TÍNH VÀ KIỂM TRA ỔN ĐỊNH CHO TÀU HAI THÂN

CHUYÊN ĐỀ : TÍNH VÀ KIỂM TRA ỔN ĐỊNH
CHO TÀU HAI THÂN

SVTH:
+ DƯƠNG TẤT THẮNG
+ VŨ MẠNH TRUNG
+ NGUYỄN VĂN ĐỨC

LỜI NĨI ĐẦU
Tàu thuỷ nói chung và tàu hai thân nói riêng là một cơng trình kỹ
thuật nổi phức tạp , có thể di chuyển được trên nước , có kết cấu phức
tạp và hoạt động trong môi trường khác nghiệt , chịu tác động của
nhiều yếu tố như : sóng ,gió , va đập … do vậy việc tính và kiểm tra ổn
định với tàu hai thân là hêt sức quan trọng đẻ đảm bảo tàu hoạt động an
tồn trên biển.
Trong q trình thực hiện chuyên đề do thiếu về tài liệu và thời gian
cịn hạn chế nên khơng thể tránh những thiếu xót nên chúng em rất
mong sự đóng góp của thầy và các bạn để chuyên đề của chúng em
được hoàn thiện tố nhất .

CHƯƠNG I : ĐẶT VẤN ĐỀ

1. Tìm tìm hiểu về tàu hai thân trên Thế Giới và ở
Việt Nam

Tàu hai thân có nguồn ngốc từ vùng vịnh Belga thuộc Ấn độ người đầu
tiên phát hiên ra tàu này là nhà thám hiểm người Anh . Khi đó tàu chỉ là
một cái be làm bằng gỗ . lịch sử phát triển của tàu hai thân đánh dấu
bước phát triển nhảy vọt ngày nay tàu hai thân trở lên quá quen thuộc
với thế giới .

Một số loại tàu hai thân :




Tàu hai thân thế hệ mới Iris 6.1

So với trên thế giới thì ở Việt Nam tàu Hai Thân vẫn cịn tương đối
mới lạ .nhưng lác đác đã có nơi sản xuất đóng mới như ở Hải Phịng ,
Quang Ninh , Nha Trang ,TPHCM… Trên quy mô cấp nhà nước loại
tàu này vẫn dừng lại ở óc độ hội thảo để tìm hiểu . trong dự kiến nghành
tàu thuỷ sẽ đưa loại tàu hai thân vào sử dụng phổ biến trong ngành du
lịch và đánh bắt cá .

Tiêu biểu ở Việt Nam là tàu Vinashin Rose (hinh dưới) đây là loại tàu
chở khách cao tốc hai thân vỏ nhôm . Sản phẩm đóng mới của nhà máy
đóng tàu Tam Bạc

Một con tàu điển hình ở viêt nam Tàu Vinshin Rose
Thông số cơ bản : + Chiều dài toàn bộ: 30,04 m
+ Chiều dài có tải : 28,17 m
+ Chiều rộng : 8,50 m
+ Mớn nước : 1,20m
+ Sức chở : 200 khách
+ Thuyền viên : 02 người

Tàu Vinshin Rose

CHƯƠNG II : TÍNH VÀ KIỂM TRA ỔN ĐỊNH CHO

TÀU HAI THÂN

Tính tốn cho tàu hai thân là một phần việc hết sức quan trọng trong

thiết kế hoàn chỉnh tàu hai thân .

Khi tính tốn và kiểm tra thi ở đây chúng tôi đã đưa va một con tàu

thực để tính tốn và kiểm tra sự ổn định của con tàu đó

Tính tốn tàu hai thân tàu du lịch vỏ composite.

Kích thước chủ yếu của tàu là :

Chiều dài lớn nhất : Lmax = 7,7 m

Chiều dài thiết kế : Ltk = 6,656 m

Chiều rộng lớn nhất : Bmax = 3,2 m

Chiều rộng thiết kế : Btk = 3, m

Chiều cao boong : 08 H = 1 m

Mớnmạn : D=1m

Chiều chìm trung bình : d = 0,6 m
- tải trọng và sức nổi :

Tải trọng: nhẹ nhất có thể

Sức chở: sức chở lớn nhất 2300 kg
Trọng lượng khách: lớn nhất 700 kg (tương đương 7 hành khách).
- Cấp sóng gió, phạm vi hoạt động :
Tàu được thiết kế hoạt động trong phạm vi vùng vịnh Nha Trang và

chịu được gió cấp 4
Tốc độ chạy : Tàu đạt tốc độ 5 ÷ 6 hải lý/giờ.

