Trả lời các câu hỏi lý thuyết tàu thủy

Trả lời các câu hỏi “Lý thuyết tàu thủy”
1.

Trình bày cách xác định lực nổi tác động lên thân tàu ngâm trong nước. Điều kiện cân bằng tàu trong
trạng thái nổi trên nước hoặc trong nước. Giải thích những tên gọi liên quan: lượng chiếm nước của
tàu, thể tích chiếm nước, trọng lượng tàu khơng, sức chở của tàu.

Lực nổi

Thân tàu chìm trong nước tiếp xúc với nước qua
mặt ướt vỏ tàu. Áp lực do nước áp đặt lên mặt tiếp
xúc này mang giá trị:
p = pa + γ z

(*)

với: pa - áp suất khí quyển đo tại mặt thống của nước

z - khoảng cách đo từ mặt thống đến điểm đang
được xem xét trên mặt ướt vỏ tàu.
Lực thủy tĩnh tác động lên phần tử dS của mặt ướt
vỏ tàu trong trường hợp này được hiểu là:

Hình: Trọng lực và lực nổi

dP = (pa + γz)dA

(**)

Mặt khác dP được phân thành các thành phần:
dPx - tác động theo phương nằm ngang, bằng (pa+γz)dSX

dPZ - tác động theo phương thẳng đứng, bằng:
(pa + γz)dSZ – (pa + γ .0 )dSZ = γzdSZ

Phân tích các thành phần lực thủy tĩnh do áp lực này gây ra trên vỏ tàu có thể thấy rằng,
tổng các lực thành phần theo phương nằm ngang sẽ bằng 0 do chúng tự triệt tiêu nhau, còn
lực tác động theo phương thẳng đứng có dạng:
dPZ = γzdSZ

(a)

Nếu ký hiệu: dV - thể tích cột nước cao z; diện tích đáy dSz; dV = zdSZ
Cơng thức (a) sẽ có dạng:
dF = dPZ = γdV

(b)

Cơng thức (b) được hiểu là lực nổi do nước tác động lên phần thân tàu chìm trong nước F
= γV. Lực nổi tính theo định luật Archimedes, bằng trọng lượng khối nước bị thân tàu
chốn chỗ, tác động theo hướng từ dưới lên. Lực nổi F có tâm đặt lực tại B, gọi là tâm nổi
của tàu. Lực này cố gắng đẩy tàu lên cao hơn vị trí nó đang chiếm.
Với tàu thủy có thể tích phần chìm trong nước V, viết tắt từ Volume (hoặc ∇ là ký tự thay
thế cho V trong nhiều trường hợp), trọng lượng tồn tàu tại trạng thái tính tốn, đúng bằng
trọng lượng khối nước bị thân tàu chiếm chỗ γ∇. Đại lượng D = γV (hoặc γ∇) được gọi là
lượng chiếm nước của tàu, mang giá trị đúng bằng lực nổi của tàu. Ký hiệu D viết tắt từ
Displacement, còn Δ ký tự thay cho D trong nhiều trường hợp. Theo cách đó chúng ta có
thể viết:
W = Δ = γ∇

(c)

2


trong đó: Δ (hoặc D) - lượng chiếm nước; γ - trọng lượng riêng của nước
∇ (hoặc V) - thể tích phần tàu chiếm chỗ trong nước, hoặc còn được gọi là
là lượng thể tích chiếm chỗ (volume displacement).

Thứ nguyên dùng cho các thành phần trong công thức, trong hệ thống đo metric, sau đây
gọi là hệ mét, được hiểu theo truyền thống đã ghi đậm nét trong ngành đóng tàu:
γ - trọng lượng riêng nước sông bằng 1 t/m3, nước biển γ = 1,025 ÷ 1,03 t/m3
V - thể tích tính bằng m3
D - lượng chiếm nước tính bằng tấn hệ metric, viết tắt là T hoặc MT.
Thể tích V là thành phần thay đổi trong biểu thức tính lực nổi tàu γV, đóng vai trò thước đo
tính nổi tàu.
Trọng lượng tàu không (lightship) – trọng lượng ( đúng nghĩa là khối lượng) tàu cùng máy
móc, trang thiết bị. Trọng lượng tàu không ký hiệu D0.
Sức chở tàu bằng hiệu giữa lượng chiếm nước D và trọng lượng tàu không: DW = D –
D0. Kể đủ trong DW gồm hàng hóa chở trên tàu, dự trữ cho tàu, dự trữ cho máy tàu, đoàn
thủy thủ.
2.

Trình bày cách xây dựng họ đường Bonjean. Cách thể hiện họ đường Bonjean bằng đồ thị. Ứng dụng
đường Bonjean trong thiết kế, chế tạo tàu.

Các mặt cắt ngang tàu

Các đại lượng đặc trưng cho mặt cắt ngang tàu:
Diện tích mặt sườn tính đến mớn nước Z.
S( z ) =

2

z

∫0 ydz

()

Mômen tĩnh so với trục Oy của mặt sườn:
m( z) = 2

z

∫0 yzdz

()

Trọng tâm mặt sườn thuộc phần chìm đến mớn nước z tính
theo công thức:
m( z)
C( z) =
=
S( z )

z

∫0 yzdz
z
∫0 ydz

()

Tỉ lệ Bonjean

Với mỗi sườn tàu, từ kết quả tính diện tích phần chìm và mômen tĩnh phần chìm so với
đáy, có thể vẽ hai đường cong miêu tả biến thiên của hai giá trị trên theo chiều chìm z. Tập
hợp toàn bộ các đường cong kiểu này, lập cho tất cả sườn tính toán sẽ được đồ thị có tên
gọi tỉ lệ Bonjean.
Tại hình trình bày tỷ lệ Bonjean lập cho tàu cá dài 45,26m.
Họ đường cong trên đồ thị mang tên tỉ lệ Bonjean là cơ sở tính thể tích phần chìm giả định,
tâm nổi theo chiều dọc, chiều cao trước khi hạ thủy tàu, đồng thời là cơ sở tính chống
chìm, phân khoang tàu.

3


Biểu đồ Bonjean

3.

Khái niệm cân bằng dọc tàu trên nước. Trình bày cách xây dựng công thức momen chúi tàu, làm cho
mớn nước mũi, lái tàu thay đổi 1 đơn vị dài (1 cmm hoặc 1 m). Thủ tục tiến hành công việc cân bằng
tàu trên nước tĩnh. Cân bằng dọc tàu để làm gì?

