Thiết kế tàu vận tải đi biển

hoang hàng mũi và nhóm lái. Mỗi nhóm khoang hàng chỉ chứa một loại hàng cụ thể và vì vậy phải có bơm hàng, bơm vét riêng cho loại hàng ấy. CHƯƠNG 2 126 Hình 2.51 TÀU DẦU 127 Hình 2.52 CHƯƠNG 2 128 Hình 2.53 Hệ thống vòng dùng trên tàu dầu từ khi đội tàu này hình thành. Ngày nay, hệ thống này vẫn còn chỗ đứng vững cả trên tàu cỡ lớn và tàu dầu nhỏ. Ưùu điểm đáng kể là tính linh hoạt trong làm việc, khả năng thay thế cho bộ phận riêng lẻ bị hỏng là rất cao. Tuổi thọ hệ thống cao. Điểm đáng phiền là giá thành cao hơn nếu so với hệ thống tuyến tính. Hệ thống vòng áp dụng cho tàu nhiều buồng bơm. Hình ảnh minh họa của hệ thống nêu tại hình 2.53. Trên hình có thể thấy rõ, hai buồng bơm đặt xa nhau, ngăn chiều dài tàu hành ba khu vực hầm hàng khác nhau. Có thể sử dụng các khoang hàng trong một khu vực chở một loại hàng. Rót hàng xuống các hầm theo hệ thống ống trên boong. Đưa hàng lên bờ tiến hành theo cách ngược lại, dầu theo đường ống đứng từ các khoang lên ống chính trên boong để được điều chỉnh về các kho chỉ định. Hệ thống ống đứng đặt sát mạn cho phép nhận nhiều loại hàng mà khoang được chỉ định chở. Mỗi loại hàng từ tàu ra do một bơm đảm trách. Hình ảnh thường gặp hệ thống vòng này như sau. Buồng bơm bố trí tại khu vực giữa tàu, bằng cách đó chia chiều dài tàu cùng các khoang hàng thành hai khu vực riêng biệt. Mỗi vùng bố trí khoang hàng chở một loại hàng. Hệ thống ống bơm hàng dạng vòng kép kín chạy qua nhóm hầm hàng sau buồng bơm còn hệ thống thứ hai tương tự vậy chạy qua nhóm hầm hàng trước buồng bơm. Hệ thống các bơm nêm quây thành hai cung nửa vòng tròn, cung phải và cung trái, liên hệ với nhau bằng các mối kiên kết đặt trong mỗi khoang. Từ mỗi khoang hàng, dầu từ ống hút của ống hệ thống bơm hàng và hệ thống vét qua van nêm để lên ống chính. Hệ thống thứ ba ra đời chưa lâu, làm việc trên nguyên tắc đơn giản, chuyển hàng không theo ống trong khoang hàng mà thông qua các lỗ kích thước đủ rộng khóet tại các vách tàu dầu. Miệng hút được bố trí tại một số khoang xác định, dầu từ TÀU DẦU 129 các khoang khác chảy về đó qua các lỗ khoét tại các vách như đang nêu và được hút ra bằng bơm. Tại các lỗ bố trí bơm nêm, điều khiển từ xa, đảm bảo đóng hoặc mở để dầu có thể qua lại tự do hoặc bị cấm hẵn. Hai sơ đồ nêu sau đây giải thích cách làm này. Hình 2.54 trình bày hệ thống bơm hàng với các van nêm qua vách, hệ thống vét dầu tổ chức vòng kín. Hệ thống này gồm hệ thống ống chính trên boong 40 cùng các ống mạn 41 và 50, đuôi 37, hai ống hút boong 44 và 47, với các nhánh 42, 43, 45, 46, hai bơm hàng 8, 33, hệ ống vòng khoang hàng 16, ống hệ ballast 3. Tại khoang giữa 1 và 3, bố trí ống đứng lên boong 24 và 27. Nhờ nối mạng với các ống 44, 47 và 43, 45, 42, 46 có thể nhận hàng từ cả hai mạn. Bơm hàng có nhánh nối với bơm ballast. Qua hệ thống các van kingstone 3 tiến hành hút nước ngoài mạn cho mục đích dằn tàu, khi cần. Hệ thống vét dầu gồm ba đường ống chính 21, 28 và 29, cùng các nhánh 20. Hai bơm vét 13 và 36 đảm trách hút dầu lớp sát đáy. Hình 2.54 Hình 2.55 giới thiệu phương án sử dụng các van nêm điều khiển từ xa đóng mở lỗ thông vách cho dầu chảy từ khoang này sang khoang khác. Theo cách làm này quá trình chuyển hàng trong các khoang không cần hoạt động của bơm. Nhờ giảm bớt sự có mặt của bơm trong một công đoạn chuyển hàng có thể loại bỏ lo lắng về không khí lọt vào bơm, rác quấn đầu hút của bơm v.v Nhìn chung thời gian chuyển dầu theo cách không qua bơm này ngắn hơn so với hệ thống dùng trước đó. CHƯƠNG 2 130 Hình 2.55 TÀU DẦU 131 2.5.3 Hệ thống thoát khí hầm hàng Để đưa khí tích tụ trên mặt chất lỏng (sản phẩm dầu) chứa trong khoang hàng ra khỏi khoang trong điều kiện nhiệt độ môi trường thay đổi, lượng khí này thay đổi và áp lực cũng đổi thay, chúng ta cần đến hệ thống thoát khí tàu dầu. Hệ thống thoát khí làm việc theo nhóm hoặc làm việc độc lập. Tàu dầu ngày nay sử dụng thiết bị thoát khí độc lập, nạp nhanh hoặc xả khí nhanh. Vận tốc xả khi trên 30 m/s hạn chế hiểm họa cháy tại boong trên. Khí xả với vận tốc nhanh sẽ phân tỏa nhanh ra chung quanh tàu với khoảng cách khá xa, an toàn cho tàu hơn vì chúng không kịp hội tụ thành hơi dễ cháy ngay tại boong. Khoảng cách này đến 8m. Hệ thống xả khí gồm đường ống chính dẫn khí trên boong cùng các đường dẫn nhánh đến các khoang hàng để nhận khí từ đó hoặc nạp khí vào đó. Tại mỗi khoang hàng tàu dầu có nắp đậy có thành đứng, và ống dẫn khí chạy qua nắp này. Thông thường người ta bố trí nắp đậy này gần các cột đứng trên tàu để tiện cho ống dẫn khí "leo" theo cột lên cao. Ống đứng dẫn khí đang đề cập, có khi “leo” rất cao, từ 2m đến 10m hoặc cao hơn trên tàu dầu, tùy thuộc loại dầu đang chở. Chiều cao đặt miệng ống xả khí xác định theo mức độ bắt lửa các khí thoát từ khoang hàng tàu, tùy thuộc mặt hàng chở trong khoang. Dầu có nhiệt độ chớp cháy (flash point - FP) thấp, ống dẫn phải lên cao, ngược lại nhiệt độ FP của hàng chở trong tàu cao, chiều cao ống dẫn khí sẽ giảm. Tàu chở dầu có nhiệt độ FP dưới 28°C chiều cao ống xả khí của tàu phải trên 10m, với sản phẩm có nhiệt độ chớp cháy FP trên 65°C ống chỉ cao 915mm trên boong, hoặc không nhỏ hơn 460m trên boong lầu. Trường hợp sau, miệng ống phải xa, cách vách thượng tầng 1m. Hệ thống ống làm hai việc trông chừng ngược nhau, đưa khí từ khí quyển vào tàu khi áp lực