Xây dựng mô hình chức năng hệ động lực chính diesel, vỏ tàu, chân vịt trên tàu biển chở hàng tổng hợp, tại các chế độ khai thác đặc biệt

 
nguyên); v - vận tốc tàu (m/s); h - là độ sâu của nước (m); 
Công thức xác định hR đã được nhóm tác giả trình bày ở 
bài báo [2]. 
2.3. Lực cản bổ sung khi tàu chuyển động trong kênh 
 Khi tàu chuyển động trong kênh, do điều kiện luồng 
lạch hạn chế cả về chiều rộng và chiều sâu, nên giữa tàu và 
kênh xuất hiện sự tương hỗ nhất định. Sự tương hỗ này có 
ảnh hưởng đến lực cản của nước đến chuyển động của tàu 
(xem hình 2), cụ thể nó sẽ làm cho thành phần lực cản ma 
sát và thành phần lực cản dư của tàu tăng lên. Từ đó làm 
tăng lực cản vỏ tàu lên một lượng 
KR so với khi tàu chuyển 
động ở chế độ khai thác thông thường. Mức tăng
KR này 
phụ thuộc vào các thông số sau: 
w( , / , , , , , , , ),K B B MKR v T h B B L B T C C  kN (3) 
Trong đó: L, B, T, CB, CM - lần lượt là chiều dài, chiều rộng, chiều chìm (m) và hệ số béo của 
tàu (không thứ nguyên); v - là vận tốc tàu (m/s), BW - chiều rộng mặt nước trong kênh (m); BB - chiều 
rộng đáy kênh (m); hK - độ sâu của kênh (m). Công thức cụ thể trong việc xác định KR đã được 
nhóm tác giả trình bày ở bài báo [2]. 
2.4. Sự thay đổi lực cản khi có sự thay đổi trọng tải của tàu 
Trong quá trình khai thác, trọng tải của tàu luôn thay đổi do sự thay đổi lượng nhiên liệu dự 
trữ, khối lượng hàng mà tàu chuyên chở Từ đó dẫn đến sự thay đổi về chiều chìm tàu và cuối 
cùng là sự thay đổi lực cản của tàu. Để đánh giá lực cản của tàu khi có sự thay đổi chiều chìm ta có 
thể sử dụng công thức sau [11]: 
i iR k R , kN (4) 
Trong đó hệ số ki được xác định theo công thức sau: 
0,5
0,5
2 0,5
0,789 0,270[( ) 1] 0,529
10
1 [( ) 1] 2,336 1,439[( ) 1] 4,065
10
2,056 1,485[( ) 1] 3,798
10
R B
i R R B
R B
L
T C
T
V L
k T T C
TL
V L
T C
TL
   
          
 
   
             
 
                   
