Xây dựng chương trình thiết kế tàu cá vỏ thép theo quy phạm phân cấp và đóng tàu cá biển TCVN6718 2000

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG
KHOA KỸ THUẬT GIAO THÔNG
--- o0o ---

XÂY DỰNG CHƯƠNG TRÌNH THIẾT KẾ TÀU
CÁ VỎ THÉP THEO QUY PHẠM PHÂN CẤP
VÀ ĐÓNG TÀU CÁ BIỂN – TCVN 6718:2000.

Giảng viên hướng dẫn: Th.S HUỲNH VĂN NHU
Sinh viên thực hiện : BÙI TÁ BÌNH
Lớp: 53KTTT
MSSV: 53130101

KHÁNH HÒA -06/ 2015


NHẬN XÉT CỦA CÁN BỘ HƯỚNG DẪN
Họ, tên SV : Bùi Tá Bình
Ngành

: Đóng Tàu

Lớp

: 53TT

MSSV : 53130101

Tên đề tài: “ Xây dựng chương trình thiết kế tàu cá vỏ thép theo Quy phạm và phân cấp
đóng tàu các biển – TCVN 6718:2000.”

Số trang:

101

Số chương: 04

Số tài liệu tham khảo: 7

Hiện vật: Không

NHẬN XÉT CỦA CÁN BỘ HƯỚNG DẪN
...............................................................................................................................
...............................................................................................................................
...............................................................................................................................
...............................................................................................................................
...............................................................................................................................
...............................................................................................................................
...............................................................................................................................
...............................................................................................................................
...............................................................................................................................
...............................................................................................................................
Kết luận: ...................................................................................................................
...............................................................................................................................
...............................................................................................................................
...............................................................................................................................
Nha Trang, ngày …… tháng ……. năm 2015
CÁN BỘ HƯỚNG DẪN
(Ký và ghi rõ họ tên)

41

PHIẾU ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG LVTN
Họ, tên SV : Bùi Tá Bình
Ngành

Lớp

: Đóng Tàu

: 53TT

MSSV : 53130101

Tên đề tài: “ Xây dựng chương trình thiết kế tàu cá vỏ thép theo Quy phạm và phân cấp
đóng tàu các biển – TCVN 6718:2000.”
Số trang:

93

Số chương: 04

Số tài liệu tham khảo: 7

Hiện vật: Không

NHẬN XÉT CỦA CÁN BỘ PHẢN BIỆN
...............................................................................................................................
...............................................................................................................................
...............................................................................................................................

...............................................................................................................................
...............................................................................................................................
...............................................................................................................................
...............................................................................................................................
...............................................................................................................................
Điểm phản biện: ...................................................................................................
Nha Trang, ngày …… tháng …… năm 2015
CÁN BỘ HƯỚNG DẪN
(Ký và ghi rõ họ tên)

ĐIỂM CHUNG
Bằng

Nha Trang, ngày…..,tháng….., năm 2015

Bằng chữ

CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG

số

(ký, ghi rõ họ tên)

42


LỜI NÓI ĐẦU
Ở nước ta hiện nay, việc thiết kế và đóng mới tàu cá chủ yếu được thực hiện theo
phương pháp truyền thống. Các tàu này nhìn chung cũng đáp ứng được các yêu cầu về sử dụng
và khai thác. Tuy nhiên, chỉ đơn thuần dựa vào những kinh nghiệm dân gian thông qua các tàu

mẫu thì những con tàu mới được tạo ra sẽ không tốt hơn và ngày càng hoàn thiện hơn đươc,
điều này không thể đáp ứng được những yêu cầu trong sự phát triển của cuộc sống. Để tạo ra
được những con tàu ngày càng tốt hơn và hoàn thiện hơn, đó là một bài toán mà lời giải phải
bắt đầu ngay từ khâu thiết kế. Nhất thiết ta phải xây dựng phương pháp thiết kế, có tính khoa
học cả về mặt lý thuyết lẫn thực tế, đó mới là chìa khóa tìm ra lời giải cuối cùng cho bài toán
trên.
Trong các phương pháp thiết kế tàu, phương pháp thiết kế theo Qui Phạm hình thành
từ những kinh nghiệm, kết quả trong quá trình thiết kế, chế tạo, sửa chữa và sử dụng trong
thực tế của các con tàu. Do đó, phương pháp thiết kế theo quy phạm là một phương pháp hết
sức đơn giản, đảm bảo về tính an toàn cũng như sức bền cho con tàu và người sử dụng.
Tôi được nhà trường giao cho đề tài: “Xây dựng chương trình thiết kế tàu cá vỏ thép
theo Quy phạm phân cấp và đóng tàu cá biển – TCVN 6718 :2000 “ . Nhằm rút ngắn thời gian
thiết kế cũng như công việc tính toán cho các tính năng hàng hải của tàu. Đề tài được thực hiện
trên cơ sở sau:
Chương I: Tổng quan về đề tài.
Chương II: Cơ sở lý thuyết.
Chương III: Nội dung thực hiện.
Chương IV: Đề xuất và kiến nghị.
Nhờ sự giúp đỡ của thầy hướng dẫn Th.S Huỳnh Văn Nhu, các thầy trong bộ môn,
nhà trường cùng các bạn đã giúp đỡ tôi đã hoàn thành đề tài này. Tuy nhiên, đề tài không tránh
khỏi những thiếu sót, rất mong nhận được ý kiến đóng góp của thầy và các bạn để đề tài được
hoàn thiện hơn. Một lần nữa tôi xin chân thành cảm ơn.

Nha Trang, /…./…./….
Sinh viên thực hiện
Bùi Tá Bình

43

ĐỀ CƯƠNG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Tên đề tài : “Xây dựng chương trình thiết kế tàu cá vỏ thép theo quy phạm phân cấp
và đóng tàu cá biển – TCVN 6718 :2000 “
Sinh viên thực hiện : Bùi Tá Bình
Lớp : 53KTTT
Ngành : Kỹ thuật tàu thủy ( Đóng tàu thủy )
Cán bộ hướng dẫn : Th.S Huỳnh Văn Nhu
CHƯƠNG 1 : PHẦN TỔNG QUAN

1. Sơ lược về ngành công nghiệp đánh bắt thủy sản ở nước ta .
2. Năng lực khai thác hải sản.
3. Tình hình thiết kế tàu đánh cá ở nước ta hiện nay

4. Đối tượng, phạm vi, mục tiêu nghiên cứu.
5. Giới thiệu quy phạm phân cấp và đóng tàu cá biển TCVN 6718-2000.
6. Sơ lược về nội dung đề tài.
CHƯƠNG 2 : CƠ SỞ LÝ THUYẾT.
1. Khái quát về Microsoft Excel.
2. Những yêu cầu chủ yếu đối với thiết kế thân tàu.
3. Tiêu chuẩn ổn định đối với tàu cá.
4. Tính toán các tính năng hàng hải của tàu.
4.1 Tính nổi tàu thủy.
4.1.1 Các khái niệm cơ bản.
4.1.2 Các yếu tố tính nổi.
4.1.3 Phương pháp tính toán.
4.2 Ổn định tàu thủy.
4.2.1 Các khái niệm cơ bản.
4.2.2 Phương pháp tính toán.
4.3 Sức cản tàu thủy.
4.3.1 Khái niệm cơ bản.

4.3.2 Phương pháp tính toán.
44


CHƯƠNG 3 : NỘI DUNG THỰC HIỆN
1. Tính toán và vẽ các yếu tố thủy tĩnh của tàu.
2. Tính toán và vẽ đồ thị bonjean.
3. Tính toán ổn định.
4. Tính toán kết cấu thân tàu.
5. Tính toán sức cản.
CHƯƠNG 4 : KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT Ý KIẾN
1. Kết luận và đề xuất ý kiến.