túi khí trong khoang giảm và đẩy khí trong khoang ra khi chênh lệch áp lực nhờ van đặc biệt gọi là “van thở”. Ống dẫn khí dẫn lên boong cao, hoặc theo các cột buồm để vươn lên. Đầu ống dẫn khí phải trang bị lưới chống lửa. Sơ đồ bố trí hệ thống thoát khí miêu tả tại hình 2.56 gồm những thiết bị chính sau: 1 – nắp đậy, 2 – “van thở” sẽ xem xét tiếp theo, 3 – ống dẫn khí từ túi khí trong khoang hàng, 4 – màng chặn lửa đường ống, 5 – ống chính, 6, 11 – cột, 7 – chắn lửa đầu ống, 8 – van phân phối, 9 – ống chính khu vực trước, 10 – dầm ngang, 12 – ống dẫn đứng, 13 – boong tàu. CHƯƠNG 2 132 Hình 2.56 Hình 2.57 trình bày lại bản vẽ bố trí hệ thống dẫn khí trích từ thiết kế tàu dầu đi biển. Kích thước đường ống dẫn khi 5 và ống dẫn nước ấm làm vệ sinh tàu 9 đánh dấu số 9, ghi rõ tại hình. Tại hình cuối này, chặn lửa đường ống ghi số 3, cột ghi số 4, số 7 trình bày vị trí ống đứng của hệ thống. Hình 2.57 TÀU DẦU 133 Để tự động xả khí ra khí quyển và tự động nạp khí vào các khoang hàng ta sử dụng van thở. Van cơ khí có dạng nêu tại hình 2.58. Kết cấu van hết sức giản đơn, vỏ 3 có nắp đậy 1 làm kín. Trong lòng van có hai “lưỡi gà” dạng đĩa có thể đóng và mở cửa van. Khi áp suất khí trong khoang hàng cao do các nguyên nhân khác nhau gây ra, ví dụ đang bơm hàng vào, nhiệt độ môi trường lên cao v.v, đĩa 5 bị đẩy lên (mở) khí tuồn ra ngoài qua cửa mở đó. Khi áp lực trong khoang giảm, thấp hơn so với áp lực khí quyển, áp lực khí quyển ép đĩa 5 xuống (đóng cửa này) song nhấc đĩa 2 lên (mở cửa số 2), khí tuồn vào khoang. Hình 2.58 “Van thở” Kết cấu lưới chặn lửa trình bày tại hình 2.59. Hình 2.59a trình bày lưới chặn tại miệng thoát khí, ghi số 7 tại hình 2.57, trong khi đó hình 2.59b giới thiệu chặn lửa đường ống, ghi số 4 hình 2.57. Lưới 2 và 3 trong kết cấu này, hình 2.59, ngăn ngọn lữa cùng khí, nếu có, và làm cho lửa tắt. Hình 2.59 Lưới chặn lửa CHƯƠNG 2 134 Hệ thống tự động xả hoặc nạp khí từ khoang hàng giới thiệu tại hình 2.60. Hệ thống này gồm cơ cấu chặn lửa 6, thiết bị đóng xả nhanh 4, van thở 3 và áp lực kế 7 cùng bố trí trong ống đứng 9, đặt trên bệ 11. Cụm trên đây đặt trên boong 10. Cụm này nối với nắp đậy hầm hàng 13 qua ống nối 12. Thiết bị 4 làm việc theo chu kỳ, trong thời gian nhận hàng, áp lực túi khi tăng. Trường hợp thể tích khí co giãn theo thời tiết, nhiệt độ, van thở làm việc như chúng ta đã tìm hiểu. Kết cấu thiết bị đóng xả nhanh đang sử dụng trên tàu đa dạng. Hình 2.61 trình bày thiết bị đang có mặt trên FSO “Chí Linh” hoạt động tại vùng Bạch Hổ nước ta. Kết cấu thiết bị này gồm hai phần, phần chính kể từ vỏ kết cấu 16, xi lanh 14, nắp van 13 hình côn, cơ cấu chuyển động hình côn 11 chặn lỗ thoát trên chi tiết 13. Trường hợp áp lực trong khoang hàng lớn, lúc nạp hàng, chi tiết 13 cùng 11 bị dồn lên mở van. Khi luồng khí ra và ra với vận tốc nhanh, áp lực trong khoang bị hạ, cụm chi tiết 13 và 11 do tự trọng sẽ rơi xuống, cửa van bị đóng lại. Chờ cho đến khi áp lực lên cao trong khoang van lại mở. 2.5.4 Hệ thống sưởi hàng Hệ thống sưởi (hâm nóng) hàng giúp làm giảm độ nhớt hàng để có thể bơm chuyển thuận lợi hơn. Hệ thống này hâm nóng dầu độ nhớt cao đến nhiệt độ 60 ÷ 70°C. Yêu cầu chung cho hệ thống là: - Thời gian hâm nóng hàng khoảng 12 giờ. - Tiến hành hâm nóng tất cả các khoang có chứa dầu cùng tính chất và cùng đòi hỏi vệ giảm độ nhớt. - Kết cấu hệ thống ống phải đảm bảo cho khí hoặc hơi nước chạy qua đều. - Hệ thống hâm nóng có độ tin cậy cao và bố trí tại những vị trí có thể kiểm tra thường xuyên. Thiết bị đáng nói của hệ thống là “ruột gà” bằng ống thép dẫn hơi nóng đặt trong các khoang chứa sản phẩm dầu độ nhớt cao. Ruột gà đặt cách sàn 100 ÷ 200mm. Áp suất hơi trong ruột gà không dưới 0,3 ÷ 0,5 MPa. TÀU DẦU 135 Hình 2.61 Hình 2.60 CHƯƠNG 2 136 Ruột gà có thể được bố trí nằm ngang song cũng có thể dọc. Hai phương án bố trí ruột gà theo hệ thống dọc trình bày tại các hình 2.62 và 2.63 tiếp theo. Hình 2.62 Hình 2.63 TÀU DẦU 137 2.5.5 Hệ thống làm vệ sinh hầm hàng Trong quá trình khai thác, định kỳ phải tiến hành làm vệ sinh các khoang hàng, hệ đường ống dẫn hàng bằng nước ngoài mạn hoặc trong một số trường hợp phải dùng nước ấm chừng 55 ÷ 60°C. Làm vệ sinh các khoang là công việc nặng nhọc và gây khá nhiều phiền toái, song phải tiến hành trong những trường hợp cần thiết. - Khi khảo sát và sửa chữa các nút kết cấu đường ống, theo qui định cứ một lần ba tháng. - Kiểm tra vệ sinh và thu gom rác, dầu cặn đọng lại thành lớp tại đáy tàu, hay còn gọi là vệ sinh phòng ngừa cứ sáu tháng một lần. - Sửa chữa định kỳ tàu dầu: Trong hệ thống này có thể sử dụng bơm vét cùng hệ thống ống vét làm vệ sinh khoang hàng. Ngoài thiết bị cố định, trên tàu còn có thể trang bị hệ thống di động làm vệ sinh khoang hàng. Một trong các phương án sử dụng thiết bị di động làm vệ sinh khoang hàng trình bày tại hình 2.64. 1, 2- khoang van và van thông biển; 3- bầu lọc; 4- thiết bị kiểm định lượng dầu; 5- van điện; 7- đường ống dẫn nước mạn; 9- van nêm; 14- khoang bơm; 19- thiết bị làm nóng nước; 20- đường ống ước ấm; 23- bơm nước rửa khoang tàu; 24; 25; 35- van; 26- bơm pitton của hệ thống vét dầu; 27- ống dẫn dầu cặn; 29- ống dẫn nước sau rửa; 31- két hàng; 32 - nắp vào khoang hàng; 33- ống dẫn nước rửa chạy trên boong; 34- ống nhánh; 36- máy làm vệ sinh; 37- ống dẫn nước sau khi làm vệ sinh từ khoang hàng Hình 2.64 CHƯƠNG 2 138 2.6 NHỮNG MẪU TÀU ĐÃ CHẾ TẠO A. Tàu chở sản phẩm dầu, sức chở 13.500dwt Chiều dài toàn bộ 145,3m Chiều dài giữa hai trụ 136,6m Chiều rộng 20,8m Chiều cao mạn 11,2m Mớn nước 8,45m Sức chở 13.500dwt Vận tốc 13,5HL/h Tàu đóng tại nhà máy đóng tàu Bạch Đằng. TÀU DẦU 139 H ìn h 2. 