Tài liệu Giáo trình: Thiết kế tàu chuyên dụng pdf

TÀI LIỆU



Thiết Kế
Tàu chuyên Dụng
1
Chơng I- Tàu kéo

Đ1 - Phân loại tàu kéo :

Tàu kéo hoạt động ở vùng biển, vùng nội địa và đợc khai thác ở nhiều
nớc trên thế giới, dùng lai dắt các phơng tiện không tự hành, công trình nổi,
đa tàu ra vào các cảng, cầu tàu, qua vùng nớc nông, vào ụ sửa chữa, qua kênh
đào, cứu hộ, cứu hoả và nhiều công dụng khác. Chúng đợc phân loại theo các
dấu hiệu :
- Theo phân cấp của quy phạm,
- Theo vùng hoạt động,
- Theo hình thái lai dắt,
- Theo loại thiết bị năng lợng,
- Theo số đờng trục chân vịt,

- Theo loại thiết bị đẩy,
- Theo thiết bị dùng lai dắt,
- Theo công dụng
- Theo công suất máy.
Đ2- Tàu kéo biển:

Phổ biến nhất là các tàu kéo viễn dơng, kéo biển, cứu hộ, tàu kéo chuyên
tuyến, tàu kéo cảng, tàu kéo nhiều chức năng.
2.1- Tàu kéo Cảng:
Dùng điều động tàu nên có kích thớc nhỏ, chất lợng quay trở cao, có trị
số mạn khô tối thiểu. Điểm đặc biệt của loại tàu này là khả năng quay trở tự do
giữa các tàu, giữa tàu và cầu cặp, luồn giữa dây chằng buộc tàu với cầu cảng.
Tàu có kích thớc nhỏ nhờ sử dụng tối đa chiều chìm cho phép, giảm thiểu
số phòng ở, phòng sinh hoạt chung, dự trữ nhiên liệu và nớc từ 3 đến 5 ngày
đêm . Thuỷ thủ đoàn thờng sống trên bờ.
Với khu mặt nớc hạn chế trong cảng, cho phép đơn giản hoá thiết bị kéo
nên tàu chỉ dùng móc kéo, cột kéo và cột bít.
Các tàu kéo dùng thao tác đảo chuyển các tàu lớn đỗ và làm hàng trong
cảng, cần lực kéo lớn, chất lợng quay trở tốt nhất, kích thớc tối thiểu. Chiều
dài giữa hai đờng vuông góc từ 15 30 m, tốc độ tự do từ 10 12 hải lý, lực
kéo trên móc từ 5 40 tấn. Khu vực đuôi do có sự hoạt động của dây cáp kéo
nên để dễ dàng thao tác tàu cần có hành lang thông mạn.
2.2 Tàu kéo Vịnh:
Thực hiện thao tác kéo vùng ven biển cách xa Cảng 20 50 hải lý. Trên
tàu đợc bố trí phòng ở, các phòng sinh hoạt chung. Loại tàu này có chiều dài từ
13 đến 21 m, công suất 400 đến 800 cv, tốc độ tự do 10 hải lí /giờ. So với các tàu
kéo Cảng, loại tàu này trang thiết bị bố trí nhiều hơn. Ngoài móc kéo có lực kéo
trên móc khoảng 12 đến 15 tấn, tàu có tời kéo với lực kéo 3 tấn. Lầu lái đặt gần
mũi có chiều dài (0,15 0,25) L.
2.3 Tàu kéo biển chuyên tuyến :

Loại tàu này có công suất lớn, N = ( 400 1200 ) cv và chiều dài 25 30 m
2.4 Tàu kéo biển nhiều chức năng :
Dùng phục vụ các tàu lớn, cứu hộ tàu bị mắc cạn, cứu hoả, lai dắt các công
trình biển, công trình kỹ thuật lớn. Loại tàu này có công suất 1500 3000 cv.
2
Tàu cứu hoả trang bị súng bắn dây, vòi súng phun nớc.
2.5 Tàu kéo viễn dơng :
Hoạt động trong vùng không hạn chế, làm nhiệm vụ cứu hộ, lai dắt các
công trình nổi loại lớn.
Công suất của tàu từ 8000 10.000 cv. Tốc độ tự do đến 22 hải lý, tầm xa
hoạt động đạt đến 18.000 hải lý.
Đ3 - Tàu kéo nội địa :

Là một trong các loại phơng tiện phổ biến nhất hoạt động trên sông, hồ
và vùng ven biển. Dùng lai dắt, kéo và đẩy các phơng tiện vận chuyển nh sà
lan, phàChúng đợc đặc trng bởi công suất, chiều chìm, kích thớc và tỷ số
kích thớc, loại kiến trúc và kết cấu.
3.1 Tàu kéo và đẩy vịnh :
Dùng điều chuyển phơng tiện vận tải hoạt động tại các cảng nằm trong
vịnh kín. Để có tính quay trở tốt tàu thờng sử dụng đạo lu hoặc hệ chong
chóng - đạo lu xoay công suất từ 150 600 cv, lực kéo trên móc từ 4 6 tấn,
tốc độ tự do 15 18 km/h.
3.2 Tàu kéo-đẩy và tàu đẩy chuyên tuyến:
Tuỳ theo loại kiến trúc, công suất và khu vực hoạt động chia ra 2 nhóm :
Tàu sông cấp SII có công suất nhỏ. Tàu cấp SI công suất lớn hơn. Trong nhóm
thứ nhất các tàu kéo-đẩy có công suất 60 500 cv còn trong nhóm thứ hai công
suất từ 600 cv trở lên. Để nâng cao an toàn trong khai thác, lầu lái của tàu cao so
với mặt nớc ( khi tàu toàn tải ) :

Công suất ( cv ) Chiều cao ( m )

150 1,4 3
300 3,2 3,8
600 5,5 6,0
800 6,0 8,0
1300 6,5 8,5
2000 8,5 9,0
4000 9,6

Tàu kéo-đẩy và tàu đẩy của các nớc châu Âu công suất 4000 cv có lực
kéo trên móc 35 40 tấn, chiều dài 55 m, tốc độ tự do 28 km/h. Một số tàu đẩy
hoạt đông trên sông Missisipi (USA) có công suất 9000 15.000 cv
Đ4 - Đặc điểm của công tác kéo tàu :

Công tác kéo là tổ hợp các thao tác thực hiện trong quá trình kéo tàu và
các công trình nổi nhờ đây cáp kéo hoặc các dạng liên kết khác. Do đó tàu kéo
phải có công suất lớn và trang bị các thiết bị sử dụng cho mục đích kéo. Để đảm
bảo an toàn hành trình, tàu kéo cần đợc trang bị các nghi khí hàng hải, phơng
tiện thông tin liên lạc phù hợp với tầm hoạt động. Các tàu kéo viễn dơng, kéo
biển có tầm xa hoạt động lớn đòi hỏi chất lợng hàng hải cao, dự trữ nhiên liệu
và các chủng loại vật t sửa chữa, cáp, con lăn khá nhiều. Thiết bị liên lạc
cũng yêu cầu cao do các phơng tiện đợc kéo có rất ít hoặc không có thuyền
viên nên cần có thiết bị điều khiển các máy móc của chúng qua vô tuyến ( nh
đèn, còi, tời neo, van két cân bằng tàu).
3
Khi các phơng tiện đợc kéo lệch góc với phơng tiến của tàu kéo thì khả
năng mất ổn định ngang và ổn định hớng đi của tàu kéo sẽ tăng lên. Đặc biệt
khi kéo các ụ nổi, việc điều động ụ đều nhờ dây cáp nối với cột mũi của tàu kéo.
Do hiệu số giữa trọng lợng tàu và sóng điều hoà làm xuất hiện lực giật đứt dây
kéo và truyền đến các liên kết gây phá huỷ. Để tránh điều đó, các tàu kéo cần có
tời kéo tự động, dây cáp kéo có d độ dài ( 750 800 ) m .

