Hướng dẫn quy trình Kỹ thuật đo và thử tàu

Lời nói đầu: GIỚI THIỆU MƠN HỌC
1. Giới thiệu chung:
Việt Nam là một quốc gia biển với trên 1.000.000 km2 vùng biển đặc quyền
kinh tế và trên 3500km bờ biển trải dài từ Bắc đến Nam. Mục tiêu xây dựng
ngành cơng nghiệp đóng mới và sửa chữa tàu, hình thành đội vận tải biển hoạt
động có hiệu quả, thúc đẩy nền kinh tế đất nước phát triển nhanh và củng cố
quốc phịng ln là định hướng chiến lược quan trọng của Đảng và Nhà nước ta.
Mỗi con tàu có tính năng riêng biệt để đáp ứng nhiệm vụ khai thác, các tính
năng này được hình thành thơng qua cơng tác nghiên cứu và thiết kế con tàu .
Quá trình thử tàu trong điều kiện thực tế cho phép xác định tính hàng hải,
xác nhận các tính tốn thiết kế có đảm bảo đáp ứng những yêu cầu đặc thù nêu
ra trong nhiệm vụ thiết kế do chủ tàu đặt ra cho cơ quan thiết kế và đóng tàu.
Đồng thời kết quả thử tàu còn là nguồn tài liệu cơ bản về trạng thái của con tàu
trong điều kiện khai thác thực tế.
2. Phạm vi nghiên cứu của mơn học.
Thuộc tính hàng hải của con tàu bao gồm nhiều tính năng là đối tượng
nghiên cứu của môn học Lý thuyết tàu. Trong phạm vi nghiên cứu mơn học, các
tính năng như tính nổi tính chống chìm khơng được xem xét vì các tính năng náy
đã được xác định trong thực tế bằng các tính tốn.
Tính ổn định được nghiên cứu khá đầy đủ và được trình bày trong nhiều
giáo trình, sổ tay về tĩnh học và động lực học tàu, trong mơn học này chỉ giới
hạn trình bày một trong các phương pháp thực nghiệm đơn giản thử nghiêng
ngang để xác đinh chiều cao tâm nghiêng .
Môn học cũng không đề cập đến những vấn đề liên quan đến độ bền thân
tàu vì đây là nội dung của mơn học khác đã được sinh viên nghiên cứu, học tập
qua nhiều tài liệu ở trong và ngồi trường.
Mơn học tập trung nghiên cứu nội dung thử tàu, các trang thiết bị phục vụ
cơng tác thử tàu, giúp sinh viên có khả năng xây dựng quy trình thử tàu tại các
nhà máy đóng và sửa chữa tàu.

1

CHƯƠNG 1: TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU VÀ THỬ TÀU TRONG
NƯỚC VÀ NƯỚC NGỒI
1.1. Tình hình ở nước ngồi
Hiểu rõ tầm quan trọng của công tác thử tàu nên các nước có nền cơng
nghiệp đóng tàu phát triển trên thế giới không chỉ đầu tư nhân lực, trang thiết bị
phục vụ quy trình thử mà cịn xây dựng các phương pháp thử, phương pháp xử
lý số liệu khoa học, ứng dụng các trang thiết bị hiện đại vào quy trình thử để thu
được số liệu kết quả thử tàu với độ chính xác cao.
1.2. Tình hình ở trong nước
Ngành đóng tàu nước ta đang phát triển nhanh để đáp ứng yêu cầu cơng
nghiệp hóa hiện đại hóa đất nước. Chúng ta đã đóng thành cơng các con tàu có
trọng tải từ 6500 tấn đến 11000 tấn. Theo kế hoạch từ nay đến năm 2010 các
nhà máy trong cả nước sẽ chế tạo hàng trăm con tàu trọng tải từ (6500÷100000)
tấn. Sửa chữa hơn 100 tàu năm với tổng GT từ 100.000-200.000 TR. Nước ta
chưa có một tuyến thử tàu nào được xây dựng, các con tàu được đóng mới và
sửa chữa đều được thử đường dài trên các tuyến gần nơi đóng tàu theo thỏa
thuận giữa chủ tàu, nơi đóng và sửa chữa tàu với sự đông ý của cơ quan Đăng
kiểm.
Các tuyến thử đường dài này đáp ứng không đầy đủ các yêu cầu đặt ra nên
kết quả thử không hồn tồn chính xác. Số liệu thu được khơng thể sử dụng để
hồn thiện cơng tác thiết kế và chứa đựng những sai sót có thể gây nguy hiển
cho khai thác tàu.

2


Câu hỏi ôn tập chương 1:
Câu 1: Em hãy cho biết tình hình nghiên cứu và thử tàu sau khi đóng xong

tại các Nhà máy đóng tàu trong nước?
Câu 1: Em hãy cho biết tình hình nghiên cứu và thử tàu sau khi đóng xong
tại các Nhà máy đóng tàu nước ngoài?

