóm này đòi hỏi chặt chẽ, chi li.
Các buồng điều khiển phải đảm bảo thông, thoáng; tầm quan sát đủ lớn, trong khi
đó các buồng sinh hoạt không được thóang rộng như tàu biển khác. Dự trữ nhiên
liệu, lương thực, thực phẩm, nước vv… ở mức thấp nhất. Thông thường dự trữ đủ cho
tàu trong vòng 3 – 5 ngày.

14

Hình 6. Tàu kéo trong cảng đang kéo tàu

Hình 7. Cơng việc thường ngày
Hoạt động trong vùng nước hạn chế, tầm hoạt động chỉ gọn trong khu vực
cảng và vùng lân câïn do vậy trang thiết bò cho tàu được phép miễn giảm đến mức tối
đa. Trên nhiều tàu không trang bò tời kéo, hệ thống nâng hạ xuồng cứu sinh. Thay
vì tời kéo trên các tàu nhóm này phải có đủ móc kéo, cọc kéo, các cọc bích buộc
tàu, chằng tàu.
Những tàu đã được đóng và sử dụng có hiệu quả được giới thiệu tóm tắt sau
đây.
Hình 8 giới thiệu tàu trang bò thiết bò đẩy cycloidal do máy chính công suất
600HP lai. Trong hình 5 các ghi chú mang ý nghóa sau. 1 – lầu lái, 2 – forepeak, 3 - thùng

15
xích, 4 - buồng cất giữ áo quần lao động, 5 – buồng máy đẩy, 6 – buồng ăn, 7 – két nhiên liệu, 8 -
buồng máy, 9 – buồng nồi hơi phụ, 10 – phòng giải trí, 11 – két nước máy, 12 – két nước ngọt, 13 -
kho, 14 – phòng chứa bình chống cháy, 15 – phòng chứa accu.
Tàu kéo cùng công suất như tàu “Sao Hỏa” song trang bò máy diesel công
suất 600HP, chân vòt trong ống đạo lưu, hoạt động xứ lạnh được giới thiệu tại hình 8.

Hình 8. Tàu kéo trong cảng mang tên “Sao Hỏa”
Trong hình 8 các ghi chú mang ý nghóa sau. 1 – lầu lái, 2 – forepeak, 3 - thùng xích,

4 – két nhiên liệu, 5 - buồng cất giữ áo quần lao động, 6 – buồng giải trí, 7 - buồng máy, 8 – thùng
dầu trực, 9 - kho, 10 – két nước ngọt, 11 – buồng máy lái.

Hình 9. Thiết bị đẩy tàu cycloid

16

Hình 10. Tàu Reid cong suất máy 600 HP

Hình 11. “Sao Thổ” với máy chính công suất 1200 HP.
Tàu kéo “Sao Thổ” lắp máy công suất 1200 HP được trình bày tại hình 11.
Những ghi chú trong “Sao Thổ”:
1 – lầu lái, 2 – kho, 3 – thùng xích, 4 – bồng giải trí,
5 – buồng công cộng, 6 – két nhiện liệu, 7 – buồng tắm, 8 – buồng máy, 9 – két dầu trực, 10 – buồng
máy lái.

17
Tàu kéo cỡ lớn trong nhóm, lắp máy 2520 HP có dạng như tại hình 12. Trong
hình: 1 – lầu lái, 2 – forepeak, 3 – thùng xích, 4 – phòng ngủ hai người, 5 – két nước ngọt, 6 – két
nước ballast, 7 - buồng đựng bình bọt chữa cháy, 8 – két nhiê liệu, 9 – buồng máy, 10 – kho dây, 11
– kho dụng cụ cơ khí, 12 – afterpeak.

Hình 12. Tàu Dingl Bai lắp máy công suất 2520 HP.

Hình 13. Tàu của hãng Dame thử quay vòng


18
2 Tàu kéo chạy sông
Tàu kéo chạy sông chiếm số lượng đáng kể trong danh sách tàu thủy. Có thể

nói, tàu kéo sông với kích cỡ vô cùng đa dạng, từ tàu rất nhỏ đến tàu khá cồng kềnh
có mặt hầu như trên tất cả sông, hồ.