Các tàu kéo biển phục vụ giữa các cảng cùng một biển hoặc các cảng ở
các biển cạnh nhau, cần có các chỉ tiêu kỹ thuật khai thác, tính đi biển tốt cho
phép hoạt động trong điều kiện thời tiết bất kỳ.
Các tàu kéo biển cỡ nhỏ hoạt động gần bờ, tính đi biển phụ thuộc giới hạn
cấp sóng. Các tàu kéo vịnh hoạt động vùng biển hở cần có tính quay trở tốt, đảm
bảo dắt sà lan an toàn khi có gió lớn, sóng to và có khả năng dừng tàu ở trạng
thái neo.
Để kéo tàu vận tải, công trình nổi, sà lantàu kéo cảng biển cần đợc bố
trí các trang thiết bị và có tính quay trở cần thiết. Tàu cần đợc thiết kế có ky
nghiêng để cho phép thiết kế chong chóng đờng kính lớn, bánh lái có diện tích
lớn giảm bán kính lợn vòng. Để dễ quay trở và thay đổi quỹ đạo chuyển động vị
trí móc kéo hoặc cột kéo đợc đặt sau mặt phẳng sờn giữa trong mặt phẳng đối
xứng một khoảng không lớn hơn 600 mm.
Đ5 - Đặc điểm của công tác đẩy và kéo - đẩy :

Hình thái đẩy là sự phát triển của phơng pháp lai tàu không tự hành, nó
không chỉ tạo ra loại tàu mới mà còn cả kiểu kết cấu và trang thiết bị. Để đẩy
hoặc kéo sà lan phân đoạn, tàu kéo - đẩy cần có chất lợng kỹ thuật - khai thác
phù hợp với tốc độ chuyển động, tải trọng tối u trên một đơn vị công suất đẩy,
tính điều khiển, khả năng quan sát và tầm nhìn tốt.
Khi hoạt động đẩy các sà lan phân đoạn có chở hàng hoặc không có hàng
đợc ghép đội hình nên điều kiện và đặc điểm của thao tác đẩy hoặc kéo - đẩy
phụ thuộc vào thành phần sà lan đẩy, vào hình dáng phơng tiện đợc đẩy, loại
hàng và mức chất tải của phơng tiện đợc đẩy. Trọng tải của cả đoàn phụ thuộc
vào công suất đẩy có thể đánh giá sơ bộ theo bảng sau :

Công suất đẩy N
Công suất đẩy NCông suất đẩy N
Công suất đẩy N
(cv)

Số sà lan
Số sà lanSố sà lan
Số sà lan ghép
ghép ghép
ghép
đội
Chiều dài đoàn L
Chiều dài đoàn LChiều dài đoàn L
Chiều dài đoàn L
C
CC
C



(m)
Chiều rộng đoàn
Chiều rộng đoànChiều rộng đoàn
Chiều rộng đoàn
B
C
(m)
Tổng trọng tải Q
Tổng trọng tải QTổng trọng tải Q
Tổng trọng tải Q
C
CC
C

( tấn)

Tải trọng Q
Tải trọng QTải trọng Q
Tải trọng Q
C
CC
C
/N
/N/N
/N
(tấn/cv)
480 4 100 11,4 x 2 2800 5,83
700 6 201 16 4800 6,85
980 2 146 15,2 5700 5,85
1260 4 164 18,4 5240 4,15
1800 9 170 22,5 4300 2,39
2400 4 320 15,9 13.100 4,10
3200 11 366 16,5 12.000 3,75
3500 8 320 15,9 x 2 20.000 5,70
4800 8 320 15,9 x 2 24.000 5,0
5400 3 260 15,2 11.700 2,16
8500 40 600 10 x 4 40.000 4,7
8500 12 320 15,9 x 3 39.300 4,62

4
Tổ hợp lái thiết bị đẩy của tầu đẩy cần phải đảm bảo đờng kính lợn
vòng không lớn hơn 2 2,5 chiều dài đoàn đẩy và cho phép phát huy công suất
lớn nhất khi chạy lùi gần bằng công suất khi chạy tiến.
Chiều dài đoàn lớn nên việc quan sát, điều động sẽ khó khăn, lầu lái cần
có 3 ữ 4 tầng để thoả mn tầm nhìn, cho phép quan sát phía trớc từ (1 ữ 1,5) km
( đôi khi trang bị cả ra đa quan trắc ). Kết cấu vách và cửa sổ lầu lái phải loại trừ

sự loá ánh sáng đặc biệt về ban đêm.

Hình thái đẩy có những u việt so với hình thái kéo :
- Tốc độ tăng 15 20% vì loại trừ đợc sức cản phụ do dòng nớc
của thiết bị đẩy của tàu đạp ra tác động lên đoàn nên sức cản giảm,
tăng lực đẩy của thiết bị đẩy do hoạt động trong dòng theo của cả
đoàn.
- Tải trọng có ích trên một đơn vị công suất khi đẩy cao hơn khi kéo
- Tăng tốc độ và khối lợng vận chuyển do tốc độ khai thác tăng.
- Giảm tiêu hao nhiên liệu, dầu bôi trơn do chi phí công suất giảm từ
6 ữ 7% so với khi kéo.
- Đảm bảo tin cậy trong điều động đoàn phơng tiện đặc biệt là khi
qua sông hoặc kênh hẹp, qua gầm cầu.
- Giảm chi phí chuyên chở, tăng năng suất lao động, cải thiện điều
kiện sống và lao động của thuỷ thủ trên sà lan do sinh hoạt tập trung
và dễ bảo quản hàng.
- Hình thành sà lan đẩy kiểu mới.
Đ6 Kiến trúc tàu kéo :

Kiến trúc của tàu hình thành trên cơ sở các yêu cầu về chức năng, công
dụng của tàu, mức độ thuận tiện cho quá trình điều động tàu và sử dụng các thiết
bị kéo và chằng buộc, cho điều kiện làm việc và nghỉ ngơi của thuyền viên.
5
Chiều dài khoang máy l
M
từ 21% ữ 53 % chiều dài tàu ( tàu kéo Cảng có
l
M
khoảng 43% L, tàu kéo biển l
M

= 28% ữ 32% L, tàu kéo vịnh và tàu kéo - đẩy
l
M
= 29% ữ 36% L, tàu kéo - đẩy chuyên tuyến l
M
= 30% ữ 40% L ). Khoang
máy phải đủ diện tích bố trí máy móc và các trang thiết bị, diện tích thao tác và
sửa chữa.
Phòng ở của thuyền viên bố trí về phía mũi, nơi có tiếng ồn nhỏ của máy
chính và chân vịt. Giũa khoang ở và khoang máy bố trí két nhiên liệu và khoang
cách ly. Hiện nay mức độ tự động hoá cao làm số lợng thuyền viên giảm nên
phòng ở đợc bố trí hết trên boong chính. Phải lu ý hiện tợng chúi tàu khi
nhiên liệu tiêu hao. Các tàu kéo biển phải bố trí lối đi thông mạn, tránh đi vòng
qua phía mũi và lái.
Buồng lái đợc đặt ở vị trí cao nhất để có khả năng quan sát xung quanh
tốt, buồng lái tàu kéo biển đợc mở ra ở hai mạn. Khi ống khói và xuồng cứu
sinh cản trở tầm nhìn về phía sau phải bố trí máy lái, chuông truyền lệnhtrên
nóc lầu lái đảm bảo đứng thao tác an toàn.
Đ7 Lựa chọn công suất và tổ hơp lái thiết bị đẩy :

Muốn kéo đoàn sà lan với tốc độ định trớc, tàu kéo phải có công suất
mạnh thắng đợc lực cản của đoàn sà lan, bản thân tàu kéo và dây cáp kéo. Để
sơ bộ đánh giá sức cản của tàu kéo có thể sử dụng đồ thị xây dựng theo số liệu
thử mô hình và tàu thực có L/B = 4,2 6,0 và = 0,52 0,58 của N.K Kena
Hình 1- Đồ thị N.K.Kena