Momen nghiêng dọc làm tàu chúi thêm 1cm
Góc nghiêng dọc viết dưới dạng Ψ =

w( x 2 − x1 )
ΔGM L

Công thức tính momen nghiêng dọc: M ng = t ×

=

t
ΔGM L
, từ đây w( x 2 − x1 ) = t ×
.
L
L

ΔGM L
L

Thay giá trị Δ = γ∇ và GM L = IL /∇ vào vế phải của biểu thức cuối, đồng thời nhận giá
trị của t = đơn vị chiều dài, ví dụ t = 1m, công thức tính momen nghiêng dọc tàu thêm 1
đơn vị chiều dài sẽ là:
M dv = Δ

I
GM L
=γ L
L
L

(Tm/m)

Momen làm nghiêng dọc tàu thêm 1 đơn vị độ dài t = 1m =100cm, ký hiệu bằng MTRIM,
đơn vị tính Tm/m. Ký hiệu thường dùng trong tài liệu còn là MTC. Dưới tác động momen
nghiêng tàu Mng, đơn vị đo Tm, độ chúi tàu t đo bằng m, tính theo công thức :

4


t=

M ng
M TRIM

hay là t =

M ng
MTC

, tính bằng m

Momen nghiêng dọc làm tàu chúi thêm 1 cm tính bằng công thức:
MTcm = Δ

I
GM L
= γ L (Tm/cm)
100 L
100 L

trong đó γ = 1,025T/m3
Công thức tương đương tính trong hệ thống đo Imperial dùng tại UK,USA:
Moment to trim one inch:

MTI =

ρg I L
12 L

(ton-ft/ft)

Trong đó ρg = 1/35 tính cho nước biển, và 1/35,9 tính cho nước sông. Chiều dài tàu L đo
bằng ft.
Kiểm ta cân bằng dọc tàu
TT
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18

Bảng 12 : Cân bằng dọc tàu

Tên gọi
Công thức & Ký hiệu
Thể tích chiếm nước
∇= Δ/ γ
Chiều chìm trung bình
d, T - đọc từ đồ thị, = f(∇)
Hoành độ trọng tâm
XG hoặc LCG
Chiều cao trọng tâm
KG hoặc ZG
Tâm đường nước
LCF hoặc Xf- đọc từ đồ thị, = f(T)
Hoành độ tâm nổi
LCB hoặc XB - đọc từ đồ thị, = f(T)
Chiều cao tâm nổi
KB hoặc Zc- đọc từ đồ thị, = f(T)
Bán kính tâm nghiêng
BM hoặc r – đọc từ đồ thị = f(T)
Momen chúi 1 m
MTRIM - đọc từ đồ thị, = f(T)
Momen chúi tàu
Mng = Δ(XG - XB)
Độ chúi của tàu
δT = Mng/ MTRIM
Góc chúi
ψ=t/L
Thay đổi chúi mũi
δTm =(L/2 - LCF)ψ
Thay đổi chúi lái
δTl =(- L/2 - LCF)ψ

Mớn nước mũi
Tm = T +δTm = (2) + (13)
Mớn nước lái
Tl = T +δTl = (2) + (14)
Chiều cao tâm ổn định
GM = KM – KG = (7) + (8) - (4)
Momen nghiêng tàu 1°
M1 = ΔGM/57,3

5

Đơn vị tính
m3
m
m
m
m
m
m
m
Tm/m
Tm
m
m
m
m
m
m
Tm

4.

Trình bày khái niệm ổn định tàu. Ổn định ban đầu hiểu như thế nào và giải quyết những vấn đề gì? Giải
thích bằng đồ thị chiều cao tâm nghiêng, tức là khoảng cách từ trọng tâm tàu G đến tâm nghiêng
(metacentre) M. Ảnh hưởng chiều cao tâm nghiêng GM (các sách của Nga ký hiệu h0) đến tính ổn định
tàu. Nêu những giá trị thường gặp của GM cho các loại tàu thông dụng.

Tàu nổi cũng như tàu ngầm đạt vị trí cân bằng khi lực nổi cân bằng trọng lực và tâm nổi
cùng nằm trên đường thẳng vuông góc với mặt thoáng, đi qua trọng tâm tàu.
Trong tự nhiên tàu hoạt động trên mặt nước, chịu tác động của môi trường như gió, sóng,
dòng chảy... Dưới ảnh hưởng của ngoại lực tác động nhất thời, vị trí cân bằng của tàu bị
phá vỡ, tàu bị nghiêng về phía mạn hay nghiêng dọc tàu. Có thể hình dung được rằng khi
hàng hóa, vật tư thiết bị trên tàu được giữ chặt tại các vị trí cố định trong những trường hợp
khai thác cụ thể, trọng tâm G của tàu hầu như không đổi khi tàu nghiêng, còn tâm nổi B
thuộc phần chìm tàu thay đổi vị trí tùy thuộc hình dáng hình học phần chìm.
Trong trường hợp chung, tâm nổi nhất thời B’ không còn nằm trên cùng đường vuông góc
với mặt thoáng đi qua G; khoảng cách giữa hướng lực của trọng lực W với hướng lực của
lực nổi F thay đổi từ 0 cho vị trí cân bằng đến giá trị L ≠ 0. Mômen ngẫu lực giờ đây mang
giá trị WL = FL ≠ 0 . Mômen này hoạt động tuân thủ định luật cơ học, có thể cùng dấu với
mômen nghiêng đã quay tàu khỏi vị trí cân bằng ban đầu, nhưng cũng có thể ngược dấu
với mômen trên. Trường hợp đầu, mômen ngẫu lực làm cho tàu nghiêng đến góc lớn hơn,
còn trường hợp sau chống lại mômen nghiêng.Hình , mômen ngẫu lực hình a) cố gắng
xoay tàu về bên phải, chống lại hướng nghiêng hiện tại của tàu. Trường hợp này mômen
ngẫu lực có thể đưa tàu lại vị trí cân bằng ban đầu khi mômen ngoại lực thôi tác động. Có
thể trông đợi ở đây tàu có tính ổn định.
Hình b miêu tả bức tranh ngược lại, mômen ngẫu lực với hướng xoay như chỉ rõ trên hình
làm cho tàu ngày càng nghiêng nhiều hơn. Trường hợp sau có thể coi không ổn định.

Hình : Mômen phục hồi

Ổn định được hiểu theo nghĩa chung là khả năng của tàu chống lại các tác động của ngoại
lực đã đẩy tàu ra khỏi vị trí cân bằng ban đầu để đưa tàu trở lại vị trí cân bằng này, khi tác
động ngoại lực không còn nữa.
Ổn định tàu xét trong những hoàn cảnh cụ thể. Dưới tác động tĩnh của ngoại lực tàu phản
ứng trong khuôn khổ của ổn định tĩnh. Ngược lại tính ổn định tàu được xét trong điều kiện
mômen ngoại lực tác động lên tàu dưới dạng động sẽ được gọi là ổn định động. Tác động
tĩnh của ngoại lực xảy ra với tốc độ tăng chậm. Số đo của ổn định là giá trị mômen phục
hồi xuất hiện khi nghiêng tàu. Mômen phục hồi chống lại mômen gây nghiêng tàu, và khi
mômen nghiêng không còn tác động mômen phục hồi đưa tàu về vị trí cân bằng ban đầu.