- Động lực :
Trang bị hai máy Honda chạy bằng ga (dùng bình ga bếp thông thường

loại 12
(kg/bình) hoặc một máy Honda có cơng suất tương đương.
Có hộp số tiến lùi, chạy chung một chân vịt (nếu dùng hai máy Honda).
Bàn điều khiển tận dụng tối đa phụ kiện xe máy: cần số, tay ga, hệ đèn

báo, hệ
điện và khởi động.
Có một số đèn hành trình tối thiểu (xanh, đỏ, …).

-Đặc điểm trung :
Tàu có hai thân thn dài, khoảng cách hai thân tính từ mạn trong là 2,4

m, hai
thân liên kết bằng các đà ngang, đà dọc và đỡ sàn tàu.

Mặt sàn là composite phẳng có gân chống trượt.
Các trụ đỡ trần có thể làm bằng nhựa hoặc Inox. Lan can Inox có thể gấp

mở

được, tạo mặt thoáng khi cần.
Trần sàn tàu bố trí một bàn điều khiển, lái. Ghế ngồi, bàn ăn di động.
Có chỗ để treo phương tiện cứu sinh.
Sàn tàu thống, thích ứng việc ngồi qy quần sinh hoạt ăn uống tập thể.
Tính tốn các yếu tố tĩnh thuỷ lực.
Đường cong thuỷ lực biểu diễn sự thay đổi các yếu tố tính nổi của tàu

theo
mớn nước. Để thuận lợi trong tính tốn mà vẫn đảm bảo chính xác các

yếu tố tĩnh thuỷ lực của thân tàu ta sử dụng phương pháp gần đúng
(phương pháp hình thang).

Tính thuỷ lực của tàu bao gồm các yếu tố sau:

- a: hệ số diện tích mặt đường nước.
- b: hệ số diện tích mặt cắt ngang.
- d: hệ số béo thể tích.
- S : diện tích mặt đường nước.
- V : thể tích chiếm nước.
- Xc : hoành độ tâm nổi.
- Xf : hoành độ trọng tâm mặt đường nước.
- Zc : cao độ tâm nổi.
- R0 : bán kính ổn định dọc.

- r0: bán kính ổn định ngang.
a.Diện tích mặt đường nước : S (m)

Diện tính mặt đường nước được tính theo công thức:

l/2  y0  yn 
S 2 ydx L yo  2 y1 ...  2 yn    S
l/2  2

Trong đó : ∆L =0,6 (m)
Yn : nửa chiều rộng tại vị trí thứ n
n : số mặt cắt ngang lý thuyết
DS : hiệu đính diện tích ở hai đầu lái và mũi.

Để tính phần hiệu đính DS ta áp dụng cơng thức hình thang
để tính S ở trên bằng cách chia nhỏ phần diện tích hiệu đính thành
nhiều phần bởi các đường song song với trục oy cách đều nhau,
sao cho đường đầu tiên và cuối cùng trùng với điểm đầu và cuối
của diện tích hiệu đính (ở đây ta chia DS thành 10 phần). Khi đó
phải đo lại giá trị D L.

Diện tích S tính theo cơng thức trên chỉ là diện tích một thân
con của tàu. Kết quả S có được được nhân với 2 để cho ra diện
tích mặt đường nước tồn tàu và ta có kết quả tính diện tích S cho
toàn tàu thể hiện ở bảng 1.1.

b . Thể tích chiếm nước ứng với các mặt đường nước : V

(m3)

Thể tích chiếm nước ứng với các mặt đường nước V (m3)\

T So Sn  (1.2)
V= Sdz T S0  S1 ... Sn  
0  2

Trong đó: DT = 0,1 (m) là khoảng cách mặt đường nước.

n: số mặt đường nước

Sn: diện tích mặt đường nước tương ứng thứ n.

Kết quả tính thể tích chiếm nước (V) được thể hiện ở bảng 1.1.

c.Diên tich mặt cắt ngang giữa tàu :
Diện tích mặt cắt ngang giữa tàu được tính theo cơng thức:

 2 ydz 2T  Tm  y0  y1  ...  ym  y0  ym  (1.3)
 2
0

Trong đó:

w : diện tích mặt cắt ngang (m2)

y : tung độ sườn (m).

Kết quả w tính được theo cơng thức trên chỉ là diện tích của một

thân con. Lấy giá trị w tính được nhân 2 để có được diện tích mặt

cắt ngang tồn tàu.

Kết quả tính w được thể hiện ở bảng 1.1

d. Các hệ số hình dạng .

Hệ số beo thể tích :   Vi (1.3)

Li BiTi   Si

Hệ số diện tích mặt đường nước : Li Bi

Hệ số diện tích mặt cắt ngang :   5i

BiTi

Trong đó: Vi, Si, w5i, Li, Bi, Ti lần lượt là thể tính, diện tích mặt
đường nước, diện tích mặt cắt ngang giữa tàu và các thơng số
hình học của tàu trên mặt đường nước thứ i.

