Thiết kế sơ bộ tàu lai dắt 3000cv phục vụ tại công ty hvs

1


2

LỜI NĨI ĐẦU
Do nhu cầu sửa chữa, hốn cải tàu ngày càng lớn tại nhà máy tàu biển HVS.
Nhằm tăng cường đội tàu kéo phục vụ việc lai dắt tàu ra vào nhà máy, nhà máy tàu
biển HVS có kế hoạch đóng mới tàu lai dắt 3000CV.
Với mục đích tạo điều kiện cho sinh viên tốt nghiệp được tiếp cận thực tế và
ứng dụng những kiến thức chuyên môn được trang bị để giải quyết những vấn đề cụ
thể em được phân công thực hiện đề tài: Thiết kế sơ bộ tàu lai dắt 3000CV phục vụ
tại Công ty HVS.
Thiết kế tàu nói chung và loại tàu chuyên dụng như tàu kéo nói riêng là một
lĩnh vực khó, địi hỏi kiến thức chuyên ngành sâu rộng, nền tảng kinh nghiệm dày
dặn trong lĩnh vực thiết kế . Tuy nhiên với nhận thức đây là cơ hội tổng kết những
kiến thực chuyên môn đã học và tiếp cận với thực tế công việc thiết kế tàu nên khi
được giao đề tài, với sự hướng dẫn nhiệt tình của GV Bùi Văn Nghiệp và các thầy
trong bộ môn em đã nỗ lực hoàn thành nội dung đề tài theo đúng thời gian yêu cầu.
Những nội dung thực hiện trong đề tài sẽ được trình bày cụ thể trong các
chương sau đây:
Chương I. Đặt vấn đề
Chương II. Thiết kế tuyến hình
Chương III. Thiết kế bố chung và kết cấu
Chương IV. Tính tốn sức cản, kiểm tra sức kéo và ổn định tàu
Chương V. Kết luận và kiến nghị.
Tuy nhiên do khối lượng công việc khá lớn, thời gian thực hiện đề tài hạn
chế, tài liệu phục vụ cho việc nghiên cứu thiết kế tàu lai dắt không nhiều, kiến thức
thực tế chưa đủ nên chắc chắn khơng thể tránh khỏi những thiếu xót. Em kính mong

3

nhận được sự hướng dẫn cụ thể của các thầy để củng cố kiến thực và hoàn thiện hơn
nội dung thực hiện trong đề tài.
Em xin chân thành gửi lời cảm ơn tới thầy Trần Văn Nghiệp và các thầy
trong bộ mơn đã tận tình hướng dẫn em hồn thành đề tài.
Nha trang, ngày…. Tháng…. Năm 2007
Sinh viên thực hiện

Trần Văn Nguyên


4

Chương 1:

ĐẶT VẤN ĐỀ
1.1 Tổng quan về vấn đề thiết kế tàu
Tàu là cơng trình nổi hoạt động trong điều kiện phức tạp, để cho con tàu
được hoạt động hiệu quả thì các khâu trong quá trình hình thành con tàu phải được
tiến hành một cách khoa học.
Thiết kế tàu là công việc vô cùng quan trọng trong công tác đóng mới tàu.
Nó quyết định đến chất lượng của cả con tàu và cũng là công việc phức tạp, ngày
nay với phát triển của khoa học kỹ thuật và dưới sự trợ giúp của máy tính, thiết kế
tàu ngày càng có những bước phát triển mới, tiến bộ hơn so với trước kia, rất ngắn
được thời gian, đạt hiệu quả cao. Hiện nay ở nước ta có chủ yếu ba phương pháp
thiết kế tàu chính;
- Thiết kế theo kinh nghiệm sử dụng tàu mẫu
- Thiết kế theo quy phạm
- Thiết kế theo lý thuyết tối ưu.