45


MỤC LỤC
LỜI NÓI ĐẦU ………………………………………………………..………………….3
CHƯƠNG I. TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU
1.1 Tình hình khai thác thủy sản ở nước ta……………………………………….6
1.2 Năng lực khai thác hải sản……………………...…………………………….7
1.3 Các phương pháp thiết kế tàu cá hiện nay……………………………………9
1.3.1 Phương pháp thiết kế theo tàu mẫu…………………………………….9
1.3.2

Phương pháp thiết kế không theo tàu mẫu……………………………10

1.3.3

Phương pháp thiết kế tối ưu………………………………………….12

1.4 Đối tượng, phạm vi, mục tiêu nghiên cứu………………………………….12
1.5 Giới thiệu về tiêu chuẩn việt nam TCVN 6718 : 2000…………………….12
1.6 Sơ lược về nội dung đề tài………………………………………………….13
CHƯƠNG II. CƠ SỞ LÝ THUYẾT
2.1 Khái quát về Microsoft Excel……………………………………………..13
2.1.1 Làm việc với bảng tính và các ô dữ liệu…………………………………..13
2.1.2 Soạn thảo, định dạng và in ấn bảng tính………………………………….14
2.1.3 Phân tích dữ liệu…………………………………………………………..15
2.1.4 Ứng dụng của Excel trong các bài tập tính toán tính năng tàu….………..15
2.2 Những yêu cầu chủ yếu đối với thiết kế thân tàu………………………..16
2.2.1 Đặc điểm kết cấu thân tàu………………………..………………………16
2.2.2 Các hệ thống kết cấu thân tàu…………………………………………….17
2.2.3 Vật liệu thép dùng trong đóng tàu……………………………………….18
2.3 Tiêu chuẩn ổn định đối với tàu cá…………………………………………19
2.3.1 Tiêu chuẩn vật lý…………………………………….…………..……….19
2.3.2 Tiêu chuẩn thống kê………………………………….…………….…….19
2.3.3 Tiêu chuẩn theo quy phạm………………………….……………………19
2.4 Các đặc tính hàng hải của tàu……………………………………….……20
2.4.1 Tính nổi tàu thủy…………………………………………………………20
46


2.4.1.1 Các khái niệm cơ bản………………………..…………………….20
2.4.1.2 Các yếu tố tính nổi của tàu…………………………………………21
2.4.1.3 Phương pháp tính toán……………………………………………..23
2.4.1.4 Đường cong các yếu tố tính nổi……………………………..…….29
2.4.1.5 Đồ thị bonjean…………………………………….……………….30
2.4.2 Ổn định tàu thủy………………………………………………………….30
2.4.2.1 Khái niệm cơ bản…………………………………………………..30

2.4.2.2 Phương pháp tính cánh tay đòn ổn định ………………………….30
2.4.3 Sức cản tàu thủy………………………………………………...………..34
2.4.3.1 Khái niệm về sức cản……………………………………..……….34
2.4.3.2 Các thành phần sức cản…………………………………………….35
2.4.3.3 Phương pháp tính sức cản………………………………………….38
2.4.3.4 Tính toán sức cản theo công thức viện thiết kế Leningrad……..…40
CHƯƠNG III. NỘI DUNG THỰC HIỆN…………………………………………….41
1. Tính toán và vẽ các yếu tố thủy tĩnh của tàu……………………………………41
2. Tính toán và vẽ đồ thị Bonjean…………………………………………………47
3. Tính toán ổn định……………………………………………………………….54
4. Tính toán kết cấu……………………………………………………………..…61
5. Tính toán sức cản……………………………………………………..………..79
CHƯƠNG IV. KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT……………………………………….….81
1. Kết luận và đề xuất từ đề tài…………………………………………………..81
LỜI CẢM ƠN…………………………………………………………………..………82
TÀI LIỆU THAM KHẢO……………………………………………………………..83

DANH MỤC CÁC ĐẠI LƯỢNG KÝ HIỆU TRONG ĐỀ TÀI
1. Ltk (L) : Chiều dài thiết kế của tàu.
2. Btk (B): Chiều rộng thiết kế của tàu.
3. CT : Hệ số sức cản toàn bộ.
47


4. CR : Hệ số sức cản dư.
5. CF : Hệ số sức cản ma sát.
6. ∆CF : Hệ số ma sát bổ sung.
7. RT : Sức cản toàn bộ của tàu.
8. WS : Diện tích mặt ướt.
9. Rn : Số Reynol.

10. v: Vận tốc tàu tính bằng m/s.
11. V : Thể tích tàu tính bằng m3.
12. d ( draft) : Chiều chìm tàu là: khoảng cách thẳng đứng tính từ đường cơ bản đến
đường nước thiết kế đo tại mặt cắt ngang giữa tàu.
13. ∆𝒅 : Khoảng cách giữa hai đường nước.
14. i : Thứ tự đường nước.
15. AW : Điện tích mặt đường nước.
16. KB : Cao độ tâm nổi.
17. Lcf : Hoành độ tâm diện tích đường nước.
18. Lcb : Hoành độ tâm nổi.
19. D (  ): Lượng chiếm nước của tàu là: khối lượng toàn bộ nước do tàu chiếm chổ khi
nổi trong nước, tức là trọng lượng thể tích chiếm nước của tàu V và cũng chính là
trọng lượng của toàn bộ tàu P.
P = D = V = BT
với  là trọng lượng riêng của nước vùng tàu chạy ( tấn/ m3).
20. Ix : Momen quán tính ngang qua trục Ox.
21. IL : Momen quán tính dọc qua trục Oy.
22. I’L : Momen quán tính dọc qua tâm đường nước .
23. BM : Bán kính tâm nghiêng.
24. BML : Bán kính tâm chúi.
25. 𝜶 (𝑪𝒘 ): Hệ số đầy mặt đường nước.
26. 𝜷 (𝑪𝒎 ): Hệ số diện tích mặt cắt ngang sườn giữa.
27. 𝜸 (𝑪𝒃 ): Hệ số béo thể tích.

48


DANH MỤC HÌNH, BẢNG TÍNH CÓ TRONG ĐỀ TÀI
Danh mục hình ảnh
Hình 1 :Mặt đường nước tàu

Hình 2 :Mặt cắt ngang tàu
Hình 3 :Tính diện tích theo phương pháp hình thang
Hình 4: Chia sườn theo phương pháp hình thang
Hình 5 Tính diện tích theo công thức Simpson
Hình 6 Phân chia các đường sườn theo phương pháp Simpson

Danh mục bảng tính
Bảng 1. Cơ cấu tàu cá khai thác hải sản.
Bảng 2. Cơ cấu nghề theo khai thác theo công suất năm 2010
Bảng 3. Sản lượng khai thác hải sản
Bảng 4. Năng suất khai thác hải sản.
Bảng 5. Giá trị các hàm f1(), f2(), f3(), f4() phụ thuộc góc nghiêng tàu 
Bảng 6. Bảng tính giá trị cánh tay đòn ổn định tàu
Bảng 7. Giá trị cánh tay đòn tĩnh và cánh tay đòn ổn định động.
Bảng 8. Ảnh hưởng của độ cong của bề mặt vỏ tàu theo tỷ số L/B.