3


CHƯƠNG 2: MỤC ĐÍCH VÀ YÊU CẦU CHUNG CỦA TUYẾN THỬ
TÀU
2.1. Giới thiệu chung
Phương pháp nghiên cứu dựa trên những tính tốn lý thuyết và thực
nghiệm mơ hình khơng cho phép chúng ta thu được các số liệu đầy đủ, cần thiết
để đánh giá chất lượng hàng hải của tàu được thiết kế. Công tác thử tàu trong
thực tế sẽ giúp hồn thiện các phương pháp này là nguồn thơng tin khá đầy đủ,
tin cậy về trạng thái của tàu trên biển.
Con tàu có thuộc tính của vật thể nổi bao gồm: tính nổi, tính ổn định, tính
chống chìm, tính bền, tính di động, tính điều khiển và tính hàng hải.
Cơ sở thử chất lượng hàng hải của tàu được phân chia ra các dạng sau:
-Thử đẩy (bao gồm thử tốc độ, thử kéo, đo lực kéo)
- Thử tính cơ động
- Thử tính hàng hải (khơng tiến hành trong trường thử tàu)
2.1.1. Thử đẩy
1. Thử tốc độ:
Kết quả thử được số liệu về trị số tốc độ lớn nhất của tàu chạy trong diều
kiện sóng n khi sử dụng tồn bộ cơng suất của các máy chính, cũng như ở một
vài chế độ hoạt động trung gian của thiết bị động lực, các chế độ này dược đặc
trưng bởi việc tăng dần số vòng quay của thiết bị đẩy. Do vậy thử tốc độ tường
được gọi là thử tiến.
Thử tốc độ thường được tiến hành ở vùng nước sâu để loại bo ảnh hưởng
của nước cạn đến sức cản của nước đối với chuyển động của tàu. Khi cần nghiên

cứu ảnh hưởng này thì việc thử tốc độ được tiến hành tại các độ sâu nước khác
nhau.
2. Thử kéo
Thường được áp dụng cho mục đích nghiên cứu xác định trực tiếp sức cản
của nước đến chuyển động tàu trong điều kiện thực tế.
3. Thử đo lực kéo

4


Mục đích đo lực trên móc kéo của tàu ở các vòng quay khác nhau của thiết
bị đẩy khi tàu đứng tại chỗ (buộc bến) hoặc lai phương tiện khác. Lực kéo được
đo bằng lực kế nối với cáp buộc hoặc cáp kéo. Thử nghiệm này áp dụng cho tàu
cá kéo lưới, tàu vớt lôi, tàu kéo, tàu phá băng, tàu thay cả phao và một vài loại
tàu khác.
2.1.2. Thử tính cơ động
Mục đích xác định các đặc trưng quay trở của tàu ở các góc bẻ lái khác
nhau khi tàu chạy tồn tốc độ trung gian. Đánh giá tính ổn định trên hành trình
của tàu, xác định thời gian và chiều dài đoạn chạy đà của tàu khi đảo chiều sau
khi dừng máy. Việc thử nghiệm còn đồng thời giám định các yếu tố khác của tàu
có giá trị dùng kiểm tra chất lượng quay trở của nó.
2.1.3. Thử tính hàng hải
Mục đính xác định, đánh giá mức độ chịu sóng của tàu trên sóng. Q trình
thử tiến hành trong các điều kiện khác nhau về trị số xác định của lực gió, của
sóng, và tốc độ của tàu, hướng chuyển động của tàu với phương truyền của
sóng.
Khơng phải bất kỳ tàu nào được sửa chữa lớn hoặc đóng mới xong cũng
cần tiến hành tất cả các thử nghiệm nói trên. Thường là những chiếc đầu trong
loạt đóng, đặc biệt là các loại mới được thử nghiệm theo chương trình mở rộng,
các tàu cùng seri được thử nghiệm đơn giản với nội dung quy trình thử đã rút

gọn.
2.2. Yêu cầu chung của tuyến thử tàu:
Qua phân tích các số liệu hiện có của nhiều tuyến thử tàu ở nước ngoài và
theo bản “Quy định tiến hành các thử nghiệm” của Hội nghị quốc tế các bể thử
lần thứ 12 kiến nghị, cũng như tham khảo các tài liệu hướng dẫn quy trình thử
tàu của cơ quan Đăng kiểm một số nước (trong đó có các tài liệu hướng dẫn của
Đăng kiểm Việt Nam) đều chỉ rõ: Để thu được kết quả thử nghiệm đủ tin cậy
với độ chính xác thỏa mãn yêu cầu đề ra và đảm bảo an tồn cho cơng tác thử
nghiệm, thì tuyến thử tàu được lựa chọn cần phải thỏa mãn các yêu cầu sau:
2.2.1. Về vị trí
5


Vùng thử tàu ở khơng xa nơi đóng tàu hay căn cứ đỗ tàu, điều này cho
phép tiết kiệm thơi gian và nhiên liệu sử dụng để đến vùng thử tàu. Ngoài ra
lượng tiêu hao nhiên liệu lớn khi vùng thử tàu ở xa sẽ khó đảm bảo chất lượng
chiếm nước đã cho của tàu.
2.2.2. Về độ sâu
Chiều sâu nước vùng thử tàu và độ sâu ở lối vào phần đo từ cả hai phía
cũng như ở tàu qua trở lại hành trình ngược cần đảm bảo loại trừ ảnh hưởng của
nước cạn đối với sức cản của nước đến đốc độ tàu.
2.2.3. Về điều kiện sóng, gió và dịng chảy
Vùng thử tàu nên bố trí ở vùng khơng có gió và sóng mạnh, có ảnh hưởng
của dịng chảy là nhỏ nhất, có đủ khơng gian ở cả hai mức đo và đây là điều kiện
bắt buộc. Không gian này cần cho tàu chạy tự do khi kết thúc hành trình trên
đường đo để quay vịng và tăng tốc khi chuyển sang hành trình ngược lại.
2.2.4. Về độ dài đoạn đo
1- Độ dà đoạn đo
Đường chạy đà trên đường mức đo phải cách đường nguy hiểm của bờ
không dưới 2-3 hải lí. Khơng tn thủ điều kiện này sẽ gây nguy hiểm cho tàu,

kể cả khi tàu chạy đúng tuyến nhưng khi bẻ lái tau có thể bị mắc cạn.
Chiều dài nhỏ nhất của đoạn chạy tàu S ở đường mức đo cần thiết để thực
hiện các mức đo và xác định tốc độ tàu được tính theo cơng thức :
S = 0,067 vS
Với