Phương pháp thiết kế theo tàu mẫu là dựa vào mẫu tàu có sẵn có các đặc
điểm hình học tương đồng và có tính năng hành hải tốt, đã qua kiểm nghiệm của
thực tế. Sau khi lựa chọn được tàu mẫu phù hợp với tàu định thiết kế sử dụng các
phương pháp toán học (phương pháp đồng dạng) để đưa tàu mẫu về đúng tàu thiết
kế. Phương pháp này đơn giản chủ yếu áp dụng cho các tàu nhỏ, tàu cá là chủ yếu.
Phương pháp thiết kế theo quy phạm là phương pháp thiết kế theo một tiêu
đã được định trước, hình thành từ những kinh nghiệm và kết quả tính tốn thiết kế,
chế tạo …và sử dụng thực tế. Thiết kế theo quy phạm đơn giản, đảm bảo về độ bền
thân tàu, tiết kiệm thời gian. Hiện nay chủ yếu sử dụng quy phạm để đóng tàu, các
quy phạm ngày càng hồn thiện, và hiệu quả hơn, ngày càng đáp ứng được yêu cầu


5

sử dụng khắc khe, đặc biệt là quy phạm đóng tàu của các nước đóng tàu phát triển
như Lloy’s Register, ABS, NK... Nhược điểm của phương pháp này thường có xu
hướng dư bền dẫn đến tốn kém vật liệu ảnh hưởng đến tính kinh tế của tàu thiết kế.
Thiết kế theo lý thuyết tối ưu; ta đi so sánh đối chiếu hàng loạt các phương
án thiết kế dùng cho một con tàu sau đó lựa chon một phương án phù hợp nhất.
Thực chất của phương pháp lý thuyết tối ưu là đi lập và giải hệ phương trình thiết
kế (chủ yếu là bất phương trình). Số phương trình hay bất phương trình càng nhiều
thì càng cho kết quả sát với thực tế. Bài tốn tối ưu ở đây khơng chỉ về mặt kỹ thuật
mà còn về mặt kinh tế, sao cho con tàu được thiế kế phải có tính hiệu quả kinh tế
nhất cho nhà sản xuất và người sử dụng. Giả hệ phương trình thiết kế càng chính
xác thì ta sẽ lựa chọn được con tàu tối ưu nhất, tận dụng được những lợi thế của tàu
được lựa chọn.
Trong thực tế sản xuất của ngành đóng tàu của thế giới nói chung và nước ta
nói riêng thường kết hợp tất cả ba phương pháp trên để tận dụng được ưu điểm và
hạn chế được nhược điểm của từng phương pháp để thiết kế được một con tàu hiệu
quả an toàn và kinh tế nhất.

Hiện nay ở nước ta việc đóng mới các tàu cỡ lớn như tàu hàng, tàu dầu lớn ở
một số nhà máy đóng tàu lớn chỉ làm công tác thiết kế công nghệ là chủ yếu, các
bản vẽ thiết kế cơ bản (basic design drawings) thường được mua hoặc được các chủ
tàu là các công ty đóng tàu hay các hãng thiết kế tàu trên thế giới chuyển giao, áp
dụng tiêu chuẩn của các đăng kiểm nước ngồi. Một số tàu nhỏ thì được Viện thiết
kế tàu thuỷ Việt Nam trực tiếp thiết kế và áp dụng quy phạm trong nước, do thực tế
và năng lực thiết kế tại các nhà máy đóng tàu cơng việc chủ yếu là lập các vẽ thi
công rồi tiến hành đóng theo quy phạm áp dụng.


6

1.2 . Giới thiệu chung về tàu kéo
Lai dắt tàu là dịch vụ rất cần thiết tại các cảng biển, đặc biệt không thể thiếu
tại các cảng biển lớn. Dẫn dắt tàu ở các khoảng không gian hẹp, kéo các tàu lớn
bảo vệ chúng khỏi các tai nạn không mong muốn khi ra vào cảng, hay tránh các va
chạm với các tàu khác neo đậu trong cảng. Ngoài ra các tàu kéo cịn có nhiệm vụ hộ
tống các tàu dầu lớn ra vào cảng cung cấp lực lái cho các tàu dầu tải nặng đảm bảo
chúng đặt dưới sự kiểm sốt tránh các tai nạn khơng mong muốn xảy ra, sẵn sàng
hoạt dộng trong các trường hợp khẩn cấp. Kéo các tàu không sử dụng nữa đến nơi
phá hủy, kéo đẩy các cơng trình nổi (cần cẩu nổi, dàn khoan…) khơng có thiết bị
vận hành (chân vịt), ngồi việc lai dắt các tàu ra thì chúng cịn có nhiệm vụ cứu hộ
cứu hoả.

