Giáo trình điều động tàu part 2

Chia sẻ: Asdhdk Dalkjsdhak | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:16

Thêm vào BST

Báo xấu

162
lượt xem 52
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Các số liệu trên đều có trong tài liệu của tàu. Theo qui định SOLAS, đặc tính vòng quay trở của tàu (turning circle) và tốc độ điều động trong cảng (harbor speed) phải dán trên buồng lái.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Giáo trình điều động tàu part 2

nghi m ta rút ra ch s n nh hư ng, n u ch s n nh hư ng E = 8 thì con tàu ó có tính n nh hư ng t t. N u E < 7 thì n nh hư ng kém nhưng tính quay tr t t. Trong th c t , có th coi tàu có tính n nh hư ng t t n u trong i u ki n gió tác ng không quá c p 3(B) và s l n b lái là không l n hơn 4 l n trong 1 phút, cùng v i góc b lái kh i m t ph ng tr c d c không quá 2 n3 m i m n. Ví d : T àu X có chi u dài 136,4m, khi th nghi m t giá tr góc lái α = ± 200 t c tàu Vt = 14 h i lý/gi = 7,2 m/giây, xác nh ư c Tm = 149,7 giây. V y: d ài c a m t dao ng hoàn ch nh Sm = 149,7 x 7,2 = 1.077,8m Ch s n nh hư ng E = m = S 1077,8 =7,9 ≈ 8 . T c là con tàu này có tính n nh trên L 136,4 hư ng i t t. 1.2.4.4. Tính năng quay tr : Tính năng quay tr là s ph n ng nhanh chóng c a tàu v i góc b lái hay kh năng thay i hư ng chuy n ng và di chuy n c a nó theo qu o cong khi bánh lái l ch kh i v trí s không. o này ph thu c vào nh ng i u ki n ngo i c nh ban u như Các thông s chuy n ng trên qu gió, nư c, t c và tr ng thái c a tàu... Các tàu ngày nay có thi t b i u khi n chính là bánh lái, ngoài ra các tàu hi n i còn trang b thêm các chân v t m n (Thrusters). M t s tàu chuyên d ng không nh ng l y b ánh lái làm cơ quan i u khi n mà nó còn có kh năng thay i hư ng c a l c y theo yêu c u. Khi ch y trên hư ng i ã nh, thư ng con tàu không th t ng gi hư ng mà mũi luôn b o quanh hư ng i, ây chính là hi n tư ng o lái (theo m t chu k ỳ nào ó). Cư ng o lái ph thu c vào tác ng c a các ngo i l c như sóng, gió ... HL Do ng u l c Py, Ry α HL (a) (b) α P O Rx Ry P Py Py Px R Px G G βa O RPx Rx 8 βb Ry Do ng u l c Py, Ry RP βa > βb R RPy 8 RPx RPy t G trư c R RP im t G sau R im Hình 1.2. Hi n tư ng o lái (a): i m t tr ng tâm sau l c c n (b) : i m t tr ng tâm trư c l c c n Trên hình 1.2 gi thi t r ng dư i tác d ng c a l c này làm tàu l ch kh i hư ng i ã nh m t góc (α). G i t ng l c c n tác d ng lên chuy n ng c a tàu là R ( ư c t vào i m O) và t ng các ngo i l c tác d ng lên con tàu là P ư c t vào tâm tr ng l c G. C hai trư ng h p R và P u ư c phân tích ra hai thành ph n theo tr c d c (x) và tr c ngang (y) c a tàu, ư c kí hi u là Px, Py và Rx, Ry. Rõ ràng, trong c 2 trư ng h p , các thành ph n Rx và Px không nh hư ng n tính quay tr c a tàu. Còn các thành ph n R y và Py t o thành m t mô men l c có cánh tay òn OG. Tu ỳ t hu c 13
t c a O và G mà mô men này có th làm tăng o lái (a) và gi m o lái (b). im Trư ng h p 1.2a, mô men do c p ng u l c (Py, Ry) gây ra cùng chi u v i chi u l ch hư ng c a tàu. Như v y nó s tăng thêm hi n tư ng o lái. Trư ng h p 1.2b, mô men do c p ng u l c (Py, Ry) gây ra ngư c chi u v i chi u l ch hư ng c a tàu. Như v y nó s làm gi m hi n tư ng o lái, tàu n nh trên hư ng i hơn như ng tính năng quay tr kém. B ng th c nghi m ngư i ta th y r ng con tàu t tính năng i u ng t t nh t khi tâm i m c a l c c n và tâm i m c a ngo i l c trùng ho c g n trùng nhau (O ≡ G ho c O n m sau G m t chút). Do v y khi tính toán x p hàng, không nên tàu chúi mũi (làm cho i m O n m v phía trư c so v i i m G) mà nên chúi lái m t ít. ưa tàu v hư ng i b an u ph i b lái m t góc lái β , rõ ràng ta ph i b lái trư ng h p a l n hơn trư ng h p b (hình 1.2 β a > β b ). ng v i hai ch c năng cơ b n là gi Ngày nay h u h t các tàu u trang b h th ng lái t tàu n nh trên hư ng i hay thay i hư ng i chuy n ng theo m t quy lu t do yêu c u c a ngư i i u khi n. 1.3. Tính năng c a b ánh lái 1.3.1. L c c a bánh lái Bánh lái là m t thi t b không th thi u ư c trong i u ng tàu. Bánh lái gi cho tàu chuy n ng trên hư ng i ã nh ho c thay i hư ng c a tàu theo ý mu n c a ngư i i u khi n. Bánh lái ư c t phía sau chân v t và n m trong m t ph ng tr c d c c a tàu. Bánh lái có th q uay i m t góc nh t nh sang ph i ho c sang trái (kho ng t -45o n +45o) . Bánh lái có th ư c ch t o b ng các