Đồ thị mô tả quan hệ giữa sức cản d và sức cản ma sát trên một tấn lợng
chiếm nớc với tốc độ tơng đối F =
L
v

với v ( hải lý ) tốc độ tàu kéo
Sức cản toàn phần khi kể đến phần nhô tăng 6%. Với các trị số
B
L
< 4,5
hình dáng vỏ bao ảnh hởng không đáng kể đến sự tạo sóng, A.N. Gurovic và
A.A. Rodionov kiến nghị công thức :
6
lg
D
R
DU
= 6,67 Fr 1,37
Sức cản của dây cáp kéo tính theo công thức :
R
K
= 0,5 C.k.c.2l.d.v
2
(KG)
Trong đó : C là hệ số tính đến độ giảm sức cản của dây cáp kéo do nghiêng góc
với đờng nằm ngang và lấy theo bảng sau:

0

10 20 30 40 50 60 70 80 90
C
0,03 0,076 0,173 0,309 0,492 0,686 0,854 0,963 1,0
Khi
0
< 10

0
hệ số C giảm không đáng kể
k - hệ số tính đến độ nhám của dây cáp ( cáp thép k = 1,25 ; cáp thực
vật k = 1,5 2 )
c - hệ số lực cản của hình trụ đặt vuông góc với dòng.
Khi Re = 10
4
2.10
5
lấy c = 1,2
2l - chiều dài toàn bộ của dây cáp kéo ( m )
d - đờng kính dây cáp (m)
v - tốc độ kéo ( m/s )
= 104,5 KG.s
2
/m
4
mật độ của nớc biển
Chiều dài tối u của dây cáp kéo :
Công suất N
e
( KW) Chiều dài dây cáp kéo (m
)
75
80 150
75 220 150 200
220 370 200 250
370 600 250 300

Các tàu kéo cảng làm nhiệm vụ đảo chỗ của tàu, lực kéo yêu cầu cần thiết

đợc xác định thông qua các thao tác kéo điển hình :
Hình 2 Các thao tác kéo điển hình

Theo Quy định về an toàn trong công tác kéo tàu tại các cảng , tốc độ
tàu trong các thao tác kéo yêu cầu không lớn hơn 5 hải lý khi di chuyển dọc và
0,5 hải lý khi chuyển động quay. Lực kéo của tàu còn phụ thuộc vào tốc độ gió
và dòng chảy nơi tàu kéo hoạt động. Một số cảng không có dòng chảy tự nhiên
nhng vẫn tồn tại dòng chảy do gió gây ra có tốc độ tính theo công thức :
v = 0,1.

sin
GIO
v

7
trong đó v
GIO
(m/s) tốc độ gió
- vĩ độ của cảng trên bản đồ .
Tốc độ dòng chảy tại các cảng của nớc ta khi tính theo công thức trên với
lực gió lấy theo cấp 6 của bảng Bofor cho v = 0,3 hải lý. Theo số liệu thống kê
của nhiều cảng nớc ngoài, trong tính toán nhận giá trị tốc độ trung bình của
dòng chảy v
DC
= 0,6 hải lý.
a) Tàu di chuyển dọc :

Giả thiết kéo tàu di chuyển dọc với tốc độ v = 5 hải lý bởi một tàu kéo
phía trớc, góc giữa phơng của lực gió và mặt phẳng đối xứng tàu bằng 30
0

.
Phơng trình cân bằng chuyển động có dạng :
Z
1
R
X
R
DC
R
GIO
cos30
0
= 0 Z
1
= R
X
+ R
DC
+ R
GIO
cos30
0

b) Tàu di chuyển dọc với điều chỉnh :

Việc kéo đảm bảo cho tàu chuyển động theo phơng thẳng với tốc độ v
bằng 5 hải lý, theo sơ đồ lực có hệ phơng trình cân bằng :
Z
1
cos

1
Z
2
cos
2
R
X
= 0
R
GIO
+ R
DC
- Z
1
sin
1
Z
2
sin
2
= 0
Z
1
sin
1

2
L
- Z
2

sin
2

2
L
= 0
Giả thiết góc
2
đ biết, từ hệ phơng trình tính đợc :
Z
2
=
2
sin2

GIODC
RR +
; tg
1
=
X
RZ
Z
+
22
22
cos
sin

; Z
1
= Z
2

1
2
sin
sin



Lực kéo của tàu kéo phía đuôi dùng ngăn cản sự dạt của tàu đợc kéo dới
tác dụng của gió và dòng chảy nhng lại tạo ra lực cản phụ trong chuyển động
dọc của tàu đợc kéo. Lực kéo của tàu kéo phía đuôi sẽ đợc sử dụng hợp lý nếu
thoả mn bất đẳng thức :
Z
2
sin
2
Z
2
cos
2

Z
2
cos
2
Z

1
cos
1

Để xác định lực kéo của tàu kéo phía trớc, trờng hợp tối u là
2
= 45
0
,
tức là :
8
Z
2
sin
2
= Z
2
cos
2

Giải hệ phơng trình khi
2
= 45
0
cho kết quả :
Z
2
= 0,71 ( R
DC
+ R

GIO
) ; tg
1
=
X
RZ
Z
+
2
2
71,0
71,0
; Z
1
=
1
2
sin
71,0

Z

c) Di chuyển tàu ngang mạn :

Khi tính lực kéo cần thiết, giả thiết lực kéo của 2 tàu là nh nhau đặt tại
các đầu mút của tàu và vuông góc với mặt phẳng đối xứng. Chiều tác dụng của
gió và dòng chảy ngợc với phơng di chuyển của tàu và cũng vuông góc với
mặt phẳng đối xứng. Hệ phơng trình cân bằng :
Z = R
S

+ R
GIO

Trong đó :
Z = Z
1
+ Z
2
= 2 Z
1
Z
1
= Z / 2
R
S
= R
Y
+ R
DC

Sức cản của nớc khi tàu chuyển dịch ngang mạn xác định theo công thức :
R
Y
=
Y

TL
v
..
2

2


Trong đó :
- Không phụ thuộc vào hình dạng vỏ bao
Y
= 1
(Theo số liệu của bể thử LKI Hăm buốc)
- là mật độ của nớc
- v (m/s) tốc độ di chuyển của tàu
- L (m) Chiều dài giữa 2 đờng vuông góc
- T (m) chiều chìm của tàu.
- v = v
TàU
+ v
DC
= ( 0,5 + 0,6 ) x 0,514 = 0,565 (m/s)
Lực cản gió tính theo công thức :
R
GIO
=
GIO

A
v
GIOGIO
.
2
2

- Hệ số
GIO
lấy theo thực nghiệm của Viện thí nghiệm vật lý Anh
Loại tàu
Trạng thái tải trọng
Tàu dàu

Tàu hàng

Tàu khách

Khi chạy có hàng 0,65 0,70 0,8
Khi chạy với nớc dằn 0,75 0,78 -
-
GIO
= 0,125 KG s
2
/m
4
là mật độ không khí ở 15
0
C và cột áp
H = 760 milimét cột nớc.
- v
GIO
= 12,4 (m/s) tốc độ gió cấp 6 Bôfor.
- A (m
2
) diện tích hình chiếu phần hứng gió lên mặt phẳng đối xứng.