H.1.1. Lai dắt tàu tại Công ty HVS
Đối với tàu lai dắt thì sức kéo và sức đẩy là yếu tố hàng đầu, hầu hết các tàu
kéo tại các cảng chủ yếu dùng lai dắt các tàu lớn có cơng suất lớn có thể lên đến
22.000 HP, hiện nay một số tàu kéo còn trang bị thêm các trang thiết bị phụ phục vụ
trong các trường hợp khẩn cấp như bơm cứu hỏa, máy nén khí…đối với tàu kéo mà
nói thì sức kéo và khả năng điều khiển là hai ‘’phẩm chất’’ mà tàu kéo ln phải có.

Do đặc điểm của tàu lai dắt mà chúng có kết cấu rất đặc biệt và rất vững
chắc. Tàu lai dắt thường trang bị hai chận vịt định hướng ở đuôi hay trang bị các


7

đạo lưu để tăng khả năng điều khiển của tàu. Ngồi 2 chân vịt phía đi để cho tàu
năng động hơn tàu lai dắt thường có thêm chân vịt mũi. Với hai chân vịt bố trí
ngang tàu (khơng q 30% chiều dài tàu từ mũi) với đạo lưu bảo vệ chân vịt có tác
dụng tăng lực đẩy chân vịt và bảo vệ cánh chân vịt khỏi các va chạm nguy hiểm
hay khi mắc cạn. Ngồi ra một số tàu cịn trang bị thêm bộ phận giảm lắc(skeg) để
giữ thăng bằng và cung cấp lực lái cho các tàu.

H.1.2. Tàu lau dắt có vây giảm lắc
Kết cấu tàu được gia cường một cách thỏa đáng, đặc biệt ở một số vị trí như
mũi (khi đẩy), ky, đi ln được gia cường chắc chắn đảm bảo cho tàu khi có
những va chạm với tàu mẹ hay bảo vệ tàu chống lại ứng xuất khi kéo hoặc đẩy tàu
lớn. Đặc điểm bố trí của tàu là buồng máy thường được đặt ở giữa tàu nằm dưới
cabin và thượng tầng, thượng tầng tàu được bố trí cao để đảm bảo tầm nhìn khi lai
dắt tàu . Đối với tàu đẩy có bố trí hai bên mạn phía mũi tàu các lốp cao xu giảm trấn
khi đẩy tày, một số tàu đơi khi có cần cẩu thuỷ lực để neo tàu.


8

H.1.3. Bố trí chung tàu lai dắt.
Căn cứ vào khu vực hoạt động chia tàu lai dắt ra làm 3 loại chính; tàu lai dắt
sơng(River tugs), tàu lai dắt cảng và ven biển(harbour and coastal tugs), tàu lai dắt
biển(offshore tugs). Tuỳ vào điều kiện hoạt động mà mỗi loại tàu lai dắ có đặc điểm
về hình dáng cũng như u cầu tính năng hằng hải khác nhau.

1.3. Sự cần thiết để có thêm tàu lai dắt phục vụ tại cơng ty Hyundai Vinashin
Hiện nay ở nước ta HVS là nhà máy tàu biển có năng lực sửa chữa các loại
tàu biển lớn nhất, hàng năm lượng tàu biển quốc tế ra vào nhà máy để sửa chữa
càng nhiều. Với lợi thế cảng biển sâu, trang thiết bị kỹ thuật tiên tiến hiện đại, với
3733 gồm các chuyên gia Hàn Quốc và cơng nhân viên trong đó có 3192 cơng nhân
trình độ tay nghề vững chắc. Nhà máy có thể sửa chữa, hoán cải các loại tàu hàng,
tàu dầu lớn, tàu chở ôtô, tàu chở container và các loại tàu công trình, cơng trình nổi,
giàn khoan.
Ngồi khả năng sửa chữa tàu biển ra, thì cơng ty cịn có khả năng đóng mới
các loại tàu từ nhỏ tới lớn nhờ lợi thế cảng biển sâu, trang thiết bị công nghệ hiện
đại, và hai ụ khô lớn cộng với đội ngũ chuyên gia và kỹ sư nhiều kinh nghiệm. Hiện