nguyên li u khác nhau, như ng m i b ánh lái u có hai b ph n cơ b n là tr c lái và m t bánh lái. Khi tàu ch y t i ho c khi ch y lùi thì dòng nư c ch y t mũi v lái ho c d òng nư c ch y t lái v mũi s tác d ng vào m t trư c ho c m t sau c a b ánh lái m t áp l c P. B ng th c nghi m, ngư i ta xây d ng công th c tính áp l c ó như sau: K1 × sin α P= × S ×V 2 (1.10) 0,195 + 0,305 sin α Trong ó: α : Góc b lái ( ). V: V n t c tàu (m/s). S : Di n tích m t bánh lái (m2). K1 : H s c a bánh lái ph thu c vào s chân v t và ư c l y như sau: K1 = 38 ÷ 42 (Kg/m2) v i tàu 1 chân v t. K1 = 20 ÷ 22,5 (Kg/m2) v i tàu 2 chân v t. L c c n p h thu c vào ph n chìm c a tàu, mu n có tác d ng t t thì bánh lái ph i có di n tích t l thích áng v i p h n chìm c a tàu, do ó di n tích m t bánh lái ph i ư c ch n theo t l phù h p v i con tàu. Ngư i ta có th tính di n tích m t b ánh lái d a trên công th c: L ×T S= (1.11) K2 Trong ó : L: Chi u d ài c a tàu (m). T : m n nư c c a tàu (m) K2: Ph thu c lo i tàu, thư ng K2 = 50 ÷ 70. 1.3.2. Tác d ng c a bánh lái khi tàu ch y t i Khi tàu chuy n ng th ng u thì nó ch ch u tác d ng c a l c y và l c c n. Khi b b ánh lái 1 góc nào ó, gi s như hình 1.3 (b lái sang ph i). Lúc này do tác d ng c a dòng ch y b ao và dòng do chân v t t o ra trên m t c a bánh lái n y sinh s phân b l i áp l c, m t bánh lái hư ng t i 14
dòng ch y b ao thì áp l c tăng, m t kia gi m. im t c a t ng các l c P này g n v p hía s ng lái và vuông góc v i m t b ánh lái: P = Px + Py (1.12) hi u rõ nh hư ng c a l c sinh ra khi b lái i m t góc, gi s t i tr ng tâm tàu G ư c l n thì P1 ' = P2 ' = Py . ; còn v chi u tác d ng thì P1 ' ↑↓ P2 ' . Rõ ràng, t m t c p l c P1 ' & P2 ' , v c p ng u l c Py , P2' làm cho mũi tàu quay v phía b lái, l c P1’ làm tàu d t ra ngoài vòng quay tr còn Px làm gi m chuy n ng t i c a tàu. Thư ng thì i m t c a áp l c P và các l c thu ng không cùng n m trên m t m t p h ng n m ngang, nên khi quay tr , con tàu ngoài vi c chuy n d ch ngang còn b nghiêng và chúi. o chuy n ng c a tàu do b lái là 1 ư ng cong do tr ng tâm tàu v ch ra. Tóm l i, qu Dòng nư c ch y t mũi v lái P'1 v P Py α Px P'2 Dòng nư c ch y t mũi v lái ωqt O1 1.3.3. Tác d ng ình 1.3. L láixkhi hi nydlo b lái và tác d ng c a nó khi tàu ch y t i Hc a bánh c u t ch ùi Gi s cho tàu ch y lùi, khi tàu ã có tr n lùi, ta b lái 1 góc nào ó (hình 1.4 b lái sang ph i). Lúc này do tác d ng c a dòng ch y bao và dòng do chân v t t o ra trên m t c a bánh lái n y sinh s phân b l i áp l c, m t b ánh lái hư ng t i dòng ch y b ao thì áp l c tăng, m t kia gi m. i m t c a t ng các l c P này g n v p hía s ng lái và vuông góc v i m t b ánh lái: P = Px + Py (1.13) hi u rõ nh hư ng c a l c sinh ra khi b lái i m t góc, tương t như khi ch y t i, t i l n thì P1 ' = P2 ' = Py . Còn v chi u tác d ng thì tr ng tâm tàu G t m t c p l c P1 ' & P2 ' . V P1 ' ↑↓ P2 ' . Rõ ràng, c p ng u l c Py , P ' làm cho mũi tàu quay ngư c v phía b lái, l c P2’ làm tàu 1 d t ra ngoài vòng quay tr còn Px làm gi m chuy n ng lùi c a tàu. Do i m t c a áp l c P và các l c thu ng không cùng n m trên m t m t p h ng n m ngang, nên khi quay tr , con tàu ngoài vi c chuy n d ch ngang còn b nghiêng và chúi. Qu o chuy n ng c a tàu khi ch y lùi và b lái là m t ư ng cong do tr ng tâm tàu v ch ra. Dòng nư c ch y t lái v mũi v P' 1 15 Px α
1.3.4. nh hư ng hình d ng bánh lái n l c bánh lái 1.3.4.1. Bánh lái thư ng: Là lo i b ánh lái mà toàn b di n tích c a m t bánh lái ư c t sau tr c cu ng lái (hình 1.5). Khi cho m t bánh lái l ch kh i m t p h ng tr c d c tàu 1 góc , p hát sinh ra m t mô-men quay tác d ng lên tr c b ánh lái là: Mq = Pxb (1.14) Trong ó: P : L c tác d ng lên m t b ánh lái . b : Kho ng cách t i m t l c tác d ng P t i tr c cu ng lái (m). Giá tr b ư c tính như sau: b = (0,2 + 0,3sinα)x l (1.15) l : Chi u r ng c a b ánh lái (m) : Góc b lái ( ). Bánh lái thư ng ph i ch u m t mô men xo n r t l n khi làm vi c. Trên các tàu l n hi n nay, bánh lái n ng hàng ch c t n, t c tàu l i l n, do ó p h i t o ra m t l c b lái r t l n. b lái ph i thông qua h th ng i n ho c i n thu l c. P b Bánh lái lo i này có tính ăn Bánh tlái thư ng ng k nh, do tr c lái ch u mô men xo n l n nên ít Hình 1.5. lái t , như ng c trang b trên các tàu bi n có t c cao mà ch y u trang b trên các lo i tàu bi n nh , t c ch m và các xà lan, các xu ng. 1.3.4.2. Bánh lái bù tr : Bánh lái bù tr là lo i b ánh lái mà m t c a t m lái n m c v hai phía tr c bánh lái. Di n tích phía trư c tr c lái kho ng 15 ÷ 30% di n tích toàn b m t lái (hình 16). Mô men quay (Mq) sinh ra ư c tính theo công th c: khi bánh lái l ch kh i m t ph ng tr c d c m t góc Mq = P1b1 - P2b2 (1.16) Trong ó: P1 và P2 : L c tác d ng lên m t phía trư c và m t p hía sau c a bánh lái (Kg) b1 và b2 : Kho ng cách tương ng t i m t các l c P1 và P2 (m) n tr lái. b1 b2 P2 P1 16