6


Điều này phụ thuộc vào độ lớn của mômen phục hồi so với mômen nghiêng. Tác động của
mômen ngoại lực thể hiện ở tốc độ tăng trưởng nhanh của nó. Số đo ổn định động là công
sinh ra để thắng công ngoại lực và đưa tàu đã bị nghiêng đến góc khá lớn quay trở về vị trí
cân bằng ban đầu lúc ngoại lực không còn tác động.
Phụ thuộc vào hướng nghiêng tàu khi bị ngoại lực tác động có thể phân biệt hai trường hợp
khác của tính ổn định là ổn định ngang khi xét ổn định trong trạng thái nghiêng ngang và
ổn định dọc cho trường hợp tàu bị nghiêng dọc.
ỔN ĐỊNH BAN ĐẦU

M

W

ϕ

W

h

g

L

G

Z

B
K

Hình

g'

B'

L'

∆

Ổn định ban đầu

Tàu nghiêng ở góc nhỏ, diện tích hai nêm nước bằng nhau, đỉnh chung hai tam giác nằm
trên mặt đối xứng dọc, điểm B dời vị trí đến B’. Khoảng cách BB ' xác định như sau:
BB ' =

v×h
∇

()

Trong đó v – thể tích nêm nước tam giác, ∇ - thể tích phần chìm thân tàu.
Momen phục hồi 1 : M ph = Δ × GZ

()

Trong đó GZ - đoạn thẳng nối từ trọng tâm tàu G đến đường tác động lực nổi tại thời
điểm xem xét, qua điểm B’.
GZ = GM sin ϕ

()

GM gọi là chiều cao tâm nghiêng, M – tâm nghiêng.
GZ gọi là tay đòn ổn định (righting lever).
Chiều cao của điểm M so với mặt chuẩn qua đáy:
KM = KB + BM hoặc KM = KB + BM

()

Chiều cao tâm nghiêng ngang ban đầu:

GM = KM − KG hoặc GM = KB + BM - KG
1

Righting moment

7

()


trong đó KG - chiều cao trọng tâm so với mặt chuẩn qua đáy tàu.
Tâm nổi B di chuyển trên cung gần như cung tròn, bán kính r = BM , tâm tại M. Khoảng
cách giữa đường tác động của lực F và Δ xác định như sau:
GZ = GM . sin ϕ

()

trong đó góc ϕ là góc nghiêng của tàu so với mặt thoáng trong tình trạng tĩnh.
M
W

ϕ

G

Z

B

B'
∆

K

Hình

5.

L

F

Tay đòn ổn định tàu GZ và chiều cao tâm nghiêng GM

Trình bày khái niệm ổn định tàu nổi. Hiểu thế nào là ổn định tàu ở góc nghiêng lớn? Những yếu tố tố
nào của tàu có ảnh hưởng lớn đến ổn định tàu tại góc nghiêng lớn. Trình bày cách xác định momen
nghiêng ngang tàu 1°, nêu ứng dụng của công thức này trong tính toán, thiết kế.

ỔN ĐỊNH Ở GÓC NGHIÊNG LỚN

W
M
g

h'

ϕ

ϕ

W

h

G
B

Z

T

g'

R
B'

K

L

L'

∆

Hình Xác định tay đòn ổn định tại góc nghiêng lớn
Momen ổn định tĩnh: Δ × GZ = Δ × BR − BT

(

)

Từ quan hệ: v × hh' = ∇ × BR có thể tính:
v × hh'
BR =
;
BT = BG sin ϕ

∇
Momen ổn định tĩnh tính theo công thức Atwood:

8


⎛ v × hh'
⎞
Δ⎜⎜
− BG sin ϕ ⎟⎟
⎝ ∇
⎠
Công thức tính tay đòn ổn định:
GZ = BR − BT = BR − BG sin ϕ
Họ đường BR = f (∇, ϕ ) gọi chung là cross curves hoặc pantokaren.
Đồ thị tay đòn ổn định tĩnh có dạng:

0 ,8

GZ
(m )

0 ,6
0 ,4
0 ,2
0

ϕ
10

Hình 2.7

20

30

40

50

60

70

(o )

80

Tay đòn ổn định tĩnh GZ = f(ϕ)

Momen nghiêng ngang tàu 1°
Công thức xác định momen phục hồi M = D GM . sinϕ , trong đó D tương đương ký
hiệu Δ, chỉ lượng chiếm nước của tàu. Với góc ϕ rất nhỏ, giá trị của sinϕ ≈ ϕ, có thể viết
M ≈ D. GM . ϕ, trong đó góc nghiêng ϕ tính bằng rad. Khi sử dụng hệ thống đo góc bằng
độ, công thức trên được đổi thành M = DGM ×

ϕ

57,3

.

Để nghiêng tàu được 1° momen cần thiết phải là:
Mđv = D × GM ×

1
57,3

Góc nghiêng ngang tàu dưới tác động của momen nghiêng Mng:

ϕ=

6.

M ng
M dv

Giải thích khái niệm ổn định tĩnh và ổn định động. Trình bày bằng hình vẽ tay đòn ổn định tĩnh khi tàu
nghiêng góc ϕ xác định, ví dụ ϕ = 30°. Khoảng cách GZ vẽ tại mặt cắt ngang của tàu. Vẽ đồ thị GZ =
f(ϕ), góc ϕ từ 0 - 90°.

Dưới tác động của momen nghiêng I, hình 2.15, tàu bị nghiêng chừng nào Mng > Mph.
Trong giai đoạn đến ϕ1 momen I luôn lớn hơn Mph, do vậy dưới tác động của I tàu phải
nghiêng từ 0° đến ϕ1. Nhờ Mph > Mng trong đoạn sau ϕ1, tàu nghiêng từ ϕ3 đến ϕ1. Góc
ϕ1 được xét như một góc ổn định tĩnh.

9


Điều kiện cần và đủ ổn định tĩnh:

hay là :

(1)

Mph = Mng

(2)

d
(M ph − M ng ) > 0
dϕ

dM ph
dϕ

>

dM ng
dϕ

trong đó Mng – momen nghiêng từ phía ngoại lực,
Mph - momen phục hồi
Từ hình còn có thể thấy hai đường biểu diễn momen nghiêng II và III, trong số đó
đường II tiếp xúc với Mph tại một điểm C, ứng vớiϕm. Tại đây Mph = Mng, xuất hiện điều
kiện cần cho ổn định tĩnh, song qua khỏi ϕm đường Mph đã chúc xuống, điều kiện đủ nêu
trên không thỏa mãn tại ϕm. Momen nghiêng II đóng vai trò của momen giới hạn. Tàu chỉ
có thể chịu được tác động của momen ngoại lực làm nghiêng tàu chừng nào momen Mng
chưa bằng hoặc vượt qua momen giới hạn II. Momen nghiêng đánh số III tác động lên
tàu làm tàu mất ổn định.