9

nay nhà máy đang tiến hành xây dựng thêm một ụ khơ nữa vì vậy khả năng đóng và
sửa chữa tàu của công ty càng lớn.
Năm 2005 số tàu vào cảng để sửa chữa là 38, và năm 2006 là 119 con, và
đến năm 2007 thời điểm này đã có 78 con, số lượng tàu vào cảng để sửa chữa và
hốn cải ngày càng tăng do đó nhu cầu lai dắt tàu tăng lên. Do đó viêc mở rộng quy
mơ của nhà máy là hết sức cần thiết để đáp ứng nhu cầu thực tế lai dắt tàu ra vào
cảng, với lượng tàu lai dắt 3 chiếc hiện nay không thể đáp ứng được nhu cầu lai dắt
tàu hiện nay và trong tương lai. Do vậy đặt ra yêu cầu là phải có thêm tàu lai dắt để
đáp ứng nhu cầu đó và đề tài thiết kế tàu lai dắt 3000CV để phục vụ tại nhà máy tàu
biển HVS là cần thiết.
1.4. Giới hạn nội dung đề tài
Thiết kế tàu là công việc phức tạp và nhiều phần như thiết kế sơ bộ, thiết kế
kỹ thuật, thiết kế chế tạo…, trong một thời gian ngắn khơng thể thiết tồn bộ con
tàu được đòi hỏi phải đầu tư thời gian và có một trình độ cao về tàu thủy nói chung
và lý thuyết tàu nói riêng. Trong thời gian từ 30/07 đến 10/11/2007 với nội dung

“thiết kế sơ bộ tàu lai dắt 3000 CV phục vụ tại Công ty HVS”, đề tài giới hạn ở nội
dung thiết kế sơ bộ. Nội dung của đề tài là đi thiết kế sơ bộ với các nội dung chính
gồm các phần dưới đây:
Phần 1. Tính tốn thiết kế đường hình
Phần 2. Tính tốn thiết kế bố trí chung
Phần 3. Tính tốn thiết kế kết cấu
Phần 4. Kiểm tra sức kéo
Phần 5. Kết luận và kiến nghị


10

Chương 2 :

THIẾT KẾ TUYẾN HÌNH
2.1 Xây dựng nhiệm vụ thư thiết kế
2.1.1. Công dụng tàu
Tàu lai dắt cảng nhiệm vụ đưa tàu hư hỏng, các tàu bị tai nạn khơng thể tự
hành, các cơng trình nổi ra vào cảng để tiến hành sửa chữa, hộ tống các tàu lớn (tàu
dầu, tàu hàng…) ra vào cảng.
2.1.2. Vật liêu đóng tàu
Tàu đóng bằng vật liệu thép
2.1.3. Vùng hoạt động
Tàu lai dắt hoạt động tại cảng Công Ty tàu biển Huyndai Vinashin
2.1.4. Công suất thiết kế
Công suất thiết kế 3000CV
2.2 Đặc điểm tàu lai dắt cảng, phân tích lựa chọn tàu mẫu
Khi thiết kế tàu lai dắt cần chú ý một số điểm: Vùng hoạt động, vùng hoạt
động của tàu lai dắt sẽ ảnh hưởng đến đặc điểm hình học tàu. Cơng suất của tàu khả
năng lai dắt của tàu có thể lai được tàu tải trọng bao nhiêu.

Đối với tàu lai dắt hoạt động tại cảng thì tính cơ động của tàu rất được chú ý
nên chiều dài tàu sẽ được hạn chế. Tàu hoạt động phục vụ tại Nhà máy tàu biển
Huyndai Vinashin có mực nước cảng sâu nên mớn nước thiết kế không hạn chế khi
lựa chọn mớn nước thiết kế chú ý đến đường kính chân vịt.
Hiện nay tại Nhà máy tàu biển HVS có 3 chiếc tàu lai dắt đang hoạt động ổn
định tại cảng nhiều năm. Do nhu cầu lai nhu cầu mở rộng quy mô của nhà máy nên
lượng tàu ra vào cảng để sửa chữa hoán cải rất nhiều, do vậy cần tăng cường đội tàu
lai của công ty.