V i k t c u như v y, bánh lái bù tr kh c p h c ư c như c i m c a bánh lái thư ng, mô men xo n gây nên tr c lái gi m hơn so v i b ánh lái thư ng. Vì khi bánh lái làm vi c thì c m t trư c và m t sau tr c lái u ch u áp l c c a nư c. Bánh lái bù tr có tính ăn lái t t, b lái nh , d i u khi n. Thư ng dùng cho tàu bi n hi n nay. 1.3.4.3. Bánh lái n a bù tr : Bánh lái n a bù tr là lo i bánh lái bù tr như ng ch bù tr m t n a phía dư i (hình 1.7). Do ó, ngoài nh ng ưu i m c a b ánh lái bù tr thì bánh lái n a bù tr khi b lái s nh hơn. Tăng l c tác d ng do dòng nư c c a chân v t tác d ng vào m t b ánh lái. Bánh lái này thư ng dùng cho tàu có tc l n. 1.3.5. Xác nh góc b lái Trong công th c tính áp l c c a nư c tác d ng vào m t bánh lái, ta th y góc b lái và áp l c nư c không hoàn toàn t l thu n v i nhau, không ph i góc b lái càng tăng thì áp l c P c a nư c tác d ng vào bánh lái càng tăng. Vi c p hân tích áp l c P ra hai thành ph n phân l c theo chi u d c và chi u ngang tàu cho th y thành ph n l c theo chi u d c (Px) có xu hư ng làm gi m chuy n ng t i ho c lùi c a tàu. Thành ph n l c theo chi u ngang (Py) có tác d ng tích c c cho vi c quay tr . Trong k thu t i u ng tàu, yêu c u các y u t tác ng ph i làm cho con tàu i u khi n d dàng, t c tăng giá tr c a l c ngang Py, ng th i ph i m b o. Do ó , c n ph i s d ng góc lái h p lý gi m giá tr l c theo chi u d c t i m c th p nh t. xác nh giá tr góc b lái thích h p ta phân tích ba trư ng h p góc b lái, ó là góc b lái Hình 1.7. Bánh lái n a bù tr 15 ; 45 và 75 . Trong c ba trư ng h p gi s các i u ki n tác ng bên ngoài như nhau và t c 0 0 0 tàu không thay i (hình 1.8). Py Py =750 Py = 15 0 = 4 50 Px P Px P P Px (a) (b) (c) Hình 1.8. Giá tr góc lái b a trư ng h p: (a) =150; (b) = 450 và (c) = 75 0 Phân tích l c tác d ng lên bánh lái c ba trư ng h p ta th y r ng: nh hư ng t i t c góc b lái =15 0 : l c c n chuy n ng t i Px nh , m c tàu không áng k . Thành ph n l c Py cũng không l n nên tàu quay tr ch m. 17
góc b lái =450 : l c c n chuy n ng t i Px cũng l n, nên nh hư ng t i t c tàu. Nhưng thành ph n l c Py khá l n nên tàu quay tr nhanh. góc b lái =750 : l c c n chuy n ng t i Px l n hơn nhi u, nh hư ng t i t c tàu r t l n. Nhưng thành ph n l c Py không l n nên tàu quay tr cũng không nhanh. Qua phân tích ba góc lái trên, nh n th y góc b lái =450 làm tàu quay tr nhanh nh t, nhưng v n chưa t t vì t c tàu b tác ng nhi u (gi m áng k ). K t h p gi a lý thuy t và th c t , ngư i ta th y r ng góc b lái t t nh t cho các tàu nên t 30 ÷ 400. Các tàu ngày nay thư ng ư c thi t k góc b lái sang hai bên t 0÷ 450. Như ng góc b lái t t nh t nên s d ng t 0 ÷ 350. 1.4.chuy n ng quay tr c a tàu 1.4.1. nh nghĩa và quá trình quay tr c a tàu Khi tàu ang chuy n ng, n u ta b lái v m t bên m n v i m t góc nào ó so v i v trí s không, con tàu s v lên m t quĩ o cong, ó chính là vòng quay tr v i b án kính xác nh. Giá tr b án kính này ph thu c vào t c tàu và góc b lái. nh nghĩa: Vòng quay tr c a tàu là qu o chuy n ng c a tr ng tâm (G) c a tàu khi ta b lái sang m t b ên m n v i m t góc lái nh t nh nào ó. Sx =10o =17o5 =35o 35o = 17o5 Sy  o 10 Hình 1.9. Các góc lái khác nhau và quĩ o quay tr tương ng Khi chân v t q uay trong nư c sinh ra m t l c y làm tàu chuy n ng. N u b lái cho tàu quay tr thì l c này v n t n t i và giá tr c a nó ư c xác nh theo công th c: N U dcv = (1.17) 9V Trong ó: Udcv : L c y c a chân v t. N : Công su t hi u d ng c a máy. V:T c tàu. Khi b lái sang m t b ên thì dòng nư c ch y b ao xung quanh v tàu và dòng nư c do chân v t y s tác d ng vào m t bánh lái, gây nên áp l c P làm tàu quay tr và gi m chuy n ng th ng c a tàu. M i góc lái khác nhau thì tr ng tâm tàu v ch nên các qu o khác nhau. o v ch ra càng h p. V n t c nh thì ư ng kính vòng quay tr nh Góc lái càng l n qu nhưng th i gian quay tr tăng (xem hình 1.9). Quá trình quay tr c a tàu: Giai o n 1: Còn g i là giai o n , là th i gian c n thi t b bánh lái t s không (0 0) n góc lái 0 nào ó. T c là t khi b t u b lái cho n khi b lái xong. Trung bình, giai o n này kéo dài t 1 0 ÷ 15 giây. giai o n này b t u xu t hi n và phát tri n thành ph n thu ng h c tác d ng lên 18