49


CHƯƠNG I.TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU
1.1 Sơ lược về nghành công nghiệp đánh bắt thủy sản ở nước ta.
Nước ta có một vị trí địa lý vô cùng thuận lợi cho việc phát triển khai thác, nuôi trồng, sản
xuất, chế biến và xuất khẩu thủy sản. Nước ra có bờ biển dài 3260 km và vùng đặc quyền kinh
tế rộng khoảng 1 triệu km2 cùng với nguồn lợi hải sản khá phong phú. Việt Nam là một quốc
gia có nhiều đảo và quần đảo. Hệ thống đảo ven bờ gồm có 2.773 hòn đảo lớn nhỏ diện tích
từ 0,001 km2 đến 100 km2, diện tích tổng cộng lên đến 1.720 km2. Trên lãnh thổ Việt Nam có
khoảng 2.860 sông ngòi lớn nhỏ và rất nhiều hồ tự nhiên. Nước ta có 544 loài cá thuộc 288
giống tiềm năng, nguồn lợi thủy sản ước tính khoảng 4,5-5 triệu tấn và cho phép khai thác
hàng năm 1,2 – 1,4 triệu tấn.
Nước ta có nhiều ngư trường, trong đó 4 ngư trường trọng điểm là : Ngư trường Cà Mau –

Kiên Giang, ngư trường Ninh Thuận – Bình Thuận – Bà Rịa – Vũng Tàu, ngư trường Hải
Phòng - Quảng Ninh và ngư trường quần đảo Hoàng Sa - quần đảo Trường Sa. Do đó tiềm
năng về nguồn lợi thủy sản nước mặn là vô cùng lớn.
Theo Tổng cục Thủy sản, sản lượng thủy sản trong tháng 8/2014 ước đạt 543 nghìn tấn,
trong đó sản lượng khai thác 244 nghìn tấn, sản lượng nuôi trồng 299 nghìn tấn, đưa tổng sản
lượng thủy sản 8 tháng đầu năm xấp xỉ 4,0 triệu tấn, tăng 4,0%, trong đó sản lượng khai thác
1,9 triệu tấn ( tăng 4,9%), sản lượng nuôi trồng 2,1 triêu tấn ( tăng 3,1%).
Điều đó cho thấy hiệu lực quản lý nhà nước về hạn chế đóng mới các loại tàu thuyền nhỏ
đã phát huy tác dụng. Sự chuyển đổi cơ cấu từ khai thác gần bờ sang khai thác xa bờ đã và
đang diễn ra mạnh mẽ. Tuy nhiên việc đầu tư cho khai thác thủy sản xa bờ chưa đồng bộ, mới
chỉ chú trọng đến khâu đóng tàu, còn khâu khác như: dự báo nguồn lợi, hậu cần dịch vụ, tiêu
thụ, chế biến, đào tạo nhân lực, tránh trú bão gió chưa được chú ý đúng mức. Nhiều địa phương
chỉ có tập quán khai thác gần bờ với những loại nghề truyền thống, ngư dân chưa có kinh
nghiệm và kỹ thuật khai thác xa bờ. Tình trạng thiếu thuyền trưởng và thủy thủ khai thác ở
nhiều nơi diễn ra trầm trọng, nhất là ở các tỉnh Bắc Bộ và Nam Bộ.

1.2 Năng lực khai thác hải sản
50


1.2.1. Tàu cá khai thác hải sản
Trong giai đoạn từ 2001 – 2010, tổng số tàu thuyền máy khai thác hải sản tang từ 74.495
chiếc lên 128.499 chiếc, với tổng công suất 6.5 triệu cv. Trong đó tàu nhỏ hơn 90 cv có 101.488
chiếc chiếm khoảng 80,3%, tàu lớn hơn 90 cv có 24970 chiếc chiếm 19,7% trong tổng số tàu
thuyền cả nước.
Số lượng tàu cá tăng bình quân 6,2% năm; tổng công suất máy tàu bình quân 7,1% /
năm. Nhóm tàu > 90 cv tăng trung bình 13%/ năm, gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến nguồn
thủy sản ven bờ .
Bảng 1 Cơ cấu tàu cá khai thác hải sản.
Đơn

Năm
Năm
Năm
Tốc
độ
tang
TT Hạng Mục
vị
2001
2010
2011
trưởng bình quân
1
Tổng số tàu cá
chiếc
74.495
128.449
126.458
6,2
1.1 Loại < 20 cv
chiếc
29.586
64.802
62.031
9,1
Tỷ lệ
%
39,7
50,4
49,1

1.2 Loại 20 - 90 cv
chiếc
38.904
45.854
39.457
1,8
Tỷ lệ
%
52,2
35,5
31,2
1.3 Loại > 90 cv
chiếc
6.005
18.063
24.970
13,0
Tỷ lệ
%
8,1
14,1
19,7
2
Tổng công suất
cv
3.497.457 6.500.000 6.449.358
7,1
CS đội tàu > 90 cv
cv
1.613.300 3.215.214 4.444.660

8,0
Nguồn: Cục khai thác và bảo vệ nguồn lợi thủy sản.
1.2.2. Cơ cấu nghề khai thác hải sản.
Năm 2010, nghề lưới kéo vẫn chiếm tỷ trọng khá lớn trong cơ cấu nghề khai thác của
cả nước, trên 17%, nghề lướt rê trên 36%, nghề câu 17% trong đó nghề câu vàng cá ngừ đại
dương chiếm khoảng 4% trong họ nghề câu, các nghề khác chiếm trên 12% . Đặc biệt trong
đó có tàu làm nghề thu mua hải sản, và chiếm tỷ trọng không đáng kể trong cơ cấu nghề khai
thác là nghề lướt vây chỉ trên 4%, nghề cố định trên 3%.
Hiện tại có 40 loại nghề khai thác hải sản, được xếp vào 7 họ nghề chủ yếu như sau:
Bảng 2. Cơ cấu nghề theo khai thác theo công suất năm 2010
< 20 cv
20 – 90 cv
>90 cv
TT Họ nghề
Tổng số
Chiếc
%
Chiếc
%
Chiếc
%
1
Lưới kéo
22.554
3.024
4,7
11.088 24,3
8.442
46,7
2

Lưới rê
47.312
35.053
54,1
10.476 23,0
1.783
9,9
3
Lưới vây
6.188
119
0,2
3.670
8,1
2.399
13,3
4
Nghề câu
21.896
8.865
13,7
10.508 23,1
2.523
14,0
5
Lưới vó, mành 9.872
4.613
7,1
3.793
8,3

1.466
8,1
6
Nghề cố định
4.240
2.568
4,0
1.455
3,2
217
1,2
7
Nghề khác
16.387
10.560
16,3
4.594
10,1
1.233
6,8
8
Tổng cộng
128.449 64.802
100
45.584 100
18.063 100
Nguồn: Cục khai thác và bảo về thủy sản.
1.2.3. Năng suất. Sản lượng khai thác thủy sản.
51

Trong giai đoạn từ 2001 – 2010, sản lượng khai thác thủy sản tăng trưởng bình quân
năm đạt 4,6% / năm ( sản lượng khai thác hải sản năm 2001 là 1.481.200 tấn đã tăng lên
2.226.600 tấn vào năm 2010).
Cơ cấu sản lượng khai thác hải sản, sản lượng cá luôn chiếm tỷ trọng lớn, khoảng 75% sản
lượng khai thác hải sản. Tốc độ gia tăng sản lượng cá biển trong giai đoạn 2001 – 2010 là 4,4%
/ năm.
Sản lượng khai thác hải sản xa bờ năm 2001 khoảng 456.000 tấn, chiếm 30,8% tổng
sản lượng khai thác hải sản, đến năm 2010 đã tăng lên khoảng 1.100.000 tấn và chiếm gần
50% tổng sản lượng khai thác hải sản.
Sản lượng khai thác cá ngừ khoảng 15.000 – 30.000 tấn/ năm, trong đó sản lượng cá ngừ đại
dương đạt khoảng 12.231 tấn/ năm. Tuy nhiên, hiện nay chưa có thống kê chính xác và thường
xuyên.
Bảng 3. Sản lượng khai thác hải sản
TT Hạng mục
I
1