Thay các trị số trên vào phơng trình có :
9
Z = 16,6 LT + 9,6
GIO
.A
Suy ra lực kéo của mỗi tàu : Z
1
= 8,3 LT + 4,8
GIO
.A
d) Tàu di chuyển quay :
1- Quay quanh trọng tâm tàu :

Momen quay do cặp Z
1
Z
2
gây ra : M
Z
= Z
1

2
L
+ Z
2

2
L
do Z

1
Z
2

M
Z
= Z
1
. L
Để quay tàu, momen quay ít nhất bằng momen cản của nớc khi tàu quay quanh
trọng tâm :
M
Z
= C
M

2


2
L
3
S
ĐX

Với : - C
M
= 0,065 là hệ số momen lực cản của nớc khi tàu quay quanh trọng
tâm.
- (vg/ph) tốc độ quay của tàu =

L
v
L
v
2
2
=


- S
ĐX
(m
2
) = L.T diện tích hình chiếu phần ngâm nớc lên mặt phẳng
đối xứng.
Thay các trị số vào phơng trình có :
Z
1
= 4,3 L.T
2- Khi tàu quay quanh mút đuôi :
Giả thiết lực gió có phơng ngợc với phơng chuyển động của mũi tàu,
chuyển động quay quanh mút đuôi của tàu đợc khảo sát nh chuyển động của
nửa chiều dài quay quanh trọng tâm tàu.
Momen quay do tàu kéo sinh ra: M
Z
= Z
1
.2 L
Momen cản của nớc M
Y

= C
M

2


2
L
4
T.16
Đa vào các trị số cần thiết để tính lực kéo khi cha tính đến lực cản của
gió : Z
1
= 8,7 LT.
áp lực gió tạo ra momen bổ sung khi tàu quay quanh mút đuôi :
M
GIO
= R
GIO

2
2L
.
Momen của lực cản do gió và và nớc đợc tính :
M = M
Y
+ M
GIO
= C
M

2


2
L
4
T.16 +
GIO

A
v
GIOGIO
.
2
2

.
2
2L

10
Thay M = 2 Z
1
.L = M
Z
Z
1
= C
M

2


2
8 L
3
T +
GIO

A
v
GIOGIO
.
4
2

.
Thay trị số của các đại lợng đ biết vào biểu thức cho kết quả :
Z
1
= 8,7 LT + 4,8
GIO
A
So sánh trị số Z
1
của các thao tác kéo điển hình, nhận giá trị lớn nhất để
xác định công suất yêu cầu của tàu kéo.
Để xác định công suất của tàu có thể dùng các công thức thống kê sau :
Tàu kéo dùng đảo chuyển tàu hàng khô, tàu dàu có D đến 10.000 tấn

N = 0,06D + 200 (cv)
Tàu kéo trang bị thiết bị đẩy là chân vịt :
N = 0,09D + 260 (cv)
Công suất của tàu kéo dùng đảo chuyển các tàu có 10.000 t < D < 63.000 t :
Thiết bị đẩy là chong chóng : N = 140 + 6,17
100
D
- 0,005 (
100
D
)
2
( cv)
Thiết bị đẩy là chân vịt : N = 224 + 8,85
100
D
- 0,007 (
100
D
)
2
( cv)
Công suất của tàu kéo hoạt động vùng có băng lấy tăng từ 1,2 ữ 1,4 lần
công suất tính theo các công thức trên.
Loại thiết bị đẩy chủ yếu dùng cho tàu kéo là chong chóng có bớc cố
định từ 3 ữ 6 cánh nhng phổ biến là loại 4 cánh. Hiện nay đa số tàu kéo sử dụng
hệ chong chóng - đạo lu do hệ này tăng lực kéo trên móc đến 40% ở chế độ
buộc bến và tăng 20% ữ 30% khi kéo phơng tiện với vận tốc 5 ữ 6 hải lý( 9 ữ
11 km ). Đạo lu bảo vệ chong chóng không bị quấn cáp kéo, giảm va đập của
chong chóng do lọt khí khi tàu hoạt động trên sóng. Đạo lu xoay còn tăng

cờng khả năng điều động của tàu.
Chân vịt biến bớc cho đặc trng kéo tốt khi tàu kéo hoạt động với chế độ
lực cản khác nhau của đoàn kéo nhng do giá thành cao, cơ cấu điều chỉnh phức
tạp và dễ h hại khi hoạt động trong sông có nhiều vật trôi nổi nên cha đợc sử
dụng rộng ri. Thiết bị phụt chủ yếu sử dụng trên các tàu kéo, đẩy có chiều chìm
T < 0,9 m hoạt động trong vùng nớc nông. Chân vịt sử dụng chủ yếu cho tàu
kéo cảng có yêu cầu đặc biệt cao về tính quay trở.
Thực tế khai thác cho thấy các tàu kéo biển, kéo vịnh chuyên tuyến sử
dụng tổ hợp thiết bị lái - đẩy là chong chóng - đạo lu. Tàu kéo đảo chuyển tại
cảng và trong vịnh sử dụng chong chóng trong đạo lu xoay hoặc chân vịt. Thiết
bị phụt sử dụng cho các tàu kéo, đẩy hoạt động với chiều chìm 0,3 0,9 m trên
tuyến sông nông.
Đ8 Đặc trng kéo :
Lực kéo của tàu kéo là chỉ tiêu đặc trng cho hiệu quả sử dụng công suất
khi lựa chọn các yếu tố cơ bản của thân tàu và thiết bị đẩy. Để đánh giá đặc tính
kéo của tàu ở các tốc độ hoạt động khác nhau ( từ buộc bến đến tốc độ chạy tự
do ) phải tính toán xây dựng đồ thị đặc tính vận hành gồm các đờng cong là
hàm của tốc độ tàu :
1- Tổng công suất N của máy chính
2- Tổng lực kéo có ích P
e
.
3- Sức cản của tàu đẩy R
Đ
hoặc của tàu kéo R
K
và sức cản của cả tàu đẩy
hoặc tàu kéo với đoàn phơng tiện R
C
khi toàn tải.

11
4- Lực kéo Z trên móc nhận đợc bằng cách lấy tung độ đờng cong P
e

trừ đi tung độ đờng cong R
Đ
hoặc R
K
ở tốc độ chuyển động v
5- Hiệu suất kéo xác định theo công thức
K
=
N
vZ
.75
.

Hình3 : Đồ thị đặc tính kéo của tàu đẩy Plevna công suất 1340 cv



Trên đồ thị này có 3 điểm đặc trng :
Điểm A- tơng ứng với lực đẩy lớn nhất của thiết bị đẩy khi v = 0 là lực kéo khi
buộc bến
Điểm B - tơng ứng với tốc độ lớn nhất của tàu khi chạy tự do không có đoàn
phơng tiện.
Điểm C- Tơng ứng với trị số tốc độ chuyển động của tàu kéo hoặc tàu đẩy cùng
với đoàn phơng tiện
Đối với tàu kéo sự thay đổi điều kiện khai thác xác định trên cơ sở sự thay
đổi lực cản của đoàn phơng tiện tức là sự thay đổi của trị số lực kéo trên móc

kéo. Do vậy đặc tính kéo của tàu kéo đợc đánh giá chủ yếu bằng các đờng
cong Z = f(v) và
K
= f (v). Trên hình 3 cho thấy tàu trang bị chong chóng bớc
cố định, lực kéo lớn nhất Z
0
đạt tại chế độ buộc bến còn ở chế độ kéo Z
K
và chạy
tự do v
TD
lực kéo không phải là lớn nhất. Tàu kéo đợc phân cấp theo công dụng
nên khi giải quyết các nhiệm vụ thiết kế cần đáp ứng các yêu cầu đặt ra cho từng
loại tàu vì các bài toán thiết kế thờng tiến hành lựa chọn trong tổ hợp các
phơng án một vài đại lợng có trị số cần đạt đợc. Chẳng hạn tàu kéo làm
nhiệm vụ đảo chuyển luôn hoạt động ở chế độ gần với chế độ buộc bến nên khi
thiết kế cần đảm bảo cho tàu có trị số lớn nhất ở chế độ buộc bến. Việc giảm tốc
độ khi chạy tự do không là vấn đề quan trọng vì tốc độ thờng đợc giới hạn bởi
điều kiện và quy tắc hoạt động của loại tàu này trong cảng. Sự quay trở đối với
tàu kéo hoặc đẩy chuyên tuyến không cần thiết bằng việc đảm bảo lực kéo lớn
khi tốc độ kéo tăng. Để có chỉ tiêu kéo thoả mn yêu cầu, tàu kéo phải có đờng
cong kéo đạt hiệu suất lớn nhất bằng cách lựa chọn hợp lý nhất tổ hợp thiết bị lái
- đẩy (khi áp dụng chong chóng biến bớc sẽ cho khả năng sử dụng hết công
12
suất của máy chính và cho lực kéo trên móc ở tất cả các chế độ hoạt động cao
hơn khi tàu sử dụng chong chóng bớc cố định) và các yếu tố của nó.
Quan hệ giữa đờng kính chong chóng, công suất của máy chính và số
vòng quay trên trục của tàu kéo và tàu đẩy có thể biểu diễn qua công thức:
D
B

