phương pháp tính toán lựa chọn tàu lai là dây lai phù hợp nhất với nhiệm vụ lai dắt trên biển

MỤC LỤC


MỞ ĐẦU
1.Tính cấp thiết của đề tài
Ngày nay ngành Hàng Hải ngày càng phát triển mạnh do quá trình toàn
cầu hóa nhu cầu vận tải tăng cao dẫn đến sự gia tăng về số lượng các con tàu
vận tải siêu trường, siêu trọng để đáp ứng được nhu cầu vận chuyển hàng hóa,
chính vì sự phát triển về quy mô cũng như số lượng các đội tàu lớn cần hỏi nhu
cầu lai dắt trên biển cũng như trong luồng lạch. Vậy để tính toán lựa chọn được
những con tàu lai dắt phù hợp là vô cùng cần thiết để đáp ứng được nhu cầu lai
dắt trên biển với những điều kiện thời tiết hết sức khắc nghiệt thì đề tài này sẽ
cung cấp đầy đủ phương pháp tính toán để lựa chọn được con tàu lai và dây lai
tối ưu nhất để đáp ứng được nhiệm vụ lai dắt.
2.Mục đích của đề tài
Dựa trên các điều kiện sẵn có và các công thức tính toán đã được nghiêm
cứu và ứng dụng trong thực tế để đưa ra phương pháp tính toán lựa chọn tàu lai
là dây lai phù hợp nhất với nhiệm vụ lai dắt trên biển.
3.Đối tượng nghiêm cứu và phạm vi áp dụng của đề tài



Đối tượng nghiên cứu đề tài:
Các tàu lai dắt
Trang thiết bị lai dắt
Phạm vi áp dụng :

Nghiên cứu chi tiết về phương pháp tính toán để lựa chọn tàu lai và dây
lai phù hợp nhất phục vụ quá trình lai dắt trên biển.
4.Phương pháp nghiên cứu
• Sử dụng các phương pháp nghiên cứu:

• Thu thập thông tin
• Phân tích đánh giá
Đề tài đã tham khảo thông tin về tàu lai, dây lai và các trang thiết bị đi
kèm trong các tài liệu tham khảo đặc biệt trong cuốn U.S. NAV TOWING
MANUAL của Hải quân Mỹ và sự hướng dẫn nhiệt tình của Ths.TH/TR
TRẦN QUỐC CHUẨN đã tổng kết và đưa ra các chú ý đối với các công thức

2


tính toán để sao cho lựa chọn được tàu lai và dây lai tối ưu nhất cho 1 nhiệm
vụ lai kéo trên biển.
5.Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn của đề tài
 Ý nghĩa khoa học
Là tài liệu tham khảo khi mà tính toán lựa chọn tàu lai và dây lai khi thực
hiện một nhiệm vụ lai dắt trên biển.
 Ý nghĩa thực tiễn
Có thể áp dụng vào thực tiễn trong công tác lai kéo trên biển, lựa chọn tàu
lai, trang thiết bị lai kéo, tốc độ lai kéo phù hợp với điều kiện ngoại cảnh và
năng lực sẵn có của đội tàu mỗi công ty.

3


CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ CÔNG TÁC LAI DẮT TRÊN BIỂN
1.1.Tàu kéo
Tàu kéo là tàu được dùng để hỗ trợ tàu trong công tác lai dắt cập cầu
hoặc ra vào cầu hoặc lai dắt từ điểm này đến điểm khác trên biển hoặn từ cảng
này đến cảng khác.

Hình 1-1 Tàu Lai dắt
1.2.Tàu được lai dắt:
Tàu được lai dắt là tất cả các loại tàu tự hành hoặc không tự hành bao
gồm tàu biển, Ụ nổi, Xà lan có nhu cầu lai dắt trên biển hoặc trong cảng.
1.3.Lai dắt từ điểm này đến điểm khác
Lai dắt từ điểm này đến điểm khác có thể được định nghĩa là việc lai kéo
một tàu từ một điểm trong cảng đến một điểm khác, còn trên đại dương thì nó
sẽ có quy mô lớn hơn. Lai dắt trên biển là quá trình phát triển tự nhiên từ
công tác lai dắt trong cảng. Các tàu có thể được lai dắt từ một điểm trong các
đến một điểm khác cũng nằm trong cảng hoặc chúng được lai kéo từ cảng này
đến cảng khác.
1.4.Lai dắt trong vùng nước nội thủy
Lai dắt trong vùng nước nội thủy được thực hiện trên đường thủy nội địa
như sông, vịnh kênh rạch, eo biển.
4