Hình 14. Tàu kéo cảng

Hình 15. Tàu sơng (river tug)

19
Đội tàu kéo hoạt động trong sông và vùng biển gần bờ có thể coi gồm ba
chủng loại: tàu kéo đơn thuần, tàu đẩy đơn thuần và tàu làm được cả hai việc là tàu
kéo-đẩy. Dấu hiệu giúp phân biệt các nhóm là cơ cấu ghép nối hay còn gọi cơ cấu
liên kết giữa tàu kéo hoặc đẩy với phương tiện bò kéo, đẩy cùng phương tiện kéo
trên tàu. Công suất máy chính trên tàu sông tùy thuộc nhiều vào điều kiện luồng,
lạch mà tàu phải làm việc, phụ thuộc vào sức chở của các đối tượng bò kéo. Người ta
đã đóng những tàu kéo lắp máy chỉ vài mươi sức ngựa song đã có tàu xuất xưởng với
máy chính trên đó xấp xỉ 2000 HP. Cần nói rõ hơn, công suất máy cho tàu kéo-đẩy
không lớn song với tàu đẩy công suất máy đã đạt đến 9000 HP cho một tàu.
Tàu kéo và đẩy
Tàu nhóm này trong chừng mức giống tàu kéo trong cảng, kích thước bò hạn
chế đến mức tối thiểu và theo đó bố trí thiết bò, bố trí tàu nói chung phải tiến hành
trong không gian hạn hẹp.

Hình 16 Tàu đẩy
Tàu sông trang bò máy không lớn, hiếm khi đến 600 HP, sức kéo trên tang
chừng 4 – 5 T. Chiều dài tàu không muốn vượt quá 20 m. Vận tốc tàu trong sông theo
chế độ chạy tự do chỉ vào khoảng 15 – 20 km/h.

20
Tiện đây lưu ý bạn đọc cách gán đơn vò đo vận tốc cho tàu. Tàu biển luôn
phải được đo bằng đơn vò truyền thống trong ngành hàng hải là “nút”, dòch ra tiếng

Việt là “hải lý / giờ”, viết tắt HL/h. Một dặm biển, dòch từ tiếng Anh NM (hải lý) dài
1852 m. Trong khi đó vận tốc tàu chạy trong sông, bất kể loại tàu nào, đều được đo
bằng đơn vò km /h, với 1 km = 1000 m.
Những tàu đã được khai thác có đặc tính như nêu tại bảng 4.
Bảng 4

Hình 17 dưới đây giới thiệu mặt cắt dọc tàu sông làm nhiệm vụ kéo – đẩy-
cứu hộ, công suất máy 600 HP.

21

Hình 17. Tàu kéo – đây máy 600HP: 1 – lầu lái (ở vò trí rất cao), 2 – buồng trực, 3 –
buồng công cộng, 4 – forepeak, 5 – thiết bò chuyên dùng, 6 – buồng máy, 7 – két nhiên liệu, 8 – buồng
máy lái, 9 – afterpeak
.
Đặc điểm đầu cần đề cập đến khi thiết kế tàu đẩy là bố trí lầu lái ở vò trí cao
và tầm quan sát của tàu đẩy phải tốt nhất.
3 Tàu đẩy-kéo và tàu đẩy
Nhóm tàu này (notch tugs) có nhiệm vụ đẩy, kéo tàu hoặc các phương tiện
thủy khác trên những đoạn đường sông không ngắn. Nhìn chung nhóm tàu này có
ngoại hình gần giống nhau, lầu lái chiếm vò trí rất cao và được bố trí về hẵn phía
mũi tàu. Hình ảnh tàu đẩy – kéo, hình 18, giới thiệu tiếp là ví dụ cho kiểu tàu
chúng ta đang quan tâm.
Tài liệu thống kê về tàu nhóm này được trích từ [1], giới thiệu tại bảng 5.
Các tàu cùng nhóm được sản xuất trong hững năm năm mươi trở đi được tổng kết tiếp
tại bảng 6.

Hình 18 Tàu đẩy

22

23


24

Tàu nhóm đang đề cập thường khá dài, công suất máy đủ lớn. Tàu kéo tại các
sông châu Âu dài đến 50 – 55 m. Máy chính các tàu châu Âu đạt đến 4000 HP trên
những tàu công suất mạnh. Vận tốc trong sông của tàu 28 km /h.
Tàu đóng tại USA thường trang bò máy rất mạnh, đến 9000 HP. Người Mỹ
đang muốn tăng công suất máy cho đội tàu của họ đến 10.000 hoặc 15.000 HP/ chiếc.
Những hình tiếp theo giới thiệu với bạn đọc các tàu đã đóng tại các nước có
nền công nghiệp đóng tàu phát triển, như tài liệu tham khảo. Các tàu này đã hoạt
động có hiệu quả tại các sông Danube (Trung Âu), Volga (Nga).

Hình 19

25
Hình 20 giới thiệu tàu đẩy-kéo RT-601, công suất máy 600 HP.

Hình 20. Tàu kéo – đẩy RT 601
Hình 21 giới thiệu mẫu tàu đẩy Danube , công suất máy từ 1200 – 1340 HP.

Hình 21
Tàu đẩy OTA – 2001 công suất máy 2000 HP được trình bày tại hình 21.