bánh lái, hay còn g i là áp l c c a nư c. áp l c này ban u không cân b ng v i áp l c c a nư c tác ng vào ph n trư c c a thân v tàu bên m n cùng v i hư ng b lai. Lúc ó tàu v a chuy n ng ti n lên, v a d ch chuy n ngư c v i phía b lái và nghiêng v phía b lái m t góc kho ng 2 ÷ 3 o. S d ch chuy n này s gi m d n và m t h n khi b t u xu t hi n góc quay, lúc này tàu có xu hư ng ng mũi v phía b lái. Giai o n này còn g i là giai o n ch t vì tàu chưa nghe lái. Giai o n 2: Còn g i là giai o n ti n tri n, tính t khi b lái xong cho n khi tàu b t u có s nh (tàu ã quay ư c 90 ÷100o), chuy n ng tròn u , lúc n y v n t c góc quay tr t giá tr c lúc này l c c n ã cân b ng. giai o n này xu t hi n góc nghiêng ngang cùng hư ng v i m n b lái. Giai o n 3: G i là giai o n lư n n nh hay là giai o n quay tr n nh: t lúc v n t c góc b ng h ng s , n u không thay i góc b lái, không nh hư ng môi trư ng bên ngoài. Vòng quay tr c a tàu ư c bi u di n như hình. 1.11. β=Drift Angle Turning center Pivot Point β Point of Gravity Turning Radius Pivot Point Track Bow Track Point of Gravity Track Hình 1.10. Con tàu khi quay tr 1.4.2. Các y u t c a vòng quay tr Track Stern 1.4.2.1. ư ng kính quay tr và ư ng kính l n nh t c a vòng quay tr : ư ng kính vòng quay tr (ký hi u Dn): ư ng kính vòng quay tr là ư ng kính c a vòng tròn do tr ng tâm tàu v ch ra sau khi tàu quay tr v i m t góc b lái nh t nh, thư ng là góc lái t i a (g i là ư ng kính vòng quay tr n nh),. B ng th c nghi m thì: L2 × T (1.13) Dn = 10S Trong ó : L: Chi u dài tàu (m). 19
T: M n nư c c a tàu (m). S : Di n tích bánh lái (m2). Chúng ta có th xác nh ư ng kính vòng quay tr theo chi u d ài tàu, ho c d a vào h s kinh nghi m cho t ng lo i tàu và th c t . Nó bi u th tính năng quay tr c a tàu. ư ng kính l n nh t c a vòng quay tr (ký hi u Dmax): ư ng kính l n nh t c a vòng quay tr là kho ng cách di chuy n theo chi u ngang tính t tr ng tâm tàu lúc b lái n khi con tàu ã quay ư c 180o. Th c nghi m cho th y Dmax > Dn. Nó bi u th kh năng tránh va v phía m n q uay tr theo chi u ngang. Theo qui nh c a IMO “IMO A 751(18)”, tàu óng sau 01/07/1994 thì Dmax ≤ 5 L. TRANSFER 9 KTS TOTAL ADVANCE ADVANCE 8 KTS TACTICAL DIAMETER Dn 12 KTS HìnhDRIFT Vòng quay tr c a tàu 1.11. ANGLE 1.4.2.2. Nghiêng ngang khi quay tr : Gi s con tàu ư c b lái quay ph i như hình 1.12, tàu chuy n ng quay v i t c góc ω. G i Flt là l c li tâm, l c li tâm này ư c t vào tr ng tâm G c a tàu và y con tàu ra xa vòng quay, R là l c c n tác d ng vào ph n chìm c a tàu, P là áp l c nư c tác ng lên m t b ánh lái. Giá tr góc nghiêng ngang p h thu c góc b lái và t c c a tàu - V. Ta bi t r ng lúc u góc = 2 ÷ 3 o v p hía b lái, khi quán tính còn nh . Giá tr này có xu hư ng tăng, sau ó theo s tăng lên c a l c quán tính t vào tr ng tâm tàu làm cho tàu cân b ng, i u này s làm cho tàu nghiêng ngang v p hía ngoài vòng quay tr . L c q uán tính gây nghiêng ngang khi quay tr ư c g i là l c nghiêng ngang ng, th c t góc nghiêng ngang ng có th t n giá tr khá l n. Tàu s ti p t c chuy n ng trên vòng quay tr , lúc vòng quay tr n nh thì gi m xu ng và t m t giá tr n nh nào ó, giá tr góc nghiêng này là hàm s c a t c quay tr ( = f (ω)). L c li tâm Flt làm cho t u có xu hư ng b y tr ng tâm tàu ra xa tâm vòng quay tr . ω W1 L0 W0 20 Flt G B R L1