1.5.Lai dắt trên biển
Công tác lai dắt trên biển thường được thực hiện khi tàu được lai dắt yêu
cầu hỗ trợ lai dắt để dẫn tàu vào luồng an toàn hoặc hỗ trợ tàu khi tàu bị một
nguy cơ nào đó như hỏng máy chính hoặc bị đâm va hoặc bị mắc cạn tại một
vị trí nào đó gần bờ hoặc gần cảng. Tàu lai dắt thực hiện việc kéo tàu về cảng
hoặc một điểm nào đó theo yêu cầu. Lai kéo trên biển là một quá trình phát
triển tự nhiên của công tác lai kéo trong cảng. Nhu cầu lai dắt trên biển dẫn
đến việc thiết kế nhiều loại tàu lai có nhiều tính năng ưu việt hơn để đáp

Hình 1-2. Lai dắt trên biển
ứng được các nhiệm vụ lai kéo khó khăn hơn. Do việc lai dắt trên biển phải
đối mặt với những điều kiện khắc nghiệt hơn so với công tác lai kéo trong
cảng do đó nó đòi hỏi phải có sự chuẩn bị tốt nhất ở tất cả các khâu, và yêu

cầu phải có những kinh nghiệm khai thác tốt.
1.6.Một số tai nạn trong công tác lai dắt, nguyên nhân tai nạn
Trong quá trình lai dắt mặc dù đã dự tính được các trường hợp có thể xảy
xa nhưng đôi khi những tính toán đó không tránh khỏi những sai sót do các
điều kiện khác nhau đã dẫn đến những tai nạn gây ra những tổn thất to lớn về
tài sản cũng như con người

5


Nguyên nhân dẫn đến những tai nạn trong quá trình lai dắt trên biển có
thể đến các nguyên nhân như:
 Lựa chọn tàu lai và dây lai không phù hợp
 Tàu lai chạy quá tộ lai dắt dẫn đến tàu bị lật
 Do nguyên nhân ẩn tỳ của dây lai mặc dù đã được sự kiểm tra kĩ lưỡng
của người bảo dưỡng
 Do nguyên nhân chủ quan của con người
 Do điều kiện thời tiết
Trong các nguyên nhân kể trên thì theo thống kê thì hầu hết các tai nạn
trong quá trình lai dắt đều do việc lựa chọn tàu lai và dây lai kéo không phù
hợp với quá trình lai dắt trên biển.
Trong chuyên đề này chúng ta sẽ nghiên cứu về vấn đề “Tính toán lựa
chọn tàu lai, dây lai phục vụ quá trình lai kéo trên biển” để lựa chọn được
tàu lai kéo và dây kéo phù hơp nhất cho nhiệm vụ lai kéo trên biển.

6


CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ HỆ THỐNG LAI KÉO
2.1.Giới thiệu

Chương này cung cấp hướng dẫn về các bước phải thực hiện khi chuẩn
bị để thực hiện công việc lai kéo. Bao gồm việc thu nhận những thông tin
phục vụ cho việc lập kế hoạch để lựa chọn một tàu kéo và tính toán các thông
số (tốc độ lai, chiều dài dây lai, kích thức dây lai...) phù hợp.
2.2.Thiết kế một hệ thống lai kéo
Thiết kế hệ thống lai kéo có ba giai đoạn chính:
 Tính sức căng tĩnh dây kéo. Bắt đầu với các tàu được kéo:
• Chọn tốc độ kéo mong muốn, căn cứ vào đó để tính toán sức căng
tĩnh mà dây kéo sẽ chịu ở tốc độ đó. (xem phần 2-4 và (xem thêm chương 3)).
• Trong trường hợp tốc độ mong muốn không nằm trong bảng hoặc đồ
thị thì phải lựa chọn giá trị tốc độ ở cận trên và cận dưới để nội suy và tính
toán sức căng tương ứng. Sức căng tính toán nên được hoặc vẽ hoặc sắp xếp
trong một bảng để cho phép nội suy sau này.
• Lặp lại quá trình này kết hợp gió biểu kiến / Độ sâu khu vực sẽ thực
hiện lai kéo (Bao gồm cả thủy triều) trong thời gian lai kéo.
 Chọn các tàu kéo và lựa chọn các trang thiết bị lai kéo phù hợp.
• So sánh sức căng dây lai dự tính với khả năng lai kéo của đội tàu kéo
để lựa chọn tàu kéo phù hợp nhất cho công việc.
• Sau khi tàu kéo được chọn, lựa chọn các thiết bị lai kéo ban đầu phù
hợp (ví dụ như Bridles và Chain pendants) xác định chiều dài dây cáp được
yêu cầu. Tính toán các tác động của thời tiết, loại dây lai, và việc giảm nhẹ tải
trọng động. Sử dụng các yếu tố an toàn thích hợp cho các loại dây kéo và thiết
bị có liên quan, dự đoán thời tiết, và các điều kiện khác của một nhiệm vụ lai
kéo cụ thể.
 Thực hiện các điều chỉnh cần thiết
• Kiểm tra lại các tính toán đã thực hiện dựa vào khả năng kéo của tàu
kéo.
7