65 Đ ươ øng h ìn h ta øu ch ở da àu sư ùc ch ở 13 .5 00 dw t CHƯƠNG 2 140 H ìn h 2. 66 B ản g of fs et đ ươ øng h ìn h ta øu 13 .5 00 dw t TÀU DẦU 141 H ìn h 2. 67 a B ố tr í c hu ng t àu d ầu 1 3. 50 0d w t CHƯƠNG 2 142 Hình 2.67b Bố trí chung tàu dầu 13.500dwt TÀU DẦU 143 H ìn h 2. 67 c B ố tr í c hu ng t àu d ầu 1 3. 50 0d w t CHƯƠNG 2 144 Hình 2.68 Hệ thống chằng buộc tại boong lầu lái, lầu mũi TÀU DẦU 145 Hình 2.69 Bố trí các két khu vực buồng máy CHƯƠNG 2 146 B. Tàu Atalante deadweight 42.000dwt Tàu Atalante là chiếc thứ tám của seri tàu dầu deadweight 42.000dwt sản xuất tại Thụy Điển, theo đơn hàng của Na Uy. Tàu mang cấp do đăng kiểm UK Lloyds cấp. Tàu trang bị máy diesel công suất lớn, khác với những tàu cùng nhóm chỉ trang bị bằng tua bin khí. Hình 2.70 Chiều dài toàn bộ 213,2m Chiều dài giữa hai trụ 202,7m Chiều rộng tại giữa tàu 29,6m Chiều cao mạn 15,01m TÀU DẦU 147 Chiều chìm mùa hè 11,20m GT 25.586 NT 15.520 Dung tích các khoang hàng 57.957 m3 Lượng chiếm nước 53.510t Công suất máy chính 16.200 HP Vòng quay trục chân vịt 115 v/ph Vận tốc 17,38 HL/h Hệ thống vách gồm hai vách dọc, 12 vách ngang chia khu vực chở hàng thành 33 khoang riêng lẻ. Bố trí chung tàu Atalante giới thiệu tại hình 2.70 và hình 2.72. Hệ thống chuyển hàng gồm bốn bơm hàng, năng suất 1250t/h và hệ thống đường ống đi liền. Bơm ballast đặt tại khoang bơm phía mũi tàu. Năng suất bơm ballast 50t/h. Máy chính kiểu Kokkum MAN K-12Z-78/155, là máy hai kỳ, mười hai xi lanh, có tăng áp. Công suất định mức máy 16.200HP. C. Tàu Azay le Rideau 51.930dwt Tàu dầu cỡ 50.000dwt này đóng tại France, một trong những cường quốc trong lĩnh vực này vào năm 1964. Tàu mang cấp của BV, France. Kích thước chính và các đặc trưng tàu: Chiều dài toàn bộ 227,5m Chiều dài giữa hai trụ 214,0m Chiều rộng tại giữa tàu 30,5m Chiều cao mạn 16,05m Chiều chìm mùa hè 12,085m Lượng chiếm nước 64.630t Công suất máy chính 18.000 HP Vận tốc 16,5 HL/h Hệ thống vách gồm hai vách dọc ngăn các khoang hàng thành ba khoang nhỏ, 11 vách ngang chia khu vực chở hàng thành 10 khoang hàng. Bố trí chung tàu Azay le Rideau giới thiệu tại hình 2.71. Đây là tàu “ba đảo” bạn đọc đã làm quen trong chương đầu. Lầu giữa có bốn tầng, bố trí trước mặt giữa tàu. Tại lầu giữa bố trí tất cả phương tiện điều hành tàu và các phòng sinh hoạt cho thuyền trưởng, chủ tàu, các trợ lý, pilot v.v Trạm xá, thư viện và một số phòng sinh hoạt công cộng đặt tại đây. CHƯƠNG 2 148 Hình 2.71 Đặc điểm bố trí vách dọc trên tàu có thể thấy rõ từ hình vẽ bố trí chung. Khoảng cách giữa hai vách dọc chiếm chừng 45% chiều rộng tàu. Chiều dài đoạn khoang hàng chiếm 65% chiều dài tàu. Chiều dài két hông, có thể thấy từ hình vẽ, kéo dài hai khoang nếu so với khoang giữa, dài gần 28m. Theo cách chia này trên tàu chỉ có 10 khoang trung tâm, mỗi mạn sáu khoang, tổng cộng có 12 khoang mạn. Trong số các khoang mạn, khoang số 3 cả bên trái và phải đều dùng cho nước dằn tàu. Mặt cắt ngang tàu được trình bày tại hình 2.73. Thiết bị kéo neo gồm hai tời neo sức kéo mỗi tời 16,7T, dây xích đường kính 80mm. Hai tời quấn dây chằng buộc sức kéo 16T mỗi tời giúp cho việc thao tác neo, buộc tàu thuận lợi. Máy chính của tàu thuộc tua bin hơi. Công suất máy 18.000 HP đảm bảo cho tàu khai thác ở vận tốc xấp xỉ 17 HL/h. TÀU DẦU 149 Hình 2.72 CHƯƠNG 2 150 Hình 2.73 Mặt cắt ngang tàu Azay le Rideau D. Tàu Borgsten 86.000dwt Đại diện của nền công nghiệp đóng tàu UK trong tài liệu này là tàu dầu mang tên Borgsten, xuất xưởng năm 1963. Kích thước chính và các đặc trưng tàu: Chiều dài toàn bộ 265,0m Chiều dài giữa hai trụ 256,0m Chiều rộng tại giữa tàu 37,18m Chiều cao mạn 18,44m Chiều chìm mùa hè 13,87m Dung tích các hầm hàng 105.490m3 Công suất máy chính 21.000 HP Vòng quay máy chính 110 v/ph Vận tốc 16,9 HL/h Tàu không có lầu giữa mà chỉ có lầu lái. Tất cả bố trí sinh hoạt và các phòng công cộng đều đặt tại thượng tầng đồ sộ này. Khu vực các hầm hàng của tàu được chia làm 36 khoang hàng, trong đó khoang 6 và 7, xem hình trang sau, là khoang chứa nước dằn. Hai két sâu số 2 tại mũi cũng làm cùng nhiệm vụ. Khoang 1 mũi chứa dầu. TÀU DẦU 151 Hình 2.74 CHƯƠNG 2 152 Hệï thống chuyển dầu thuộc hệ tuyến tính, các van được vặn bằng phương pháp thủ công kinh điển tức bằng tay. Bốn đường ống dẫn chính, đường kính ống 457mm chạy dọc tàu, ống phân nhánh đường kính 406mm dẫn đến các khoang. Các khoang mạn dùng đường ống đường kính 254mm, ngoại trừ các khoang số 1, 2, 3, tại đây sử dụng ống Φ356. Buồng bơm của tàu nằm vùng giữa các khoang hàng và buồng máy. Tại đây bố trí bốn bơm li tâm năng suất 2000m3/t tính cho mỗi bơm. Cột áp các bơm 105 m cn. Bố trí buồng ở cho đoàn thủy thủ khá sang trọng. Phần lớn thuyền viên được ở buồng riêng. Hệ thống điều hòa trung tâm đảm bảo nhiệt độ luôn mát trong tất cả các phòng. Hệ thống thông khí được thiết kế cẩn thận nhằm đảm bảo thông gió toàn bộ khu sinh hoạt và làm việc trên tàu. Máy chính của tàu thuộc kiểu máy hai kỳ, có tăng áp của hãng Holand- Burmeister og Wein. Máy gồm 10 xi lanh đường