Tổng sản lượng
Sản lượng hải sản
Sản lượng cá biển
SLHS tuyến biển
Sản luộng xa bờ
Sản lượng ven bờ

Đơn vị
Tấn
Tấn
Tấn
Tấn

Tấn
Tấn

Năm
2001

Tỷ lệ
%

Năm
2010

1.481.200
1.481.200
1.120.500
1.481.200
456.000
1.025.200

Tỷ lệ
%

Tốc độ tăng
trưởng bình
quân/ năm %
3,8
4,6
4,4
4,6
10,3

1,1

85,9
2.226.600 100
85,9
2.226.600
75,6
1.648.200
II
100
2.226.600 100
2
30,8
1.100.000 49,4
3
69,2
1.126.600 50,6
Nguồn: tổng cục thống kê
Giai đoạn 2001 – 2010, năng suất khai thác theo lao động có chiều hướng tăng nhẹ (
tăng 0,7%/ năm). Ngược lại năng suất theo tàu thuyền và công suất lại có xu hướng giảm dần,
đặc biệt giảm từ 0,49 tấn/cv xuống còn 0,37 tấn/cv. Điều này chứng tỏ, sự gia tăng công suất
máy không tương xứng với sự gia tăng tổng sản lượng khai thác.
Bảng 4. Năng suất khai thác hải sản.
TT
1
2
3

Tốc độ tăng trưởng
bình quân/ năm (%)

Sản lượng/tàu thuyền Tấn/chiếc 23,15
18,85
-2,3
Sản lượng/lao động
Tấn/người 3,02
3,22
0,7
Sản lượng/công suất
Tấn/cv
0,49
0,37
-3,1
Nguồn: Cục khai thác và bảo về nguồn lợi thủy sản
Hạng mục

Đơn vị

Năm 2001 Năm 2010

1.3 Các phương pháp thiết kế tàu cá hiện nay
52


Thực tế nhận thấy, chất lượng của quá trình thiết kế tàu không những chỉ phụ thuộc vào
quan điểm và trình độ người thiết kế mà còn có liên quan chặt chẽ đến phương pháp thiết kế.
Các phương pháp thiết kế, thực chất chính là các phương pháp xác định đặc điểm hình học tàu
thường được chia thành hai nhóm chính:
1.3.1 Phương pháp thiết kế theo tàu mẫu
Phương pháp thiết kế dựa theo tàu mẫu hay còn gọi là phương pháp phụ thuộc cho phép
xác định các thông số và tính năng của tàu thiết kế từ các thông số chính và tính năng của tàu

mẫu. Phương pháp này thường dựa vào một hay nhiều tàu mẫu có thông số gần sát tàu thiết kế
và dựa trên cơ sở phương pháp đồng dạng hình học hoặc phương pháp biến phân tuyến tính
để xác định các thông số chính và tính năng của tàu thiết kế từ các thông số và tính năng của
tàu mẫu. Phương pháp này thường được dùng rộng rãi vì tàu mẫu là chổ dựa vững chắc cho
tàu thiết kế, tuy nhiên nhược điểm của phương pháp là không phải lúc nào cũng tìm được tàu
mẫu thích hợp, dẫn đến chổ tiếp nhận số liệu của tàu mẫu một cách thụ động, thiếu phân tích
nên nhiều khi đưa đến các kết luận thiếu chính xác hoặc phương án không tối ưu trong điều
kiện thiết kế không cho phép. Do đó cần có các phương pháp thiết kế thích hợp để đi đến kết
quả nhanh chóng và chính xác. Thuộc về nhóm này gồm các phương pháp cụ thể sau:
 Phương pháp truyền thống
Phương pháp này xác định các đặc điểm hình học dựa trên cơ sở giải hệ phương trình thiết
kế, gồm các phương trình thể hiện quan hệ giữa các đặc điểm hình học trên cơ sở giải hệ
phương trình thiết kế, gồm các phương trình thể hiện quan hệ giữa các đặc điểm hình học với
các tính năng tàu như phương trình trọng lượng, phương trình dung tích, phương trình ổn định,
phương trình tốc độ … Tuy nhiên, do số lượng phương trình có thể thiết lập thường nhiều hơn
số ẩn số cần xác định nên thường giải hệ phương trình thiết kế nói trên bằng phương pháp tính
gần đúng theo tàu mẫu.
 Phương pháp thống kê
Phương pháp tiến hành xác định các kích thước chính của tàu, tỉ lệ các kích thước chính,
các hệ số và các đặc trưng hình học của tàu theo các công thức kinh nghiệm rút ra từ thực tế.
Các yêu cầu về tính năng của tàu như ổn định, an toàn v..v.. sẽ được kiểm tra sau mỗi lần tính.
 Phương pháp phương trình vi phân
Phương pháp cho phép thay đổi một số đặc đặc trưng trong khi chọn các thông số tàu thiết
kế. Ở phạm vi nhất định, phương pháp này tương đồng với phương pháp biến phân trong thiết
kế.
 Phương pháp từng phần

53

Phương pháp này được xây dựng dựa trên cơ sở phương pháp đồng dạng và thường được
thực hiện theo trình tự sau:
- Xác định các kích thước chủ yếu của tàu thiết kế từ các thông số của tàu mẫu bằng
phương pháp đồng dạng hình học.
- Xác định lượng chiếm nước của tàu thiết kế bằng tỷ lệ phần trăm theo các công thức
gần đúng đã biết, sẽ được trình bày trong phần sau.
1.3.2 Phương pháp thiết kế không theo tàu mẫu.
Phương pháp thiết kế không dựa theo tàu mẫu còn được gọi tên là phương pháp độc
lập, trong đó các thông số chính của tàu sẽ được xác định theo các đồ thị hay công thức kinh
nghiệm xây dựng từ số liệu thử nghiệm thống kê trên các mô hình thí nghiệm, của tàu thực tế
và được các nhà lý thuyết và thực hành tàu phân tích, xử lý và tổng quát hóa thành cơ sở
phương pháp thiết kế và luôn được điều chỉnh cho phù hợp với sự tiến bộ của các nghành khoa
học kỹ thuật. Từng nhóm thông số của tàu sẽ được xác định theo phương pháp tính riêng, gồm
các nhóm như kích thước chủ yếu, lượng chiếm nước, khối lượng thân tàu, độ ổn định ban đầu
và ổn định góc nghiêng lớn, công suất máy chính, dung tích khoang chứa hàng v..v…
 Phương pháp tiệm cận
Phương pháp tiệm cận thiết kế tàu xây dựng dựa trên cơ sở phương pháp tính gần đúng
dần, từng bước xác định các thông số của tàu cho đến khi đáp ứng được các yêu cầu đặt ra cho
tàu. Để có được các thông số phù hợp phải trải qua nhiều bước tính, còn gọi là bước tính đúng
dần, trong đó bước gần đúng sau sẽ dựa vào kết quả bước tính trước để điều chỉnh số liệu ban
đầu. Thiết kế tàu theo phương pháp tiệm cận có thể được thực hiện theo nhiều sơ đồ tính khác
nhau. Phần dưới đây giới thiệu một trong những sơ đồ tính thường đang được áp dụng trong
tính toán các đặc điểm hình học tàu thủy hiện nay :
o Bước gần đúng thứ nhất
- Xác định lượng chiếm nước D1 của tàu theo một trong các cách tính thông dụng.
- Xác định các kích thước chính như chiều dài L, chiều rộng B, mớn nước T, chiều cao
mép boong H và các hệ số hình dáng α, β, δ của tàu
o Bước gần đúng thứ hai
- Tính sức cản vỏ, công suất máy chính, thiết kế thiết bị đẩy và xác định tốc độ tàu
- Xác định khối lượng thân tàu