• Nếu các yêu cầu tính toán cho công suất máy của tàu lai hoặc sức bền
dây kéo vượt quá khả năng chịu đựng của các thiết bị sẵn có thì phải có sự lựa
chọn khác thay thế. Lựa chọn đó có thể bao gồm:
- Lựa chọn một tốc độ lai kéo chậm hơn
- Sử dụng tàu kéo bổ sung hoặc tàu kéo có công suất lớn hơn
- Giảm lực cản bằng cách thay đổi tuyến đường hoặc lịch trình kéo dự
định.
Một vấn đề cần lưu ý là: Thiết kế một hệ thống lai kéo phụ thuộc vào
cách thức lai kéo, cấu trúc của một đoàn lai, và số lượng các tàu được kéo.
Các cấu trúc lai kéo được đề cập ở đây là kéo một đối tượng hay nhiều đối
tượng, kéo nối tiếp hay ghép các đối tượng thành một khối...
2.3.Các chú ý khi thiết kế hệ thống lai kéo
Khi lập kế hoạch lai kéo và thiết kế hệ thống lai kéo, cần phải xem xét
các yếu tố quan trọng sau:
 Kích thước, công suất tàu kéo, chủng loại, và điều kiện lai kéo
 Tốc độ dự kiến hoặc tốc độ được yêu cầu lai kéo
 Khả năng của tàu kéo có sẵn (khả năng chịu lực của cọc bích quấn dây
lai , phạm vi, thiết bị, và năng lực thuyền viên...)
 Thông số kỹ thuật hệ thống dây cáp lai kéo (chủng loại, đường kính, dự
kiến sức căng cực đại, phạm vi và hình dạng)
 Sức căng dây lai kéo được xác định bằng tổng lực cản của đoàn lai và
các chuyển động tương đối giữa các tàu kéo và đoàn lai.
 Chiều dài thực tế lớn nhất của dây lai, được xác định bởi các hạn chế về
hướng lai kéo và thủy văn đối với độ võng của lai kéo
 Dự kiến thời tiết và tuyến đường lai kéo
 Các đặc điểm đặc biệt của tàu kéo dự kiến
 Các đặc tính ổn định của tàu kéo.
Những yếu tố này phụ thuộc lẫn nhau. Ví dụ, về mặt lý thuyết, tốc độ lai
kéo mong muốn chủ yếu để xác định kích thước dây lai kéo. Tuy nhiên, trong
thực tế, có ít sự lựa chọn về dây lai kéo đối với một tàu kéo đã được cho. Dây

lai được lựa chọn được quản lý bởi con tàu đó, các dây kéo này đều có sẵn
8


trên tàu phục vụ cho công tác lai kéo. Với đoàn lai lớn phải sử dụng hết toàn
bộ công suất đẩy của tàu lai, tàu kéo phải xác định tốc độ lai kéo có thể đạt
được. Trong trường hợp khác, tốc độ kéo có thể bị giới hạn bởi thời tiết hoặc
do các điều kiện khác của việc lai kéo. Với tàu kéo được cho và tốc độ được
tính toán, kích thước dây lai kéo có thể được kiểm tra để thiết kế một trang
thiết bị lai kéo thích hợp.
Tất cả những yếu tố đó phải được xem xét trong việc xác định yếu tố nào
sẽ quyết định thiết kế của hệ thống. Sau đó hệ thống phải được kiểm tra toàn
bộ để đảm bảo nó đã đạt được cấu trúc tốt nhất.
2.4.Phương pháp thiết kế hệ thống lai kéo
2.4.1 Tính tổng sức căng dây lai