(5) 
Trong đó: Ri là lực cản của tàu tương ứng với trạng thái tải trọng bất kỳ; R - lực cản của tàu 
ở trạng thái khai thác thông thường tương ứng với trạng thái tải trọng toàn tải của tàu, đã được xác 
Hình 2. Ảnh hưởng độ sâu của nước 
đến lực cản vỏ tàu 
1 - khi tàu chạy trong vùng có chiều sâu 
không hạn chế; 2 - khi tàu chạy trong vùng 
nước nông; 3 - khi tàu chạy trong kênh. 
CHÀO MỪNG NGÀY NHÀ GIÁO VIỆT NAM 20/11/2016 
Tạp chí Khoa học Công nghệ Hàng hải Số 48 - 11/2016 6 
định trong bài báo [1]; TR = Ti/T - tỷ số giữa chiều chìm trung bình Ti ở trạng thái tải trọng i và chiều 
chìm trung bình ở trạng thái tải trọng toàn tải T; ki - là hệ số. 
3. Đặc tính chân vịt 
Tính toán các thông số liên quan đến chân vịt khi tàu khai thác ở các chế độ đặc biệt không 
có sự khác biệt so với việc tính toán nó ở chế độ khai thác thông thường. Sự khác nhau ở đây chỉ 
là thông số đầu vào, cụ thể là lực cản của tàu ở các chế độ khai thác khác nhau. Mô hình bài toán 
tính các đặc tính chân vịt ở chế độ khai thác thông thường đã được trình bày trong [1]. 
4. Thuật toán xác định mối quan hệ tốc độ tàu - vòng quay - công suất máy 
Thuật giải xây dựng đặc tính tổng hợp xác định mối quan hệ giữa tốc độ tàu - vòng quay động 
cơ - công suất máy chính gồm 4 bước (giống như các bước trong trường hợp tàu hoạt động ở chế 
độ bình thường [1]). 
Bước 1. Nhập các thông số đầu vào: các thông số hình học của vỏ tàu và chân vịt; cấp sóng 
gió; độ sâu của nước, các thông số hình học của kênh mà tàu đi qua; chế độ vận tốc giả định của tàu. 
Bước 2. Xác định lực cản vỏ tàu tại các chế độ khai thác (giả định) ở các dải tốc độ khác nhau. 
Bước 3. Tính toán các đại lượng wt, t, 1/iQ, ηs và ηtrd. 
Bước 4. Xây dựng đồ thị biểu thị mối quan hệ giữa 3 thông số: công suất tiêu thụ của chân vịt 
PP, kW - vòng quay chân vịt (động cơ, nP, rpm) với tốc độ tàu V, m/s (knots) trên cơ sở bảng dữ liệu 
tính toán thu được cho các chế độ khai thác cụ thể. 
5. Ví dụ áp dụng 
Áp duṇg cơ sở lý thuyết nêu trên vào tính cho tàu chở hàng rời 34000 DWT đóng tại Nhà máy 
đóng tàu Phà Rừng [5]. 
Các thông số đầu vào của tàu: L(m) = 179.95; Lpp (m) = 176,75; B (m)= 30; TF (m)= 9,75; 
TA(m)= 9,75; T (m)=9,75; CB = 0,8137; CWP = 0,9606; CM = 0,995; XB (m)= 3,849; ABT (m2) = 14,85; 
hB (m) = 5,85; Cstern = -22; DP (m)= 5,6; Z = 4; Zp = 1; P/D = 0,73; AE/AO = 0,85. 
Ví dụ tính triển khai trong các chế độ: 
5.1.Tàu chạy trên sóng với các cấp độ khác nhau. Kết quả thể hiện trên hình 3 (đặc tính R-V) 
và hình 7 (đặc tính V - n - P). 
5.2.Tàu chạy trên vùng nước có độ sâu khác nhau. Kết quả thu được thể hiện trên hình 4 (đặc 
tính R-V) và hình 8 (đặc tính V - n - P). 
5.3.Tàu chạy trên kênh có kích thước thay đổi. Kết quả thể hiện trên hình 5 (đặc tính R-V) và 
hình 9 (đặc tính V - n - P). 
5.4.Tàu chạy trên biển với chiều chìm thay đổi. Kết quả thể hiện trên hình 6 (đặc tính R-V) và 
hình 10 (đặc tính V - n - P). 
Hình 3. Quan hệ giữa tốc độ và lực cản vỏ tàu ở 
các cấp sóng khác nhau (hướng truyền sóng 
ngược với hướng chuyến động của tàu) 
Hình 4. Quan hệ tốc độ và lực cản vỏ tàu khi tàu 
chạy trong vùng nước với các độ sâu khác nhau 
CHÀO MỪNG NGÀY NHÀ GIÁO VIỆT NAM 20/11/2016 
Tạp chí Khoa học Công nghệ Hàng hải Số 48 - 11/2016 7 
Hình 5. Quan hệ tốc độ và lực cản vỏ tàu khi tàu 
chạy trong kênh có các độ sâu khác nhau và 
chiều rộng kênh là 100 m 
Hình 6. Quan hệ giữa tốc độ và lực cản vỏ tàu 
tại các chiều chìm khác nhau 
Hình 7. Quan hệ tốc độ - vòng quay - công suất 
máy ở các ở các cấp sóng khác nhau 
Hình 8. Quan hệ tốc độ - vòng quay - công suất 
máy khi tàu chạy trong vùng nước với độ sâu 
khác nhau 
Hình 9. Quan hệ tốc độ - vòng quay - công suất 
máy khi tàu chạy trong kênh có độ sâu khác 
nhau và chiều rộng kênh là 100 m 
Hình 10. Quan hệ giữa tốc độ - vòng quay - công 
suất máy chính tại các chiều chìm khác nhau 
CHÀO MỪNG NGÀY NHÀ GIÁO VIỆT NAM 20/11/2016 
Tạp chí Khoa học Công nghệ Hàng hải Số 48 - 11/2016 8 
Đánh giá kết quả thu được: Kết quả tính toán mối quan hệ giữa tốc độ, lực cản vỏ tàu trong 