Mng
(tm)

Mph
(tm)

III
II

C
A

B

I

goùc oån ñònh tónh

0

10

20

ϕst

30

40

50

ϕ
60

70

(o)

80

Hình Điều kiện ổn định tĩnh và góc ổn định tĩnh ϕst
ỔN ĐỊNH ĐỘNG
Xác định góc ổn định động theo cách làm cân bằng công các momen nghiêng và momen
phục hồi. Thành phần công phục hồi khi thực hiện chống nghiêng tàu một góc nhỏ δϕ như
sau:δLph =Mphδϕ , công do momen phục hồi thực hiện khi chống nghiêng tàu từ 0 đến ϕ sẽ
là tổng các thành phần: L ph = ∑ M ph .δϕi , i = 1,2,...
i

Công momen nghiêng:
Lng = ∑ M ng .δϕi , 2 = 1, 2,...
i

Nghiêng tàu được xét như là quá trình liên tục, có thể thay giá trị δϕ bằng dϕ trong tính.
ϕ

Lng = ∫ M ng (ϕ )dϕ
0

10

ϕ

L ph = ∫ M ph (ϕ )dϕ
0

Góc ổn định động tàu xác định sau cân bằng

ϕ

∫

0

ϕ

M ng (ϕ )dϕ = ∫ M ph (ϕ )dϕ
0

Đồ thị ổn định động
Góc ổn định động được giải từ phương trình:
ϕ

∫

0

1
Δ

GZ (ϕ ).dϕ =

ϕ

∫

M ng (ϕ ).dϕ

0

Trên đồ thị ổn định tĩnh tiến hành xác định diện tích đưới đường cong Mph(ϕ).
Đường tích phân

ϕ

∫

0

GZ (ϕ ).dϕ ký hiệu bằng d = f(ϕ) là đồ thị ổn định động. Góc ổn định

động giải từ phương trình:
ϕ

∫0

GZ ( ϕ).dϕ =

1

Δ

ϕ

∫0 Mng (ϕ).dϕ

(2.39)

Trên đồ thị ổn định tĩnh tiến hành xác định diện tích đưới đường cong Mph(ϕ).
ϕ

Đường tích phân d = ∫ GZ ( ϕ).dϕ là đồ thị ổn định động.
0

Xây dựng tay đòn ổn định động d = f(ϕ)

Hình

7.

Hãy giải thích ý nghĩa họ đường cong mang tên gọi Cross Curves hay còn gọi Pantokaren. Trình bày
các cách xác định tay đòn hình dáng của phần chìm trong nước của thân tàu, không dẫn dắt công thức
tính. Vẽ họ đường Cross Curves tàu, chỉ trình bày định tính, không để ý định lượng. Ứng dụng của họ
đường cong này.

Khoảng cách SZ tại hình dưới đây đóng vai trò tay đòn hình dáng phần chìm thân tàu.
Tập họp họ đường này, tùy thuộc thể tích phân chìm, góc nghiêng tàu có tên gọi
pantokaren hoặc Cross Curves. Cách làm quen thuộc là, điểm S trùng với K.
SZ = y cos φ − z sin φ − BS sin φ
φ

φ

0

0

= cos φ ∫ Bα M α cos αdα + sin φ ∫ Bα M α sin αdα − BS sin φ

11


DỰNG ĐỒ THỊ ỔN ĐỊNH TRÊN CƠ SỞ PANTOKAREN
Đồ thị ổn định được dựng dưới dạng đường GZ = f(ϕ). Momen ổn định dựng dưới dạng
momen phục hồi bằng tích số của GZ(ϕ) với lượng chiếm nước Δ = const.
GZ = L K − KG sin ϕ

Ứng với mỗi trường hợp V = Δ/γ = const, từ đồ thị pantokaren dễ dàng đo được LK, tính
theo góc nghiêng, ví dụ 10°, 20°, 30°,...
Thay giá trị Lk vừa đo được vào biểu thức cuối cùng sẽ xác lập được dãy giá trị GZϕ, tính
cho ϕ = 10°, 20°, 30°,...

Hình 2.27 Xây dựng đồ thị ổn định tĩnh

12


Hình 2.28 Đồ thị cross curves

8.

Hãy phân tích ảnh hưởng đến tính ổn định tàu trường hợp bốc dỡ hàng và nhận hàng lên tàu. Hãy trình
bày ảnh hưởng dịch chuyển hàng trong tàu đến tính ổn định.

Dịch chuyển hàng trên tàu làm trọng tâm tàu thay đổi kéo theo thay đổi chiều cao tâm ổn
định, tay đòn ổn định và góc nghiêng ban đầu. Giả sử một trọng vật w được dời từ vị trí
ban đầu P1(x1,y1,z1) đến vị trí P2(x2, y2,z2). Độ chuyển dịch vị trí của trọng vật w được tính
là: δx = x2 – x1; δy = y2 – y1; δz = z2 – z1.
Δ × KG − w × δz
Thay đổi vị trí trọng tâm tàu: δZ G ≡ GG ' =
Góc nghiêng ngang:

Δ

w( y2 − y1 )
ϕ=
Δ( GM + δZ G )

13


Hình Chuyeån dòch haøng

Nếu nhiều trọng vật bị dịch chuyển: ϕ =

∑ wi .δyi

Δ( GM + δZ G )

trong đó: Δ - lượng chiếm nước của tàu; δZG – thay đổi vị trí trọng tâm tàu.

wi .δxi
Góc nghiêng dọc tàu do dịch chuyển trọng vật: Ψ =
ΔGM L

∑

ẢNH HƯỞNG BỐC DỠ HÀNG HOĂC NHẬN HÀNG LÊN TÀU
Bốc dỡ hàng khỏi tàu hoặc nhận hàng lên tàu làm thay đổi trọng lượng tàu, mớn nước,
trọng tâm, và thay đổi các đại lượng liên quan.
- Trường hợp trọng vật được đưa vào hoặc lấy ra khỏi tàu w không lớn hơn 10 ÷ 15% so
với lượng chiếm nước D của tàu, có thể tính các thay đổi vừa đề cập như sau:
- Trường hợp đưa trọng vật w lên tàu và đặt tại vị trí P trên đường tâm dọc tàu, trên vị trí
trọng tâm G của tàu, cách đường cơ bản đoạn KP. Trường hợp này chưa gây ra nghiêng
ngang và nghiêng dọc.
Thay đổi chiều chìm: δT =

w

γ. AW
thay đổi vị trí tâm nổi từ B đến B’ và trọng tâm từ G đến G’:

()

v
w
δT
. BC =
(T +
− KB)
()

2
V+v
W+w
w
w
.GP =
( KP − KG )
GG ' =
()
W+w
W+w
trong đó: B’ vị trí tâm nổi mới, G’ - vị trí trọng tâm sau khi nhận hàng, P - điểm nhận hàng trên
tàu, C - vị trí giữa của độ thay đổi chiều chìm.