T công th c tính l c li tâm : m ×V 2 Flt = (1.14). r G i mô men h i ph c c a tàu là Mn, giá tr Mn ư c tính theo công th c : Mn = Dxhxsin . m ⋅ g ⋅V 2 d ( Z G − ) cos Hay Mn= Dhsin = g ×r 2 m ⋅ g ⋅V 2 θ nhá => tgθ ≈ θ d (Z G − ) => tg = D×h×r × g 2 V2 d ( Z G − ) (1.15) (công th c G.A Fzirso) => maxo = 1,4 h× L 2 Ho c công th c th c nghi m: V2 ×b θ max = 1,54 0 (1.16) r ×h Trong ó : M : Kh i lư ng c con tàu. D : Lư ng r nư c c a tàu. g : Gia t c tr ng trư ng (9,81m/giây2). V: T c tàu (m/giây). Flt : L c li tâm. : Góc nghiêng ngang khi quay tr . r: Bán kính quay tr . h: Chi u cao th v ng ban u. d: M n nư c trung bình c a tàu. ZG : Cao tr ng tâm tàu. b : Kho ng cách gi a tr ng tâm G và tâm n i B c a tàu. Nhìn vào công th c 1 .15 và 1.16 ta th y góc nghiêng ngang t i a khi quay tr t l thu n v i bình phương t c và t l ngh ch v i chi u cao th v ng ban u. i u này cho th y khi quay tr v i v n t c l n d b l t tàu, nh t là tàu có chi u cao th v ng nh như tàu ch container, tàu ch g ... i u này c n c bi t quan tâm khi quay tr tàu trong i u ki n sóng gió. N u tàu có góc nghiêng ban u ( o) thì nó nh hư ng n góc nghiêng ngang t i a trên vòng quay tr . Tu ỳ thu c bên quay tr mà ư ng kính quay tr có th gi m ho c tăng (tàu ch g trư c kia thư ng có o ban u). ≤ 12o, tàu khách và Tàu hàng khô theo quy nh góc nghiêng ngang ban u do quay tr ≤ 17 . o quân s 16 12 Khi 1 0 n nh 2 8 4
1.4.2.3. Kho ng d ch chuy n theo chi u ngang - Transfer (kí hi u Tr): Kho ng d ch chuy n theo chi u ngang là kho ng cách tính t tr ng tâm tàu khi nó ã quay ư c 90 o n hư ng ban u theo chi u ngang. Th c nghi m cho th y giá tr Tr = (0,25 ÷ 0,5)Dn, Tr bi u th kh năng tránh va theo chi u ngang, kh năng tàu chuy n hư ng sang hư ng m i, giúp ta tránh va chư ng ng i theo phía trư c ho c tính toán quãng ư ng chuy n sang hư ng m i. 1.4.2.4. Kho ng d ch chuy n theo chi u d c – Advance (kí hi u Ad) : Kho ng cách tính t tr ng tâm tàu t i v chí khi b t u b lái n khi quay ư c 90o theo chi u d c tính trên hư ng chuy n d ch, g i là kho ng d ch chuy n d c. B ng th c nghi m cho th y giá tr Ad = (0,6 ÷ 1 ,2)Dn. Kho ng d ch chuy n theo chi u d c cho ta kh năng tránh va theo chi u d c, ngoài ra còn i vào hư ng m i khi quay tr cho phép tính kho ng cách và góc quay c n thi t o n cong, khúc ngo t, kênh lu ng ... Theo qui nh c a IMO “IMO A 751(18)”, tàu óng sau 01/07/1994 thì Ad≤ 4,5 L. 1.4.2.5. Kho ng d ch chuy n ngư c : o n d ch chuy n tính t tr ng tâm tàu theo chi u ngang ngư c v i hư ng b lái g i là kho ng d ch chuy n ngư c. B ng th c nghi m cũng cho th y kho ng d ch chuy n ngư c = (0,05 ÷ 0,1)Dn hay ≤ . B 2 Kho ng d ch chuy n ngư c bi u th kh năng tránh va theo phía ngư c v i phía quay tr . 1.4.2.6. Góc d t và tính năng quay tr : Góc d t β là góc gi a m t p h ng tr c d c tàu và ư ng th ng ti p tuy n v i vòng quay tr i qua tr ng tâm t u . Thư ng β = 10 ÷ 15o, β càng l n th hi n tính năng quay tr c a con t u càng cao. Góc β xu t hi n khi tàu b lái xong và luôn m n phía ngoài vòng quay tr . 1.4.2.7. V n t c và th i gian quay tr : V n t c d ài trên vòng quay tr coi như v n t c dài c a tr ng tâm tàu, V dài các i m khác nhau thì khác nhau. Th i gian c a m t chu kỳ quay tr là Tqtr . Quãng ư ng c a 1 chu kỳ q uay tr ư c tính như sau: S quaytro =Tquaytro × v quaytro 360' 1.4.2.8. T c b gi m khi quay tr : Qua vi c t h nghi m th y r ng 1 con tàu ch d u lo i r t l n VLCC “Very Large Cruide Carrier” m t tr n t i t 25 ÷30% m i l n i hư ng 90. N u ang ch y v i t c 12 h i lý/gi , khi ch còn 2 ÷3 h i lý/gi (gi s b lái h t v m t b ên). Hình 1.14 miêu t k t thúc 1 vòng quay t c m t con tàu khi b h t lái quay tr , t c ban u khi ti n hành b lái quay là 12 h i lý/gi , sau khi quay ư c 90 gi m còn 6,5 h i lý/gi và khi quay ư c 1800 t c tc ch còn 4,5 h i lý/gi . i hư ng 900 . T c = 6,5 nơ. i hư ng 1800 .T c = 4,2 nơ. Th i Thay Thay Th i gian: 4 phút 30 giây gian trôi qua: 9 phút 20 giây Chi u dài tàu 22 T ng th i gian m t 21 phút 5 giây
1.4.3. Tâm quay và v trí c a nó 1.4.3.1. Khái ni m, nh ngh ĩa v tâm quay: Khi con tàu quay tr , nó s quay xung quanh m t i m n m trên tr c d c c a tàu, i m ó ư c g i là tâm quay (Pivot point). Khi tàu chuy n ng t i, tâm quay n m kho ng 1/4 chi u d ài tàu tính t mũi, còn khi lùi tâm quay n m 1/4 chi u d ài tàu tính t lái. 1.4.3.2. Các y u t nh h ư ng n tâm quay và lưu ý trong i u ng: Tc chuy n ng c a tàu: khi tàu b t u chuy n ng tâm quay vào kho ng 1/3 chi u dài c a tàu tính t mũi ho c lái (t i ho c lùi), khi t c tàu ã n nh tâm quay s vào kho ng 1/4 chi u d ài c a t u tính t mũi ho c lái. Khi chúi uôi: Tâm quay có su hư ng d ch chuy n v phía gi a tàu Khi chúi mũi: Tâm quay chuy n d ch v phía trư c 1.4.4. Các y u t nh hư ng n quay tr và ánh giá tính năng i u ng t l n vòng quay tr Các y u t nh hư ng n quay tr : - nh hư ng c a nông c n: sâu nơi quay tr và T là m n nư c c a tàu lúc quay tr , ngư i ta th y r ng khi t G i H là s