kính 840mm, bước 1800mm, cho phép tạo công suất 21.000HP tại vòng quay máy 110v/ph. Chân vịt tàu thuộc nhóm 6 cánh. Lý do tăng số cánh như được giải thích, nhằm giảm chấn động thân tàu. Đường kính chân vịt sáu cánh 7m, khối lượng vật liệu làm chân vịt 26,75 tấn. Trên tàu trang bị thêm chân vịt dự phòng, đường kính xấp xỉ song bước thấp hơn. Tàu được trang bị ba tổ máy phát điện dòng AC, do máy diesel Burmeister og Wein lai. Công suất máy lai 1115HP cho mỗi chiếc, vòng quay 600v/ph. Dữ liệu được công bố công khai sau hạ thủy nêu rằng, trọng lượng tàu không khi đã lắp máy chính, máy phụ và trang thiết bị xấp xỉ 22.000T. Theo dữ liệu này có thể phỏng đoán rằng lượng chiếm nước của tàu chừng 107.400T. Bố trí chung tàu Borgsten được trình bày tại hình 2.74. E. Tàu Carlo Cameli 91.600dwt Tàu Carlo Cameli xuất xưởng tại Italy giữa năm 1964. Niềm tự hào lớn của Cameli là đứng đầu bảng về sức chở, công suất máy trên tàu và vẽ đẹp khó sánh trong đội tàu dầu thế giới thời bấy giờ. Tài liệu về tàu Cameli được công bố công khai trong “Shipping World” 1964, 11/VI, No 3696. Kích thước chính và các đặc trưng tàu: Chiều dài toàn bộ 264,6m Chiều dài giữa hai trụ 253,0m Chiều rộng tại giữa tàu 37,17m Chiều cao mạn 19,15m Chiều chìm mùa hè 14,51m Lượng chiếm nước 113.200T Dung tích các khoang hàng 114.000m3 Công suất máy chính 32.000 HP Công suất sử dụng 25.000HP/122 v/ph Vận tốc 16,9 HL/h TÀU DẦU 153 Hình 2.75 CHƯƠNG 2 154 Hình 2.76 Tàu chỉ có thượng tầng lái, không có lầu giữa. Số vách dọc trên tàu: 2, vách ngang trong khu vực khoang hàng: 8. Tổng số khoang hàng trên tàu gồm 13 khoang trung tâm, 2×7 khoang mạn. Tổng dung tích các khoang hàng 114.000m3. Dung tích khoang ballast chiếm chừng 10% số lượng vừa đề cập, tức vào khoảng 10.500m3. Vỏ tàu làm bằng thép thông dụng trong đóng tàu. Kết cấu tàu bằng hàn, ngoại trừ 10 đường nối bằng đinh tán. Buồng bơm của tàu trang bị bốn bơm hàng năng suất mỗi bơm 2500m3/h. Bốn đường ống chính đường kính 500mm chạy dọc tàu, đường nhánh φ350. Máy chính dùng trong tàu do hãng Fiat (Italy) sản xuất. Đây là máy hai kỳ, 12 xi lanh. Chiều dài máy chính 23,8m, trọng lượng máy 1000T. Chân vịt theo tàu do Netherlands là nôi của các seri chân vịt nổi tiếng, trong đó có chân vịt seri B Wageningen sản xuất. Đường kính chân vịt 6,6m, khối lượng 31,5 tấn. Tàu C. Cameli được giới thiệu tại hình 2.75. TÀU DẦU 155 F. Tàu Universe Apollo 116.200dwt Hình 2.77 CHƯƠNG 2 156 Hình 2.78 TÀU DẦU 157 H. Tàu Crym 150.500dwt, ngày nay làm trạm dầu không bến mang tên “Chí Linh” tại vùng biển Việt Nam Tàu được đóng tại nhà máy đóng tàu “Vịnh” thuộc Nga. “Crym” là chiếc đầu của seri nhiều chiếc. Kích thước chính của tàu như sau: Chiều dài toàn bộ 295,2m Vòng quay máy 85 v/ph Chiều dài giữa hai trụ 277,1m Vận tốc 16,0 HL/h Chiều rộng tại giữa tàu 45,0m GT 88.692 Chiều cao mạn 25,4m Dung tích các khoang hàng 183.715 m3 Chiều chìm mùa hè 17,0m NT 67.543 Công suất máy chính 22.000kW Lượng chiếm nước 182.000t Tàu boong phẳng, không có lầu giữa tàu, không lầu mũi. Các khoang hàng đều được phân nhỏ theo chiều ngang nhờ hai vách dọc. Tổng cộng bốn khoang chính, mỗi khoang gồm ba khoang nhỏ. Trong khu vực này còn bố trí ba két dằn riêng lẻ. Đáy đôi tàu được dùng vào việc chứa ballast. Đường hầm dọc tại vùng giữa tàu dùng làm nơi cho đường ống đi dọc tàu. Bố trí chung tàu dầu 150.000dwt này được trình bày tại hình 2.80. Hình 2.79 CHƯƠNG 2 158 Hình 2.80 TÀU DẦU 159 Điều cần quan tâm, tàu được trang bị hệ thống giảm lắc thụ động. Đây là hệ thống thùng thông nhau nhiều tầng, bố trí tại vùng khoang hàng số 3. Hình 2.81 Hệ thống thùng giảm lắc thụ động Kết quả sử dụng thùng giảm lắc mang lại hiệu quả mong đợi: tăng chu kỳ lắc đến 16 giây, trong khi thiết kế chỉ mong đợi T = 11 giây, biên độ lắc tàu giảm 1,8 ÷ 2,0 lần trong điều kiện biển đang có gió cấp 8 ÷ 9°B. Thép dùng làm vỏ tàu gồm các cấp: thép cường độ cao, giới hạn chảy từ 400MPa dùng cho vỏ tàu vùng các khoang hàng, thép cường độ cao với giới hạn chảy 300MPa dùng cho vỏ tàu vùng buồng máy. Hình 2.82 Mặt cắt ngang tàu Crym Kết cấu tàu theo hệ thống dọc. Chiều dầy tôn vỏ, kết cấu đáy, mạn tàu Crym được vẽ lại tại hình 2.82. Bánh lái tàu có diện tích 85m2, máy lái với mômen quay 3924 kNm. CHƯƠNG 2 160 Hệ thống chuyển hàng sắp xếp theo sơ đồ tuyến tính, trong đó hệ thống ống độc lập giành riêng cho ba nhóm khoang, cho phép đồng thời vận chuyển ba loại hàng. Hình 2.83 Hệ thống vận chuyển hàng Phục vụ cho hệ thống chuyển hàng trên là ba bơm đứng năng suất 4000m3/h mỗi bơm, cột áp 1130 kPa. Máy chính tàu thuộc nhóm tua bin khí, công suất định mức 22.000kW tại vòng quay 85 v/ph. H. Tàu Artega 326.585dwt Tàu mang tên Argeta được đóng tại nhà máy đóng tàu tại thành phố Astano thuộc Tây ban nha theo đặt hàng hãng Petronor. Argeta là chiếc đầu của seri nhiều chiếc, đóng trên triền nghiêng tại một nước có kinh nghiệm đóng tàu. Kích thước chính của tàu như sau: Chiều dài toàn bộ 347,2m Vòng quay máy 90 v/ph Chiều dài giữa hai trụ 330,0m Vận tốc 15,0 HL/h Chiều rộng tại giữa tàu 53,0m GT 163.794 Chiều cao mạn 32,0m NT 126.989 Chiều chìm mùa hè 24,0m Dung tích các khoang hàng 400.510 m3 Công suất máy chính 2× 13.750kW Lượng chiếm nước 381.120t Tàu boong phẳng, không có lầu giữa tàu, không lầu mũi. TÀU DẦU 161 Hình 2.84 CHƯƠNG 2 162 Các khoang hàng đều được phân nhỏ theo chiều ngang nhờ hai vách dọc. Tổng cộng tám khoang chính, mỗi khoang gồm ba khoang nhỏ. Khu vực khoang hàng kết cấu tàu theo hệ thống dọc, khoang máy theo hệ thống hỗn hợp, vùng mũi và lái theo hệ thống ngang. Cần giới thiệu thêm về hệ thống neo buộc tàu cỡ lớn này. Tàu trang bị ba máy kéo neo, hai tại khu vực mũi, một tại vùng đuôi. Trọng lượng (hoặc theo cách dùng hiện đại: khối lượng) mỗi neo 20,3 tấn, đường kính xích 113mm. Sáu tời buộc giây chằng tàu, sức kéo trên tang mỗi tời 216kN. Hệ thống lái: hai bánh lái nửa cân bằng, hai máy lái điện – thủy lực với mômen quay 6670kNm. Bố trí chung tàu dầu Argeta được giới thiệu tại hình hh1. Hệ thống vận chuyển hàng gồm bốn bơm năng suất mỗi bơm 3500m3/h, cột áp 1180 kPa. Bơm ballast năng suất 3500m3/h, cột áp 340kPa. Máy chính thuộc nhóm tua bin khí, công suất 2×13.750kW, vòng quay 93 v/ph. Hai chân vịt tàu bằng hợp kim đồng, đường kính chân vịt 7 m, khối lượng mỗi chân vịt 30 tấn. I. Tàu Globtic Tokyo 483.600dwt Tàu được thiết kế tại Nhật, giành cho hãng Globtic Tankers của UK. Seri tàu này gồm ba chiếc, Globtic Tokyo là chiếc đầu. Kích thước chính của tàu như sau: Chiều dài toàn bộ 378,8m Vòng quay máy 90 v/ph Chiều dài giữa hai trụ 360,0m Vận tốc 15,6 HL/h Chiều rộng tại giữa tàu 62,0m GT 238.231 Chiều cao mạn 36,4m Dung tích các khoang hàng 585.000 m3 Chiều chìm mùa hè 28,20m Lượng chiếm nước 550.000t Công suất máy chính 33.100kW Tàu boong phẳng, không có lầu giữa tàu, không lầu mũi. Khu vực hầm hàng tàu gồm 5 khoang chính, gọi là khoang trung tâm, 14 khoang cạnh và hai khoang dằn mạn. Điều khác lạ của tàu là tỷ lệ kích thước chính L/H của tàu rất thấp, chỉ bằng 10, yêu cầu về bền không đặt ra quá căng thẳng do vậy người ta đã sử dụng thép cacbon thấp, hay còn hiểu theo nghĩa thép độ bền thông dụng làm vỏ tàu. Kết cấu tàu tại khu vực hầm hàng theo hệ thống dọc, phần mũi, lái, đáy đôi trong khu vực buồng máy theo hệ thống ngang. Khoảng sườn trong khu vực hầm hàng 5.300mm. TÀU DẦU 163 Hình 2.85 CHƯƠNG 2 164 Chiều dày tôn bao được đọc từ bản vẽ như sau: đáy, boong, mép mạn t = 32mm, mạn t = 24 – 26mm. Bố trí chung tàu được giới thiệu tại hình 2.85 Mặt cắt ngang giữa tàu được vẽ lại tại hình 2.86 Hình 2.86 Mặt cắt ngang giữa tàu Globtic Tokyo Tàu được trang bị hai máy kéo neo tại khu vực mũi. Khối lượng mỗi neo 29 tấn, đường kính xích 132mm. Chín tời buộc giây chằng tàu, sức kéo trên tang mỗi tời 230kN. Hệ thống lái: bánh lái cân bằng diện tích 168m2, máy lái điện – thủy lực với momen quay 1157kNm. Bố trí chung tàu dầu Argeta được giới thiệu tại hình 2.85. Hệ thống chuyển hàng sắp xếp theo sơ đồ tuyến tính. Hệ thống bơm chuyển hàng gồm bốn bơm, năng suất bơm 6000m3/h, cột áp 1470kPa. Tàu có khả chứa hai loại hàng theo tỷ lệ 45:55 hoặc 30:70. Máy chính tàu là tua bin khí, công suất máy 33.100kW. Vòng quay trục chân vịt được đưa về 90 v/ph. Chân vịt tàu đường kính 9,24m, nặng 67t, đúc từ hợp kim nhôm niken. Trục chân vịt tàu cỡ này có kích thước đường kính đáng nể: 978mm. Bố trí buồng máy tàu được vẽ lại tại hình 2.88. TÀU DẦU 165 Hình 2.87c CHƯƠNG 2 166 Hình 2.88 Bố trí buồng máy tàu Globtic Tokyo TÀU DẦU 167 J. Tàu Batillius 554.00dwt Tàu được đóng tại France năm 1976 theo đơn đặt hàng của chi nhánh Shell tại France. Batillius là chiếc đầu của seri gồm ba chiếc. Kích thước chính của tàu như sau: Chiều dài toàn bộ 414,20m Chiều dài giữa hai trụ 401,1m Chiều rộng tại giữa tàu 63,0m Chiều cao mạn 35,9m Chiều chìm mùa hè 28,6m Công suất máy chính 2× 23.830kW Vòng quay máy 86v/ph Vận tốc 16,7HL/h GT 274.000 Dung tích các khoang hàng 667.300m3 Đường hình đưọc sử dụng trong thiết kế thuộc kiểu ống trụ, không có quả lê phía mũi, xem hình 2.25 trang 186. Tàu có hai vách dọc, 8 vách ngang chính và 15 vách ngang nằm trong khu vực giữa mạn và vách dọc. Các khoang hành của tàu bao gồm: 9 khoang giữa, 28 khoang hai bên và 2 khoang mạn. Vật liệu làm thân tàu: toàn bộ đáy tàu, boong, mép mạn, kết cấu dọc của đáy và boong được làm từ thép độ bền cao. Tôn mạn làm bằng thép cacbon thấp dùng trong đóng tàu. Tàu được gắn hai bánh lái, mỗi bánh lái với diện tích 125m2. Hệ thống neo – buộc tàu gồm neo khối lượng 24 tấn, đường xích có đường kính d = 147mm. Máy kéo neo bố trí tại vùng mũi tàu. Ba tời buộc giây chằng, sức kéo trên tang 295t được bố trí tại cùng vùng mũi. Hai cẩu sức nâng 16t bố trí tại vùng giữa tàu. CHƯƠNG 2 168 Hình 2.89 TÀU DẦU 169 Hệ thống bơm hàng gồm bốn bơm ngang, năng suất mỗi bơm 6.000m3/h, cột áp 1,62MPa. Trong buồng máy tàu trang bị hai cụm tuabin khí công suất mỗi máy 23.830kW, vòng quay máy chính 86v/ph. Sau thử nghiệm các chân vịt 4, 5 và 6 cánh người ta đi đến kết luận, chân vịt 5 cánh đạt các yêu cầu đề ra nên được đưa vào sử dụng. Đường kính chân vịt 8,5m, khối lượng 52 tấn. Nguồn điện chính do hai tổ máy phát công suất mỗi tổ 1.700kW cấp. Tổ máy phát phụ công suất 1450kW, tổ máy dự phòng 1350kW. Bố trí chung tàu lớn nhất thế giới được giới thiệu tại hình 2.89. CHƯƠNG 3 170 Chương 3 TÀU CHỞ HÀNG THÙNG TIÊU CHUẨN Trong phần này được đề cập và giải quyết những vấn đề liên quan thiết kế tàu chở hàng thùng, tàu chở sà lan. Hàng kiện tiêu chuẩn nêu tại đây mang ý nghĩa cụ thể, hàng trong các thùng tiêu chuẩn gọi thông dụng là container và các sà lan không tự hành, tiếng Anh viết là lichter. 