BB ' =

Bán kính tâm ổn định thay đổi theo lượng tương ứng với thay đổi chiều chìm:

14


BM 'T = BM −

Chiều cao tâm nghiêng:

w

W+w

. BM

()

δT
⎛
⎞
T+
− KB − BM − KP + KG ⎟
⎜
W + w⎝
2
⎠
w ⎛
δT
⎞
T+
− GM − KP ⎟ (1.55)
Sau thay thế: G ' M ' = GM +
W + w ⎜⎝
2
⎠
w.Y
Góc nghiêng của tàu: tgϕ =
(1.56)
(W + w ).G ' M '

G ' M ' = KB + BM − KG +

w

w

(

)

GM L
W+w
- Trường hợp tổng quát, trọng vật w được đặt tại vị trí P, tọa độ của P là (X,Y,Z):
w
Thay đổi chiều chìm: δT =
γ. AW
w ⎛
δT
⎞
T+
− Z − GM ⎟
Chiều cao tâm nghiêng ngang: G ' M ' = GM +
⎜
2
W + w⎝
⎠
w
GM L
Chiều cao tâm nghiêng dọc: G ' M ' L =
W+w
w.( X − LCF )
Góc chúi dọc: tgψ =
W.GM L
Chiều chìm tàu tại mũi và lái:

w
⎛L
⎞ w( X − LCF )
Tm ' = Tm +
+ ⎜ − LCF ⎟
γ. AW ⎝ 2
⎠ W.GM L

Thay đổi GML:

G ' M 'L =

()

(

Tl ' = Tl +

)

w
⎛ L
⎞ w( X − LCF )
+ ⎜ − − LCF ⎟
γ. AW ⎝ 2
⎠ W.GM L

Ví dụ: Tàu chở hàng có kích thước chính như sau: L = 132m; D = 4800T;

Tm = 4,6m; Tl = 4,9m; diện tích đường nước AW = 1260m2; chiều cao tâm nghiêng GM =

0,8m; GM L = 142m; tâm đường nước cách mặt giữa tàu LCF = 2,6m. Xác định tính ổn
định và mớn nước tàu sau khi nhận hàng w = 260T lên vị trí X = 20m; Y = 1,5m; Z = 7,8m
trên tàu.
Sau khi nhận hàng tình trạng tàu như sau:
Mớn nước trung bình Ttb
T + Tl
w
Ttb = m
+ δT = 4,75 +
2
γ. Aw
trong đó γ = 1,025 t/m3 cho nước biển và AW =1260m2.
260
Ttb = 4,75 +
= 4,75 + 0,2 = 4,95m
1, 025 × 1260

Chiều cao tâm nghiêng ngang:
GMt = GM +

w

D+w

- (T +

δT
- GM - Z)
2

15


= 0,8 +

Góc nghiêng ngang:

260
0, 2
(4,75 +
-0,8 -7,8) = 0,61m
5060
2

tgϕ =

w× Y
260 × 1, 5
=
= 0,126 ; ϕ ≈ 7° 13’
( D + w)GMt 5060 × 0, 61

tgΨ =

w × ( X − LCF ) 260 × ( 20, 0 + 2, 6)
=
= 0, 0086
4800 × 142
( D + w)GM L

Góc nghiêng dọc:

trong đó với góc nhỏ tgψ ≈ ψ

Thay đổi mớn nước mũi và lái:
• Thay đổi mớn nước tại trụ mũi:
L
132
− 2, 6) 0,0086 = 0,59m
δTm = ( – LCF)ψ = (
2

2

• Thay đổi mớn nước tại trụ lái:
L
132
− 2, 6) 0,0086 = –0,54m
δTl = - ( - LCF)ψ = −(
2

2

Mớn nước mũi và lái:
Tm’ = Tm + δT + δTm = 4,6 + 0,2 + 0,59 = 5,39m
Tl’ = Tl + δT + δTl = 4,6 + 0,2 - 0,54 = 4,56m
Ảnh hưởng hàng treo đến ổn định ban đầu

Hàng treo ảnh hưởng trực tiếp đến ổn định giống như ảnh hưởng của trọng vật được nhận
vào tàu hoặc trọng vật dịch chuyển trên tàu. Giả sử rằng trọng vật w được cẩu derrick nhấc

lên từ vị trí trọng vật đang chiếm chỗ. Chiều cao puli đỡ dây cẩu so với vị trí chiếm chỗ
ban đầu của trọng vật xác định bằng d. Điều có thể nhận biết từ cơ sở cơ học, trọng tâm g
của trọng vật w khi vật bị móc vào cẩu đã được chuyển sang vị trí “ảo” gV, tại puli treo
trọng vật.
Trọng tâm tàu bị thay đổi một lượng, tính theo công thức:
w×d
GG1 =
Δ

Trường hợp cần cẩu derrick chuyển trọng vật vừa nêu ra mạn, tùy thuộc tầm vươn tính từ
cột cẩu đến vị trí chuẩn bị hạ hàng a có thể tính góc nghiêng do trọng vật bị treo gây ra:
w×a
tgϕ =
Δ × GM

9.

Trình bày ảnh hưởng hàng rời chở trong tàu đến tính ổn định tàu. Các biện pháp nâng cao tính ổn định
tàu hàng rời.

Tàu bị lắc đến góc lớn làm cho hàng rời đổ dồn về phía bên mạn đang nằm phía dưới.
Momen nghiêng do hàng rời dịch chuyển có khi đạt giá trị lớn và tạo nên nguy hiểm cho
tàu.