11

Bảng 2.1) – Một số mẫu tàu lai dắt đã đã được đóng mới
Tàu

Tàu

Mỹ Tàu

Giang 05
Thơng số
L(m)
B(m)
T(m)
H(m)
P(CV)
δ
β
α
L/B

B/T
T/H

Mỹ

Giang 2/2

(Cty HVS) (Cty HVS)
28.9
8.4
2.6
3.6
3,200
0.56
0.89
0.88
3.4
3.2
0.72

28.9
8.4
2.6
3.6
3,200
0.56
0.89
0.88
3.4
3.2

0.72

Tàu

ASD Tàu lai dắt Tàu lai dắt

2411

L121

L125

(Cty Sông (NMĐT

(NMĐT

Thu)
23.95
10.7
3.5
4.6
4,000
0.57
0.84
0.89
2.2
3.05
0.76

Tam bạc)

25
7.6
2.8
3.6
2,500
0.56
0.85
0.88
3.28
2.7
0.77

Bến kiền)
30
9.85
4.2
3.2
3,200
0.57
0.88
0.87
3.04
3.07
0.76

Hiện nay Nhà máy đang có dự án đóng mới tàu lai dắt trên cơ sở nội dung
đề tài “Thiết kế tàu lai dắt 3000CV phục tại Công ty Huyndai Vinashin” để lựa
chọn phương án thiết kế tàu theo tàu mẫu, mẫu tàu là tàu lai dắt 3200CV đang hoạt
động tại Công ty tàu bỉên Huyndai Vinashin. Các thông số chính của tàu;
Chiều dài lớn nhất Lmax = 30.5 m

Chiều dài thiết kế Ltk = 28.9 m
Chiều rộng tàu B = 8.4 m
Chiều cao tàu H = 3.6 m
Chiều chìm thiết kế T = 2.6 m
Cơng suất hai máy chính 3000 CV.
2.3 Tính chọn sơ bộ các kích thước chính của tàu
Đặc điểm hình của tàu là các đặc chưng về kích thước, và hình dáng hình học
tàu bao gồm L, B, H, T, δ,α,β. Việc xác định phù hợp các thơng số hình học của tàu
có ảnh hưởng lớn đến tính năng của tàu. Có nhiều cách tính các thơng số hình học


12

tàu, nhưng cũng chưa có một phương pháp nào cho một kết quả chính xác nhất tất
cả đều là gần đúng. Ở đây dùng phương pháp tính theo cơng thức kinh nghiệm và
dựa vào các số liệu thống kê và tàu mẫu để lựa chọn kích thước hình học tàu.
2.3.1 Chiều dài tàu;
Theo Bogdanov
Trong đó

L A 

N
N
( 200 
)
16000
50

(2.1)

L: là chiều dài tàu (m)
N: là cơng suất máy chính (Ml)
A: là hệ số phụ thuộc vào máy chính
Với máy chính diesel nhẹ ; A = 9 ÷ 15,
Với máy chính diesel nặng, tăng áp; A = 18 ÷ 24
Với máy chính diesel nặng, khơng tăng áp; A = 25 ÷ 28

Nếu chọn máy chính diesel nhẹ A = 10, N = 3000(CV) = 3039 (Ml) thay vào cơng
thức ta có
L 10 

3039
3039
( 200 
) = 36.4 (m),
16000
50

(2.2)

L lớn không đảm bảo tính năng quay trở cho tàu khi hoạt động tại cảng, căn cứ vào
bảng thống kê một số mẫu tàu lai dắt đã đóng tại các nhà máy đóng tàu trong nứơc
ta thấy các tàu hoạt lai dắt hoạt động tại cảng có chiều dài nhỏ. Loạt tàu lai dắt đang
hoạt động tại Cơng ty Huyndai Vinashin đều có chiều dài khống chế L tk = 28.9 (m)
và các tàu đều hoạt động rất ổn định nên có thể chọn chiều dài tàu thiết kế bằng với
chiều dài tàu mẫu. Ta chọn chiều dài thiết kế tàu Ltk = Ltk (tàu mẫu) = 28.9 (m).