H/T < 2 ,5 b t u có nh hư ng c a nông c n. Qua th c nghi m cho th y ư ng kính vòng quay tr tăng lên. Tàu quay nhanh hơn nư c sâu vì trong lúc quay t c tàu gi m không nhanh như nư c sâu (hình 1.15). - nh hư ng c a chi u quay chân v t: V i tàu chân v t chi u ph i, bán kính quay tr khi quay sang trái s nh hơn khi quay sang ph i do tác ng c a thành ph n l c y ngang. Tuy nhiên, chênh l ch này r t nh . - nh hư ng c a m n nư c: Khi tàu x p y hàng ư ng kính vòng quay tr s l n hơn so v i không hàng khi quay cùng t c và cùng i u ki n ngo i c nh. - nh hư ng do chúi: N u chúi mũi, ư ng kính quay tr nh hơn chúi lái nhưng t c quay ch m hơn so v i chúi lái. - nh hư ng do nghiêng: Tàu d quay v phía m n cao và vòng quay tr v p hía m n ó s nh hơn khi quay v phía m n th p . Nư c nông s sâu trung bình Nư c sâu 23
ánh giá tính năng i u ng tàu t l n vòng quay tr : Tính năng quay tr là m t trong nh ng tính năng i u ng tàu quan tr ng mà ngư i i u khi n c n p h i n m ư c. Vòng quay tr c a m t con tàu càng nh th hi n tính năng quay tr càng t t. 1.4.5. Xác nh vòng quay tr c a tàu nh ( o phương v và kho ng cách t i 1 m c 1.4.5.1. S d ng Radar v i 1 phao ho c m c tiêu c tiêu): -Cơ s c a ph ương pháp: T m t v trí ư c ch n xác nh vòng quay tr , b h t lái v m t bên, liên t c o p hương v và kho ng cách t i m c tiêu. T m c tiêu thao tác phương v ngh ch. T p h p các v trí quan sát (phương v và kho ng cách cho ta v trí tàu). -Cách xác nh thông s : Khi b t u cho tàu ch y, b bánh lái sang 1 bên t i a và gi nguyên góc b lái. C kho ng 10 giây c s li u phương v và kho ng t i m c tiêu ã ch n, sau ó ghi vào b ng sau: Phương v ( Phương v ngh ch ( Stt ) Kho ng cách (h i lý) ) 01 02 … … … … 40 -Cách v : Trên tr c th ng ng trùng v i hư ng 000 0, l y v trí ban u c a tàu. T v trí ó k các phương v , trên ó l y d ài b ng kho ng cách t v trí ban u c a tàu n m c tiêu. Xác nh các v trí ti p theo trên cơ s c a p hương pháp, n i các v trí l i v i nhau cho ta vòng quay tr . 1.4.5.2. Phương pháp hư ng và t c : -Cơ s c a ph ương pháp: V i 2 thông s hư ng và t c c a tàu ã o ư c, ta xác nh trên m i hư ng c th , trong vòng 10 giây tàu ta i ư c quãng ư ng là: Tc tàu X 1852 Tc tàu X 1852 = X 10 3600 360 V i 2 thông s hư ng và quãng ư ng tàu i ư c trong 10 giây trên hư ng i ó, ta s xác nh ư c qu ĩ o v trí tàu, t p h p các v trí ó cho ta vòng quay tr cu tàu. -Xác nh thông s : Cho tàu ch y, b bánh lái h t v m t b ên và gi nguyên góc lái ó . C 10 giây m t l n ghi l i hư ng và t c tàu. Khi tàu quay ư c 3600 so v i hư ng ban u thì thôi. Các thông s ghi chép vào b ng sau: Hư ng ( Stt ) Tc (h i lý/gi ) Kho ng cách (mét) 01 02 … 24
… … … 40 -Cách v : i s hư ng và kho ng cách, ch n 1 tr c th ng ng trùng v i hư ng 0000, l y g c t a (O) là v trí tàu lúc b t u b lái. T i m O k hư ng C1 và xác nh quãng ư ng tàu i ư c trong 10 giây trên hư ng C1, tìm ư c i m A1, c l n lư t như v y ta ư c các i m A2,…An, n i l i cho ta vòng quay tr c a tàu (thư ng kho ng 40 i m). 1.4.5.3. S d ng GPS: -Cơ s c a ph ương pháp: Cơ s chuy n v trí tàu t m t c u sang m t p h ng (t a các) (do vi c ta không th tr c ti p ch m các i m v trí t GPS lên h i mà ph i v trên 1 t gi y). T t a (ϕ, λ) trong b ng ta th hi n v trí tàu trên t a các (Oxy) theo công th c: Yi = ∆ϕi X 1852 (m) ∆ϕi = ϕi - ϕ1 Xi = ∆λi X 1852 X Cosϕi (m) ∆λi = λi - λ1 (Xi, Yi) tương ng trên h t a Th hi n t ng c p t a các cho v trí tàu, t p h p các v trí tàu này cho ta vòng quay tr . - Xác nh các thông s : Khi b t u cho tàu ch y, ngư i b lái ng th i b lái sang ph i (ho c trái) v i góc b lái t i (ϕi, λi) c a tàu 1 l n. a và gi nguyên bánh lái góc b lái ó. C sau kho ng 10 giây ghi l i t a Ghi liên t c như v y vào b ng dư i ây khi tàu quay ư c 360 0 so v i hư ng b lái ban u thì thôi. ϕi ( ) λi ( ) ∆ϕi (%/phút) ∆λi(%/phút) Stt Xi (m) Yi (m) 01 02 …… … … … … … 40 -Cách v : Sau khi xác nh ư c Xi và Yi. Trên tr c hoành Ox ta l y hoành Xi Trên tr c tung Oy ta l y tung Yi 1.4.5.4. Các phương pháp khác: - S d ng góc k p ngang - S d ng v t nh t u chuy n ng trên màn hình RADAR. 1.4.5.5. Ví d minh ho cho vòng quay tr c a 1 tàu hàng: Các thông s : LOA=143,402m; Lpp=134,112m; Breadth=19,812m; Depth=12,344m; Full Draft=9,054m; Full load Displacement= 19.126T; Máy chính MCR =5.130BHP X 500RPM., NOR=4.540 X 480RPM; Bridge to Bow = 113,5m; Bridge to stern=30m turning circle Full load Ballast Advance Transfer Time Advance Transfer Time Full ah’ d Port 1,795ft 770ft 2m-05s 1,365ft 735ft 1m-54s 10.9kts Stb 1,630ft 830ft 2m-00s 1,345ft 630ft 1m-50s Half ah’ d Port 1,780ft 770ft 2m-21s 1,315ft 670ft 2m-15s 9.6 kts Stb 1,610ft 830ft 2m-15s 1,320ft 735ft 2m-09s Warning: The response of the above named vessel may be difference from that listed above if any of the following conditions, upon which maneuvering information is based are varied 1. Calm weather-wind 10 knots or less, calm sea. 2. No current. 3. Water depth twice the vessel’s draft greater 25