Vs(hải lí/h) – tốc độ tàu
S (hải lí )- quãng đường chạy tàu

Thực tế theo thống kê các trường thử tàu hiện có trên thế giới thì chiều dài
đoạn đo S 1 hải lí
2. Độ dài đoạn chạy đà
Việc lựa chọn độ dài hợp lí phần chạy đà của đường mức đo đã được chú ý
trong thực tế của ngành hàng hải tại nhiều nước và trong hàng loạt tác phẩm của
nhiều tác giả nước ngoài.

6


Theo số liệu của tuyến thử tàu ROKLEND (Mỹ), đoạn chạy đà ở phía của
đoạn đo là 3 hải lý.
3. Lựa chọn vị trí các vật liệu của tiêu trên đường mức đo
Giới hạn phân ly cho phép của mắt nhìn bình thường là góc một phút. Trên
đường hành trình của tàu, theo đường mức đo, người ta đặt một đoạn A1A2, sao
cho góc giữa hai vật hiệu nhỏ hơn một phút, do đó bất kì điểm nào trong khoảng
này đều có thể được coi là điểm đánh dấu bắt đầu đo tốc độ.
Đại lượng OA1= OA2 được coi là đường nhạy cảm của tiêu vạch tuyến, và
được kí hiệu bằng chữ W.
Để tìm hiểu thức tính W, sử dụng quan hệ:
tgα = tg(β – γ) (2))

(2)

Biến đổi nó thàng dạng:
tgα =

tg  tg
1  tg.tg

(3)

Sau khi đưa vào biểu thức (2) các giá trị tgβ và tgγ) (2) và những thực hiện
biến đổi đơn giản, chúng ta có:
W=

W2
d

2

tg  +

Dc
tgα + Dctgα
d

1-Vật hiệu phía trước
2- Vật hiệu phía sau

d

2

Dc

1







A1

0

7

A2

(4)


Hình 1 – Xác định độ nhạy cản tuyến tính của tiêu vạch tuyến
Có thể bỏ qua số hạng đầu tiên của vế phải của biểu thức (4), vì nó sẽ là số
nhỏ hơn rất nhiều so với hai số hạng sau, khi đó phương trình (4) có dạng:
dW=tg  Dc(Dc+d)
từ đó: W=tg  Dc(

Dc
 1)
d

(5)
(6)

Sau khi thay tang của góc bằng giá trị khả năng nhìn cho phép của mắt và
đưa vào hệ chiếu sang vật hiệu ∞’(đối với ánh sáng ngày ∞’=2, đối với ánh sáng
đêm ∞’=3,5) chúng ta thu được giá trị độ nhạy cảm tuyến tính của tiêu vạch
tuyến tính bằng mét.
W=  ’  0DC(1+k)
Với

k=

DC
d

(7)
(8)

Dc(m)- Khoảng cách từ vật hiệu phía trước đến đường mức đo
∞ 0 -góc giới hạn nhìn cho phép của mắt
d (m)-khoảng cách giữa các vật hiệu của tiêu vạch tuyến.
Như đã thấy từ công thức (6) để giảm sai số khi xác định khoảng cách
giữa các tiêu vạch tuyến cần phải để ý tỷ số Dc:d là nhỏ nhất. Nhưng thực tế tỷ
số này thường không nhỏ hơn 3.

8

Câu hỏi ôn tập chương 2.
Câu 1. Yêu cầu chung của tuyến thử tàu?
Câu 2. Công tác chuẩn bị tàu và các thiết bị, dụng cụ dùng thử tốc độ?
Câu 3. Yêu cầu chung đối với tốc độ gió và dòng chảy khi thử tàu?
Câu 4. Yêu cầu chung về chiều dài đoạn đo khi thử tốc độ tàu?

9


CHƯƠNG 3: NỘI DUNG THỬ TÀU
3.1. Thử đẩy
3.1.1. Thử tốc độ
1. Mục đích
Thử tốc độ ln là thành phần của các thử nghiệm tiếp nhận – bàn giao của
nhà máy với chủ tàu và là nghiệm cấp nhà nước.
Kết quả thu được qua thử tốc độ cho biết quan hệ phụ thuộc của tốc độ
hành trình và số vịng quay chân vịt và công suất yêu cầu của động cơ chính ở
lượng chiếm nước định mức cũng như ở các chế độ tải trọng đặc biệt khác trong
toàn bộ dải biến đổi của tốc độ tàu, trị số lớn nhất có thể đạt được và trị số đặc
biệt của tốc độ hành trình, sự phụ thuộc của lực đẩy chân vịt vào số vòng quay,
đặc trưng xoắn của động cơ.
Các nước Nga, Mỹ, Anh, Nhật… đã soạn thảo tài liệu định mức quy định
trình tự và quy tắc tiến hành thử nghiệm. Những hướng dẫn tiêu chẩn hóa việc
tiến hành thử tốc độ tàu đã được quy định tại Hội nghị quốc tế các bể thử lần thứ
11 và 12. Các tài liệu kể trên xác định đặc điểm công việc chuẩn bị tàu để thử
nghiệm, điều kiện và trình tự tiến hành thử, yêu cầu đối với vùng thử, điều kiện
khí hậu thủy văn.
2. Chuẩn bị tàu và các thiết bị, dụng cụ cho thử tốc độ