13

2.3.2. Chiều rộng tàu
Chiều rộng tàu có ảnh hưởng đến tính năng ổn định của tàu, B lớn tàu ổn
định ngangvà ổn định động tốt, tuy vậy ổn định dọc lại khơng tốt, tuy nhiện B lớn
thì quay trở dễ dàng phù hợp với tàu lai dắt cảng và ven biển. B nhỏ dẫn đến ổn
định ban đầu và ổn định động kém. Theo Munro Smith đề nghị chiều dài tàu lai dắt
có thể tính theo cơng thức sau đây;
B = 0.2*L + 0.45 (m)
Theo số liệu thống kê về kích thước tàu lai dắt cảng;
L/H
L/B
B/H
T/H
δ
β
6.0÷ 8.0 3.0÷ 4.0 1.8÷ 2.3 0.75÷ 0.85 0.55÷ 0.63 0.9÷ 0.92
Để tăng bề rộng tàu ta chọn tỷ lệ nhỏ, chọn L/B = 3.2
Với L = 28.9 (m) suy ra B = 28.9/3.2 = 9 (m).
2.3.3. Chiều cao tàu (H), và mơn nước thiết kế (T)
Tỷ lệ L/H ảnh hưởng đến sức bền dọc của tàu, chiều cao tàu H lớn mơ men
qn tính mặt cắt ngang sẽ lớn, ứng suất tại boong và đáy sẽ nhỏ, tuy nhiên H lớn
quá thì khối lượng tàu lại lớn ảnh hưởng đến tính kinh tế của tàu, với tàu hoạt động
tại cảng biển có mực nước sâu thì T khơng hạn chế, tuy nhiên T lớn sẽ làm tăng
khối lượng tàu, và T lớn đồng nghĩa với phần ngâm nước của tàu lớn dẫn đến sức
cản sẽ lớn. B/T ảnh hưởng đến tính ổn đinh và tính lắc tàu, B/T lớn tạo cho tàu có
CB

cảm giác ổn định trong thực tế thì chiều cao tâm ổn định lớn dẫn đến   h nhỏ
o
gây khó chịu cho người trên tàu, nguy hại đến tàu.

Chọn L/H = 7.2  H = L/7.2 = 28.9/7.2 = 4.0 (m), với tàu lai dắt tại sơng và
cảng thì mạn khơ nhỏ nhất fmin = 600 (mm) với tàu L lớn hơn 20 (m). Ta chọn so bộ
mạn khô tàu f = 1000 (mm) vậy T = H – f = 4.0 – 1 = 3 (m)
với T = 3 thì T/H = 3/4 = 0.75, B/H = 9/4 = 2.25.


14

2.3.4. Các hệ số hình dáng hình học (β, α, δ))
Các hệ số hình dáng tàu cũng ảnh hưởng nhiều đến tính năng tàu, tuy nhiên
với mẫu tàu lai dắt hoạt động rất ổn định tại Công ty Huyndai Vinashin ta chọn các
hệ số hình dáng theo tàu mẫu;
β = 0.89, α = 0.88, δ = 0.56.
2.3.5. Lượng chiếm nước tàu
Lượng chiếm nước;
D = γδLBT = 1.025*0.56*28.9*9*3 = 447.89 (T)
Vậy sau khi tính tốn ta được các thơng số chính tàu thiết kế;
Chiều dài thiết kế

Ltk =

28.9 (m)

Chiều rộng thiết kế

Btk =

9.0 (m)

Chiều cao

H

=

4.0 (m)

Chiều chìm

T

=

3.0 (m)

Hệ số diện tích mặt cắt ngang

β

=

0.89

Hệ số diện tích mặt đường nứơc

α

=

0.88

Hệ số diện tích chiếm nước

δ

=

0.56

Cơng suất máy chính 3000 (CV).
2.4. Thiết kế vẽ tuyến hình tàu
Đường hình tàu có ảnh hưởng quyết định đến tính năng của tàu, vì vậy thiết
kế tuyến hình tàu là một cơng việc rất quan trọng. Với các yêu cầu tính năng khác
nhau về lý thuyết sẽ có các dạng đường hình khác nhau, tuy nhiên hiện nay mặc dù
cơng nghệ đóng tàu đã phát triển mạnh nhưng để thiết kế được một đường hình tàu
thoả mãn đáp ứng hết các tính năng của tàu là không thể, tất cả đều chỉ là gần đúng
và tương đối. đứng trước thực tế và yêu cầu thiết kế một tuyến hình tốt nhất đã có
nhiều phương án thiết kế tuyến hình khác nhau, nhưng chủ yếu vẫn dựa vào đường
hình tàu mẫu;


15

2.4.1. Các phương pháp vẽ tuyến hình tàu
2.4.1. 1. Vẽ tuyến hình bằng phương pháp vẽ đồng dạng từ bản vẽ tàu mẫu
Phương pháp tính chuyển đồng dạng hay cịn gọi là phương pháp biến đổi
affin, phương pháp này được sử rộng rãi trong thiết kế tàu bằng cách sử dụng các hệ
số đồng dạng xác định theo công thức;
KL 