- Điều chỉnh lượng chiếm nước D2 của tàu
- Điều chỉnh các kích thước chủ yếu theo lượng chiếm nước D2
Thường ở bước thứ hai đã có các thông số phù hợp và sai số giữa lượng chiếm nước D 2
với tổng khối lượng theo kích thước mới là rất nhỏ, có thể điều chỉnh bằng cách thay đổi không
lớn giá trị hệ số thể tích chiếm nước δ hoặc giá trị thành phần lượng chiếm nước dự trữ ΔD
o Bước gần đúng thứ ba
- Xác định chính xác lượng chiếm nước, công suất máy chính, thiết bị đẩy tàu
54


Trong bước tính này nên chọn cả máy phụ và các thiết bị mặt boong để có thể xác định
tương đối chính xác khối lượng con tàu.
o Bước gần đúng thứ tư
- Kiểm tra ổn định, chiều cao mạn khô, dung tích các hầm hàng, kiểm tra chống chìm, và
xem xét lại tỷ số H/T
- Kiểm tra độ bền chung toàn tàu nếu có yêu cầu
- Hiệu chỉnh toàn bộ thông số đã tính và điều chỉnh lại các kích thước của tàu
- Xác định các thông số ở dạng cuối cùng
o Bước gần đúng thứ năm
- Xác định chính xác tải trọng và tọa độ trọng tâm tàu
- Hiệu chỉnh lượng chiếm nước
-

 Phương pháp toàn phần
Phương pháp thực hiện tính từng bước và kết quả mỗi bước hầu như không điều chỉnh.
Trình tự tính toán được sắp xếp sao cho bước sau có thể sử dụng kết quả của bước trước. Sơ
đồ tính của phương pháp này như sau :
o Bước 1: Xác định lượng chiếm nước tàu D
o Bước 2 :
- Dựa vào hệ số sức cản để tính sức cản hoặc hệ số công suất để tính công suất máy và

thiết kế thiết bị đẩy để có thể xác định tốc độ tàu Vt đạt được từ công suất máy đã tính.
Nếu Vs là vận tốc yêu cầu thì cần phải xác định công suất truyền động và chọn máy
- Từ lượng chiếm nước D và tốc độ tàu Vt xác định chiều dài tàu L
- Xác định hệ số đầy thể tích chiếm nước δ
o Bước 3:
Từ các số liệu đã xác định được như D, L và δ dựa vào phương trình dung tích tàu để
xác định tỷ số giữa chiều cao mép boong và mớn nước tàu H/T
o Bước 4:
Từ các số liệu đã xác định được ở bước trên và giá trị momen nghiêng đã cho trước, dựa vao
pương trình ổn định để xác định tỷ số giữa chiều rộng và mớn nước tàu B/T
o Bước 5:
Tính các đại lượng khác trên cơ sở những đại lượng đã xác định như D, L, δ, B/T, H/T
 Thiết kế theo phương pháp biến phân
1.3.3 Phương pháp thiết kế tối ưu
Khác phương pháp biến phân, trong đó người thiết kế phải tiến hành so sánh và đối
chiếu hàng loạt phương án thiết kế áp dụng cho một sản phẩm, cụ thể ở đây là cho một con tàu
55


đang được đặt lên bàn cân và kết quả của phép so sánh đó sẽ cho phép chọn ra một phương án
tối ưu, được hiểu theo nghĩa ở đây là phương án tốt nhất trong các phương án được mang ra
so sánh theo một hàm mục tiêu nào đó, chứ có thể chưa phải là phương án tốt nhất trong tấc
cả các phương án . Khi thiết kế theo lý thuyết tối ưu, người thiết kế không cần so sánh, đối
chiếu các phương án, và thực tế cũng không thể làm được việc đó, mà công cụ lao động được
người thiết kế sử dụng là tự xác định kết quả tối ưu bằng cách ngắn nhất, tùy thuộc cách điều
khiển của người thiết kế.
1.3 Đối tượng, phạm vi và mục tiêu nghiên cứu.
 Đối tượng nghiên cứu: Xây dựng chương trình thiết kế tàu cá vỏ thép theo Quy phạm
phân cấp và đóng tàu cá biển - TCVN 6718: 2000.
 Phạm vi nghiên cứu: Thiết kế, tính toán, kiểm tra ổn định , kết cấu và các tính năng

hàng hải của tàu theo Quy phạm TCVN 6718: 2000.
 Mục tiêu nghiên cứu: Từ dữ liệu đầu vào là kích thước chủ yếu của tàu thiết kế, bảng
tọa độ tuyến hình và dựa trên tiêu chuẩn Quy phạm TCVN 6718: 2000. Xây dựng
chương trình tính toán, thiết kế và kiểm tra các tính năng của tàu bằng Excel : Thủy
tĩnh, Bonjean, Kết cấu thân, Sức cản, Thiết bị năng lượng.
1.5 Giới thiệu về tiêu chuẩn việt nam TCVN 6718 : 2000.
Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 6718: 2000 “Quy phạm phân cấp và đóng tàu cá biển”
(Tàu có chiều dài trên 20m) được ban hành theo quyết định số 2596/2000/QĐ-BKHCNMT
NGÀY 29/12/2000. Là một bộ tiêu chuẩn Việt Nam gồm 13 tiêu chuẩn từ TCVN 6718-1:
2000 đến TCVN 6718-13 :2000.
Quy phạm phân cấp và đóng tàu cá biển” 2000 được biên soạn trên cơ sở Tiêu Chuẩn
Việt Nam TCVN 6259: 1997 “Quy phạm phân cấp và đóng tàu biển vỏ thép”-1997, sử dụng
các quy định mới nhất của các Công ước quốc tế hiện hành của tổ chức Hàng hải quốc tế
(IMO) và các Tiêu chuẩn của tổ chức Tiêu chuẩn quốc tế (ISO), tham khảo Quy phạm đóng
tàu cá biển của các tổ chức Đăng kiểm quốc tế và kinh nghiệm đã tích lũy được trong lĩnh vực
thiết kế, đóng mới, sửa chữa, khai thác và quản lí tàu biển của Việt Nam trong những năm qua.
Quy phạm này được áp dụng để kiểm tra phân cấp và đăng kí các tàu cá biển tự chạy
có chiều dài đường nước thiết kế trên 20m. Trong quá trình thiết kế, đóng mới sửa chữa và
khai thác, các tàu cá phải được giám sát và phân cấp phù hợp với các yêu cầu được quy định
trong quy phạm này và các quy phạm khác có liên quan của nước Cộng Hòa Xã Hội Chủ Nghĩa
Việt Nam.
1.6 Sơ lược về nội dung đề tài
 Từ dữ liệu đầu vào là kích thước chủ yếu tàu thiết kế , bảng tọa độ tuyến hình tiến
hành xây dựng chương trình tính toán, kiểm tra các tính năng của tàu dựa trên nền
tảng “Quy phạm phân cấp và đóng tàu cá biển TCVN 6718: 2000”.