2.1. Công tác chuẩn bị tàu
Trong quá trình chuẩn bị tàu đi thử tốc độ, trước hết cần phải cho thiết bị
động lực hoạt động theo thứ tự các chế độ cần thiết để thiết bị động lực có thể
làm việc ở mọi chế độ đã định trước, kể cả chế độ công suất đặc biệt .
Đối với tàu được sửa chữa lớn hoặc hoán cải, phải đưa tàu lên đốc kiểm tra,
làm sạch và sơn phần ngậm nước, kể cả các phần nhô của tàu. Những sai lệch
không khắc phục được so với kích thước thiết kế của phấn nhơ cần phải lập biên
bản.
Kết quả kiểm tra khảo sát phần ngậm nước, các phần nhô, chân vịt cũng
như kết quả kiểm tra dấu mớn nước, các ghi chép về việc khắc phục những

10


khuyết tật phát hiện được sẽ được ghi vào biên bản hoặc hồ sơ chuyên môn sử
dụng cho các công tác thử nghiệm.
3.1.2. Chuẩn bị dụng cụ, thiết bị thử
Trong tiến hành thử tốc độ thường sử dụng các đồng hồ và thiết bị sau:
+ Đồng hồ dây và các đồng hồ điện
+ Đồng hồ vòng quay, các thiết bị cơ khí dùng đo vịng quay, máy ghi tốc
độ vịng quay loại xung lượng.
+ Đồng hồ đo lực xoắn và máy ghi lực xoắn.
+ Đồng hồ đo lực đẩy.
+ Đồng hồ đo dầu và các bình nhiên liệu, đồng hồ đo cơng suất chỉ thị.
+ Đồng hồ đo sức gió và máy ghi lực gió.
+ Các nhiệt kế.
Để giảm nhiều nhất sai dụng cụ do gây ra khi tiến hành thử tốc độ cần phải
hiệu chuẩn và kiểm tra các đồng hồ, các thiết bị đo trước khi thử nghiệm và sau
khi thử nghiệm.
3.1.3. Xác định lượng chiếm nước của tàu.

Để biết trị số lượng chiếm nước của tàu tại những thời điểm khác nhau,
chẳng hạn ở mỗi chế độ thử tốc độ, thì trước khi bắt đầu và sau khi kết thúc thử
nghiệm, cần phải xác định chiều chìm tại mỗi mớn nước và tính tốn lượng
chiếm nước theo tỉ lệ BONJEAN.
Lượng chiếm nước và hoành độ tâm nổi được tính qua tích phân:
L/2

V=

và

dx

 L/2

xc =

1
V

L/2

dx

 L/2

(1)
Tải trọng phân bố dọc theo chiều dài thân tàu không đều gây ra độ võng.
Trên nước tĩnh độ võng lớn nhất có thể đạt tới 0,2 đến 0,3m. Trường hợp này
đường nước trên tỉ lệ BONJEAN có dạng cung cong. Độ võng (hoặc uốn) lớn

nhất, một cách tương đối chính xác có thể coi sẽ có ở mặt phẳng sườn giữa cịn
lượng hiệu chỉnh biến lượng của lượng chiếm nước tính theo công thức:
11


 = -(2  2/2)(2-  )LBf

(2)

Trong đó f là độ võng hoặc uốn lớn nhất. Theo hình vẽ độ võng tại sườn
giữa này được chính xác theo cơng thức :
f=D+t–F–m-

(3)

d CP

Với: D- chiều cao mạn lý thuyết
t -chiều dày dải tôn mép boong
F – chiều cao mạn khô mùa hè
m -khoảng cách đo theo mạn từ đường nước chở hàng mùa hè đến
mức nước trong mặt phẳng sườn giữa.
d CP

-chiều chìm lý thuyết trung bình ở giữa tàu khi thân tàu có biến

dạng:
d CP

=

1
2

 lH  l K

 L  (l  l ) (d HM  d KM )  (d HM  d KM )  t K

H
K


(4)
Trong đó :

tK

là chiều dày sống đáy.

Tỉ lệ bonjean khi xây dựng thường khơng tính đến phần nhơ. Thể tích va
momen tĩnh của chúng cần xác định bằng các tính tốn riêng để đảm bảo độ
chính xác khi xác định lượng chiếm nước  và hoành độ tâm nổi

xC .

Song song với việc đó, trong thời gian thử nghiệm cần phải tính tốn liên
tục việc tiếp nhận và tiêu thụ các tải trọng thay đổi, trước hết là nhiên liệu và
nước . Lượng chiếm nước tính theo các thánh phần trọng lượng của tàu được so
sánh với lượng chiếm nước tính theo tỉ lệ bonjean, sai số khi so sánh không
được lớn hơn 1%.