Ltk
;
L

KB 

Btk
;
B

KT 

Ttk
;
T

(2.3)

Trong đó;
- KL, KB, KT ; là các hệ số đồng dạng theo chiều dài, chiều rộng, chiều cao,
- Ltk, Btk, Ttk ; là chiều dài, chiều rộng, chiều cao tàu thiết kế
- L, B, T; là chiều dài, chiều rộng, chiều cao.
Phương pháp đồng dạng đơn giản và dễ thực hiện tuy nhiên chỉ cho phép
thay đổi các kích thước L, B, T mà khơng làm thay đổi các hệ số δ, α và chỉ được sử
dụng chúng khi v và số froude không thay đổi hoặc thay đổi rất nhỏ không đáng kể.
2.4.1.2. Phương pháp nội suy
Phương pháp dựa trên cơ sở hai bản vẽ đường hình lý thuyết của hai tàu mẫu
và  1   tk   2 (δtk_là hệ số thể tích chiếm nước tàu thiết kế, δ 1_là hệ số thể tích
chiếm nước của tàu mẫu 1, δ2_ là hệ số thể tích chiếm nước của tàu mẫu 2). Sau đó
dùng phương pháp đồng dạng để đưa kích thước hai tàu mẫu về đúng kích thước tàu

thiết kế để được hai tàu mẫu có cùng các kích thước nhưng khác nhau hệ số béo.
Có thể mơ tả tung độ của hai tàu mẫu và tàu thiết kế bằng hình dưới đây;


16

H. 5

(1) (3 (2
) )

y
y
2
y1

T
Trong đó (1), (2), (3) lầy lượt là đường hình hai tàu mẫu và đường hình tàu
thiết kế
Theo phương pháp tính của lýOthuyết tàu có thể xác định được thểytích chiếm
nước V1, V2 của hai tàu mẫu theo công thức :
x L z T

V1

=

 y

1LBT=

1

x 0

dzdx ;

(2.4)

dzdx

(2.5)

z 0

x L z T

V2

=

 y

2LBT=

x 0

2

z 0

Do đó thể tích nằm giữa bề mặt vỏ tàu có hệ số đầy 2 và bề mặt vỏ
tàu có hệ số đầy 1 được xác định theo công thức :

V

=

V1 - V2 = (2 - 1) LBT
x L z T

=



x 0

x L z T

y 2 dzdx -

z 0

 y

1

x 0

dzdx

z 0

x L z T

=

 ( y

x 0

z 0

2

 y1 ) dzdx

(2.6)


17

Sử dụng phương pháp hình thang có thể tính giá trị biểu thức trên theo
công thức :

 x L
L T  
 x 0

=

V

z T

 (y

2

z 0


 y1 )


(2.7)

L, V - khoảng cách sườn và khoảng cách mặt đường nước của tàu
y1, y2

- nửa tung độ của mặt cắt ngang hai tàu mẫu
Từ đó ta có :

2 -

1 =

L T  x L

LBT  x 0

z T

 (y

2

z 0


 y1 )


(2.8)

Bằng cách tính tương tự ta có :
2 - 

L T  x L

LBT  x 0

=

z T

 (y
z 0

2


 y) 


(2. 9)

Từ hai biểu thức (2.58) và (2.59) ta có :
x L z T

2  
1  1

=

  (y

2

x 0 z 0
x L z T

  (y
x 0

2

 y)
(2.10)

 y1 )

z 0

Sử dụng biểu thức (2.60) sẽ vẽ được bản vẽ đường hình lý thuyết của tàu
thiết kế có hệ số đầy thể tích  từ bản vẽ đường hình của hai tàu mẫu có hệ số đầy
thể tích là 1, 2.
Để nhận kết quả thực tế, thiết lập quy luật thay đổi các hiệu số (y 2 – y) và (y2
– y1) phụ thuộc vị trí các tung độ và đơn giản nhất là xét tỷ số giữa giá trị hai hiệu
số nói trên cho các tung độ nằm trên cùng một mặt cắt ngang và ở cùng một mặt
đường nước tàu. Điều này có nghĩa là :
y2  y
y 2  y1

=

ky

Thay biểu thức (2.61) vào biểu thức (2.60) ta có :