= k.
4
2
n
N

Trong đó : k = 0,72 0,85
Đ9 Xác định kích thớc chính :

Giống nh các loại tàu khác, việc lựa chọn kích thớc chủ yếu của tàu
kéo, tàu đẩy là một trong những vấn đề quan trọng của công tác thiết kế. Trong
chừng mực nào đó việc lựa chọn kích thớc chủ yếu quan hệ đến mức độ thuận
tiện bố trí chung, tính quay trở và tính di động, lực kéo, giá thành đóng và các
chỉ tiêu kinh tế khai thác của tàu. Trong thiết kế sơ bộ có thể sử dụng các công
thức thống kê sau :
Chiều dài cho phép lớn nhất của tàu kéo:
Theo Munro-Smit : L =
28233,0 N
+ 13,7 ( m )
Theo Per Gring : L = 40 ft +
ftN 3005,2
( ft )
Tuy nhiên các công thức trên cha hoàn toàn chú ý đến đặc điểm kiến trúc
kết cấu và các đặc tính của tàu kéo các cấp khác nhau. Chẳng hạn, công thức
Munro-Smit chỉ áp dụng cho tàu kéo đảo chuyển Vịnh.
Chiều dài giữa hai đờng vuông góc :
Có thể sử dụng đờng cong trên các đồ thị sau :


Đồ thị 1 Sự quan hệ giữa chiều dài với công suất của tàu kéo Cảng.

Tàu kéo đảo chuyển và tàu kéo cảng vịnh sử dụng chong chóng (x)
Tàu kéo cảng biển và tàu kéo đảo chuyển có thiết bị đẩy là chân vịt (

)
Tàu kéo đảo chuyển vịnh, biển sử dụng chân vịt (



).


13

Đồ thị 2 Quan hệ giữa chiều dài tàu kéo biển chuyên tuyến (1) và
t
àu kéo vịnh (2) với công suất.


Đồ thị 3 Quan hệ giữa chiều dài tàu kéo viễn dơng (1 ) và tàu
kéo biển nhiều chức năng (2) với công suất


Đồ thị 4 : Quan hệ giữa chiều dài L và chiều dài B của tàu kéo nội địa với công
suất Tàu đẩy ( của Liên Xô ). X tàu kéo ( của Liên Xô ),
+ của nớc ngoài
14
Đồ thị 5 : Quan hệ giữa chiều rộng tàu kéo cảng, kéo vịnh, kéo biển với công
suất.
Đồ thị 6 : Quan hệ giữa chiều rộng của tàu kéo viễn dơng với công suất

Ngoài ra có thể sử dụng các công thức sau để xác định chiều dài giữa
hai đờng vuông góc :
Tàu kéo cảng và tàu kéo đảo chuyển thiết bị đẩy là chong chóng :
L = 11,50 + 1,36 (
100
N
) 0,022 (
100
N
)
2
m
Tàu kéo đảo chuyển cảng biển sử dụng thiết bị đẩy là chân vịt :
L = 16,50 + 0,8 (
100
N
) 0,003 (
100
N
)
2
m
Chiều dài tàu kéo Cảng ( N 400 cv ) sử dụng thiết bị đẩy là chân vịt lấy tơng
tự chiều dài tàu kéo cảng sử dụng chong chóng.
Tàu kéo vịnh một chong chóng khi N 750 cv
L = 11,0 + 3,45 (
100
N
) 0,20 (
100

N
)
2
m
Tàu kéo biển chuyên tuyến và tàu kéo nhiều chức năng khi N 750 cv
L = 15,7 + 3,45 (
100
N
) 0,20 (
100
N
)
2
m
L = 12,75 + 1,29 (
100
N
) 0,007 (
100
N
)
2
m
Chiều dài tàu kéo - đẩy và tàu đẩy :
L = A +
)
50
200(
100
NN

m
15
Với hệ số:
A = 9 15 cho động cơ nhẹ
A = 18 24 cho động cơ trung bình có tăng áp ( 275 350 vg/ph)
A = 25 28 cho động cơ không tăng áp.
Dự trữ của tàu 20 ngày đêm
Chiều rộng của tàu đẩy và tàu kéo đẩy :
B = C +
)
200
50(
17000
NN

m
Với hệ số :
C = 4 5,7 cho động cơ nhẹ
C = 5 6 cho động cơ trung bình có tăng áp ( 275 350 vg/ph)
C = 6 7 cho động cơ không tăng áp và máy diezel - điện
Trị số lớn cho tàu kéo đẩy. Dự trữ của tàu 20 ngày đêm.
Chiều rộng tàu kéo cảng biển, kéo đảo chuyển, kéo cảng vùng có băng :
tàu 2 chong chóng B = 0,235 L + 1,67 m
tàu 1 chong chóng B = 0,268 L + 0,66 m
tàu có thiết bị đẩy là chân vịt B = 0,285 L + 0,60 m
Tàu kéo vịnh và kéo biển chuyên tuyến 1 chong chóng :
B = 0,270 L m
Tàu kéo đảo chuyển vịnh L 30 m :
B = 0,270 L + 0,3 m

Tàu kéo biển nhiều chức năng :
B = 0,1 L + 5,7 m
Chiều chìm của tàu kéo cảng biển và tàu kéo vịnh trong đa số trờng hợp
không bị giới hạn trong nhiệm vụ thiết kế vì độ sâu nớc vùng tàu hoạt động
tơng đối lớn. Trong thực tiễn thiết kế chiều chìm của tàu kéo biển đợc xác
định qua việc tối u hoá các tỉ số kích thớc chính, qua kinh nghiệm khai thác
hoặc từ điều kiện đảm bảo độ ngập sâu của chong chóng có đờng kính tối u.
Chiều chìm trung bình của tàu trong thiết kế sơ bộ có thể tính bằng các
công thức sau :
Tàu kéo đảo chuyển 2 chong chóng :
T = 0,454 B 0,86 m
Tàu kéo cảng 1 chong chóng, tàu kéo đảo chuyển cảng và vịnh :
T = 0,530 B 0,8 m
Tàu kéo cảng và tàu kéo đảo chuyển thiết bị dẩy là chân vịt :
T = 0,326 B + 0,13 m
Tàu kéo biển và kéo vịnh chuyên tuyến 1 đờng trục :
T = 0,304 B + 0,33 m
Tàu kéo biển nhiều chức năng và tàu kéo viễn dơng :
T = 0,477 B 0,67 m
Các tàu kéo và tàu đẩy nội địa có phạm vi biến đổi của tỉ số B/T khá rộng,
trị số của T đợc chọn lựa theo công suất trên trục và tính đến việc lắp đặt chong
chóng có đờng kính tối u.
Sau khi tính chiều chìm cần kiểm tra điều kiện hạn chế độ sâu của luồng
lạch. Đồ thị dới đây cho vùng các điểm tơng ứng với chiều chìm của các tàu
có công suất khác nhau. Chiều chìm cần lấy giá trị lớn nhất theo điều kiện cho
16
phép trên tuyến đờng vì chỉ tiêu kéo và kích thớc chung của tàu phụ thuộc vào
trị số này.

