Ổn tính tàu thủy

1. Định nghĩa:

Ổn tính tàu thủy là khả năng quay trở lại ví trí ban đầu của tàu sau khi các ngoại lực làm nghiêng tàu bị loại bỏ (sóng, gió,…).

Ổn tính nghĩa là tính ổn định của tàu.

Tùy theo hướng nghiêng ngang hay dọc mà ổn tính được phân ra thành ổn tính ngang và ổn tính dọc.

Tùy theo góc nghiêng lớn hay nhỏ mà ổn tính được chia ra thành ổn tính ban đầu với góc nghiêng dưới 12˚ và ổn tính góc nghiêng lớn với góc nghiêng trên 12˚.

Tùy theo tính chất của ngoại lực (với góc nghiêng lớn nếu xét tới ảnh hưởng của gia tốc và quán tính), ổn tính được chia ra thành ổn tính tĩnh và ổn tính động.

Tùy theo tàu có bị hư hỏng khoang, két hay không mà ổn tính được chia ra thành ổn tính nguyên và ổn tính tai nạn.

Trong chương này người ta chủ yếu đề cập đến ổn tính ngang, gọi chung là ổn tính.

Tàu chạy trên biển cần phải duy trì được ổn tính thích hợp. Nếu không có đủ ổn tính, tàu sẽ dễ bị lật, nếu ổn tính quá lớn sẽ khiến cho tàu nghiêng quá mạnh trong sóng gió, làm hàng hóa dịch chuyển gây tổn thất lớn cho tàu và hàng hóa.

2. Các lực tác dụng và thuật ngữ ổn tính:

Hình 1.1 cho thấy các lực tác dụng lên thân tàu ở trạng thái cân bằng và khi tàu bị nghiêng :

Рис. 1.1. Элементы начальной поперечной остойчивости: OG – возвышение центра тяжести над килем; OM – возвышение метацентра над килем;

GM - метацентрическая высота; CM – метацентрический радиус; m – метацентр; G – центр тяжести; С – центр плавучести.

G là trọng tâm của tàu . Toàn bộ trọng lực của tàu gồm tàu không, nhiên liệu, nước giằng tàu… tác dụng qua trọng tâm G theo chiều thẳng đứng hướng từ trên xuống dưới.

OG là chiều cao của trọng tâm tính từ đường cơ bản (ki tàu).

C là tâm nổi . Đây là tâm của khối nước mà tàu chiếm chỗ, là điểm lực nổi tác dụng lên thân tàu theo chiều thẳng đứng hướng từ dưới lên trên. Khi tàu ở trạng thái cân bằng (hình 1.1a), trọng lực và lực nổi cân bằng với nhau, trọng tâm và tâm nổi cùng nằm trên một đường thẳng đứng. Hình 1.1b cho thấy khi tàu nghiêng dưới tác dụng của ngoại lực, trọng tâm G của tàu không đổi, đường nước thay đổi. Vì hình dạng khối nước tàu chiếm chỗ thay đổi nên tâm nổi của tàu dịch chuyển từ C sang C1. Trọng lực của tàu tại G và lực nổi tại C1 tạo thành một ngẫu lực.

OC chiều cao của tâm nổi tính từ ki tàu.

Tâm nghiêng m (M).

Từ C1 kẻ đường thẳng đứng, đường này cắt đường trung tâm thẳng đứng của tàu tại điểm m. Khi tàu bị nghiêng, tâm nổi của tàu chuyển động theo đường cong gọi là quĩ đạo tâm nổi ). Khi tàu nghiêng với góc nhỏ, sự dịch chuyển của C1 là không đáng kể, do đó sự dịch chuyển của m là rất nhỏ có thể coi như m là cố định. Do đó tâm nghiêng m là tâm quĩ đạo di chuyển của tâm nổi khi tàu bị nghiêng một góc nhỏ. Chiều cao của m biến đổi theo mớn nước của tàu.Nếu tàu nghiêng một góc độ lớn thì tâm nổi C1 dịch chuyển ra bên ngoài rất nhanh, do đó m cũng dịch chuyển nhiều lên phía trên. Vì vậy không thể coi m là cố định được nữa.

Bán kính tâm nghiêng r = Cm. Khoảng cách giữa tâm nghiêng m và tâm nổi C gọi là bán kính tâm nghiêng. Khi tàu nghiêng một góc nhỏ, có thể coi bán kính tâm nghiêng là không đổi.

Om là chiều cao tâm nghiêng tính từ ki tàu . Om = OC + Cm.

Chiều cao ổn tính Gm - là khoảng cách giữa trọng tâm G của tàu và tâm nghiêng m. Gm là đại lượng đặc trưng cho tính ổn định của tàu. Gm được tính toán để đánh giá ổn tính của tàu ở góc nghiêng nhỏ (dưới 12˚). Khi G nằm dưới m gọi là Gm dương , khi G nằm trên m gọi là Gm âm.

Tay đòn ổn tính GZ . Trên hình 1.1b, từ G kẻ đường vuông góc với mC1, cắt mC1 tại Z, GZ được gọi là tay đòn ổn tính.

Trọng lực của tàu và lực nổi tác dụng lên hai đầu mút của GZ tạo thành moment ngẫu lực, khi m cao hơn G, moment này có khả năng làm cho tàu hồi phục lại vị trí cân bằng ban đầu gọi là moment hồi phục.

Nếu trọng tâm G của tàu quá cao, sau khi tàu nghiêng do ngoại lực, moment ngẫu lực do trọng lực và lực nổi tạo ra làm cho tàu nghiêng thêm, khiến cho tàu ở trạng thái không ổn định, được gọi là moment lật.

Thuật ngữ thường dùng:

Остойчивость – Stability - Ổn tính.

Остойчивость – Способность судна, выведенного внешным воздействием из положения равновесия, возвращаться в него после прекращения этого воздействия (định nghĩa ổn tính).

Поперечная остойчивость - transverse stability - ổn tính ngang.

Продольная остойчивость - longitudinal stability - ổn tính dọc.

Статическая остойчивость - statical stability - ổn tính tĩnh.

Динамическая остойчивость - dinamical stability - ổn tính động.

Крен - nghiêng ngang, Дифферент - nghiêng dọc.

Центр тяжести - trọng tâm.

Повышение центра тяжести над килем - chiều cao trọng tâm từ ki tàu.

Центр плавучести - tâm nổi.

Метацентр – metacentre - tâm nghiêng.

Tраектория центра плавучести - quĩ đạo tâm nổi.

Mетацентр - центр кривизны траектории, по которой перемещается центр плавучести С при наклонении судна - (định nghĩa tâm nghiêng).

Метацентрический радиус - metacetric radius - bán kính tâm nghiêng.

Метацентрическим радиусом является расстояние между метацентром и центром плавучести (định nghĩa bán kính tâm nghiêng)

Метацентрическая высота - metacentric height - chiều cao ổn tính.

Метацентрическая высота – расстояние между центром тяжести и метацентром (định nghĩa chiều cao ổn tính).

Положительная остойчивость - ổn tính dương.

Отрицательная остойчивость - ổn tính âm.

Плечо остойчивости - tay đòn ổn tính.

Восстанавливающий момент - Righting moment - moment hồi phục.

Кренящий момент - Upsetting moment - moment lật.

Tác giả: Huỳnh Kim Khánh

Chuyên mục

Technology

Bài ngẫu nhiên

Ổn tính tàu thủy

Đăng nhận xét

Biểu mẫu liên hệ