Để tính tổng sức căng dây lai có hai thành phần chính: sức căng tĩnh và
sức căng động. Sức căng tĩnh có thể được dự tính với một mức độ chính xác
khá cao. Sức căng tĩnh được chia làm ba thành phần:
• Lực cản của tàu bị lai (Xem 2.4.1.1)
• Lực cản của dây lai (Xem 2.4.1.2)
• Thành phần theo chiều thẳng đứng của dây lai (phần đóng góp vào tổng sức
căng bản thân dây lai nhưng không yêu cầu động cơ đẩy của tàu lai) ( Xem
2.4.1.3)
Sức căng động, được gây ra bởi các chuyển động ngẫu nhiên của tàu lai
và tàu được lai gây ra bởi tác động của sóng biển nó rất khó để dự đoán với
độ chính xác tuyệt đối theo thời gian. Tuy nhiên áp dụng phương pháp xác
suất thống kê chúng ta có thể dự đoán sức căng động, việc này được tiến hành
bởi các nhà khoa học trong bể thử mô hình. Sức căng động có hai thành phần:
 Tải trọng động chậm (việc chịu tải trọng do lực động diễn ra không đột ngột)

tàu kéo đi lệch hẳn về một bên hay bị đảo mũi, hoặc dập dềnh lên xuống
(Xem 2.4.1.4)
 Tải trọng động phản hồi nhanh là do ảnh hưởng của sóng đối với chuyển động
tương đối giữa tàu kéo và đoàn lai (xem 2.4.1.4), ví dụ trường hợp tàu kéo bị
9


lệch mũi về bên phải trong cùng thời điểm tàu được lai kéo bị lệch mũi về
mạn bên trái.
2.4.1.1 Tính toán lực cản tĩnh của tàu bị kéo
Lực cản tĩnh của tàu bị kéo (RT) có thể được ước tính bằng cách sử dụng
công thức xấp xỉ sau đây:

Trong đó:
RH = Lực cản do nước lên thân tàu
RP = Lực cản của nước lên chân vịt cố định
RW = Lực cản do gió
RS = Lực cản thêm do trạng thái của mặt biển

10


Bảng 2-1 Lực cản của nước lên dây lai kéo
Sử dụng bảng : Lực cản của nước lên dây lai có thể được lựa chọn cho
trường hợp gần nhất với cấu trúc dây lai thực tế, Số liệu có thể được nội suy
theo yêu cầu độ chính xác nếu độ chính xác bổ sung được yêu cầu.
• Đối với chiều dài dây lai kéo nhỏ hơn yêu cầu, giảm bớt chiều dài dây
kéo được đưa ra.
• Đối với sức căng lớn hơn 60.000 Pound, ngoại suy giả định một
đường cong lực cản nằm trong khoảng giữa từ 40.000 và 60.000 Pound trong

một đường thẳng.
11


2.4.1.2 Tính toán lực cản tĩnh trên dây kéo
Ngoài những sức căng được tính toán trong Chương 3, lực cản của dây
kéo cũng phải được bao gồm, điều này là đáng kể đối với một trang thiết bị
dây kéo là dây cáp. Lực cản này phụ thuộc vào kích thước, chiều dài, và loại
dây lai, do đó nó phụ thuộc vào các đặc điểm của tàu kéo và tốc độ lai kéo đã
được lựa chọn. Khi sử dụng một dây kéo tổng hợp, Lực cản thêm vào là
không đáng kể và có thể được bỏ qua trong những tính toán.
Trong trường hợp chưa chọn một tàu lai cụ thể, lực cản dây kéo ước tính
(Rwire) là khoảng 10 phần trăm so với lực cản tĩnh của tàu được lai (R T). Kinh
nghiệm cho thấy khi Rwire lớn hơn 10 phần trăm của R T, dây lai rất trùng và
căng, do đó, phải quan tâm đến độ bền của dây kéo. Bảng 3-1 cung cấp nhiều
hơn dự đoán về lực cản thủy động.
2.4.1.3 Tính toán sức căng tĩnh của dây kéo
Thông thường các dây cáp lai kéo sẽ được thả chùng xuống hoặc móc
nối liền nhau như mô tả trong Hình 2-1. Tổng sức căng trên dây kéo tại bất
kỳ điểm nào là tổng vector của các thành phần ngang và thẳng đứng của sức
căng tại thời điểm đó. Hình 2-1 là tổng hợp vector của các lực tác động lên
dây lai tại điểm ở ngay phía lái của tàu lai. Sức căng cực đại xảy ra gần phía
sau lái của tàu lai vì lực cản của toàn bộ dây lai cộng thêm vào lực cản tác
động lên tàu được lai kéo, trong khi không có lực cản vào dây lai ở phần mũi
của tàu được lai. Vì sức căng lớn nhất tập trung tại điểm phía sau lái của tàu
lai, nên đây là điểm cần quan tâm đến đối với người lập kế hoạch lai kéo.
Tính toán tổng sức căng tĩnh của dây kéo tại lúc kéo, ngay cả khi chiều dài
của lỉn nối là 270 feet thì tổng sức căng vẫn nhỏ hơn so với điểm ở lái của tàu
lai kéo.
Sức căng tĩnh dây lai ở phía sau tàu lai kéo được tính bằng công thức :