Đồ thị 7 : Sự phụ thuộc chiều chìm của tàu đẩy và tàu kéo-đẩy vào công

suất của chúng và độ sâu các sông Vôn ga (
X
) và Missisipi (
O
)

Tuỳ thuộc vào chiều chìm, chiều rộng ghép đội phơng tiện đợc kéo và
các đặc trng của tàu thiết kế, có thể sử dụng các công thức của S.P.Arsenhiep
khi xác định sơ bộ kích thớc chủ yếu của tàu kéo hoạt động vùng nội địa :
+ Chiều chìm của tàu đẩy hoặc tàu kéo khi có đủ dự trữ và thuyền viên :
T ( h
min
- h
min
) k
T

Trong đó h
min
- trị số dự trữ chiều chìm đới đáy tàu chọn theo quy định của
Quy phạm phân cấp và đóng tàu sông.
k
T
hệ số tơng quan giữa chiều chìm của tàu đẩy, tàu kéo và tàu
không tự hành với độ sâu định mức h
min
.
Tàu đẩy k
T
= 0,85 0,90 ; Tàu kéo k

T
= 0,90 0,95
Chiều chìm tàu có thuyền viên và dự trữ tối thiểu cần phải đảm bảo hoạt
động bình thờng của chong chóng( khi đó chiều chìm đuôi T
đ
0,9T ) vì đờng
kính của chong chóng khi thiết kế phụ thuộc vào T
đ
, công suất trên trục thiết bị
đẩy N
0
và số vòng quay n của trục. Trị số chiều chìm cần thoả mn điều kiện
này :
T
4/3
4/1
9,1
n
X
N
CV

Với : N (kw) Công suất của máy chính
X
CV
Số chong chóng
N (vg/s) số vòng quay của trục chong chóng.
Chiều dài tàu đẩy và tàu kéo xác định theo các điều kiện :
a) Đảm bảo dòng chảy tốt tới chân vịt :
L
min
= 8
BT
( m )
17
Với : h
K
4,1
BT


b) Có đợc chỉ tiêu kéo cao và tính ổn định cần thiết:
Trên cơ sở phân tích các tàu có chỉ tiêu tốt, tỷ số L/B = ( 1,4 ữ 1,55 )
3
L

nên chiều dài L 1,8 B
3/2
( m )
c) Bố trí khoang máy với chiều dài nhỏ nhất :
L
3/2

9/4
B
Na
m
( m )
Trong đó : a
m
là hệ số phụ thuộc vào loại động cơ chính
a
m
= 7,0 - Đối với động cơ Diesel không tăng áp
a
m
= 6,1 - Đối với động cơ Diesel có tăng áp
a
m
= 3,6 - Đối với các tàu nhỏ có động cơ cao tốc.
Trên cơ sở các số liệu kể trên, S.P. Arsenhiep kiến nghị sử dụng các công thức
sau dùng xác định chiều dài, chiều rộng của tàu kéo-đẩy và tàu kéo thiết bị đẩy
là chân vịt :
L = a
LT
N
0,19
T
0,29

B = a
BT
N

0,308
T
-0,43

Với : a
LT
= 7,5 cho động cơ Diesel vòng quay trung bình không tăng áp, a
LT
= 7,1
cho động cơ có tăng áp , a
LT
= 5,7 cho động cơ cao tốc. Hệ số a
BT
tơng
ứng bằng 0,89 ; 0,79 và 0,51.
Tàu kéo chuyên tuyến và tàu kéo-đẩy hoạt động vùng nớc sâu, các tàu kéo-đẩy
trực bến ( thuyền viên sống trên bờ)
L = a
L
N
0,308

B = a
B
N
0,205

Với : a
L
= 4,58 cho động cơ Diesel vòng quay trung bình không tăng áp,

a
L
= 4,18 cho động cơ có tăng áp , a
L
= 3,0 cho động cơ cao tốc. Hệ số a
B

tơng ứng bằng 1,85 ; 1,75 và 1,4.
Tàu kéo chuyên tuyến và tàu kéo-đẩy hoạt động trên sông nhỏ, thuyền viên sống
trên tàu(trong thân tàu và thợng tầng) :
L = 3,2 ( S
TV
.n
TV
+ a
m
N
2/3
)
0,46

B = 1,5 ( S
TV
.n
TV
+ a
m
N
2/3
)

0,308

Với : S
TV
là diện tích nhỏ nhất cần thiết dùng bố trí phòng ở cho thuyền viên.
n
TV
số thuyền viên .
a
m
=1,3 cho động cơ Diesel vòng quay trung bình không tăng áp.
a
m
= 1,05 cho động cơ có tăng áp ; a
m
= 0,48 cho động cơ cao tốc.
Từ yêu cầu bố trí thiết bị năng lợng trên các tàu kéo-đẩy loại nhỏ :
L = 2,9
3
X
N
; B = 1,38 N
1/16
X
1/2

Với : X số động cơ.
Đ10- Các hệ số béo :
Trong thời gian hoạt động, tàu kéo có thể chạy tự do hoặc kéo phơng tiện. Mỗi
chế độ chuyển động sẽ có tốc độ tơng đối Fr khác nhau ( Fr = 0,29 0,36 khi

chạy tự do, Fr = 0,22 0,26 khi kéo phơng tiện không hàng và Fr = 0,14 0,19
khi kéo phơng tiện đầy hàng). Do sự biến đổi rộng của tốc độ tơng đối, tàu di
chuyển ở các độ sâu nớc khác nhau bao gồm cả sông nhỏ (tàu sông) và trên
sóng( tàu biển) nên tàu kéo cần có các hệ số béo và hình dáng thân tàu thích hợp.
18
Bảng các hệ số béo đặc trng của tàu kéo và tàu đẩy :
Giới hạn giá trị của các hệ số béo
Loại tàu

Tàu kéo biển nhiều chức năng hoạt
động vùng không hạn chế
0,46 0,58 0,70 0,78 0,80 0,88 0,52 0,66
Tàu kéo biển hoạt động ven biển 0,50 0,6 0,70 0,8 0,84 0,90 0,55 0,70
Tàu kéo cảng 0,52 0,6 0,75 0,85 0,84 0,94 0,55 0,72
Tàu kéo cảng dùng đảo chuyển tàu 0,50 0,6 0,76 0,90 0,85 0,94 0,53 0,70
Tàu đẩy chuyên tuyến sông cấp SII 0,55 0,65 0,78 0,88 0,99 0,995 0,55 0,72
Tàu kéo - đẩy sông cấp SII 0,51 0,65 0,77 0,95 0,89 0,995 0,56 0,72
Tàu kéo đẩy vịnh 0,54 0,60 0,86 0,90 0,85 0,99 0,55 0,70
Tàu kéo hoạt động vùng cấp SI 0,56 0,65 0,73 0,82 0,70 0,90 0,59 0,68
Tàu kéo sông cấp SII 0,58 0,69 0,79 0,83 0,93 1,0 0,61 0,69
Khi lựa chọn hệ số béo thể tích có thể sử dụng các công thức của
Alexander áp dụng cho tàu kéo biển và tàu kéo viễn dơng vùng không hạn chế,
các tàu kéo cảng có Fr = 0,30 0,36 :
= 1,08 1,68Fr
các tàu đẩy và tàu kéo sông cấp SII thay giá trị của số hạng đầu bằng trị số 1,13
Có thể sử dụng công thức của Caldvell áp dụng cho tàu kéo biển và tàu
kéo viễn dơng:
= 0,2 + 0,1066/ Fr
Tàu đẩy và tàu kéo hoạt động vùng hồ thay giá trị số hạng đầu bằng trị số
0,3. Các tàu chạy sông thay bằng 0,33 0,35.