3.1 THÙNG TIÊU CHUẨN Thùng tiêu chuẩn được đề xuất từ rất sớm, trước những năm 1950. Đến những năm sáu mươi thùng tiêu chuẩn được thống nhất hóa và được dùng trên khắp thế giới. Thùng (container) kích thước L× B× H tính bằng đơn vị feet 20× 8× 8 được thống nhất là đơn vị chuẩn dùng cho tàu container. Một đơn vị thùng dài 20’ đặt trên tàu gọi là TEU. Năm 1964 tổ chức quốc tế về tiêu chuẩn hóa IOS (International Organization for Standarnization) thống nhất đưa ra tiêu chuẩn cho các thùng dùng vận chuyển hàng hóa trên tàu thủy. Các thùng này có kích thước đo trong hệ metric, theo qui định mang tên gọi tiêu chuẩn ISO như sau: Bảng 31 Kích thước phủ bì, (m) Kiểu Dài Rộng Cao Trọng lượng tối đa (t) IA 12,20 2,44 2,44 30,5 IB 9,15 2,44 2,44 25,4 IC 6,10 2,44 2,44 20,3 ID 3,05 2,44 2,44 10,2 IE 2,04 2,44 2,44 7,1 NHÓM I IF 1,52 2,44 2,44 5,1 IIA 2,92 2,3 2,1 7,1 IIB 2,40 2,1 2,1 7,1 NHÓM II IIC 1,45 2,30 2,1 7,1 TÀU CHỞ HÀNG THÙNG TIÊU CHUẨN 171 Hình 31 Thùng tiêu chuẩn ISO Thùng nhóm I có chiều rộng và chiều cao cùng một cỡ 8’ (tương đương 2,44m trong tiêu chuẩn ISO), thùng nhóm II có chiều cao cùng cỡ 2,10m. Trọng lượng tối đa ghi trong tiêu chuẩn đã tính đến lượng hàng trong thùng. 3.2 TÀU CHỞ HÀNG THÙNG (CONTAINER SHIP) Theo đúng nghĩa tàu container có các khoang hàng hình khối, đủ chứa nhiều dãy và nhiều chồng thùng tiêu chuẩn. Tàu dạng đang nêu có thể gọi là tàu (chỉ) chở container, tương đương cách gọi của người Anh “Full Container Ship” hoặc cách gọi của người Đức “Vollkontainerschiff”. Hình ảnh các container đang khai thác trình bày tại các hình sau. Hình 3.2a Tàu container cỡ nhỏ CHƯƠNG 3 172 Hình 3.2b Tàu chở container Hình 3.3 Mô hình tàu chở container cuối những năm chín mươi TÀU CHỞ HÀNG THÙNG TIÊU CHUẨN 173 Mặt cắt ngang qua tàu dưới đây nêu rõ cách sắp xếp thùng trong tàu “đầy container”. Hình 3.4 Mặt cắt ngang giữa tàu chở hàng thùng Thông lệ, buồng máy tàu container đặt phía sau. Thượng tầng tàu bố trí ngay trên buồng máy. Điều khác thường của tàu hàng thùng cũng thể hiện tại khu vực này. Trên thượng tầng người ta còn làm sàn đủ cứng vững để chất thùng cao lên. Cách sắp xếp thùng tại khu vực gần mũi và lái tàu được minh họa tại hình 3.5. Hình 3.5 Mặt cắt ngang tàu container tại khu vực mũi tàu Bố trí container khu vực giữa tàu được vẽ lại trên các hình 3.6 và 3.7 Hình 3.6 Bố trí container trên tàu fullcontainer (trái), tàu semicontainer (phải) CHƯƠNG 3 174 Hình 3.7 Xếp container trong khoang hàng và trên boong Nắp hầm hàng trong những trường hợp này có dạng trình bày tại hình 3.8. Hình 3.8 Nắp hầm hàng trên tàu chở container TÀU CHỞ HÀNG THÙNG TIÊU CHUẨN 175 Kết cấu trong khoang tàu chở hàng thùng tiêu chuẩn khác tàu chở hàng khô thông thường ở chỗ, trên các thành đứng của khoang hàng phải lắp đặt các thanh dẫn hướng thùng. Các thanh này làm hai chức năng đồng thời: giúp đẩy nhanh quá trình đưa thùng vào, lấy thùng ra và ngăn cản xê dịch thùng khi tàu chuyển động. Thanh dẫn hướng bắt đầu từ cụm thiết bị dẫn hướng đặt trên cùng tại mép miệng hầm hàng, số 3 trên hình 3.9, 5- nẹp cứng, 6- chân đế. Kết cấu thanh dẫn hướng khá đa dạng. Thường gặp trong các tàu đang vận hành thanh dẫn hướng làm từ thép hình cỡ 100× 100 hoặc 150× 150 (mm). Cụm thiết bị dẫn hướng vừa kể có thể có cấu hình như trình bày tại hình 3.10. Hình 3.10 Một trong những quan tâm của người thiết kế là khoảng cách giữa các thành khoang hàng chứa thùng, tính từ mép ngoài của thanh dẫn hướng cần phải có kích thước phù hợp, không lớn quá để thùng dễ bị xô khi đã vào tàu, khi tàu lắc, song không chặt quá dễ gây khó khăn trong việc đưa thùng vào, ra. Khe hở giữa các thanh dẫn và thùng được đưa vào không quá 40 ÷ 60mm theo chiều dài thùng và 25 ÷ 30mm theo chiều ngang. Phía dưới các thùng người ta bố trí sẵn các khóa chân nhằm giữ thùng cố định vị trí trên tàu (H.3.11). Hình 3.9 Thanh dẫn hướng CHƯƠNG 3 176 Hình 3.11 Thiết bị định vị, giữ chân thùng Các dụng cụ hỗ trợ định vị, giữ chân thùng được tiêu chuẩn hóa và trang bị trên tàu. Hình 3.11 giới thiệu các vật dụng thiết yếu này đang có mặt trên hầu hết tàu cùng nhóm. Hình 3.13 giới thiệu với bạn đọc cách giữ chân thùng trên boong bằng các thiết bị chuyên dùng được sản xuất tại nước ngoài. Sơ đồ cố định thùng trên boong nhờ thiết bị chuyên dùng nêu trên cùng cáp được trình bày tại hình 3.16. Một vấn đề cần được quan tâm khi thiết kế là các kết cấu phân khoang hàng thành từng ô nhỏ, gọi là các cell của khoang. Một trong các giải pháp đã được sử dụng được trình bày tại hình 3.17. Tại hình 3.17 kết cấu đánh dấu bằng số 1 là các dầm ngang và dọc phân ô khoang hàng. Số 2 tại hình chỉ két mạn. Hệ thống khung ngăn khoang chứa thùng được chế tạo dạng khung cố định trên boong hoặc khung không cố định. Khung cố định được trình bày tại hình 3.18, ngược lại tại hình 3.19 khung lắp ghép cũng làm cùng chức năng được trình bày để đối chiếu. Hình 3.12 TÀU CHỞ HÀNG THÙNG TIÊU CHUẨN 177 Hình 3.13 Giữ thùng trên boong Container phải được xếp chồng, tư thế thẳng đứng. Trong mọi trường hợp chằng buộc container nhằm tránh di dịch trong khai thác luôn là điều bắt buộc. Xếp chồng và xếp theo hàng ngang container và cố định container nêu tại hình 3.13. Hình 3.14 Cố định container CHƯƠNG 3 178 Hình 3.15 Cơ cấu bảo vệ các thùng trên boong Hình 3.16 Cố định thùng trên boong Hình 3.17 Phân ô cho khoang hàng tàu chở thùng TÀU CHỞ HÀNG THÙNG