Trước khi thử, độ nghiêng ngang của tàu phải bằng khơng, độ dọc nghiêng
tính theo cân bằng tàu o lượng chiếm nước định mức khi thử. Trong suốt thời
gian thử độ nghiêng ngang không được lớn hơn 10
3.2. Các phương pháp đo tốc độ
Tốc độ tàu trong quá trình thử được xác định bằng nhiều phương pháp khác
nhau. Phổ biến rộng rãi nhất là phương pháp xác định tốc độ tàu qua đường mức
đo. Các đường mức đo được hình thành bởi khoảng cách được biết chính xác
12


giữa các tiêu đặt trên bờ. Tốc độ tàu được xác định theo thời gian tàu chạy qua
khoảng cách đã biết trên mức đo. Phương pháp này là một trong các phương
pháp chính xác nhất để đo tốc độ tàu.
Thời gian gần đây để đo tốc độ tàu, nhiều nước đã sử dụng hệ thơng vơ
tuyến dẫn đường, nói riêng là hệ thống dẫn đường pha. Với độ chính xác tương
đối thấp hơn, tốc độ tàu cũng cố thể được đo nhờ trạm vô tuyến định vị riêng
của tàu. Trạm vô tuyến định vi đo trực tếp khoảng cách đến một đối tượng xác
định nào đó trong khoảng thời gian ngắn, đối tượng này phản xạ tốt các sóng vơ
tuyến.
Đo tốc độ tàu theo hinh quạt phương vị của hai tiêu, hoăc nhờ hai phương
pháp hoa tiêu hàng hải, chẳng hạn đo theo các đèn biển cách nhau một khoảng
đã biết, có độ chính xác khơng đạt u cầu.
Mặc dù có chút ít phức tạp nhưng xác định tốc độ tàu bằng đường mức đo
hoặc xác định nhờ các thiết bị vơ tuyến hàng hải bao giờ cũng thích hợp hơn và
tốt hơn việc đo tốc độ tàu nhờ đồng hồ đo tốc độ, ống pitto, lưu tốc kế quay
thủy văn do các thiết bị này có độ chính xác thấp tuy chúng đo được tốc độ tàu
một cách trực tiếp so với nước.
Tốc độ tàu được tính gián tiếp qua mối quan hệ:
V=

S
t

(5)

Với : v (m/s) - là giá trị trung bình số học của một vài số đo tốc độ.
S (m) - là giá trị trung bình số học của quãng đường đi.
t (sec) - là giá trị trung bình số học của thời gian chạy.
Như đã biết, sai số của kết quả đo gián tiếp (tốc độ được tính theo qng
đường và thời gian được đo) hình thành từ sai số của các kết quả trong mỗi lần
đo trực tiếp ở trong mỗi số đo gián tiếp. Khi đo gián tiếp, người ta tìm sai số
tương đối (trung bình bình phương, xác xuất, giới hạn) của mỗi số đo trực tiếp
và tính sai số tương đối của số đo gián tiếp.
Đại lượng sai số phụ thuộc vào 3 thành phần: độ nhảy cảm của tiêu, chiều
dài hành trình của tàu theo đường mức đo và tốc độ của tàu.

13


3.3. Số lượng hành trình cần thiết khi thử tốc độ tàu
Để giảm ảnh hưởng của dòng chảy và của gió đến các kết quả thử nghiệm
tốc độ tàu thủy cũng như loại trừ sai số ngẫu nhiên, thông thường người ta thực
hiện chạy tàu nhiều lần theo hướng ngược chiều nhau ở một và chỉ một trị số
vòng quay của chân vịt. Số lượng hành trình của tàu trên đường mức đo được
lựa chọn tùy thuộc vào đặc tính của dòng chảy ở vùng thử nghiệm.
Hiện nay, phần lớn các phương pháp tiêu chuẩn đề xuất việc tiến hành 3
lần hành trình. Một số trong các phương pháp này, thí dụ, phương pháp của Hội
nhưng người đóng tàu và kỹ sư hàng hải SNAME, cho phép tính hành trình 2
lần theo hướng ngược chiều nhau trong trường hợp, nếu tốc độ dịng chảy khơng
biến đổi theo thời gian, hoặc biến đổi rất ít, khơng đáng kể.

Phương pháp Hiệp hội đóng tàu Anh BSRA soạn thảo, kiến nghị lên thực
hiện 2 lần chạy tàu ngược nhau cho mỗi chế độ, tốc độ và chỉ khi cần chính xác
hóa quan hệ ”tốc độ, công suất” đối với điểm tương ứng với cơng suất lớn nhất
của động cơ chính thì tiến hành 3 lần chạy tàu.
Hiệp hội nghiên cứu khoa học đóng tàu của Nhật Bản cho phép tiến hành
chạy tàu 3 lần trên đường mức đo. Các tàu cao tốc và Cano (tàu cánh ngầm tùa
lướt gắn các động cơ chính mạnh.v.v.v) có thể thự hiện chạy 2 lần, vì tộc độ của
chúng lớn hơn dịng chảy.
Trong thực tế, ngành đóng tàu của Liên Xô cũ quy định thực hiện tàu chạy
3 lần trên đường mức đo, chạy lần thứ nhất theo 1 hướng, chạy lần thứ 2 theo
chiều hướng ngược lại, chạy lần 3 trùng lần 1. Tốc độ trung bình v của tàu và số
vịng quay trung bình n của trục chân vịt ở chế độ thử nghiệm được xác định
theo công thức:
V=
N=

v1  2v 2  v3
4
n1  2n 2  n3
4

(6)
(7)

Trong đó: v 1 và n 1 - tốc độ tàu và số vòng quay của trục chân vịt đo được
ở mỗi lần chạy của tàu( i=1,2,3)
14


Việc tính tốn ảnh hưởng của gió và dịng chảy cũng như sai số ngẫu nhiên

là nhiệm vụ phức tạp và còn chưa được giải quyết triệt để dù tất yếu là nhưng
yếu tố trên làm giảm độ chính xác khi xác định tốc độ tàu.
Vì vậy, sai số bằng 1% khi xác định tốc độ tàu được coi là sai số gần thực
tế nhất.
3.4. Thứ tự và điều kiện tiến hành thử tốc độ
Các phương pháp thử nghiệm tốc độ ở trong nước cũng như ở nước
ngoài, đã tiến hành thử tốc độ ở 1 số chế độ làm việc của động cơ chính.
Chẳng hạn, phương pháp được hiệp hội nghiên cứu đóng tàu của Anh
BSRA soạn thảo hiệu chính sửa sử dụng thử tốc độ tàu trên đường mức đo, đã
kiến nghị tiến hành các thử nghiệm tiến đối với tàu, tối thiểu là ở 4 chế độ tốc độ
khác nhau.
Phương pháp thử nghiệm tốc độ được tiêu chuẩn hóa của Mỹ do Hội
những người đóng tàu kĩ sư hàng hải SNAME soạn thảo, đã dự kiến trước tùy
thuộc vào loại tàu, mục đích thử và phương pháp xử lý kết quả thử, việc tiến
hanh các thử nghiệm ít nhất ở 4 chế độ tốc độ, bao gồm vùng từ một nửa giá trị
tốc độ tàu đến giá trị lớn nhất
Hiệp hội nghiên cứu khoa học đóng tàu nhật bản hướng dẫn thử nghiệm
các tàu ở 4 chế tc , ẳ, ẵ , ắ, v ch tổng cơng suất động cơ chính. Các
thử nghiệm ở ¼ cơng suất động cơ chính có thể được bỏ qua, nếu khơng có đủ
thời gian thử nghiệm tốc độ ở chế độ này.
Trong thực tế ngành đóng tàu của Liên Xô cũ khi thử nghiệm các tàu vận
tải, đã thiết lập 5 chế độ bắt buộc sau đây để tiến hành thử nghiệm tốc dộ:
n=

nN

;

n = 1,08

nN

; n = 0,91 n N

; n = 0.79 n N

;n=

0.63 n N
Với

nN

là số vòng quay định mức của chân vịt trong một phút khi động cơ

ở công suất lớn nhất.
Trước khi tiến hành thử tốc độ phải lập ra chương trình thử nghiệm,
chương trình này dự kiến trước thứ tự làm việc thự hiện các phép đo và quan sát,
bố trí những người tham gia thử nghiệm tại các trạm quan sát. Trong chương
15


trình cũng nói rõ số lượng, chế độ thử nghiệm, thời gian bắt đầu, thời gian kết
thúc mỗi chế độ chính xác đến 5 phút. Tất cả những người tham gia thử tàu cần
làm quen với chương trình thử nghiệm. Trong thời gian thử tàu trên đường mức
đo, các quá trình sau đây được tiến hành:
- Đo tốc độ tàu theo thơi gian tàu đi qua khoảng cách giữa các tiêu phân
định, đoạn đo trên đường mức đo, hoặc đo trên đường giao thao phân tuyến.
- Xác định số vòng quay của chân vịt nhờ các máy đếm cơ học hoặc đồng
hồ đo vịng quay kiểu xung lượng.

- Đo cơng suất của động cơ chính nhờ đồng hồ đo lực xoắn.
- Xác định tốc độ gió và hướng gió.
Dưới đây trình bày 1 số vấn đề liên quan đến thứ tự tiến hành đo tốc độ tàu:
Thơi gian tàu chạy qua các khoảng đo của đường mức đo cần được xác
định bởi người quan sát có dùng đồng hồ bấm giây. Vì các vạch tuyến được
quan sát đặc biệt tốt nhờ các ống quang học được lắp đặt trên cánh gà của các
đài chỉ huy, nhờ các máy định vị, các bộ lặp của la bàn, hoặc nhờ các ống nhịm
cực mạnh.
Trong các trường hợp này, thơng thường hoa tiêu theo dõi sự đi qua các
vạch tiêu vạch tuyến, còn người trợ lý, theo mệnh lệnh cắt thời điểm đi qua tiêu
trên đòng hồ bấm giây. Các số đo lấy được ở đoạn 2÷3 đoạn trung gian dùng
đánh giá tính không đổi của tốc độ tàu trong thời gian thử nghiệm.
Mỗi nhóm người quan sát ghi lại kết quả đo tốc độ tàu vào một số biểu mẫu
được chuẩn bị trước, khi kết thúc thử nghiệm sẽ chuyển cho nhóm xử lý kết quả
thử nghiệm.Trong quá trình thử nghiệm cần ghi chép liên tục độ lệch của bánh
lái so với mặt phẳng đối xứng của tàu, và độ lệch của tàu so với hướng hành
trình đã định, các kết quả quan sát này được ghi vào biên bản thử nghiệm.
Tốc độ và hướng gió cần được ghi chép một cách có hệ thống trong mỗi
hành trình của tàu nhờ máy đo gió hay đo gió tự ghi va con quay chỉ hướng gió.
Việc quan sát trạng thái biển phải tiến hành liên tục, các kết quả quan sát được
ghi vào biên bản thử nghiệm, trong đó cần chỉ rõ hướng chuyển động và độ cao

