H
HuyNam
Guest
ỔN ĐỊNH TÀU
Tải tài liệu
ỔN ĐỊNH TÀU 1
ỔN ĐỊNH TÀU 2
ỔN ĐỊNH TÀU 3
Nguồn: khoa hàng hải
Tham khảo thêm
Khái niệm cơ bản về ổn định tàu
Thuyền trưởng NGUYỄN TRAI
Khi nói đến ổn định tàu, người ta muốn biết liệu tàu có thể bị lật hay chìm không, yếu tố nào sẽ bảo đảm tàu ổn định?...
Trước khi bàn về vấn đề này, hãy cùng tìm hiểu một số khái niệm cơ bản về ổn định.
Tàu nổi, tàu chìm ra sao?
Tàu nổi cân bằng trong nước là do lực đẩy của nước lên vỏ tàu cân bằng với trọng lực của tàu. Nếu so sánh về trọng lượng, trọng lượng (P) của tàu bằng trọng lượng của khối nước (D) dưới đáy tàu mà tàu đang chiếm chỗ.
Trọng lực tàu tác động vào trọng tâm (G) của tàu. Lực đẩy nước tác động vào tâm nổi (B) của khối nước nằm dưới đáy tàu. Hai véctơ lực này bằng nhau, trái chiều và cùng nằm trên một đường thẳng đứng - Lúc đó, tàu sẽ nổi cân bằng.
Nếu xếp thêm một lượng hàng (p), tàu chìm dần, và ngừng chìm khi trọng lượng khối nước dưới đáy tàu tăng thêm một lượng (p) tương ứng. Tương tự như vậy, nếu dỡ một lượng hàng (p) ra khỏi tàu, tàu sẽ nổi dần, và sẽ ngừng nổi khi trọng lượng của khối nước dưới đáy tàu giảm đi một lượng tương ứng (p).
Khi trọng lực tàu lớn hơn sức đẩy tối đa của nước lên vỏ tàu, tàu sẽ bị chìm.
Đường mớn nước chuyên chở và dấu hiệu an toàn?
Sức nổi của mỗi tàu là giới hạn và phụ thuộc vào phần diện tích ngâm nước của mỗi vỏ tàu. Để tránh chở quá sức nổi an toàn của mỗi tàu, người ta đã kẻ đường giới hạn chuyên chở, gọi là dấu mớn nước (draft marks). Khoảng cách từ đường chuyên chở giới hạn đến mép mặt boong chính, gọi là chiều cao mạn khô tối thiểu (freeboard) - Đó chính là lượng nổi dự trữ tối thiểu, là “chiếc phao cứu sinh duy nhất” của mỗi tàu.
Khi xếp hàng quá đường nước cho phép, tàu sẽ mất khả năng nổi an toàn. Nếu trên hành trình, tàu gặp thêm tải đột ngột như hàng trên boong bị ngấm nước, băng tuyết hay nước biển ngập trên mặt boong, tàu sẽ mất khả năng nổi.
Tâm nghiêng ngang của tàu và mốc giới hạn sự ổn định?
Tương tự như quả lắc, quả lắc lắc quanh một tâm, gọi là tâm lắc. Tàu lắc ngang một góc nhỏ dưới 10 độ (phải-trái), cũng lắc quanh một tâm, gọi là tâm nghiêng ngang (M). Chiều cao tâm nghiêng ngang lớn hay bé phụ thuộc vào lượng giãn nước của tàu. Tâm nghiêng ngang (M) là cái mốc giới hạn cho phép điều chỉnh trọng tâm đứng (G) của tàu mỗi khi xếp hàng.
Chiều cao trọng tâm đứng (G) của tàu và bí quyết điều chỉnh ổn định?
Muốn biết khả năng ổn định ban đầu của tàu, bạn phải tìm được vị trí trọng tâm đứng (G) của tàu. Trọng tâm đứng (G) của tàu có thể điều chỉnh cao hay thấp bằng cách phân phối hàng trong hầm tàu, trên mặt boong, hay dằn thêm nước vào các két nước dằn…
Khi trọng tâm đứng (G) của tàu trùng với tâm nghiêng ngang (M), GM=0, tàu sẽ không còn khả năng ổn định. Khi trọng tâm tàu đứng (G) nằm cao hơn tâm nghiêng ngang (M), GM<0, tàu sẽ bị lật. Khi trọng tâm đứng (G) nằm bên dưới tâm nghiêng ngang (M), tàu có khả năng ổn định.