56


 Nội dung của chương trình thiết kế, tính toán và kiểm tra các tính năng của tàu

bằng Excel :
 Kết cấu thân tàu
 Thủy tĩnh
 Bonjean
 Sức cản
 Thiết bị năng lượng
CHƯƠNG II. CƠ SỞ LÝ THUYẾT
2.1 Giới thiệu Microsoft Excel
Microsoft Excel cho phép lưu trữ dữ liệu ở dạng bảng ( gồm nhiều ô: cells ). Nó cung cấp
cho người dùng những công cụ xử lý, phân tích số liệu. Việc minh họa số liệu bằng biểu đồ và
đồ thị trong Excel giúp cho người dùng quan sát kết quả một cách trực quan và dễ hiểu. Ngoài
ra phần mềm này còn cung cấp nhiều dịch vụ và tiện ích khác. Hiện nay Excel đã được sử
dụng hiệu quả trong nhiều lĩnh vực như công tác văn phòng, kế toán, quản lý hàng hóa, điểm
thi của học sinh và đặc biệt là có thể thiết kế, tính toán và kiểm tra các tính năng hàng hải của
tàu.
2.1.1 Làm việc với bảng tính và các file tài liệu
Trong Excel, một tài liệu (workbook) là một file trong đó ta thực hiện các công việc
như nhập, phân tích, xử lý và lưu trữ dữ liệu. Một tài liệu có thể chứa nhiều bảng, giúp cho ta
có thể tổ chức các thông tin liên quan khác nhau chỉ trong một file.
Dùng bảng tính ( worksheet ) để liệt kê và phân tích dữ liệu. Ta có thể nhập vào, sửa đổi
dữ liệu trên các bảng tính và thực hiện tính toán trên các bảng tính này.
Tên của các bảng tính xuất hiện trên các tap ở phía dưới cửa sổ workbook. Để chuyển từ
bảng tính này sang bảng tính khác ta chọn vào tap tương ứng. Tên của bảng tính đang kích
hoạt được tô đậm.
 Chọn bảng tính
- Khi chọn một bảng tính ta nháy chuột vào tap của bảng tính đó.
- Khi chọn nhiều bảng tính kế tiếp nhau ta ấn đồng thời phím Shift trong khi chọn bảng
đầu tiên và bảng cuối cùng. Ấn phím Ctrl để chọn các bảng tính không liên tiếp.
 Chèn một bảng tính: Insert\ worksheet
 Sao chép hoặc di chuyển bảng tính

Ta có thể sao chép hoặc di chuyển bảng tính từ một file này sang một file khác, để thực
hiện việc này trước hết ta cần mở các file này ra:
- Trong file nguồn chọn bảng tính cần thực hiện.
57


-

Trong menu: Edit\ Move or copy sheet, xuất hiện cửa sổ Move or copy sheet:
Trong hộp thoại to book, chọn file đích, trong hộp thoại before sheet chọn bảng tính mà
vị trí trước nó sẽ là bảng tính sao chép hoặc di chuyển tới. Nếu muốn bảng tính mới
nằm ở vị trí cuối cùng của tài liệu thì chọn move to end.
- Để sao chép chọn vào hộp kiếm create a copy, nếu hộp này không được chọn có nghĩa
là thực hiện di chuyển.
 Xóa một bảng tính
- Chọn bảng tính cần xóa.
- Chọn menu: Edit\ delete sheet.
- Chọn OK để chấp nhận.
 Đổi tên bảng tính
- Nháy đúp vào tap của bảng tính cần đổi tên.
- Gõ tên mới vào và kết thúc bằng phím Enter.
2.1.2 Soạn thảo, định dạng và in ấn bảng tính
 Soạn thảo.
Cách nhập dữ liệu
- Nhập dữ liệu, chọn ô cần nhập, nhập dữ liệu vào từ bàn phím, kết thúc việc nhập bằng
phím Enter hoặc di chuyển sang ô khác.
- Sửa dữ liệu trong ô, chọn ô cần sửa bấm phím F2, đưa con trỏ tới vị trí cần sửa và thực
hiện, muốn xóa ký tự ta dùng phím delete hoặc phím backspace.
- Nhập hàm vào một ô: bắt đầu bằng dấu “ =”, tiếp theo là tên hàm, tiếp đến là tham số
của hàm và kết thúc bằng phím Enter.

- Sao chép, di chuyển và xóa dữ liệu.
Thực hiện việc sao chép, di chuyển và xóa dữ liệu y như trong phần soạn thảo văn bản
trong windows.
- Thêm bớt ô hàng hoặc cột.
Để chèn thêm một hàng hay một cột ta thực hiện như sau: đánh dấu hàng/ cột nơi ta
muốn thêm hàng/ cột, trong hộp thoại Insert/ row để thêm hàng và Insert/ column để thêm
cột.
- Để xóa một hàng/ cột ta chọn hàng đó và chọn menu: Edit/ delete.
 Định dạng bảng tính
Định dạng cho ô hoặc một nhóm ô: chọn ô hoặc nhóm ô cần định dạng, sau đó vào
menu: Format/ cells xuất hiện hộp thoại Format cells. Sau khi chọn kiểu dữ liệu, nhập dữ
liệu vào, và chọn định dạng cho các ô ta có thể thêm lời ghi chú cho từng ô dữ liệu trong
đó bằng cách chọn menu: Insert/ comment, hộp thoại soạn thảo hiện ra, gõ vào lời ghi chú,
sau đó nháy ra ngoài hộp thoại để kết thúc.
58


 In bảng tính
Trước khi in ta phải định dạng trang giấy bằng cách chọn: File/ page setup, xuất hiện
hộp thoại page setup như sau:
- Trong Oriention: chọn Portrait để in dọc, Landscape để in ngang trang giấy.
- Trong Scaling: nên giữ Adjust to 100% normal size. Trường hợp chỉ thiếu vài dòng sẽ
chọn một trang nên chọn Fit to 1 page để Excel ép lại cho vừa một trang.
- Trong Paper size: chọn cỡ giấy in, thông thường chọn khổ giấy A4.
- Trong tap Margins: đặt các canh lề cho trang giấy.
2.1.3 Phân tích dữ liệu
Sau khi nhập dữ liệu xong, việc xử lý dữ liệu trong Excel nên thực hiện bằng cách: dữ
liệu đầu vào - > xử lý -> dữ liệu đầu ra. Trong đó dữ liệu đầu vào có thể là một bảng, hoặc
một bảng tính, hoặc một file dữ liệu, tùy vào dữ liệu này ít hay nhiều . Dữ liệu đầu ra có
thể lưu trên một file khác, sheet khác hoặc là một bảng khác ngay trong sheet đó.

2.1.4 Ứng dụng của Excel trong thiết kế, tính toán, kiểm tra các tính năng tàu.
Excel là chương trình tính toán được ứng dụng trong các bài tập lớn của các môn học
lý thuyết tàu, để tính toán các tính năng hàng hải của tàu như: ổn định, thủy tĩnh, bonjean,
kết cấu, … Excel giúp người dùng thực hiện các phép tính toán và xuất ra kết quả nhanh
chóng, nhờ đó người sử dụng tiết kiệm được thời gian cũng như công sức cho việc tính
toán.
Excel giúp lưu trữ dữ liệu, tổng hợp các bài tập có liên quan với nhau, nên chúng ta có
thể dễ dàng tiếp cận cũng như hiểu rõ các công thức và phép toán.
Các bài tập lớn mà chúng ta có thể thực hiện trên Excel:
 Tính toán ổn định tàu thủy.
 Tính toán đồ thị bonjean – thủy tĩnh.
 Tính toán kết cấu tàu.
 Tính toán trang thiết bị động lực.
 Tính toán sức cản tàu.