12


Trong đó:
RT

= Lực cản tác động lên tàu được lai kéo (Xem 2.4.1.1) và (XEM

THÊM CHƯƠNG 3)
Rwire = Lực cản tác động lên dây lai (Xem 2.4.1.2 và bảng 2.1 )
TV

= Thành phần thẳng đứng của sức căng trên dây kéo.

TV là trọng lượng của đoạn dây kéo có phương gần như thẳng đứng ở
phía lái tàu lai kéo. Khi tính toán T V thông thường lấy bằng trọng lượng trong
nước của ½ chiều dài dây lai (không kể phần lỉn nối).
Ví dụ, giả sử rằng tàu ARS 50 kéo một con tàu mà lực cản tĩnh khi kéo
là 60,000 pound, tốc độ lai kéo 8 hải lý/ giờ. Dây kéo bao gồm chiều dài
2,000 feet, đường kính là 2 ¼ inch, chiều dài của đoạn lỉn nối với dây kéo của
tàu được lai là 270 feet / 2 ¼ inch. Bảng 3 - 2 cung cấp dự tính lực cản của
một dây kéo là 3,700 pound. Theo Bảng B-2, 1,000 feet của dây cáp kéo (một
nửa chiều dài) nặng 8,143 pound trong nước. Do đó:
T = Tổng sức căng trên dây lai
RT = 60,000 Ibs.
Rwire = 3,700 Ibs.
TV = 8,143 lbs
Theo phép tổng hợp vector sức căng tĩnh tối đa là :

13


Hình 2-1 Lực kéo trên dây lai
Quy tắc kinh nghiệm trong việc tính sức căng tĩnh của dây lai đó là:
Sức căng tĩnh của dây sẽ bằng lực cản tĩnh lên tàu được lai cộng thêm 10%
lực cản này (RT). Ví dụ trên minh chứng cho quy tắc này là hợp lý, cộng thêm
10% thành phần lực cản tĩnh của tàu bị kéo(R T) là 60000 pound như vậy sẽ
tính được tổng sức căng tĩnh là 66000 pound, một ước tính an toàn khi so
sánh với 64,218 pound thấy ở trên.
Trong Hình 2-1, tàu kéo chỉ phải cung cấp lực đẩy để thắng lực cản đó là
RT + RWire, trong khi đó tàu kéo phải chịu khối lượng của dây kéo, và nó không
yêu cầu lực đẩy cho thành phần trọng lượng theo phương thẳng đứng.
2.4.1.4. Tải trọng động trên dây lai
Trong khi kéo với tốc độ không đổi trên biển, sức căng của dây lai là
không ổn định và nó thay đổi theo thời gian ( xem Hình 2-2 ). Thêm vào lực
cản tĩnh (T ), dây lai kéo phải chịu lực giật do việc tàu được kéo bị đảo hướng
(Tyaw) và từ chuyển động sóng gây ra (T wave), còn được biết đến như là sức
căng động.

14


Tyaw là thành phần sức căng động do sự đảo mũi, hay chệch hướng, hay
sự giật tiến lùi của tàu được lai dẫn đến sự thay đổi khoảng cách một cách từ
từ giữa tàu lai và tàu được lai. Sức căng do mũi tàu lệch sang một bên dao
động, trong đó giá trị trung bình của nó bằng không. Bởi vì mỗi lần đảo mũi
sẽ mất vài phút, sức căng trên dây cũng mất vài phút để thay đổi từ giá trị lớn
nhất về giá trị nhỏ nhất và đôi khi nó được gọi là sức căng gần như ổn định.