4. Clean hull. 5. Intermediate draft or unusual trim. 1.5. Chân v t và tác d ng c a nó trong i u ng tàu 1.5.1. L c y phát sinh khi chân v t quay 1.5.1.1. Khái ni m: Chân v t là b ph n cu i cùng chuy n công su t c a máy thành l c y cho tàu chuy n ng t i ho c lùi. M t khác, chân v t còn nh hư ng t i tính năng quay tr c a tàu. V v n này, ngư i i u khi n tàu c n ph i n m v ng l i d ng các ưu như c i m c a nó trong quá trình i u ng. Chân v t c a tàu có 3, 4 hay nhi u cánh. S lư ng cánh nhi u hay ít không nh hư ng n tính năng quay tr , chân v t nhi u cánh khi ho t ng s gi m rung c a tàu so v i chân v t ít cánh. V i tàu 1 chân v t, thì chân v t ư c t sau lái tàu, n m trong m t p h ng tr c d c và trư c bánh lái. Pha c a chân v t hay còn g i là b ư c c a chân v t ó là kho ng cách m t i m trên u c a cánh chân v t t nh ti n ư c khi chân v t ó quay ư c m t vòng trong th c. Giá tr th c d ng c a bư c chân v t ư c tính theo công th c sau ây: SV η c = c c (1.17) 75 N h Trong ó: Sc : áp l c c a chân v t Vc : T c chuy n ng c a chân v t Nh : Công su t h u ích c a máy. Khi tàu ch y t i, n u ng t lái tàu nhìn v p hía mũi mà th y cánh chân v t quay theo chi u thu n chi u kim ng h thì ư c g i là chân v t chi u ph i. Chân v t chi u trái thì ngư c l i, khi tàu ch y t i, n u ng t lái tàu nhìn v phía mũi mà th y cánh chân v t quay theo chi u ngư c chi u kim ng h thì ư c g i là chân v t chi u trái (hình 1. 16). Tàu ch y t i - Chân v t chi u ph i Tàu ch y t i - Chân v t chi u trái Hình 1.16. Chân v t chi u p h i và chân v t chi u trái 1.5.1.2. L c y phát sinh khi chân v t quay: Khi chân v t quay trong nư c dòng nư c sinh ra do thành ph n p hân l c ngang luôn bao quanh bánh lái ngay c khi bánh lái n m trong m t p h ng tr c d c c a tàu, nghĩa là khi bánh lái s không. - Thành ph n phân l c ngang C: th y rõ nh hư ng c a chi u quay chân v t t i tính năng quay tr ta ti n hành xét m t chân v t chi u ph i 4 cánh, v trí các cánh ư c kí hi u là I, II, III, IV và các phân l c ngang do các cánh sinh ra ư c kí hi u là C1, C2, C3, C4 tương ng khi tàu ch y t i. (hình 1.17). Cánh I y lu ng nư c phía trên quay sang ngang và xu ng dư i, t o ra phân l c ngang C1, 26
phân l c ngang C1 có chi u t trên xu ng d ư i theo chi u th ng ng nên không gây nh hư ng n quay tr c a tàu, ph n l c c a nư c D1 có chi u ngư c l i, có tác d ng nâng lái t u lên. Cánh II n m b ên ph i q uay t trên xu ng và sang ngang qu t m t lu ng nư c t p h i q ua trái, phân l c ngang C2 tác d ng tr c ti p vào ph n dư i m t bên ph i c a b ánh lái, làm cho lái tàu d ch chuy n sang trái. Ph n l c nư c D2 có tác d ng làm cho lái tàu d ch chuy n v phía bên ph i. Cánh III n m p hía dư i, quay t dư i lên trên t o ra phân l c ngang C3 có chi u sang ngang và lên trên. Phân l c ngang C3 không nh hư ng gì n quay tr c a tàu. Ph n l c c a n ơc D2 có tác d ng dìm lai tàu xu ng. ω C2 D3 D4 C1 I IV II C3 D2 C4 III D1 Hình 1.17. Thành ph n l c ngang C sinh ra khi chân v t chi u trái ch y t i Cánh IV n m b ên trái qu t m t kh i nư c t d ư i lên trên v i p hân l c ngang C4 p tr c ti p vào m t trên bên trái c a b ánh lái. Phân l c ngang C4 có tác d ng làm ph n lái tàu ng sang ph i, ph n l c nư c D4 tương ng có tác d ng y lai tàu sang phía bên trái. Qua phân tích trên th y r ng l c C1 và C3 không gây nh hư ng gì n quay tr mà ch có C2 và C4 m i có tác d ng. Hai l c này ngư c chi u nhau và có phương vuông góc v i m t ph ng tr c d c c a tàu. Ta th y cánh II làm vi c sâu hơn cánh IV nên l c C2 > C4. N u g i l c t ng h p c a chúng là C thì ta có th vi t C = C2 - C4. Như v y t ng h p l c C cùng chi u v i C2, làm cho lái tàu chuy n d ch v phía bên