TIÊU CHUẨN 179 Hình 3.18 Khung cố định Hình 3.19 Khung lắp ghép Hình 3.20 trình bày hệ thống khung trên tàu chở hàng thùng đang hoạt động. Sơ đồ a giới thiệu hệ thống khung cùng nắp hầm hàng co gấp được. Hình b cũng hệ thống khung trên song nắp hầm có thể nhấc lên, tháo ra. Hệ thống c trình bày thêm kết cấu độc đáo, mang số 2, vách ngăn (thực ra là khung) di động. CHƯƠNG 3 180 Hình 3.20 Bốc dỡ thùng vào/ra tàu Tàu container tự bốc dỡ hàng được trang bị cẩu di động, di chuyển dọc tàu. Thông lệ đây là cẩu thuộc họ cẩu “con dê”, theo cách gọi trìu mến của những nhà thiết kế cẩu. Con dê này có khả năng nhấc container từ tàu lên cao khỏi mặt boong, di chuyển đến vị trí xác định thả thùng xuống xe hàng chờ sẵn tại bến. Xe đón thúng phải nằm đúng dưới con son cẩu tàu. Bốc thùng từ bờ lên tàu thực hiện theo qui trình ngược lại. Thông lệ người ta bố trí hai cẩu trên mỗi tàu, trong đó một cẩu làm việc, cẩu thứ hai làm lực lượng dự phòng. Cần nói thêm, trên một số tàu thay vì cẩu con dê chúng ta thấy các cẩu quay thông dụng. Hình 3.21 giới thiệu tàu cùng hai cẩu quay sức nâng mỗi cẩu 25t đã được đưa vào sử dụng từ những năm 1970. TÀU CHỞ HÀNG THÙNG TIÊU CHUẨN 181 Hình 3.21 Phần lớn tàu container không trang bị cẩu riêng. Trong những trường hợp ấy tàu phải sử dụng hệ thống cẩu bờ. Một trong những cẩu bờ, họ “con dê”, hình dáng và cấu tạo không khác nhiều nếu so với cẩu tàu được giới thiệu tại hình 3.22. Những cẩu này có sức nâng trong vòng 30 ÷ 35t. Tầm vươn hay chiều dài đoạn conson đến 40m. Hình 3.22 Cẩu bờ chuyên bốc dỡ container CHƯƠNG 3 182 Thiết kế tàu chở hàng thùng Thiết kế tàu chở container theo thứ tự sau: 1. Tính chọn kích thước sơ bộ có tính đến hạn chế kích thuớc do tuyến đường khai thác. Hình 3.22 Chọn kích thước chính 2. Xác định hệ số CB trong quan hệ với số Froude v gL/ 3. Xác định sơ bộ công suất máy chính dựa vào đồ thị tại hình 3.23 TEU TÀU CHỞ HÀNG THÙNG TIÊU CHUẨN 183 Hình 3.23 Công suất máy tàu container trong tính sơ bộ 3. Tính trọng lượng vỏ thép, trang thiết bị, buồng máy dựa vào các đồ thị 3.24, 3.25 dưới đây. Hình 3.24 Trọng lượng vỏ thép tàu container Hình 3.25 Trọng lượng trang thiết bị tàu container CHƯƠNG 3 184 5. Xác định lượng chiếm nước 6. Kiểm tra công suất máy chính nhằm đảm bảo vận tốc khai thác dựa vào các công thức kinh nghiệm Hình 3.26 Sơ bộ xác định công suất máy chính Hình 3.27 Công suất máy chính tàu container tùy thuộc vào lượng chiếm nước và tốc độ thử tàu 7. Tính chiều chìm tàu: = × × B Dd L B C TÀU CHỞ HÀNG THÙNG TIÊU CHUẨN 185 8. Kiểm tra chiều cao mạn khô Fb 9. Tính trọng lượng tàu và trọng tâm tàu cho các trường hợp: tàu không, tàu đầy tải, tàu chạy ballast. 10. Tính kiểm tra chiều cao tâm nghiêng ban đầu GM 0 Từ sơ đồ nêu trên đây có thể xây dựng các thủ tục thiết kế khác nhau. Một trong những ví dụ sử dụng cách làm đang đề cập bạn đọc có thể tham khảo thiết kế nêu sau. Xác định kích thước chính tàu chở container sức chở 500 thùng 40ft, viết là 500FEU, và 500TEU, khai thác ở vận tốc v = 23HL/h. Trọng lượng trung bình container 40ft 20 tấn, loại 20ft 12 tấn. Dự kiến bố trí ba chồng conatiner chiều cao 8ft hoặc 8,5ft trên boong chính. Tầm hoạt động 10.000 hải lý. Chủ tàu yêu cầu sử dụng tuabin hơi làm động cơ chính. Số TEU tương đương: 500 × 2 + 500 = 1.500TEU Từ đồ thị 3.22 xác định sơ bộ: Lpp = 215m; B = 30,5m; D = 16,5m. Vận tốc tàu v = 23HL/h, đổi thành 23 × 0,5144 = 11,8m/s Số Froude = = × =Fr v gL/ , / , ,11 8 9 81 215 0 258 Từ đồ thị xác định CB = f(Fr) = 0,59 Công suất xác định sơ bộ: BHP = 40.000HP Xác định trọng lượng tàu không Wligh theo các đồ thị nêu trên: Trọng lượng KG Thép 9.300t 9,4m Trang thiết bị 2.800t 14,1m Buồng máy 1,283t 7,8m Cộng 13,380t Dự trữ 400t Tàu không 13.780t Xác định lượng chiếm nước: Tàu không 13.780t Container 20ft 6.000t Container 40ft 10.000t Nhiên liệu 4.300t Thủy thủ đoàn, dự trữ 400t Lượng chiếm nước 34.480t Kiểm tra lại công suất máy chính theo lượng chiếm nước 34.480t và vận tốc tàu 23HL/h, hình 3.27 : BHP = 27.000HP. Nhận dự trữ công suất 25%, công suất máy chính cần thiết phải là: 1,25×27.000HP = 33.750HP CHƯƠNG 3 186 Tính lại trọng lượng buồng máy, trọng lượng tàu không: Trọng lượng buồng máy 1.180t Nhiên liệu 3.515t Trọng lượng toàn bộ 33.595t Kiểm tra lại công suất máy chính theo lượng chiếm nước 33.595t và vận tốc tàu 23HL/h, hình 3.27, sau khi nhân với 1,25 sẽ nhận được: BHP = 32.500HP. Nhiên liệu giảm theo tỉ lệ giảm công suất máy chính, chỉ còn lại 3.385t. Lượng chiếm nước tàu: Δ = 30.080 + 3.385 = 33.465t. Chiều chìm tàu: = =× × ×d ,, , , 33465 8 4 1 025 215 30 5 0 59 m Kiểm tra chiều cao tâm nghiêng ngang GM của tàu: = −GM KM KG Chiều cao trọng tâm tàu tính theo bảng sau: Bảng 3.2 Tính trọng lượng, trọng tâm tàu Trọng lượng Trọng tâm momen (t) (m) (t-m) Tàu không 13.680 10,2 139,540 Hàng 16.000 14,2 227.200 Nhiên liệu 3.358 6.1 20.650 Các phần khác 400 8,3 3.320 Tổng cọng 33.465 11,7 390.710 × ×= = =∇ Δ 3 268 100 1 025 . / , IT WLT C L BIBM m4 Hệ số CIT tính theo công thức gần đúng 0,937CP -0,0122. = =0 54 4 5, ,KB d m = − = + − =GM KM KG KB BM KG( ) ,1 0m TÀU CHỞ HÀNG THÙNG TIÊU CHUẨN 187 Thiết kế dựa vào tàu mẫu Thông số các tàu nêu sau có thể dùng làm tài liệu tham khảo khi thiết kế. Bảng 3.3 Tàu container Tên gọi Tàu cỡ nhỏ Tàu cỡ lớn Chiều dài toàn bộ, m 186 220 Chiều dài giữa hai trụ, m 177 