Hình 2-2 Sức căng dây lai kéo vs Thời gian
Twave cũng là một thành phần của sức căng động, thành phần sức căng
động này gây ra bởi sự chuyển động ngẫu nhiên của tàu lai và tàu được lai
dưới tác động của sóng, chu kỳ thay đổi từ giá trị lớn nhất đến nhỏ nhất từ 1-8
giây. Cũng giống như Tyaw, giá trị trung bình của Twave có một giá trị trung
bình bằng không. Sức căng động là sự kết hợp của các phản ứng động lực
phức tạp của tàu kéo, tàu bị kéo, và dây kéo cho đến các ảnh hưởng khác theo
thời gian khác nhau. Trong khi đó cả hai thành phần của sức căng động đều có
một giá trị trung bình bằng không, tại một thời điểm bất kỳ nào đó, sức căng
15


động có thể đạt giá trị cực đại, điều này hết sức nguy hiểm đến sự an toàn
của hệ thống lai kéo khi giá trị cực đại này kết hợp với sức căng tĩnh của dây
có thể làm vượt quá sức chịu đựng của dây kéo, nếu không cũng làm giảm độ
bền dây lai kim loại khi hiện tượng này lặp lại nhiều lần.
Sức căng cực đại của dây lai xảy ra khi sức căng giật do tàu đảo mũi và
sức căng do sóng gây ra cộng lại. tổng sức căng hoặc sức căng cực đại (Te) có
thể được tính theo công thức sau:
Te = T + Tyaw + Twave
Trong đó :
Te

= Sức căng cực đại

T

= Sức căng tĩnh của dây lai (RT + Rwire)

Tyaw

= Sức căng thay đổi theo thời gian do tàu được lai đảo mũi

Twave

= Sức căng biến đổi theo thời gian do hoạt động của sóng tác

động lên tàu lai và tàu được lai.
Trong Hình 3-2 là một ví dụ: T = 20,000 pound, T yaw biến thiên giữa
-3000 và 3000 pound, Twave biến thiên giá trị giữa -5000 pound và 5000
pound.Te trong ví dụ này là xấp xỉ 28,000 pound.
Việc xác định giá trị tối đa cho ba thành phần sức căng trên dây kéo là
cần thiết trong kế hoạch lai dắt và công tác lai kéo một tàu, cũng như trong
các hoạt động lai dắt thực tế. Trong suốt quá trình lai dắt, việc xác định chính
xác sức căng của dây lai đòi hỏi độ chính xác của thiết bị đo đạc.Thông
thường những tàu kéo không được trang bị thiết bị đo đủ chính xác để đo
Twave. Hầu hết các tàu kéo được trang bị máy đo sức căng đủ chính xác để xác
định sức căng tĩnh và gần như ổn định. T wave phải được xử lý như đề cập trong
các phần tiếp theo sau đây.
2.4.1.5 Hệ số an toàn
Kế hoạch lai kéo và vận hành được xử lý theo phương pháp truyền thống
với sức căng động không thể đoán trước được bằng cách áp dụng hệ số an
toàn lớn với sức căng tĩnh khi có sự tăng kích thước các thành phần. Hệ số an
16


toàn được yêu cầu cho các thành phần khác nhau và được trình bày trong
Bảng 2-2. Để sử dụng phương pháp này, nhân trạng thái sức căng tĩnh được
tính toán với hệ số an toàn thích hợp và so sánh số liệu này với khả năng chịu
đựng của các thành phần. Hệ số an toàn cũng phải tính toán cho các ảnh