Hoặc có thể sử dụng công thức Alexander viết dới dạng :
= 1 - k
L
v

Trong đó : k = 0,20 0,24 cho tàu kéo ven biển ; k = 0,24 cho tàu kéo biển và
viễn dơng ; k = 0,17 0,23 cho tàu kéo Vịnh ; k = 0,17 0,20 cho
tàu kéo và tàu đẩy chạy vùng hồ ; k = 0,15 0,20 cho tàu đẩy và tàu
kéo chạy sông.
Các tàu kéo biển có hệ số béo sờn giữa = 0,80 0,88. Tàu kéo và tàu đẩy
chuyên tuyến = 0,84 0,94 , các tàu kéo và đẩy tuyến sông nhỏ = 0,93 1,0.
Tàu kéo có tỷ số L/B nhỏ nếu lớn hai mút tàu sẽ nhọn rất khó thực hiện
độ trơn của thân tàu. Một số nhà đóng tàu nớc ngoài kiến nghị đối với tàu kéo
biển nên nhận = 0,75 0,85
Hệ số béo đờng nớc của tàu kéo thay đổi trong giới hạn 0,70 0,80
đối với tàu biển và 0,77 0,95 đối với tàu kéo và tàu đẩy sông. Để giảm sức cản
nên chọn = / = 0,58 0,60. Tuy nhiên việc giảm nhỏ hơn nữa sẽ làm tăng
diện tích sờn giữa, làm nhọn các đầu mút.
Tơng ứng với công dụng và vùng hoạt động, tàu kéo có dạng vỏ bao khác
nhau. Các tàu kéo sông nhỏ hoặc kéo Cảng sông có thể áp dụng dạng sờn gy
góc để giảm giá thành đóng tàu. Tàu kéo ven biển, kéo vịnh và tàu kéo hoạt động
vùng hồ thờng áp dụng dạng vỏ da. Bán kính lợn hông của tàu kéo biển R =
0,8 1,5 m còn ở tàu sông R 0,8 m. Sờn mũi tàu kéo thờng áp dụng dạng V
để giảm lắc dọc, loại trừ hiện tợng Slemin, cho khả năng lên sóng tốt còn sờn
19
đuôi dạng U. Đối với tàu hoạt động vùng có băng phần dới sống mũi nghiêng
từ 27
0
35
0

so với mặt nớc chọn phụ thuộc vào tính ổn định hớng của tàu.
Sự phụ thuộc của vào số Fr chỉ ra trên đồ thị sau :

Dạng đuôi vòm thờng áp dụng cho tàu kéo, tàu đẩy hoạt động vùng nớc
nông. Có vòm loại kín và vòm loại hở. Các yếu tố của vòm kín :

l
1
/L = 0,33 0,45 ; l
2
/L = 0,10 0,12 ; l
1
/h
T
= 6 7 ;
1
/T = 0,10 0,20

2
/T = 0,05 0,07 ; = 12
0
- 15
0

Độ lớn của
1
,
2
phụ thuộc vào công suất máy chính. Công suất tăng các
trị số này cũng tăng nhng

2
không vợt quá 0,1 chiều chìm nhỏ nhất khi tàu
hoạt động.
Các tàu kéo biển thờng không có đoạn thân ống. Tàu kéo sông đoạn thân
ống chiếm từ 5% - 35% chiều dài tính toán.
Đ11- Trọng lợng đơn vị của tàu kéo và tàu đẩy :
Lợng chiếm nớc
kg/m
3

Loại tàu
Thân tàu
kg/m
3

LBH
P
K

Hệ
thống
kg/m
3

LBH
P
K

Máy
móc

kg/m
3

LBH
P
K

Điện,
liên
lạc và
điều
khiển
kg/m
3

LBH
P
K

Thuyền
viên,
lơng
thực
kg/m
3

LBH
P
K

Nhiên
liệu, dầu,
nớc
kg/m
3

LBH
P
K

HBL
D
TK
..

HBL
D
..

Tàu kéo biển
195 - 205 8 - 11 70 85 8 - 14 20 - 23 100- 150 270 - 320 350 - 420
Tàu kéo Cảng
tàu kéo Vịnh
170 -230 12 - 16 20 40 6 - 13 6 - 10 23 - 33 230 - 300 280 - 340
Tàu đẩy
200 - 220 5 - 12 30 60 5 - 13 4 - 9 40 - 70 260 - 310 320 - 380
20
Phơng trình trọng lợng dạng đơn giản :
D = k + q.N
1

.t + k
C
. n. t +0,023 ( k +q
M
.N )
Trong đó :
k( t/m
2
) Trọng lợng đơn vị của thân tàu cùng các trang thiết bị
q
M
(t/cv) Trọng lợng đơn vị của máy móc
q( kg/cv-h) Trọng lợng đơn vị của nhiên liệu và dự trữ hàng hải từ
10% - 20%.
( m
2
) Diện tích mặt ớt ; N
1
(cv) Công suất khai thác
t (h) Thời gian hành trình ; k
C
( t/ ngời ngày đêm) Trọng lợng
đơn vị cung cấp ; n (ngời) số thuyền viên
N
2
(cv) Công suất định mức.

Trọng lợng đơn vị dùng cho phơng trình này lấy theo bảng sau:

q

M
(t/cv) k
C
(t/ngời-ngày đêm)
Loại tàu k ( t/m
2
)
1 chong
chóng
2 chong
chóng
q(kg/cvh)
Trong
nớc ngọt
Trong
nớc biển
Tàu kéo vịnh
100 m
2
0,41 0,435 0,032 0,04 0,036 0,026 0,24 0,26 0,05 0,051 0,06 0,067
Tàu kéo vịnh
= 100 200 m
2
0,6 0,65 0,058 0,06 0,06 0,063 0,24 0,26 0,05 0,058 0,06 0,067
Tàu kéo Cảng
= 200- 350 m
2
0,72 0,76 0,092 0,09 0,094 0,01 0,26 0,28 - 0,085 0,1
Tàu kéo biển
= 350 500 m

2
0,79 0,81 0,085 0,09 0,088 0,09 0,28 0,3 - 0,078 0,09
Tàu kéo viễn
dơng
> 500 m
2
0,89 0,94 0,088 0,09 0,09 0,092 0,26 0,31 - 0,078 0,09

Độ chính xác khi xác định lợng chiếm nớc theo phơng trình này khá cao. Để
xác định trọng lợng thân tàu với đủ trang bị có thể sử dụng công thức :
P
K
= 15M +5,2 M
2
với M = 0,01L ( 0,9B +2 H )
Hoặc sử dụng số liệu thống kê trọng lợng đơn vị P
K
(kg/m
3
) cho các loại tàu :
+ Tàu cứu hoả các loại P
K
= 135 145
+ Tàu cứu hộ các loại P
K
= 140 150
Trọng lợng thân tàu bao gồm trọng lợng vỏ và trọng lợng trang thiết bị
của các tàu cứ hộ chiếm ( 70 75 )%D , tàu cứu hoả chiếm ( 73 78 )%D.
Trọng lợng máy tính qua trọng lợng đơn vị p
M

= P
M
/N ( kg/cv)
Động cơ Diesel truyền động trực tiếp :
p
M
= 160 190 khi n = 100 200 vg/ph
p
M
= 100 140 khi n = 200 400 vg/ph
Động cơ Diesel vòng quay trung bình có hộp giảm tốc:
p
M
= 80 100 khi n = 100 200 vg/ph
Động cơ Diesel cao tốc có hộp giảm tốc p
M
= 40 80
Để sơ bộ tính toán ổn định của tàu, chiều cao trọng tâm Z
G
ở trạng thái tàu
không và khi toàn tải nhận gần đúng theo % chiều cao mạn nh sau :

21
Loại tàu Tàu không Toàn tải
Tàu kéo biển 0,7 0,8 0,6 0,7
Tàu kéo Cảng, kéo Vịnh 0,75 0,9 0,65 0,8
Tàu đẩy, tàu kéo-đẩy 0,85 1,0 0,75 0,9
Tàu kéo cứu hộ 0,85 0,9 0,75 0,8
Tàu kéo cứu hoả 0,7 0,8 0,65 0,75

Đ12 Bố trí thiết bị kéo và đẩy :
1- Thiết bị kéo :
+ Đợc lựa chọn theo đặc trng cung cấp nêu trong quy phạm của Đăng kiểm,
phụ thuộc vào chiều dài và đờng kính của dây cáp kéo. Các chi tiết của thiết bị
kéo cũng chọn theo đặc trng của cáp kéo.
+ Trong một số trờng hợp các chi tiết này đợc ngời thiết kế tính theo điều
kiện khai thác.
Sơ đồ bố trí thiết bị kéo của tàu kéo biển :