16


của sóng, độ cao của sóng được đánh giá bằng mắt của những người quan sát có
kinh nghiệm.
Các phương pháp tiến hành thử nghiệm được áp dụng ở nhiều nước, hướng
dẫn ghi trị số dòng chảy tại một số điểm khác nhau của đường mức đo. Thêm
vào đó cần ghi trị số và hướng của dòng chảy theo các số liệu của bản đồ hệ

thống hóa thủy văn.
Khi tiến hành đo, điều quan trọng là bảo đảm tính địng thời của các phép
đo. Muốn vậy những người quan sát cần có các đồng hồ được kiểm lại giữa
chúng với nhau.
Trong việc ghi chép các quan sát , trước tiên ghi chép thứ tự của chế độ thử
hay số vòng quay của chân vịt, sau đó ghi thời gian đo hay thời gian quan sát với
độ chính xác đến 1 phút.
Chỉ sau khi đã đưa những số liệu này vào các bảng trong biên bản theo dõi
mới tiếp tục ghi các kết quả đo hay kết quả quan sát trực tiếp.
Nếu khơng có các thiết bị chun mơn để làm đồng bộ các phép đo thì nên
sử dụng thiết bị tín hiệu âm thanh có trên tàu, tín hiệu âm thanh thông báo cho
những người quan sát. Trong các trường hợp cần thiết cần thông báo, cho phép
sử dụng các thiết bị thông tin liên lạc giữa các đài quan sát.
Việc trung bình hóa các giá trị đo được của số vịng quay chân vịt và của
cơng suất đối với mỗi chế độ, được thực hiện theo các công thức tương tự như
cơng thức (10) tính trung bình hóa các giá trị tốc độ tàu.
Sau khi trung bình hóa các giá trị của tàu ta thu được, người ta sử dụng đồ
thị quan hệ:
Ne
v
f( s)
3
n
n

(8)

Với Ne (cv)- giá trị trung bình của công suất được đo ở chế độ thử nghiệm
v s (hải lý/ giờ) – tốc độ trung bình của tàu
N(vịng/phút)- số vịng quay trung bình của chân vịt.

Quan hệ phụ thuộc kể trên,phải có dạng gần với đường thẳng trong giới
hạn biến đổi từ 25 đến 110% công suất định mức của động cơ chính.
17


3.5. Đo tốc độ tàu bằng thiết bị vô tuyến hàng hải
Ngành điều khiển tàu hiện nay sử dụng ngày càng nhiều các phương tiện
kỹ thuật, vô tuyến khác nhau, phổ biến nhất là các hệ thống vô tuyến hàng hải
kiểu pha và các hệ thống xung lượng.
Trong các hệ thống vơ tuyến hàng hải kiểu xung lượng, có thể nêu ra hệ
thống hàng hải chủ yếu dẫn đường tầm xa “ Loran”. Nhưng để xác định tốc độ
tàu, hệ thống này khơng phù hợp, vì vị trí tàu được xác định nhờ hệ thống này
có độ chính xác từ 400m đến 1km.
Hệ thống kỹ thuật vô tuyến pha cho độ chính lớn hơn trong xác định vị trí
của tàu theo thời gian, hồn tồn có thể sử dụng để đo tốc độ và vị trí của tàu khi
tiến hành các thử nghiệm tốc độ và thử nghiệm tính cơ động.
Các phương pháp xác định vị trí tàu nhờ sự giao thoa của sóng vơ tuyến
(phương pháp giao thoa vơ tuyến) khi thưc hiện thử nghiệm tàu có những ưu
điểm sau: có thể thử nghiệm trong điều kiện tầm nhìn xấu và trong bất kỳ thời
gian nào của một ngày đêm, có thể khơng có dịng chảy thủy triều lên xuống rõ
ràng
Khuyết điểm của phương pháp giao thoa vô tuyến pha là sự cồng kềnh,
phức tạp của thiết bị và cần nhiều nhà chuyên môn.
Thời gian gần đây, các tài liệu của nước ngoài giới thiệu về áp dụng thiết bị
vơ tuyến hàng hải được hồn thiện của Anh “dekka” dùng xác định tốc độ và
tính cơ động của tàu, thiết bị trên làm việc theo nguyên lý của ống dị pha. Nhiều
chun gia của Anh cho rằng với cơng việc sử dụng có hiệu quả các hệ thống vơ
tuyến hàng hải này, các đường mức đo cổ điển dần mất đi cơng cụ của mình.
Khi thử nghiệm tính cơ động, các điểm riêng biệt của vị trí tàu được ghi
vào bản đồ, có sử dụng các số chỉ của la bàn (để định hướng mặt phẳng đối

xứng của tàu, tại mỗi thời điểm thử nghiệm). Trong thử nghiệm loại này, nhờ
thiết bị ghi người ta ghi lại các góc bẻ lái, số vòng quay của chân vịt, các thời
điểm truyền lệnh cho thuyền viên v.v .
Để loại trừ ánh hưởng của dịng chảy do gió và dịng chảy do thủy triều lên
xuống, đặc tính cơ động của tàu khi xác định tốc độ của nó đối với nước nhờ các
18