2.2 Những yêu cầu chủ yếu đối với thiết kế kết cấu thân tàu
- Tính an toàn: Thiết kế kết cấu phải đảm bảo dưới tác dụng của ngoại lực, tàu có
một sức bền nhất định, tính ổn định và độ cứng cần thiết. Không vì sức bền không
đủ hoặc kết cấu mất ổn định mà gây lên sự phá hủy kết cấu hoặc biến dạng vượt quá phạm vi
cho phép.
59


- Tính năng sử dụng: Việc bố trí và lựa chọn kích thước kết cấu phải phù hợp với
yêu cầu kinh doanh. Ví như đối với khoang chở hàng đảm bảo kết cấu được bố trí
sao cho thuận tiện xếp dỡ hàng, buồng ở của hành khách và thuyền viên phải có lối đi thuận
tiện và độ cao thích đáng.
- Tính hoàn chỉnh: Tàu thủy là một công trình kiến trúc nổi trên mặt nước bố trí
phức tạp, trên tàu có nhiều loại máy móc, thiết bị, dụng cụ sinh hoạt và các hệ
thống…Các bộ phận liên kết mật thiết với bố trí kết cấu và việc lựa chọn kích thước kết

cấu.Thiết kế kết cấu phải phối hợp chặt chẽ với thiết kế tổng thể và thiết kế các hệ thống tạo
nên một cấu trúc hoàn chỉnh, đảm bảo sự hoạt động bình thường của tất cả các bộ phận trên
tàu.
- Tính công nghệ: Việc lựa chọn hình thức kết cấu, hình thức liên kết các bộ phận
kết cấu của thân tàu phải đảm bảo thi công dễ dàng, giảm nhẹ cường độ lao động và nâng
cao năng suất lao động. Mặt khác, khi lựa chọn vật liệu phải chú ý đến vật tư có thể khai thác
trong nước, giảm bớt quy cách vật liệu một cách thích đáng, tiện cho việc mua, dự trữ vật
liệu và quy trình công nghệ của nhà máy. Phải căn cứ vào đặc điểm của nhà máy, tình hình
thiết bị của nhà máy để chọn phương án công nghệ hợp lý, áp dụng những biện pháp công
nghệ tiên tiến.
- Tính kinh tế: Trên cơ sở đảm bảo sức bền cần thiết của kết cấu, cân nhắc kỹ đến
độ dư ăn mòn của vật liệu, yêu cầu sử dụng và sửa chữa bảo dưỡng…Phải cố gắng giảm nhẹ
khối lượng kết cấu, tiết kiệm vật liệu, bố trí và lựa chọn vật liệu thỏa đáng, đảm bảo tính
kinh tế cao nhất trong sử dụng kết cấu.
2.2.1 Đặc điểm kết cấu thân tàu
2.2.1.1 Đặc điểm chung
Kết cấu thân tàu có dạng vỏ mỏng gồm phần tôn bao bên ngoài và phần gia
cường bên trong tạo thành khung xương đảm bảo độ bền, giữ tàu nổi và vận động
trên nước.
- Tôn bao: Gồm các tấm vỏ mỏng bằng vật liệu kim loại hay phi kim.
- Kết cấu gia cường: Hệ thống các dầm trực giao bố trí vuông góc với nhau và được liên kết
bằng các mã.
2.2.1.2 Đặc điểm, vai trò của các bộ phận kết cấu trong đảm bảo độ bền thân tàu
- Các kết cấu thân tàu được lựa chọn và bố trí trên cơ sở đảm bảo độ bền thân tàu
khi uốn chung và độ bền cục bộ dưới tác dụng của tải trọng riêng.
- Theo quan điểm này, thân tàu xem như dầm tổng hợp thành mỏng, chịu tác dụng
hai lực ngược chiều là trọng lượng thân tàu và lực đẩy của nước, kết quả thân tàu bị cong lên
hoặc võng xuống, xuất hiện ứng suất, biến dạng làm phá hủy kết cấu tàu.
- Để đảm bảo độ bền chung và độ bền cục bộ nói trên, kết cấu thân tàu được chia
thành hai hệ thống chính.

2.2.1.3. Hệ thống các kết cấu dọc
60


Hệ thống các kết cấu dọc để đảm bảo độ bền chung gồm các kết cấu chạy dọc
tàu từ mũi đến đuôi như sống chính, đà dọc đáy, xà dọc mạn, xà dọc boong…
Về mặt độ bền, các kết cấu dọc có vai trò:
- Sống chính, xà dọc đáy, xà dọc boong chịu ứng suất kéo hoặc ứng suất nén lúc tàu bị uốn
chung và bị uốn cục bộ của khung giàn đáy, khung giàn boong.
- Tôn mạn và vách dọc đóng vai trò thành đứng dầm chịu lực, chịu toàn bộ lực cắt
khi tàu uốn. Tôn mạn còn chịu tác dụng cục bộ của áp lực hàng hóa từ bên trong và áp lực
nước ngoài mạn tàu.
- Tấm đáy và tấm boong chịu ứng suất kéo, nén lớn nhất lúc tàu bị uốn chung do
nằm cách xa trục trung hòa nhất, chịu tải trọng cục bộ do áp lực nước hoặc hàng hóa tác
dụng vuông góc tấm.
- Sống dọc mạn chủ yếu chỉ chịu tác dụng của uốn cục bộ.
2.2.1.4. Hệ thống các kết cấu ngang
Hệ thống các kết cấu ngang nhằm đảm bảo độ bền ngang cho kết cấu thân tàu,
bao gồm:
- Sườn ngang: Các khung dầm đặt trong mặt phẳng ngang và bố trí dọc theo mạn
tàu.
- Sườn khỏe: Các dầm tăng cường đặt trong buồng máy hoặc khoang hàng.
- Đà ngang đáy: Các dầm đặt ngang đáy làm đế tựa cho tôn đáy và sống dọc đáy.
- Xà ngang boong: Các dầm ngang đặt dưới mặt boong để đỡ tôn boong.
- Xà ngang cụt: Các xà ngang đặt ở vùng lỗ khoét trên boong, chạy từ mạn tới lỗ
khoét.
- Xà ngang khỏe: Xà ngang boong kích thước lớn cùng sườn khỏe để tạo thành
khung sườn khỏe.
2.2.2. Các hệ thống kết cấu thân tàu
2.2.2.1. Đặc điểm kết cấu khung dàn

Có thể hình dung kết cấu thân tàu được hình thành từ các khung giàn liên kết
nhau: Khung giàn đáy, khung giàn mạn và khung giàn boong.
- Kết cấu thân tàu gồm nhiều khung giàn liên kết với nhau
- Kết cấu khung giàn gồm các dầm dọc và dầm ngang liên kết chặt với nhau và có
tấm lợp bên trên, xung quanh có phần đế và mỗi khung giàn là đế tựa cho khung
giàn khác.
2.2.2.2. Phân loại hệ thống kết cấu thân tàu
- Hệ thống kết cấu ngang: Các kết cấu bố trí theo chiều dài tàu dày hơn theo chiều
ngang, chịu sức bền ngang tốt, dùng trên tàu cỡ vừa và nhỏ, bộ phận mũi, lái …
- Hệ thống kết cấu dọc: Các kết cấu bố trí theo chiều dài tàu thưa hơn theo chiều
61