các điều kiện khai thác đặc biệt phản ảnh đúng bản chất mối quan hệ giữa máy chính - vỏ tàu - chân 
vịt theo các điều kiện khai thác của tàu. Chân vịt của tàu sẽ bị nặng tải và tàu không đạt được tốc 
độ thiết kế khi tàu chạy trên sóng, trong kênh và trong vùng nước nông. Trong trường hợp này, mức 
độ nặng tải của chân vịt và mức giảm tốc độ tàu sẽ phụ thuộc vào cường độ sóng, chiều sâu và độ 
rộng của kênh. Khi tàu khai thác ở chế độ khác toàn tải, chân vịt của tàu sẽ nhẹ tải và tàu sẽ đạt 
được tốc độ lớn hơn so với tốc độ thiết kế. 
Đánh giá độ tin cậy của kết quả thu được: Theo [5] chỉ có kết quả thử tàu ở chế độ ballast, 
nên nhóm tác giả so sánh kết quả tính toán thu được với giá trị thực tế của tàu ở chế độ này. Khi 
tàu chạy ở chế độ ballast, tại vận tốc 15.05 knots, vòng quay của chân vịt tính toán 120 v/p (rpm) và 
công suất máy cần thiết là 5420 kW. Theo hồ sơ tàu 34000 DWT, khi tàu chạy ở tốc độ 15.05 knots 
với công suất máy đo được là 5660 kW với vòng quay 120 v/p, sai số về công suất giữa tính toán 
theo mô hình của nhóm tác giả nêu ở trên với thực tế của tàu là 4.25%, độ chính xác hoàn toàn 
chấp nhận được và quy luật biến thiên các đại lượng - hoàn toàn phù hợp. 
6. Kết luận 
Bài báo đã xây dựng được đặc tính vỏ tàu, chân vịt trong điều kiện khai thác đặc biệt, gồm: 
mô hình lực cản vỏ tàu cho trường hợp tàu chạy trong vùng có sóng gió, hoặc qua vùng nước nông, 
qua kênh hoặc khi tàu làm việc ở chế độ mớn nước (chiều chìm) tàu thay đổi; mô hình mối quan hệ 
vận tốc tàu - vòng quay chân vịt - công suất máy chính. Kết quả áp dụng tính cho tàu chở hàng rời 
34000 DWT đã khẳng định được độ tin cậy của mô hình được đưa ra. 
TÀI LIỆU THAM KHẢO 
[1]. Lương Công Nhớ, Đỗ Đức Lưu, Trần Ngọc Tú (2016). Mô hình hóa đặc tính vỏ tàu, chân vịt trên 
tàu biển chở hàng tổng hợp trong điều kiện khai thác thông thường. Tạp chí KHCNHH số 46 -
03/2016. Trang 4 - 9. 
[2]. Đỗ Đức Lưu, Lương Công Nhớ, Trần Ngọc Tú (2016).Modelling reasonable operation regimes 
of the main propulsion plant main diesel engine - propeller - hull on the general cargo ship. Kỷ 
yếu Hội nghị thường niên lần thứ 17 của Hiệp hội các trường Đại học Hàng hải Quốc tế (IAMU 
17th AGA 2016.) tổ chức tại Đại học Hàng hải Việt nam, 26 - 28 tháng 10 năm 2016. 
[3]. Đỗ Đức Lưu (2005).Dự báo đặc tính của hệ động lực chính diesel tàu thủy khi thay đổi trạng thái 
kỹ thuật của vỏ tàu, chân vịt. Tạp chí Giao thông Vận tải. 
[4]. Đỗ Đức Lưu (2005).Dự báo điểm phối hợp công tác hệ động lực diesel tàu thủy khi thay đổi mớn 
nước.Tạp chí Giao thông vận tải. 
[5]. Nhà máy đóng tàu Phà Rừng. Hồ sơ tàu 34000 DWT. 
[6]. F. Peґ rez Arribas. Some methods to obtain the added resistance of a ship advancing in 
waves.Science Direct.Ocean Engineering 34 (2007) 946.955. 
[7]. Gerritsma J., Kekelman W. Anlysis oft he Resistance increase in waves of a fast cargo ship. 
International shipbuilding progress. 1972, vol. 19, N 217, p. 285. 
[8]. Miyumoto M. On the approximate calculation of thrust increase in inregular head wave. - JKSNA, 
1963. Vol.8, p. 67 - 102. 
[9]. Moor D., Murday D. Motions and propulsion of single screw modeles in head seas. RINA, 1970. 
Vol. 110. N4, p. 403 - 446. 
[10]. Aertssen G. Service performance and Trails at seas report of 12th ITTC. - Performance 
Committee. Rome 1969. 
[11]. Molland, Anthony F. Ship resistance and propulsion - Practical estimation of ship propulsive power. 
[12]. Под ред. Я.И. Войткунского. Справочник по теории корабля: В трех томах. Том 1. 
Гидромеханика. Сопротивление движению судов. Судовые движители. (1985). Л.: 
Судостроение - 768 с. 
[13]. Жинкин В.Б. Теория и устройство корябля: учебник 4-ое изд. Исправленное и 
дополненное (2010) - СПб: Судостроение - 408 с. 
[14].В.Ф. Бавин, В.И. Зайков и др.; Под ред. В.Г. Павленко.Ходкость и управляемость судов 
(1991). Учебник для вузов/ - М.: Транспорт. 1991. 397 с. 
Ngày nhận bài: 7/10/2016 
Ngày phản biện: 4/11/2016 
Ngày duyệt đăng: 6/11/2016