Kết quả tính các hệ số hình dạng vỏ tàu được thể hiện ở bảng 1.1.

d. Hoành đọ trọng tâm (Xf(m))

Hoành độ trọng tâm mặt đường nước được tính theo cơng thức:

Xf  M sioy
Si

Với Msioy là momen tĩnh của diện tích mặt đường nước (S) đối

với trục oyv

L/2

M Syoi 2 xydx L25 y10  y0  8 y9  y1   6 y8  y2   4 y7  y3   2 y6  y4   M Sioy
 L/2

Với MSioy là momen tĩnh hiệu đính.

Để tính phần momen tĩnh hiệu đính MSioy ta đi tìm trọng tâm của phần
diện tích hiệu đính bằng cách chia nhỏ diện tích này thành các hình tam
giác và hình chữ nhật để tìm trọng tâm. Sau khi tìm được trọng tâm của cá
hình đơn vị ta tổ hợp trọng tâm của các hình này theo phương pháp cơ học
để có được trọng tâm

của phần diện tích hiệu đính. Momen hiệu đính có được là kết quả của
tích giữa khoảng cách từ trọng tâm diện tích hiệu đính tới trục oy và diện
tích hiệu đính tính được từ phần tính diện tích mặt đường nước.
Kết quả tính Xf được thể hiện ở bảng 1.1.

e. Toạ độ tâm nổi (zc , xc (m))

Chiều cao tâm nổi được xác định theo công thức :

Z ci  M ixoy
Vi

Trong đó : MVixoy là momen tĩnh của thể tích Vi đối với mặt

phẳng toạ độ xoy và được tính theo cơng thức :

T 2 mSm  S0  
MVxoy Szdz T   S1  2S2  ...  m  1Sm1  mSm 

0  2

-Hoành độ tâm nổi (xc) X ci  M Viyoz
Vi

Trong đó :Trong đó: MViyoz là momen của thể tích Vi đối với mặt phẳng toạ

độ yoz và được tính theo công thức:
2 Tm 
MViyoz  Sm X fmdz T  S0 X F0  S1X F1 ... Sm X Fm  S0 X F 0  Sm X Fm 

0  2 

Kết quả tính Zc và Xc

f .Bán kính ổn định ngang (r0 (m))

Bán kính ổn định ngang được tính theo cơng thức:

Trong đó Ix là momen qn tính của diện tích mặt đường nước đối với

trục ox và được tính theo cơng thức: được thể hiện ở bảng 1.1.

2 L/2 2 3 3 3 y03  y103 
I x   y3dx  L y0  y1  ....  Y10    I x
3  L/2 3 2

Với Ix là phần hiệu đính ở đầu mũi và lái

Để tính Ix ta chia diện tích hiệu đính thành 10 khoảng như đối với một

đường nước sao cho điểm đầu và cuốicủa phần hiệu đính đều có đường
thẳng qua như mơ tả ở hình bên. Sau đó áp dụng cơng thức tính Ix ở trên
để tính.

Cần chú ý rằng chiều rộng tính tốn của tàu hai thân là khoảng cách từ
mép ngoài của mạn đến trục ox giữa tàu nên tung độ yêu cầu đo được
trên mỗi thân con của tàu được cộng 1,2 m – là khoảng cách từ cắt dọc
giữa của mỗi thân con đến mặt phẳng đối xứng của tàu chính.

g. Bán kính ổn định dọc (R0 (m))

Bán kính ổn định dọc được tính theo cơng thức:

R0 I y
Vi

Trong đó : Iy là momen quán tính dọc của diện tích mặt đường

nước đối với trục oy và được tíng theo công thức:

2 l / 2 3  52 2 2 2 

Iy 2 x ydx 2L   y10  y0   4  y9  y1   3  y8  y2   2  y7  y3    y6  y4   I y
l/2 2 

Với Iy là phần hiệu đính ở đầu mũi và lái.

Để tính Iy ta cũng chia phần hiệu đính thành các phần như tính Ix.
Sau đó áp dụng cơng thức tính Iy để tính. Kết quả thu được phải cộng
thêm với tích của kết quả đó với 1,2 m để thu được momen đối với trục

ox của tàu chính.Cần chú ý rằng chiều dài tính tốn của mỗi thân con
cũng là chiều dài tính tốn của tàu chính nên giá trị tung độ y đo được
trên mỗi thân con dùng tính tốn cũng là tung độ y của tàu chính.

Kết quả tính bán kính ổn định dọc (R0) được thể hiện ở bảng 1.1.
Từ cơng thức tính tốn ở trên ta có bang 1.1

Bảng 1.1 : Các yếu tố tĩnh thuỷ lực