(2.11)


18

x L z T

  (y

2  

=
 2  1

2

x 0 z 0
x L z T

  (y
x 0

2

 y)
=

 y1 )

y2  y
y 2  y1

=

ky

z 0

(2.12)
Suy ra :



2  
(y - y1)
 2  1 2

y2 - y

=

y = y2 -

2  
(y - y1)
 2  1 2

=

y2 - ky(y2 - y1)

Từ đó ta có cơng thức tính tung độ của tàu thiết kế :
y = kyy1 + (1 - ky) y2

2.13)

Từ cơng thức (2.63) có thể tính giá trị tung độ của tàu thiết kế theo tung độ
tàu mẫu dưới dạng bảng toạ độ đường hình và dùng bảng toạ độ này để vẽ đường
hình tàu thiết kế. Bằng cách nội suy tương tự nhận được cơng thức tính các yếu tố
tàu thiết kế như sau :
V

= LBT

Si

= ky Si1 + (1 - ky)Si2

i

= ky i1 + (1 - ky)i2

i

= ky i1 + (1 - ky)i2

i

= ky i1 + (1- ky)i2

Trong đó :
Si , S1i , S2i

- diện tích mặt đường nước bất kỳ của tàu thiết kế và của các

tàu mẫu
i , 1i , 2i
mẫu

- hệ số diện tích mặt đường nước của tàu thiết kế và của các tàu

19

i , 1i , 2i

- hệ số đầy thể tích của tàu thiết kế và của các tàu mẫu

i , 1i , 2i

- hệ số diện tích mặt cắt ngang của tàu thiết kế và của các tàu

mẫu.
2.4.2. Vẽ đường hình tàu thiết kế
Với nội dung của đề tài ta lựa chọn phương pháp thiết kế theo tàu mẫu. Tính
tốn các hệ số đồng dạng theo các số liệu đã tính tốn.

kL =

Ltk
28.9
1 vậy giữ ngun chiều dài tàu.
=
28.9
L

kB =

Btk
9.0
1.0714 , vậy ta có tung độ mới (y 1) của bản vẽ mới của tàu

=
8.4
L

thiết kế (y0) bằng cách nhân tung độ của bản vẽ tàu mẫu với hệ số đồng dạng kB.
y1 = kB*y0 = 1.0714*y0.
KT =

Ttk
3
=
= 1.1538, vậy thay đổi chiều cao tàu thiết kế bằng cách
2. 6
T

nhân tung độ của bản vẽ tàu mẫu với hệ số KT
Từ tính tốn trên đây ta đi vẽ đường hình tàu như bản vẽ dưới đây;


20

2.5. Xác định các yếu tố thủy tĩnh của tàu
Mục đích chính của phần này là đi xây dựng đường cong thuỷ lực, đường
cong thuỷ lực cho phép ta kiểm tra các tính năng của tàu ở các trạng thái ứng với
các mớn nước khác nhau. Tính tốn xây dựng đường cong thuỷ lực là tính tốn các
yếu tố đường hình lý thuyết tàu, để thuận tiện cho tính tốn ta dùng phương pháp
gần đúng, phương pháp này đảm bảo được độ sự tin cậy và đơn giản.
2.5.1. Diện tích mặt đương nước (Si)
Diện tích mặt đường nước được tính theo cơng thức tích phân gần đúng sau;
xm

S 2 ydx

(2.14)

xd

Trong đó thì y là nửa chiều rộng của mặt đường nước, x d, xm là toạ độ ở phía
đi và phía mũi tàu.
Theo quy tắc hình thang thì
L

xm

2

S 2 ydx = 2 ydx 2L( y0  y1  ...  y n  1  y n 



xd

Với

L

2

y0  y n
)  S

2

L = L/n = 2640 (mm),

n là số khoảng sườn lý thuyết,
yi là tung độ mặt đường nước ứng với các sườn lý thuyết,
L là chiều dài thiết kế của tàu
S là hiệu chỉnh diện tích phần đi và phần mũi.

Sau khi tính tốn diện tích đường nước thu được kết quả;
(m2)

S0

=

5.334

S0.5

=

76.0937 (m2)

S1.0

=

117.493 (m2)

S1.5

=

146.445 (m2)

S2.0

=

170.039 (m2)

S2.5

=

226.269 (m2)