hưởng khác như sự mỏi của dây lai kéo, sự ăn mòn và sự hư hỏng.
Phép tính gần đúng này tương đối phù hợp với người khai thác có nhiều
kinh nghiệm với các hệ thống lai kéo đã được thực hiện tương tự. Trừ khi nó
được biết đến là các tải trọng động sẽ làm tăng sức căng tĩnh lên hơn 100%.
Áp dụng các hệ số an toàn này để tính toán sức căng tĩnh để xác định yêu cầu
độ bền của dây lai kéo. Hệ số an toàn sẽ được làm tăng lên một cách phù hợp
nếu việc lai kéo là chưa thực hiện bao giờ hoặc không có sự chắc chắn về mức
độ của tải trọng động hoặc tình trạng của dây lai dắt. Việc xem xét này được
yêu cầu khi đánh giá trường hợp lai dắt cụ thể.
2.4.1.6. Dự tính sức căng động
Cho đến gần đây, việc sử dụng các hệ số an toàn là cách duy nhất để bù
đắp tải trọng động không thể đoán trước. Những khó khăn xảy ra với phương
pháp này là khi sử dụng một hệ thống mới hoặc lai kéo một con tàu hoặc một
kết cấu mà chưa từng có kinh nghiệm lai dắt trước đó. Hoặc sự khó khăn này
xảy ra khi tiêu chuẩn thiết kế hoặc vật liệu cho một hệ thống kéo đã được thay
đổi.
Theo hướng tiếp cận mới áp dụng xác xuất kê, xây dựng mô hình thu
nhỏ có thể xác định được sức căng động một cách chính xác và bảo đảm an
toàn hơn, tuy nhiên trong khuôn khổ của đề tài có hạn, cùng với sự hiểu biết
còn hạn chế nên phương pháp này tác giả sẽ hy vọng trình bày trong một thời
điểm khác.

17


Bảng 2-2 Hệ số an toàn cho việc thực hành lai kéo

Chú ý :
1. Dựa trên độ bền kéo đứt dây nhỏ nhất.
2. Dựa trên sức bền đứt nhỏ nhất khi dây kéo ở trong trong không khí.

Những số liệu này áp dụng cho dây có chu vi 8" hoặc lớn hơn. Đối với
dây nhỏ hơn tăng hệ số an toàn bằng 2.
3. Đối với dây Nylon: Sức bền dứt được giảm 15% khi ướt.
4. Dựa trên sức bền kéo đứt tối thiểu cho các liên kết và tải tiêu chuẩn đối
với đoạn lỉn
5. Dựa vào hiệu suất sức bền của vật liệu.
 "Giá trị tối thiểu" chỉ áp dụng cho các thành phần mới, thời tiết tốt, thời gian
ngắn, hoặc các điều kiện khẩn cấp. Thành phần cũ, có thể thời tiết xấu, sử
dụng trong thời gian dài…. vv, có thể áp dụng sự không chắc chắn thì cần
phải sử dụng các hệ số an toàn hơn so với hệ số an toàn tối thiểu được đưa ra.
18


 Khi đoạn lỉn được sử dụng như một sự cân nhắc kĩ càng "nút kết nối" (tức là,
liên kết an toàn), sử dụng hệ số an toàn tương tự như đối với dây lai kéo,
nhưng được áp dụng cho sức bền đứt của đoạn lỉn nối.
2.4.2.Tính toán độ võng dây lai

Khi dây cáp được sử dụng như một dây lai kéo thông thường, độ chùng
của dây là yếu tố chính làm giảm sức căng động cực đại. Bản thân trọng
lượng của dây cáp, hay dây cáp nối với lỉn ở mũi tàu được lai kéo tạo thành
độ võng của dây lai trong khoảng cách giữa tàu được kéo và tàu kéo. Các thay
đổi sức căng dây kéo có xu hướng giảm đi khi dây kéo có độ võng. Giảm tạm
thời khoảng cách lai kéo hoặc sức căng giảm do bị hấp thụ bởi độ võng của
dây xích. Sự gia tăng khoảng cách giữa tàu kéo và tàu bị kéo làm cho độ võng
của dây xích giảm và sức căng dây cáp tăng. Như vậy, dây xích dây có xu
hướng hoạt động như một lò xo, làm mềm tương tác giữa tàu kéo – tàu được
kéo.
Nếu dây cáp quá chùng bị kéo dưới đáy, hiệu ứng co dãn không phải là
phản ứng ngay lập tức, đối với tải tăng mang tính chất mạnh hoặc đột ngột,

dây xích không thể được sử dụng để hấp thụ hoàn toàn sức căng trên dây kéo.
Sử dụng một thiết bị đo sức căng và điều chỉnh sức căng tự động hoặc một
dây đàn hồi tổng hợp kết hợp với dây cáp sẽ giúp cung cấp một tác động làm
giảm nhẹ đi thay đổi tải trọng.
Để tránh dây lai bị xoắn hoặc kéo lê ở dưới, trong khi đó phải duy trì đủ
độ võng của dây xích để làm giảm thay đổi khoảng cách giữa tàu lai và tàu bị
lai, việc tính toán độ võng dây lai phù hợp là cần thiết .
Để ước lượng chiều độ võng dây kéo, cần thiết phải có các dữ liệu dưới
đây :
• Sức căng tĩnh dây lai
• Chiều dài của các thành phần dây lai kéo
• Khối lượng trong nước trên một đơn vị chiều dài của mỗi thành phần
19