ngang, chịu sức bền dọc tốt, dùng trên tàu cỡ lớn, tàu có tỷ số L/B lớn.
- Hệ thống kết cấu hỗn hợp: Kết hợp cả hai hệ thống kết cấu ngang và dọc, tận dụng ưu điểm
của hai hệ thống kết cấu, dùng cho tàu dầu, tàu chở hàng cỡ trung và lớn.
- Hệ thống kết cấu liên hợp: khoảng cách kết cấu bố trí theo chiều dài và chiều ngang bằng
nhau, giải quyết vấn đề gia cường cục bộ vùng chịu tải cục bộ, tải trọng va đập.
2.2.2.2 Nguyên tắc lựa chọn hệ thống kết cấu
- Lựa chọn hệ thống kết cấu tàu phù hợp rất quan trọng vì hình thức kết cấu thân tàu ảnh
hưởng lớn đến hiệu quả kinh tế kỹ thuật của con tàu sau này.
-Trước khi thiết kế, cần phân tích lựa chọn hệ thống kết cấu phù hợp trên cơ sở đảm bảo yêu
cầu về an toàn, thuận lợi trong sử dụng, thi công và trọng lượng nhỏ nhất
2.2.3 Vật liệu thép dùng trong đóng tàu
2.2.3.1 Yêu cầu đối với thép dùng trong đóng tàu
Thép là loại vật liệu đựơc sử dụng rộng rãi nhất trong đóng tàu nhờ có những
đặc tính ưu việt của thép về tính năng cơ học, giá thành hợp lý…Mà người ta có thể đóng tàu
dài đến 500m với tải trọng trên dưới nửa triệu tấn, trong khi đó vật liệu cổ điển là gỗ chỉ
đóng những tàu có chiều dài trên dưới 60m.
Mặc dù có những thành công rực rỡ trong việc sử dụng thép để đóng tàu đặc

biệt là cùng với sự tiến bộ mạnh mẽ của công nghệ hàn. Nhưng hàng nghìn trường hợp tai
nạn vẫn xảy ra đối với tàu thép như nứt, nứt giòn, ăn mòn, có khi tự nhiên gãy đôi cả con tàu.
Vì vậy yêu cầu kỹ thuật đặt ra cho thép đóng tàu cơ bản như sau:
- Đảm bảo sức bền cơ lý tính với ch = 235- 390 Mpa.
- Chịu đựng được hiện tượng nứt giòn ở nhiệt độ 0°C hoặc thấp -40°C.
- Tính năng hàn tốt ở mọi nhiệt độ môi trường xung quanh.
- Có khả năng gia công nguội mà không bị giảm nhiều đi cơ lý tính của nó sau khi
đã biến dạng dẻo và không cần phải gia công nhiệt trở lại.
- Khả năng chống gỉ trong môi trường nước bẩn cũng như hàng hóa vận chuyển.
- Có sức bền tốt trong môi trường gỉ, đặc biệt mỏi ở chu kỳ thấp của các mối hàn.
- Giá cả tương đối hợp lý.
Trong công nghiệp đóng tàu, để đảm bảo những yêu cầu ở trên, người ta cần
quan tâm đến các vấn đề sau:
- Phương pháp chế tạo ra thép.
- Sức bền (cơ, lý tính của các loại thép).
- Thành phần hóa học trong thép.
2.3 Tiêu chuẩn ổn định.

62


Tiêu chuẩn ổn định là những chỉ tiêu hoặc những định mức nhằm đảm bảo an toàn tối
đa cho con tàu về phương diện ổn định. Tất cả các loại tàu phải đảm bảo yêu cầu cơ bản về ổn
định chung, ngoài ra còn phải thoả mãn các yêu cầu khác ứng với riêng từng loại tàu.
2.3.1 Tiêu chuẩn vật lý:
Tiêu chuẩn này được xây dựng trên cơ sở giải bài toán cân bằng của tàu dưới tác dụng
của tất cả mômen ngoại lực. Tiêu chuẩn vật lý có tính khoa học cao, sáng tạo nó tạo điều kiện
để tìm kiếm và áp dụng những sáng kiến mới. Tuy nhiên, việc xây dựng cũng như tính ổn định
cho tàu theo tiêu chuẩn này là rất phức tạp và khó thực hiện, đặc biệt nó đòi hỏi phải có nghiên
cứu thực nghiệm.

Vì những lý do trên nên tiêu chuẩn vật lý chỉ được áp dụng ở một số nước như Nga,
Nhật, Mỹ, Trung Quốc.
2.3.2 Tiêu chuẩn thống kê:
Hệ tiêu chuẩn thống kê được xây dựng trên cơ sở:
- Thống kê những vụ đắm tàu do thiếu ổn định.
- Xác định những yếu tố thiếu ổn định là nguyên nhân gây ra tai nạn đắm tàu.
-Xác định giới hạn của những yếu tố đó và đưa ra thành tiêu chuẩn.
Với cách xây dựng như vậy nên hệ tiêu chuẩn thống kê rất phù hợp với thực tế nhưng cứng
nhắc, hạn chế sự sáng tạo ra mẫu tàu mới.
Các tiêu chuẩn ổn định thống kê hiện nay thường thiết lập theo công trình nghiên cứu của nhà
khoa học Hà Lan Rakhole.
2.3.2 Tiêu chuẩn theo Quy phạm
Theo “Quy phạm phân cấp và đóng tàu cá biển TCVN 6718:2000” , các yêu cầu về ổn định phải
thỏa mãn các yêu cầu sau :
 Diện tích đồ thị ổn định tĩnh không đươch nhỏ hơn 0,055 m.rad khi góc nghiêng đến 30 độ và
không được nhỏ hơn 0,09 m.rad khi nghiêng đến 40 độ. Ngoài ra diện tích của cánh tay đòn
ổn định tĩnh trong phạm vi góc nghiêng 30 độ và 40 độ không được nhỏ hơn 0,03 m.rad.
 Cánh tay đòn ổn định lớn nhất lmax không được nhỏ hơn 0,25 m đối với tàu có chiều dài L nhỏ
hơn hoặc bằng 80 m.
63


 Giới hạn dương của đồ thị ổn định tĩnh ( góc lặn) không được nhỏ hơn 60 độ.
 Chiều cao tâm nghiêng ban đầu hiệu chỉnh đối với tất cả các trạng thái tải không được nhỏ hơn
0,15 m.
Ta có thể tóm tắt như sau :
h0

≥

0,15 (m)

l30

≥

0,25 (m)

θ

≥

60°

lđ30

≥

0,055 (m)

lđ40

≥

0,09 (m)

lđ40 – lđ30

≥

0,3 (m)

Trong đó :
h0

- chiều cao tâm ổn định ban đầu của tàu

l30

- cánh tay đòn ổn định tĩnh của tàu ở góc nghiêng 30°

θ

- giới hạn dương của đồ thị ổn định tĩnh ( góc lặn)

lđ30 , lđ40 - cánh tay đòn ổn dịn động ở góc nghiêng 30°,40°.
2. 4 Các tính năng hàng hải của tàu
2.4.1 Tính nổi tàu thủy.
2.4.1.1 Các khái niệm cơ bản :
Tính nổi là tính năng hàng hải quan trọng, xác định khả năng tàu nổi cân bằng trên nước
hoặc nổi hoàn toàn dưới mặt nước, tại vị trí xác định tương ướng với chế độ tải trọng đang xét.
 Các lực tác dụng và phương trình nổi
Thực tế khi nổi trên mặt nước, tàu có thể chìm một phần hoặc chìm hoàn toàn trong
nước và khi tàu đứng yên không chuyển động, nếu bỏ qua các lực chuyển động của môi
trường tự nhiên như sóng, gió, lực cản nước v...v..., tàu chỉ chịu tác dụng của hai lực cụ
thể như sau :
 Trọng lượng tàu P, đặt tại trọng tâm tàu G (x,y,z), hướng thẳng đứng xuống dưới
và có độ lớn tính bằng tổng các trọng lượng thành phần pi có mặt trên tàu.
P = ∑ pi
 Lực đẩy Acsimet D (hay lực nổi) là áp lực thủy tĩnh của nước tác dụng lên bề

mặt tàu dưới nước, đặt tại trọng tâm C(x,y,z) của phần thân tàu dưới nước (gọi
64