trái. Cũng qua phân tích trên ta th y r ng l c D1 và D3 không gây nh hư ng gì n q uay tr mà ch có D2 và D4 m i có tác d ng. Hai l c này ngư c chi u nhau và có l n khác nhau. Ta th y cánh II làm vi c sâu hơn cánh IV nên l c D2 > D4. N u g i l c t ng h p c a chúng là D thì ta có th vi t D = D2 - D4. Như v y t ng h p l c D cùng chi u v i D2 làm cho lai tàu d ch chuy n v b ên ph i. 1.5.2.Các dòng nư c sinh ra khi chân v t quay 1.5.2.1. Dòng nư c ch y t mũi v lái: Khi chân v t quay y tàu chuy n ng t i thì xu t hi n dòng nư c ch y t mũi v lái, n u s không thì áp l c c a nư c tác d ng cân b ng trên 2 m t b ánh lái, vì v y s không gây bánh lái nh hư ng n quay tr c a tàu mà ch làm cho tàu luôn chuy n ng th ng. N u b lái v m t bên m n nào ó thì dòng này k t h p v i thành ph n ph n l c d c c a dòng nư c xoáy tròn do chân v t t o ra s t o nên áp l c nư c trên m t bánh lái làm cho tàu ng mũi v m n b lái. 1.5.2.2. Thành ph n xoáy tròn do chân v t t o ra: Khi chân v t quay p lu ng nư c v p hía sau y tàu chuy n ng v phía trư c, lu ng nư c này t o thành m t dòng nư c cu n tròn theo chi u ngang c a chân v t. Các ph n t c a dòng b y lui, ng th i tham gia 2 chuy n ng, v a chuy n ng quay v a chuy n ng th ng. Khi y lùi có th chia thành 2 thành ph n tương ng và có 2 ph n l c ó là: ó, dòng b Thành ph n phân l c ngang, ký hi u C, Thành ph n phân l c d c, ký hi u d . 27
1.5.2.3. Dòng nư c hút theo tàu: Khi ng yên, thân tàu s chi m m t lư ng r nư c úng b ng th tích ph n chìm c a nó. N u chân v t p nư c y tàu ti n v p hía trư c thì ph n chìm ó s l i p hía sau m t vùng tr ng. Do s chênh l ch v áp su t mà nư c xung quanh nhanh chóng tràn vào l p ch tr ng ó và khi tàu ti p t c ch y t i thì các kho ng tr ng ư c hình thành n i ti p nhau. Nư c cũng ti p t c chuy n ng tràn vào l p nh ng kho ng tr ng trên. Khi ó s hình thành m t dòng nư c u i theo s l i. Ngư i ta g i dòng nư c chuy n ng c a tàu l p ch tr ng ó do ph n chìm c a v tàu này là dòng nư c hút theo tàu. T c c a dòng nư c hút theo m nh nh t g n m t nư c, gi m d n và t giá tr g n b ng không d ư i ki tàu. N u tàu có chân v t chi u ph i khi ch y t i, dòng n o c tràn vào này s sinh ra m t l c có tác d ng y lái tàu qua trái. L c này ký hi u là b. M t khác, dòng này vì có chuy n ng xuôi theo tàu nên m t ph n nào ó ã sinh ra l c c n dòng nư c ch y t mũi v lái, làm gi m áp l c tác d ng lên m t b ánh lái khi bánh lái b sang m t m n nào ó . Khi tàu ng yên, dòng này không t n t i, nó ch xu t hi n khi tàu b t u chuy n ng và tăng theo v n t c tàu. Tàu có hình h p thì dòng theo m nh, vì v y các tàu có ph n lái vuông, á y b ng ph ng thư ng khó nghe lái hơn tàu có áy và uôi thon. 1.5.3. Hi u ng chân v t t i c tính i u ng tàu 1.5.3.1. Khi tàu ch y t i bánh lái s không: - Xét m t chân v t chi u ph i: 1. Thành ph n phân l c ngang C: Như m c 1.5.1.2. ã trình bày, t ng h p thành ph n p hân l c ngang C cùng chi u v i chi u tác d ng c a C2, C = C2 - C4, thành ph n này có tác d ng y lái tàu sang trái, mũi tàu sang ph i (v i chân v t chi u ph i) (hình 1.18), còn v i chân v t chi u trái thì ngư c l i, t ng h p l c C s y lái tàu sang ph i còn mũi tàu sang trái) 2. Thành ph n ph n l c c a nư c D: Thành ph n này sinh ra khi tàu có tr n t i. T ng h p D cùng chi u v i chi u tác d ng c a D3, D = D3 - D1, thành ph n này có tác d ng y lái tàu sang ph i, mũi tàu sang trái (v i chân v t chi u p h i) (hình 1.18), còn v i chân v t chi u trái thì ngư c l i, t ng h p l c D s y lái tàu sang trái, mũi tàu sang ph i. 3. Thành ph n dòng nư c hút theo tàu b: Như m c 1 .5.2.3. ã trình bày, dòng nư c hút theo tàu b có tác d ng ưa mũi sang ph i, lái tàu sang trái (v i chân v t chi u p h i), v i chân v t chi u trái thì ngư c l i, dòng hút theo tàu có tác d ng y lái tàu qua ph i, mũi tàu sang trái. Ngư i ta nh n th y r ng, khi chân v t chi u p h i quay, tàu có tr n t i thì t ng h p thành ph n phân l c ngang C và thành ph n do dòng nư c hút theo tàu b s l n hơn ph n l c D. Hay nói cách khác C + b > D, t c là làm cho lái tàu sang trái mũi sang ph i. N u chân v t chi u trái thì ngư c l i, t ng h p C + b > D, nhưng lái tàu l i ng ph i còn mũi ng trái. ω C2 D3 C1 D4 I II IV C4 III C3 D2 D1 Hình 1.18. Hi u ng chân v t t i c tính i u ng tàu (chân v t chi u p h i, tàu ch y t i, bánh lái s không) 28