phương pháp có tuyến giao thoa, có vài sự thay đổi so với sự cơ động trên
đường mức đo cổ điển. Khi sử dụng các phương pháp vô tuyến, hướng hành
trình có thể lựa chọn một cách tùy ý để có thể loại bỏ dịng chảy và dễ dàng cơ
động.
Để thử tính cơ động, phương pháp này yêu cầu 3 lần chạy tàu, hướng hành
trình của mỗi lần chay được bố trí góc 1200. Ở đầu và ở cuối mỗi lần chạy cũng
như sau các khoảng thời gian 20 -30 giây, người ta tìm tọa độ của tàu. Tốc độ
tàu trên mỗi hành trình được xác định như trung bình số học của các lần đo
tương ứng. Tốc độ tàu ở mỗi chế độ người ta xác định bằng cách dựng hình học.
Các phương tiện vơ tuyến hàng hải, nói riêng là các hệ thống giao thoa vô
tuyến pha, nhờ những ưu điểm kể trên sẽ được sử dụng rộng rãi khi thực hiện
các thử nghiệm tộc độ và thử nghiệm tính cơ động của tàu.
Có cơ sở để giả thiết rằng trong 1 tương lai gần, độ chính xác trong xác
định vị trí của tàu nhờ các vơ tuyến hàng hải mới sẽ đạt 3-4 mét. Độ chính xác
này cao hơn nhiều so với độ chính xác thường nhận trên khoảng đo giữa điểm
cắt nhau của các đường thẳng kẻ qua các vật hiệu của tiêu với đường phần đo
của 1 đường mức đo tốt nhất.
Khi thực hiện thử tốc độ và thử tính cơ động cịn có thể sử dụng các máy
vô tuyến định vị (ra đa) ở tàu. Trong trường hợp này cần có bộ phận phản xạ thụ
động vơ tuyến định vị tin cậy.
Có thể sử dụng vỏ kim loại của tàu khác đỗ tại chỗ cùng với tàu được thử
nghiệm hoặc sử dụng 1 vật lớn nào đó dễ dàng được phân biệt ở trên bờ hay trên

biển, thí dụ, dùng đèn biển làm bộ phận phản xạ thụ động vơ tuyến định vị.
Độ chính xác của phương pháp thử nghiệm tốc độ tàu với việc dùng các
máy vô tuyến định vị phụ thuộc vào các khả năng kỹ thuật của các máy này, nên
độ chính xác này thấp hơn đáng kể so với độ chính xác khi sử dụng vận tốc kế
vơ tuyến hay ống dò pha.
Đo số vòng quay của trục chân vịt:
Việc đo chính xác số vịng quay của chân vịt có ý nghĩa quan trọng để thu
được các số liệu tin cậy về chất lượng hành trình của tàu. Trong quá trình thử
19


nghiệm, các chế độ hoạt động của động cơ được ghi lại trong biểu ghi của tốc kế
điện đặt tại trạm điều khiển trong khoang máy.
Tuy nhiên để giảm sai số trong biểu ghi của tốc kế điện nên đo trực tiếp
vòng quay của trục chân vịt bằng tốc kế góc. Các tốc kế góc lắp trên tàu có sai
số qui đổi (2 3)%, không thể sử dung để đo vịng quay của trục trong q
trình thử tốc độ tàu.
Ngoại lệ, việc sử dụng các máy đo là tổ hợp những máy đo số vịng quay
kiểu cơ khí lắp đặt trên các động cơ đốt trong và trên các cụm tuốc bin cho phép
ghi được số vòng quay trục chân vịt trong khoảng thời gian xác định và có được
số đọc với độ chính xác chấp nhận được.
Một vài tổ hợp máy đếm có bộ giảm tốc độ được lắp ở trong làm giảm số
vòng quay, trong trường hợp này máy đếm sẽ chỉ số vòng quay là bội của số
vịng quay thực tế. Độ chính xác cao khi đo số vòng quay sẽ được đảm bảo khi
sử dụng máy đo sung lượng. Trong sử dụng, thuận tiện hơn số vịng quay trục
kiểu quang điện.
3.6. Đo cơng suất trên trục chân vịt
Cơng suất trên trục chân vịt có thể xác định bằng phương pháp tính tốn
theo các giá trị đã biết của moomen xoắn. Thành phần đàn hồi trong các dụng cụ
này là truc của tàu thủy hoặc phần lắp thêm đặc biệt vào trục, sự biến dạng của

chúng tỉ lệ thuận với momen xoắn đặt vào trục.
Theo phương pháp đo sự biến dạng, các đồng hồ đo xoắn có thể phân chia
ra: Đồng hồ đo xoắn kiểu cơ khí, kiểu quanng học và kiểu điện. Đối với cá đồng
hồ - dụng cụ này, giá trị được đo của các momen xoắn có liên quan tới các đặc
tính đàn hồi và đặc trưng cho hình học của trục, cũng như với hệ số biến đổi của
thiết bị đo.
Trong những năm gần đây, người ta sử dụng các đồng hồ lực xoắn để chế
tạo dựa trên cơ sở đo chuyển dịch bước pha của điện áp ra trong các hệ thống
của bộ biến đổi lắp đặt trên trục. Trong trường hợp này, người ta chỉ đo chỉ số
giữa chuyển dịch bước theo thời gian với chu kỳ quay của trục, tỉ số này phụ
thuộc vào góc xoắn của phần đo (đoạn đo) của trục.
20