16


Khi kiểm tra tính ổn định tàu chở hàng rời, người thiết kế tàu nhất thiết phải tính
đến mọi nguy hiểm mà hàng rời có thể gây ra trong suốt quá trình vận chuyển. Khi rót
hàng rời vàu tàu, ví dụ hạt, dù thực hiện cẩn thận cách mấy vẫn không thể nào lấp đầy chỗ

trống giữa mặt lớp hạt và trần khoang hàng. Chiều cao trung bình của khoảng cách này có
thể tính theo công thức kinh nghiệm:
h = h1 + 0,75 (d - 600) (mm)

()

Trong đó h1 - chiều sâu khoảng trống chuẩn (mm), d - chiều cao kết cấu chịu lực
của mặt trần (mm). Giá trị h1 đọc theo bảng, phụ thuộc vào l - khoảng cách từ vách dọc
miệng hầm hàng đến vị trí xác định h1.
l
h1

0,5
570

1,0
530

1,5
500

2,0
480

2,5
450

Bảng 6.4
3,0
3,5

440
430

l
H1

4,5
430

5,0
430

5,5
450

6,0
470

6,5
490

7,0
520

7,5
550

4,0
430
8,0

590

Trường hợp khi chất thật đầy, mặt hàng rời tạo với mặt bằng góc 30°, có thể coi không
còn khoảng trống trong tính toán.
Góc nghiêng (độ dốc) của ngọn hàng rời, trong chế độ tĩnh ghi nhận như sau:
Lúa, các hạt lương thực tương tự

khoảng 25 - 35°

Than đá

40 - 45°

Đất, đá, cát

40 - 45°

Quặng sắt

50°

Tàu chạy, góc đang đề cập nhỏ lại khoảng 10° so với giá trị đang nêu.
Hình ảnh chung khối hàng rời chứa trong tàu như sau: tàu nghiêng ngang khoảng 20°, tư
thế hàng không thay đổi. Tàu nghiêng đến trên 30° hàng dồn về phía bị nghiêng, trọng
tâm hàng thay đổi kéo theo thay đổi trọng tâm tàu.
Khi tàu nghiêng về phía ngược lại, tư thế hàng bị xô sang bên không có cơ hội quay lại
vị trí cũ. Tàu phải làm việc trong trạng thái có góc nghiêng ban đầu.
Trong cả hai trường hợp, tính ổn định của tàu bị xấu.
Những biện pháp giữ tính ổn định tàu hàng rời:
1. Tạo két đỉnh có đáy nghiêng chặn ngọn hàng.

2. Làm thêm vách dọc hoặc các vách dọc, hạn chế “hiệu ứng mặt thoáng” như với tàu
dầu.

17


10. Trình bày ảnh hưởng mặt thoáng tàu chở hàng lỏng đến ổn định tàu. Trong tính toán thực tế, khi nào
người thiết kế phải tính ảnh hưởng mặt thoáng. Các biện pháp giảm ảnh hưởng mặt thoáng tàu chở
hàng lỏng.

Ảnh hưởng mặt thoáng két chứa hàng lỏng
Tàu nghiêng làm cho khối chất lỏng chứa không đầy trong két dịch chuyển, giữ cho mặt
toáng trong két song song với mặt thoáng bên ngoài tàu, hình . Giả sử góc nghiêng nhỏ,
trọng lượng nêm chất lỏng dịch chuyển sẽ là:
γ 1 ∫ 12 b 2ϕdx
Phương trình cân bằng momen sau dịch chuyển:
γ 1 ∫ 12 b 2ϕdx = γ 1ϕ ∫ 23 b 3 dx = γ 1ϕI i = Δ × GG '
Thay đổi vị trí theo chiều ngang trọng tâm: GG ' =
Thay đổi chiều cao trọng tâm: δG = GG ' ' =

γ 1ϕI i γ 1ϕv
=
γ∇
γ∇

γ 1Ii
γ∇

b 3l
- momen quán tính mặt thoáng của két chứa chất lỏng,

12
γ1 - trọng lượng riêng chất lỏng chứa trong két,
γ - trọng lượng riêng của nước ngoài vỏ tàu,
∇ - thể tích phần chìm của tàu
Tay đòn ổn định sau hiệu chỉnh ảnh hưởng mặt thoáng:
⎛
I ⎞
γ
GZ ' = ⎜⎜ GM − 1 × i ⎟⎟ sin ϕ
γ2 ∇⎠
⎝
Ii =

Đại lượng δG =

γ 1 Ii
×
là hiệu chỉnh do ảnh hưởng mặt thoáng chất lỏng.
γ2 ∇

Chiều cao tâm nghiêng tàu sau hiệu chỉnh ảnh hưởng mặt thoáng:
GM = KM - KG - δG

M

g''
G

ϕ

g'

F
Z

B
ϕ

B'

K

∆

Hình Ảnh hưởng mặt thoáng khoang chở hàng lỏng
Ví dụ : Tàu có lượng chiếm nước D = 5300T được bơm nước biển vào hai khoang khu
vực giữa tàu. Nước được bơm đến nửa chiều cao của khoang. Chiều dài khoang l =11,8m ,

18


chiều rộng b = 7,2m. Xác định tổn thất chiều cao tâm ổn định do ảnh hưởng mặt thoáng hai
khoang nước.
Tổn thất chiều cao tâm ổn định δG - GG1 tính như sau:
γ
i
GG1 = 1 × ,
γ2 ∇
lb 3
11,8.7,2 3

= 2.
= 733m 4
12
12
Thể tích phần chìm của tàu tính từ ∇ = Δ /γ = 5300 / 1,025 = 5170 m3.
Từ đó: GG1 = 1x(733 / 5170) = 0,14m.
Momen quán tính mặt thoáng i: i = 2

11. Giải thích trên đồ thị ổn định tĩnh, có thể dùng đồ thị GZ = f1(ϕ) hoặc M = Δ.GZ = f1(ϕ) momen lật
tàu. Vẽ đồ thị ổn định động d = f2(ϕ) khi đã có đồ thị ổn định tĩnh và giải thích tay đòn giới hạn (tay
đòn của momen lật tàu vừa nêu) trên đồ thị ổn định động. Thực hiện việc trên cho hai trường hợp sau:
(1) không để ý góc vào nước ϕf (flooding angle) của tàu, (2) góc vào nước ϕf đã được xác định.

Momen lật tàu 1
Cân bằng diện tích dưới đường ổn định tĩnh với momen nghiêng có thể xẩy ra các trưòng
hợp như sau:
1/ Tìm được góc giới hạn, theo đó có thể xác định hai tam giác có diện tích bằng nhau
như trên hình A.
GZ
(m)

lng

GZ

0

10

20

30

ϕd

40

d
(rad.m)

50

10

20

80

70

80

lng

ϕd

30

40

57,3

Hình A

1

70

ϕ

(o)

