Ảnh hưởng của mặt thoáng chất lỏng đến ổn định tàu

Ảnh hưởng của mặt thoáng chất lỏng đến ổn định tàu (Free Surface Effect - FSE)

1. Nguyên nhân:

- Trên tàu các két chất lỏng không được điền đầy.
- Nhiên liệu, nước ngọt sau một thời gian dùng bị vơi đi.
- Etc…

Những điều này làm tồn tại một mặt thoáng chất lỏng. Khi tàu nghiêng, chất lỏng đó sẽ dịch chuyển theo chiều nghiêng của tàu → trọng tâm tàu dịch chuyển → GZ giảm → ổn định tàu giảm.
(GZ: cánh tay đòn ổn định của tàu)



2. Định tính:

Khi tàu ngiêng góc nhỏ, trọng tâm khối chất lỏng dịch chuyển từ g → g1 nên trọng tâm tàu dịch chuyển từ G → G1.

Ta có: G1Z1 = GZ – GGVsinθ

Bằng phép tịnh tiến G1Z1 ta được tâm ‘ảo’ của tàu là GV tương ứng ta có ZV.

Vậy GVZV = GZ – GGVsinθ = GMsinθ – GGVsinθ



Như vậy GGV chính là giá trị ‘ảo’ thể hiện tính ổn định tàu bị ‘mất đi’ do ảnh hưởng của FSE.
Nhiệm vụ chúng ta là tính toán GGV, từ đó sẽ có (GVM).
GVM = GM - GGV
(GM: chiều cao thế vững của tàu khi chưa có ảnh hưởng của mặt thoáng, GVM: chiều cao thế vững của tàu do ảnh hưởng của mặt thoáng)

Công thức tính GGV:


Ix: moment quán tính của mặt thoáng chất lỏng.
Trên tàu các két thường là hình chữ nhật, lúc đó Ix được tình bằng công thức sau:


ρk: tỉ trọng của chất lỏng trong két.

Displacement: lượng giãn nước của tàu.


3. Cách giảm thiểu ảnh hưởng của mặt thoáng chất lỏng:

- Thông qua kết cấu của các két: chia một két lớn thành nhiều két dọc nhỏ hơn.


- Có thể điền đầy các két sắp đầy hoặc để cạn khô. Hạn chế nước ở trên boong khi hành trình.
- Phó 2 tính toán sao cho GM đạt giá trị yêu cầu (vd: tăng GM bằng cách bơm ballast vào các két đáy, chuyển chất lỏng từ két cao xuống két thấp hơn…)

Nguồn bài viết: [You must be registered and logged in to see this link.]