Sức căng tĩnh trên dây kéo có thể được dự đoán bằng việc sử dụng đồng
hồ đo sức căng trên máy lai kéo hoặc bằng cách dự tính (XEM THÊM
CHƯƠNG 3), hoặc sử dụng biểu đồ như Hình 2-3. Khi khối lượng trong
nước của thành phần dây kéo là không được cho, nhân khối lượng của nó
trong không khí với 0.87 để đạt được khối lượng trong nước mặn.
Độ võng dây lai kéo có thể được xác định theo công thức sau :

Trong đó:
C

=

Độ võng của dây kéo (FT)

T

=

Sức căng tĩnh ( Ibs Force)

W

=

Khối lượng trong nước trên một đơn vị chiều dài

(Ibs/Ft)
S

= Tồng chiều dài dây kéo (Ft) ( Tổng tất cả các thành

phần )
Tổng khối lượng trong nước trên một đơn vị chiều dài (W) được tính
toán là tổng khối lượng của các thành phần dây lai riêng lẻ trên tổng chiều dài
dây lai kéo.
Công thức này áp dụng cho các thành phần dây đơn treo dưới sức nặng
của mình. Để tính toán chiều dài dây kéo (S) và khối lượng, khi dây lai kéo
bao gồm một đoạn lỉn nối, tổng khối lượng của đoạn lỉn nối đó phải được sử
dụng, nhưng chiều dài được dự đoán này coi như một đoạn lỉn đơn. Công
thức này cung cấp một dự đoán có thể chấp nhận được đối với dây xích cho
các câu trúc dây lai kéo tại nơi mà tỷ lệ chiều dày của dây lai kéo (S) đối với
dây xích (C) là lớn hơn 8:1, độ võng dây xích được dự đoán bởi công thức
này không cung cấp một dự đoán chính xác cho dây xích lai kéo.
Dựa vào Hình 2-4 đến Hình 2-12 cho thấy độ võng được tính toán cho
các thành phần phổ biến và chiều dài của dây lai kéo. Những đường cong này

20


có thể được sử dụng tính toán độ võng dây lai cho tốc độ lai kéo đến 12
Knots. Để giảm độ võng thì chiều dài dây lai kéo có thể được rút ngắn hoặc
tăng tốc độ lai kéo.
2.4.3.Giảm sức căng cực đại trên dây kéo

Một vài khía cạnh trong việc thiết kế dây lai kéo có thể ảnh hưởng đáng
kể đến sức căng cực đại trên dây kéo. Một số được điều chỉnh trong quá trình
lai kéo; một số thì không, nhưng dù sao cũng cần được xem xét trong quá
trình lập kế hoạch lai kéo. Những biện pháp này bao gồm:
• Tăng chiều dài dây kéo
• Tăng chiều dài của Chain pendant hoặc Bridle
• Thêm một dây đàn hồi tổng hợp vào hệ thống dây lai kéo
Chiều dài dây lai kéo được sử dụng trong suốt quá trình lai kéo phụ
thuộc vào bốn yếu tố chính sau:
• Các loại thiết bị được sử dụng
• Độ sâu của nước
• Độ võng dây lai được yêu cầu để làm giảm sức căng trên dây kéo
• Chiều dài dây kéo được yêu cầu để giữ khoảng cách giữa tàu kéo và tàu bị
kéo phù hợp.
Để xác định chiều dài dây kéo được yêu cầu, điều cần thiết đầu tiên phải
ước tính sức căng tĩnh cần thiết để duy trì tốc độ lai kéo cần thiết. Tính tổng
lực cản lai kéo được miêu tả chi tiết ở mục 2.4 và ( Chương 3)

21


Hình 2-3 Sức căng sẵn có với tốc độ kéo của tàu kéo

22


Hình 2-4. Catenary vs. Tension; 1 5/8-Inch Wire, No Chain.

23


Hình 2-5. Catenary vs. Tension; 1 5/8-Inch Wire, 90 Feet of 2 1/4Inch Chain.

24


Hình 2-6. Catenary vs. Tension; 1 5/8-Inch Wire, 270 Feet of 2 1/4Inch Chain.

25