ϕ

(o)

d

o
0

60

capsizing moment

19

50

60

2/ Momen nghiêng lớn, đường momen này nằm cao do đó diện tích tam giác tương đương
tam giác trái của hình A luôn lớn hơn diện tích tam giác phải. Trường hợp này không thể
cân bằng công.
3/ Giữa hai trường hợp này tồn tại một giá trị momen nghiêng đặc biệt, dưới tác động
động của nó chúng ta có thể tìm góc giới hạn mà diện tích tam giác bên trái bằng diện tích
của phần bên phải được giới hạn bởi chính momen nghiêng với đường momen tĩnh nằm
sau góc vừa nêu.
Trong trường hợp đặc biệt này momen nghiêng mang tên gọi là momen giới hạn hay còn
gọi là momen lật tàu.
Trên đồ thị ổn định tĩnh momen giới hạn đúng bằng giá trị momen vừa nêu. Trên đồ thị
công momen, tức đồ thị ổn định động xác định tại vị trí ϕ = 1 rad = 57,3°.
GZ
(m)
GZ

ϕ (o)
0

10

20

d
(rad.m)

30

40 50

ϕd

60

70

80

lcp

d

0

10

20

ϕd

30

ϕ (o)
40 50

60

70

80

57,3

Hình B Xác định tay đòn momen lật trên đồ thị ổn định tĩnh và ổn định động
Ảnh hưởng góc nước tràn đến giá trị momen giới hạn
Momen giới hạn cho trường hợp tính đến ảnh hưởng góc tràn nước của tàu được trình bày
tại hình 2.39. Trên đồ thị này đường momen giới hạn nối từ tâm hệ toạ độ mới lập, từ điểm
K đến điểm gặp góc tràn nước vời đường cong ổn định.

20


GZ
(m )

GZ

10

20

d
(rad.m )

30

40

30

40

50

70

80

70

80

ϕ

(o)

ϕ

(o)

d

ϕf
0

60

lc

0

10

20
ϕf

50

60

57,3

Hình Ảnh hưởng góc nước tràn đến tay đòn giới hạn lc

12. Giải thích ảnh hưởng lắc ngang tàu do sóng ngang tác động, đến tính ổn định tàu. Giả sử góc lắc
ngang tàu ϕR đã xác định, ví dụ ϕR = 20°, hãy xác định momen lật tàu cho trường hợp tính đến góc
vào nước ϕf xác định. So sánh momen lật tàu tính trong trường hợp có lắc ngang và không có lắc
ngang.

Ảnh hưởng lắc ngang đến ổn định động
Ngoài gió, tàu còn bị sóng tác động làm thay đổi tính ổn định. Tàu chịu tác động đồng
thời của gió và sóng trong hai tình thế khác nhau. Khi tàu đã bị lắc sang phía cuối sau
sóng (cùng chiều tác động của sóng) với biên độ lắc lớn nhất, vận tốc lắc tiến tới 0, nếu bị
bồi tiếp momen nghiêng làm cho tàu nghiêng theo chiều nghiêng vừa xẩy ra tàu sẽ bị lắc
đến góc lớn hơn. Tàu sẽ nghiêng cho đến góc ϕd và khi momen nghiêng hết tác động tàu
quay trở lại, ngược với hướng vừa nghiêng. Trường hợp này góc ổn định của tàu xác định
theo trường hợp tàu đã có góc nghiêng ban đầu.
Ngược lại, tàu bị momen nghiêng tác động tại thời điểm khi đã bị nghiêng với góc
lắc lớn nhất sang phiá đầu sóng, tình hình ổn định sẽ mang tính khác. Tại thời điểm này

vận tốc góc của lắc ngang tàu bằng 0, toàn bộ năng lượng momen phục hồi chuyển sang
thế năng. Năng lượng này cùng năng lượng sóng, momen nghiêng tác động đồng thời sẽ
bắt tàu nghiêng về cuối sóng. Trong trường hợp này tàu sẽ bị nghiêng đến góc nghiêng
động lớn hơn góc động tính trong trường hợp trước. Sóng nước gây lắc, tích năng lượng
cho tàu làm cho tàu bị nghiêng góc lớn hơn.

21


GZ
(m )

0

10

20

10

20

30

40

50

30

40

50

ϕd

0

70

80

70

80

ϕ

(o )

ϕ

(o )

lng

d
(r a d .m )

60

5 7 ,3

ϕd

60

Hình Xác định tay đòn momen nghiêng lng tàu lắc ngang
13. Trình bày những hiểu biết của thí sinh về “Tiêu chuẩn ổn định”. Hãy giải thích ý nghĩa những qui định
ghi tại “Tiêu chuẩn ổn định” mà thí sinh biết, ví dụ chiều cao đồ thị ổn định tĩnh GZmax ≥ c1; GM0 ≥
c2 vv. Hãy trình bày những tiêu chuẩn cụ thể trong hai phần: ổn định tĩnh và ổn định động. “Tiêu
chuẩn ổn định” đóng vai trò như thế nào trong thiết kế tàu đi biển.

Yêu cầu về ổn định tàu theo TCVN 6259 – 10
Đồ thị ổn định tĩnh phải thỏa mãn các yêu cầu:
• Diện tích dưới đường cong tay đòn hồi phục không nhỏ hơn 0,055 m.rad đến góc
nghiêng 30° và không nhỏ hơn 0,09 m.rad đến góc nghiêng 40° hoặc góc vào nước ϕf,
nếu ϕf < 40°. Diện tích dưới đường cong giữa góc 30° và 40°, hoặc góc vào nước
ϕf, chọn góc nhỏ hơn, không nhỏ hơn 0,03 m.rad.
• Tay đòn lớn nhất không nhỏ hơn 0,20m khi góc nghiêng không nhỏ hơn 30°.
• Góc lặn không nhỏ hơm 60°.
• Chiều cao tâm nghiêng: không nhỏ hơn 0,15m.
Yêu cầu đối với đường ổn định động:
Khuyến cáo của tổ chức hàng hải quốc tế IMO:
d 40 − d 30 ≥ 0,03rad .m
Nếu góc vào nước của tàu ϕf > 40°, công thức trên có dạng:
d f − d 30 ≥ 0,03rad .m

Tại góc ϕ = 30° và 40°, giá trị của tay đòn động phải lớn hơn:
Tại ϕ = 30° d30 ≥ 0,055m;

Tại ϕ = 40° d40 ≥ 0,09m nếu ϕf < 40 °.

22


14. Kể ra những vấn đề cần giải quyết trong “Ổn định tai nạn”. Trình bày những thay đổi về tính nổi, tư
thế tàu khi tàu bị thủng một khoang hoặc một số khoang. Phương pháp “nhận thêm trọng lượng” xác
định tư thế tàu sau thủng dùng trong trường hợp nào? Thủ tục tính theo phương pháp này.