206 Chiều rộng, m 23,8 29 Chiều cao, m 16,6 16,5 Chiều chìm trung bình, m 9,64 10,4 Sức chở, DWT 14.600 24.124 Lượng chiếm nước, T 22.080 33.700 Dung tích hầm hàng, m3 27.800 37.100 Dung tích khoang hàng lạnh, m3 1.789 Container trong khoang, TEU 612 527 Container trên boong, TEU 316 178 Nhiên liệu, T 3.380 6.943 Nước ngọt, T 230 588,7 Trọng lượng tàu không, T 7.480 14.574 Máy chính, kiểu Tua bin Tua bin Công suất máy, HP 17.500 32.000 Vận tốc tàu, HL/h 20,0 22,8 CHƯƠNG 3 188 Hình 3.28a Tàu container TÀU CHỞ HÀNG THÙNG TIÊU CHUẨN 189 Hình 3.28b Tàu container nhỏ CHƯƠNG 3 190 Hình 3.29a Tàu container theo thiết kế USA TÀU CHỞ HÀNG THÙNG TIÊU CHUẨN 191 Hình 3.29b Tàu container theo thiết kế USA, phần mũi CHƯƠNG 3 192 Hình 3.30 Bố trí container trên tàu chở hàng thùng thiết kế châu Âu Khác với cách tính chọn kích thước tàu chở hàng tổng hợp, tàu chở thùng cần được thiết kế để chở đủ lượng thùng, tính bằng TEU, như yêu cầu song kích thước không được quá lớn. Trước khi tính chọn các thông số chính nhất thiết phải xác định bằng đồ họa hoặc các cách tương thích chiều rộng, chiều dài hầm hàng nhằm bố trí được một hoặc nhiều dãy ngang, một hoặc nhiều dãy dọc các thùng. Chiều cao tàu cũng được tính toán sơ bộ nhằm đảm bảo chất được một hoặc nhiều chồng container trên tàu. Nói cách khác, chiều dài và chiều rộng hầm hàng là bội số của chiều dài và chiều rộng thùng tiêu chuẩn (20’ và 8’). Thông số còn lại liên quan đến sức chở của tàu có thể tính theo cách sau. DW = 20n trong đó n - số thùng tiêu chuẩn theo ISO, hoặc hiểu theo cách khác là số TEU. Hệ số sử dụng deadweight tính theo công thức: ηDW = 0,54 + 0,006DW TÀU CHỞ HÀNG THÙNG TIÊU CHUẨN 193 Công thức trên phù hợp cho tàu cỡ DW = 5 ÷ 25 × 103 dwt. Dung tích khoang hàng được tính trên cơ sở hệ số dung tích μ = 2,2 ÷ 2,4 m3/t. Kết quả thống kê các tàu đang sử dụng có thể đưa ra như sau: Tỷ lệ: H T = 1,60 ÷ 1,85; B T = 2,5 ÷ 3,0 3.3 NHỮNG TÀU CHỞ HÀNG THÙNG ĐÃ ĐƯỢC CHẾ TẠO 1. Tàu container Hakone Maru do Nhật Bản đóng Chiều dài 175,0m Chiều rộng 26,0m Chiều cao mạn 15,5m Chiều chìm 9,5m Công suất máy chính 27.800 HP Vận tốc khai thác 22,6 HL/h Deadweight 15.000 t Tàu một boong, sáu khoang hàng. Buồng máy tàu đặt phía lái. Tàu được thiết kế để chở thùng tiêu chuẩn 20’ (TEU) theo chuẩn ISO, kiểu IC song có thể chở thùng 40’ (FEU) kiểu IA của ISO. Sức chở của tàu 752 TEU. Trong số thùng này 486 TEU bố trí trong các khoang, 266 TEU (chiếm 35%) bố trí trên boong. Phần giữa tàu người ta sắp container thành 7 hàng ngang. Trên miệng hầm hàng bố trí chín hàng container. Theo chiều dọc và chiều cao tiến hành bố trí các hàng và chồng theo sơ đồ sau. Bảng 3.4 Khoang hàng No 1 No 2 No 3 No 4 No 5 No 6 Hàng 1 2 3 4 4 3 Chồng 4 5 6 6 6 3 /4 Số chồng trên nắp hầm hàng : 2. Tàu có 17 miệng hầm hàng. Bố trí dọc của tàu được trình bày tại hình 3.33. CHƯƠNG 3 194 Hình 3.33 Tàu chở container Hakone Maru Hình 3.34 Mặt cắt ngang tàu chở hàng thùng Hakone Maru TÀU CHỞ HÀNG THÙNG TIÊU CHUẨN 195 Hình 3.35 Tàu container hiện đại Mặt cắt ngang tàu được giới thiệu tại hình 3.35 tiếp theo. Đáy đôi tàu cao 1690mm. Mạn đôi của tàu có chiều rộng mỗi mạn 3540mm. Các két trong đáy đôi, mạn đôi, deeptank dưới khoang No1, forepeak và afterpeak dùng chứa dự trữ của tàu và nước dằn. Tổng dung tích các két chứa dự trữ 3.370m3, chứa ballast 6.770m3. Tàu container đóng tại Việt Nam năm 2005-2006 có kích thước như sau: Chiều dài toàn bộ 184,1m Chiều dài giữa hai trụ 171,94m Chiều rộng 25,3m Chiều cao đến tweendeck 9,5m Chiều cao tính đến boong chính 13,5m Lượng chiếm nước 30.830t Chiều chìm 9,9m Công suất máy chính 13.320kW/113rpm Vận tốc trạng thái chở đầy tải 19,8HL/h Vận tốc tàu chạy dưới ballast 20,2HL/h Tầm hoạt động 15.000 NM CHƯƠNG 3 196 H ìn h 4. 36 a B ố tr í c hu ng t àu c on ta in er 1 70 0T E U TÀU CHỞ HÀNG THÙNG TIÊU CHUẨN 197 H ìn h 4. 36 b CHƯƠNG 3 198 H ìn h 4. 37 a X ếp c on ta in er t re ân ta øu TÀU CHỞ HÀNG THÙNG TIÊU CHUẨN 199 H ìn h 4. 37 b X ếp c on ta in er t re ân bo on g CHƯƠNG 3 200 H ìn h 4. 38 a B ố tr í c ác t an ks t àu c on ta in er TÀU CHỞ HÀNG THÙNG TIÊU CHUẨN 201 H ìn h 4. 38 b B ố tr í c ác t an ks t àu c on ta in er TÀI LIỆU THAM KHẢO 202 Tài liệu tham khảo 1. Ashyk V.V., 1975, 1985, “Проектирование судов”, Thiết kế tàu, tiếng Nga, NXB “Đóng tàu”, Leningrad. 2. Logatchev S. I., 1970, “Морские танкеры”, Tàu dầu đi biển, tiếng Nga, NXB “Đóng tàu”, Leningrad. 3. Manning G. C., 1956, “The Theory and Technique of Ship Design”, New York. 4. Melio M. D’Arcangelo (chủ biên) cùng nhóm tác giả, 1969, “Ship Design and Construction”, SNAME, N.Y. 5. Munro-Smith R., 1964, “Merchant Ship Design”, Hutchinson, London. 6. Munro-Smith R., 1967, “Applied Naval Architecture”, Longman, London. 7. Munro-Smith R., 1975, “Merchant Ship Types”, The Institute of Marine Engineers, London. 8. Nogid L. M., 1976, “Проектирование морских судов”, Thiết kế tàu biển, tiếng Nga, NXB “Đóng tàu”, Leningrad. 9. Taggart R., (chủ biên) cùng nhóm tác giả, 1980, “Ship Design and Construction”, SNAME, N.Y. 10. Nhóm tác giả: Nguyễn Đức Ân, Nguyễn Bân, Hồ Văn Bính, Hồ Quang Long, Trần Hùng Nam, Trần Công Nghị, Dương Đình Nguyên, “Sổ tay kỹ thuật đóng tàu thủy, Tập I”, 1978, NXB Khoa học và Kỹ thuật, Hà Nội. 11. Trần Công Nghị “Thiết kế tàu thủy”, 2006, tái bản lần thứ nhất, NXB ĐHQG TP Hồ Chí Minh.