Khả năng tự trở lại trạng thái cân bằng ban đầu sau khi có ngoại lực tác động gọi là khả năng ổn định (hồi phục). Tàu chỉ có khả năng ổn định (hồi phục) khi trọng tâm đứng (G) của tàu nằm bên dưới tâm nghiêng ngang (M). Giá trị GM lớn hay bé sẽ nói lên khả năng ổn định ban đầu của tàu. Lượng GM gọi là chiều cao ổn định ban đầu.
Mô-men mặt thoáng (M4) và sự suy giảm độ ổn định?
Khi tàu nghiêng ngang, chất lỏng trong các két trên tàu (két dầu, két nước dằn, két nước ngọt, két nước bẩn hầm hàng…) sẽ dồn về một phía và làm cho trọng tâm tàu dâng cao. Khi trọng tâm tàu dâng cao, trọng tâm tàu sẽ tiến gần đến tâm nghiêng (M), và nó sẽ làm giảm khả năng ổn định của tàu.
Đối với tàu có hành trình dài ngày, lượng tiêu thụ nhiên liệu và nước ngọt lớn, trọng tâm tàu (G) sẽ dâng cao theo lượng tiêu thụ trên hành trình. Khi tàu lắc ngang, chất lỏng trong các két mặt thoáng lại làm trọng tâm tàu (G) dâng cao thêm. Trọng tâm tàu (G) và tâm nghiêng (M) sẽ sát gần nhau, ổn định của tàu sẽ giảm.
Ổn định của tàu khi tàu bị nghiêng ngang lớn và sự suy giảm sức đẩy?
Khi tàu nghiêng nhỏ, khoảng 10 độ (phải, trái), sức đẩy của nước lên vỏ tàu hầu như không thay đổi mấy so với lúc tàu nổi cân bằng.
Độ lớn sức đẩy của nước tỷ lệ thuận với phần diện tích ngâm nước của vỏ tàu. Sự tác động của nước ở từng khu vực khác nhau của vỏ tàu cũng không giống nhau, nó phụ thuộc vào độ sâu và phương tác động của lực đẩy. Khi tàu nổi cân bằng, lực đẩy của nước chủ yếu tác động vuông góc lên phần diện tích đáy vỏ tàu, và một phần nhỏ quanh mạn tàu. Khi tàu bị nghiêng ngang một góc lớn, tâm khối nước dưới đáy tàu dịch xa trục dọc tàu, tâm nghiêng mới chuyển dịch xuống phía dưới so với tâm nghiêng ban đầu, và tiến gần tới trọng tâm đứng (G) của tàu hơn, chiều cao ổn định (GM) vì vậy mà giảm.
Khi tàu bị nghiêng ngang lớn, sự ổn định của tàu giảm và sức đẩy của nước lên vỏ tàu cũng giảm.
Ổn định đối với tàu có mạn khô cao và sự tác động liên hoàn?
Tàu có mạn khô cao, gió sẽ tác động lớn vào mạn, khiến tàu bị nghiêng ngang vì gió. Nếu sóng và gió đồng thời tác động liên hoàn, chúng sẽ làm tàu nghiêng rất lớn. Trường hợp như vậy, tàu cần có chiều cao ổn định (GM) ban đầu tốt.
Đối với tàu có mạn cao hay thượng tầng kiến trúc cao, những tàu có hàng hóa hay container trên boong… cần có chiều cao ổn định ban đầu tương đối tốt.
Chiều cao ổn định (GM) và sự chọn lựa ổn định phù hợp?
Dấu hiệu ổn định ban đầu của tàu là độ lớn chiều cao ổn định (GM). Khi chiều cao ổn định của tàu lớn (GM=> 2~3m), tàu lắc nhanh, chu kỳ lắc có thể là 7~8 giây. Với chu kỳ lắc này, tàu sẽ va đập mạnh với sóng gió, dễ làm hỏng cấu trúc tàu, làm đứt các dây chằng buộc hàng trên boong tàu. Nó không có lợi cho tàu nhiều tuổi và sức khỏe thuyền viên.
Khi chiều cao ổn định của tàu nhỏ (GM= <0,2m), tàu sẽ lắc chậm, chu kỳ lắc có thể lên trên 30 giây. Nếu có sự tác động ngoại lực lớn, tàu dễ bị mất ổn định. Thực tế cho thấy, có được chu kỳ lắc khoảng 15~20 giây, sẽ thích hợp cho sức khỏe con người và độ ổn định tàu.
Ổn định của tàu tốt không đồng nghĩa với giá trị GM lớn, nó phải là một giá trị phù hợp cho từng loại tàu, tuổi tàu và trạng thái chuyên chở của tàu.
Tham khảo giá trị GM của các loại tàu xếp đầy thường gặp là: Tàu bách hóa khoảng 0,30 – 0,55m; tàu container khoảng 1,5m; tàu dầu khoảng 0,30 - 1m.