Ổn định tai nạn giải quyết hai việc chính (của chống chìm) là:
1) Xác định tình trạng tàu khi bị đắm, nước dồn vào một hoặc một số khoang,
2) Bố trí hợp lý các vách ngăn kín nước, gồm các vách dọc, các vách ngang trên tàu, đảm
bảo tàu bị thủng một hoặc một số khoang vẫn còn khả năng nổi, ổn định tối thiểu.
Tính chống chìm
Khả năng giữ được ổn định của tàu và các tính năng hàng hải khác trong trường hợp bị
đắm một hoặc một số khoang của tàu gọi chung tính chống chìm. Để đảm bảo tính chống
chìm của tàu cần phải bố trí các vách ngăn kín nước, đủ bền, tại những vị trí thích hợp,
cùng các boong tạo thành các khoang kín nước. Tàu đi biển nhất thiết phải đảm bảo tính
chống chìm, tuy nhiên mức độ chống chìm có khác nhau,tùy thuộc công dụng và kiểu tàu.
Nước tràn vào khoang bị đắm của tàu, các khả năng có thể xẩy ra là:
1) Tăng thể tích phần chìm và tăng chiều chìm của tàu,
2) Chúi mũi hoặc chúi lái, tùy thuộc vị trí khoang bị đắm,
3) Nếu tàu có vách dọc, tàu bị nghiêng ngang,
4) Thay đổi diện tích mặt thoáng các két đựng chất lỏng, làm giảm tính ổn định.
Tính toán trạng thái tàu bị thủng gồm hai phần việc: tính toán tính nổi và tính toán ổn
định. Những phép tính trong phần tính nổi gồm:
1. Tính lượng nước ngập thể tích khoang
2. Tính lực làm thay đổi chiều chìm 1 đơn vị (tiện hơn cả tính cho 1cm), tọa độ tâm
đường nước CF theo chiều dọc và theo chiều ngang.
3. Tính momen quán tính mặt đường nước theo trục dọc, trục ngang qua tâm CF, tiếp đó

tính giá trị mới của bán kính tâm nghiêng BMS.
4. Tính thay đổi mớn nước và thay đổi tâm nổi phần chìm CB do bị thủng khoang.
5. Tính giá trí mới của chiều cao tâm nghiêng GMS.
6. Tính góc nghiêng tàu sau các thay đổi vị trí tâm nổi, trọng tâm, trọng lượng nêu trên.
Phương pháp nhận thêm trọng lượng (added weight). Trọng lượng khối nước vừa nhận
thêm hãy là w, momen quán tính mặt khoang bị đắm là i.
w.Bb
BB1 =
D+w
w.Gg
GG 1 =
D+w

23


Giá trị mới của chiều cao tâm nghiêng ngang:
GM = B1 M 1 − B1G1 = B1 M 1 − BG + BB1 + GG1
hay là: G1 M 1 = γ

(I I

− i)
w
− BG +
Bb + Gg
D+w
D+w

(

Z

M
M1

Z

G
G'1
b

W1
W

)

B1
B
g
K

L1

W1

L

W

M
M2
G
b
B2
B
g
K

y

Thêâm trọn g lượn g

L1
L

y

Tổn thất sức nổi

Hình Hai phương pháp đánh giá ổn định tai nạn
Momen phục hồi tính theo biểu thức:
(D + w)G1 M 1ϕ = γ (I I − i ) − D.BG − w.BG + w Bb + BG + Bg ϕ =

{γ (I

{

I

(

}

− i ) − D.BG + w.bg ϕ

)}

Phương pháp tổn thất sức nổi (lost buoyancy). Sức nổi bị “tổn thất” tương đương trọng
lượng khối nước vừa tính ở trên w, momen qn tính mặt khoang bị đắm là i.
BB2 =

w.bg
D

Giá trị mới GM = B2 M 2 − B2 G = B2 M 2 − BG + BB2
GM 2 = γ

(I 1 − i ) − BG + w.bg
D

D

Momen phục hồi tính theo cơng thức D.GM 2 .ϕ sẽ trùng cơng thức chúng ta vừa nhận từ
phương pháp nhận thêm trọng lượng.

{

}

DGM 2ϕ = γ (I I − i ) − D.BG + w.bg ϕ

Tư thế tàu khi bị thủng miêu tả tại hình.

24


L

L1
F1

F1
W1
W

F

b

W1
W

F
B
K

L
b

F1
F

Hình Tư thế tàu bị thủng khoang
15. Phương pháp “tổn thất sức nổi” dùng trong trường hợp nào? Trình bày thủ tục tính theo phương pháp
“tổn thất sức nổi”.

Công thức tính theo phương pháp tổn thất sức nổi
1 - Tăng chiều chìm tàu ΔT
ΔT =

V
AW 0 − a

,

(a)

với V - thể tích khoang bị đắm; AW0 - diện tích đường nước kể cả phần bị đắm, a - diện tích
khoang bị đắm.
2 - Chiều cao tâm nghiêng ngang sau khi đắm:

GM t = KB + BM − KG

(b)

trong đó: KB = KB0 + δ KB
3 - Độ chuyển dịch chiều cao tâm nổi:

δ KB =

δT
V ⎛
⎞
− KG ⎟
⎜T +
V0 ⎝
2
⎠

(c)

4 - Bán kính tâm nghiêng ngang mới BM tính theo công thức JT/V0, trong đó momen quán
tính JT được hiệu chỉnh cho trường hợp tàu sau khi bị đắm một khoang. Momen này nhỏ
hơn giá trị momen ban đầu, tính cho trường hợp chưa bị đắm.
JT = JT0 - (i + a.Yg2) = JT0 - δ JT0

(d)

25


trong đó i - momen quán tính mặt khoang bị đắm.

BM = BM 0 −

i + a.Y g2

(e)

V0

5 - Thay đổi chiều cao tâm nghiêng ngang:

δ GM =

V
V0

⎛
δJ ⎞
δT
⎜⎜ T +
− KG − T 0 ⎟⎟
2
V0 ⎠
⎝

(f)

6 - Chiều cao tâm nghiêng ngang:

GM t = GM 0 + δ GM

(g)

7 - Thay đổi chièâu cao tâm nghiêng dọc:

δ GM L =

δJ T 0
V0

i L + ( LCF − LCG ) 2 .a
=
V0

(h)

8 - Chiều cao tâm nghiêng dọc:

GM L = KB + BM L − KG

(i)

9 - Góc nghiêng ngang và nghiêng dọc sau khi một khoang bị đắm:

ϕ=

ψ =

V (Yg − Ys )

(j)

V0 (GM + δ GM )

V ( LCG − X s )

(k)

V0 (GM L + δ GM L )

10 - Thay đổi mớn nước mũi và mớn nước lái:
⎛L
⎞
− X s ⎟ψ
⎝2
⎠

(l)

⎛L
⎞
+ X s ⎟ψ
⎝2
⎠

(m)

δTm = δT + ⎜
δTl = δT − ⎜
trong đó:

X s = LCF − ( X g − LCF )
Ys = −Y g

δT =

a

(n)

AW 0 − a

a

(o)

AW 0 − a
V

AW 0 − a

26