1,11- Đệm mềm chống va ; 2 Lỗ kéo ; 3 Lỗ chằng buộc ; 4 Vòm kéo
5 Con trạch ; 6 Cáp kéo ; 7 Cột kéo giữa ; 8 Tời kéo ; 9 Thanh hạn
chế mạn ; 10 Cột kéo mũi ; 12 Puli định hớng ; 13, 15 ,18 Cột bít mạn
17 - Đế để móc ; 19 Tời đứng.
Thiết bị kéo cần thoả mn các yêu cầu cơ bản sau :
Đảm bảo tin cậy
Cho phép bố trí tất cả các dạng thiết bị kéo trên hành trình tiến và lùi với
dây cáp kéo dài hoặc ngắn, đồng thời cả móc kéo
Đảm bảo thuận lợi cho thao tác của dây cáp kéo giữa tàu này với tàu
khác với phơng kéo bất kỳ ra ngoài giới hạn của tàu không bị bật ra
khỏi các chi tiết định hớng và cố định.
Không cho phép xuất hiện trên các chi tiết của thiết bị kéo các biến dạng
d dới tác động của tải trọng giật dây cáp kéo ( hay nói cách khác là
phải đảm bảo độ bền của các chi tiết )
Việc bố trí các chi tiết của thiết bị kéo phải cho khả năng phục vụ và sử
dụng thuận tiện các thao tác kéo.
22
Để đáp ứng các yêu cầu kể trên, thiết bị kéo bao gồm Tời kéo, móc kéo, cung
kéo hoặc tai dùng cố định móc kéo, cột khống chế tại mạn, thiết bị ngắt, cột kéo
mạn, lỗ kéo đuôi, vòm kéo, cột kéo mũi trong mặt phẳng đối xứng và các cột bít

dọc mạn để kéo trong hành trình lùi, cáp kéo chính và dự trữ, cáp dùng buộc dẫn
qua palăng, quai nối, quai treo, đầu kẹp cáp, dụng cụ buộc và các chi tiết nhỏ
khác.

2 - Vị trí đặt móc kéo :
Vị trí đặt móc kéo càng thấp càng tốt theo chiều cao và nằm trong mặt
phẳng đối xứng. Theo chiều dài móc kéo không đợc bố trí phía trớc trọng tâm
tàu. Móc kéo thờng nằm sau trọng tâm tàu từ ( 2 - 8 )%L nhng không nên
vợt quá (12 15)%L.
3 Thiết bị chuyên dụng :
Tàu đẩy và tàu kéo-đẩy đợc trang bị các thiết bị chuyên dụng có công
dụng liên kết đoàn phơng tiện đợc đẩy với tàu đẩy.

23
+ Thiết bị gồm 2 gối tựa là 2 giá đẩy bằng thép đặt ở mũi của tàu đẩy. Trên sà
lan đợc đẩy có đế tỳ cứng ( có thể bao gồm lò xo giảm chấn trong hệ thống ngắt
lực đặt trên sà lan ). Liên kết này đơn giản và đủ tin cậy khi đoàn hành trình trên
nớc tĩnh và trên sóng nhng khi tạo dựng đoàn đẩy mất nhiều thời gian và đòi
hỏi tiêu phí nhiều lao động chân tay.

+ Thiết bị chuyên dụng tự động hoá đảm bảo kết nối nhanh chóng tàu đẩy với
đoàn đẩy, không yêu cầu sử dụng lao động chân tay. Thiết bị tự động hoá đợc
trang bị phụ thuộc vào công suất của tàu đẩy, trọng tải của đoàn đợc đẩy và vị
trí khoảng cách giữa các phần tử của đoàn. Thiết bị chuyên dụng chia ra 2 nhóm:
A Tàu đẩy nhỏ công suất Ne 300 cv và sà lan có trọng tải DW 1000 tấn
B Tàu đẩy công suất Ne > 300 cv và sà lan có trọng tải DW > 1000 tấn

Chơng 2 tàu container

Đ 1 - Giới thiệu chung :
Việc chuyên chở hàng bằng container có các u điểm sau so với công
nghệ thông thờng :
+ Tập trung lu lợng hàng hoá
+ Liên kết các dạng vận tải khác nhau và tiêu chuẩn hoá quá trình vận tải.
+ Tăng cờng việc bảo quản hàng.
+ Tăng khối lợng và cải thiện chất lợng dịch vụ vận tải.
+ Tính cơ giới hoá cao, an toàn lao động cho thuyền viên và công nhân
bốc xếp.
+ Tăng năng suất lao động trong vận tải.
+ Giảm mạnh nhu cầu về nguồn nhân lực.
+ Giảm tối thiểu sự ô nhiễm môi trờng.
Những u điểm này thúc đẩy việc vận chuyển hàng bằng container phát
triển mạnh mẽ. Để vận chuyển container, cần phải xây dựng ngành vận tải
chuyên dụng trong đó có tàu container. Khi khảo sát, các tàu container đợc coi
nh một hệ thống kỹ thuật phức tạp cần tính đến ảnh hởng của các nhân tố sau:
24
+ Môi trờng bên ngoài ( vùng hoạt động, hạn chế tuyến chạy, kênh đào, thị
trờng chuyên chở )
+ Các yếu tố khác nhau của hệ thống vận tải container ( kích thớc loại container
, loại thiết bị bốc xếp ở cảng )
+ Phân hệ dùng đóng tàu container ( loại máy chính, việc sử dụng trang thiết bị )
Kết quả của việc phân tích hệ thống nh vậy là cơ sở xây dựng mô hình
toán học dùng thiết kế tàu container và thông qua chúng giải quyết nhiều bài
toán tối u hoá trên máy tính.
Tàu container kết cấu dạng ô mạng đợc coi nh là khả năng lớn nhất
dùng chuyên chở container và chiếm phần lớn trong đội tàu của thế giới dùng
vận chuyển container. Việc thiết kế tàu có phơng pháp thao tác hàng theo
phơng nằm ngang đang đợc sử dụng để chuyên chở container cũng đợc đề

cập đến.
Các ký hiệu chủ yếu đợc sử dụng :
D ( tấn ) lợng chiếm nớc toàn tải
V ( m
3
) thể tích chiếm nớc toàn tải
L ( m ) chiều dài giữa 2 đờng vuông góc
B ( m ) chiều rộng tàu
T ( m ) Chiều chìm toàn tải.
- hệ số béo thể tích khi tàu toàn tải.
H ( m ) Chiều cao mạn.
- hệ số béo đờng nớc chở hàng.
n
C
số lợng container trên tàu quy đổi qua các container có chiều dài 6,1 m
v
S
( knot) - tốc độ hành trình của tàu.
TEU Twenty feet Equivalent Unit container chiều dài 20 feet ( 6,1 m ) nhận
với t cách là chuẩn dùng tính toán. Trờng hợp thay đổi chuẩn sẽ có chỉ
dẫn cụ thể.
Đ2 Hệ thống vận chuyển container
2.1 Khuynh hớng phát triển vận tải container:
Trong giai đoạn đầu, việc vận chuyển bằng container chủ yếu tiến hành
giữa các nớc phát triển. Hiện nay xuất hiện nhiều tuyến container nối giữa các
nớc công nghiệp phát triển ở Nam Mỹ và các nớc Trung Đông.
Bảng 1 - Đặc điểm của một vài tuyến vận chuyển container nhiều nhất trên thế
giới ( đến năm 1978 )
Hớng vận chuyển Số hng tàu Số tàu
Số

container
quy đổi
Viễn Đông Bờ biển Thái Bình
Dơng của Châu Mỹ
22 101 114907
Viễn Đông Châu á 16 33 77837
Viễn Đông - Bờ biển Đại Tây Dơng
của Châu Mỹ

Bờ biển Đại Tây Dơng của Bắc Mỹ
Châu Âu
15 44 51344

Trong các năm 1984 - 1985 các hng nớc ngoài đ tổ chức các chuyến
đi vòng quanh thế giới với độ dài hành trình 80 - 84 ngày đêm. Khoảng cách