Tài liệu Thiết kế tàu vận tải đi biển

TÀI LIỆU HỌC TẬP DÀNH CHO SINH VIÊN 
KHOA ĐĨNG TÀU VÀ CƠNG TRÌNH NỔI 
 THIẾT KẾ 
TÀU VẬN TẢI ĐI BIỂN
Những người biên soạn: 
 TRANG ĐỂ TRỐNG 
TRẦN CƠNG NGHỊ 
TÀI LIỆU HỌC TẬP DÀNH CHO SINH VIÊN 
KHOA ĐĨNG TÀU VÀ CƠNG TRÌNH NỔI 
THIẾT KẾ 
TÀU VẬN TẢI ĐI BIỂN 
 Những người biên soạn: 
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH – 2005 
3
4 
MỤC LỤC 
Lời nói đầu 5 
Chương 1. TÀU VẬN TẢI 7 
1.1 Tàu chở hàng đi biển 7 
1.2 Thiết kế tàu chở hàng 17 
1.3 Thiết kế tàu vận tải 33 
1.4 Máy chính và trang thiết bị tàu 37 
1.5 Những tàu đã được chế tạo 45 
Chương 2. TÀU DẦU 68 
2.1 Lượng chiếm nước và trọng tải tàu. Trọng lượng tàu 73 
2.2 Kích thước chính, các hệ số đầy. Đường hình tàu 81 
2.3 Chiều dài khoang, dung tích các khoang 97 
2.4 Kết cấu tàu dầu 111 
2.5 Hệâ thống đặc biệt tàu dầu 122 
2.6 Những mẫu tàu đã chế tạo 138 
Chương 3. TÀU CHỞ HÀNG THÙNG TIÊU CHUẨN 1700 
3.1 Thùng tiêu chuẩn 170 
3.2 Tàu chở hàng thùng (container ship) 171 
3.3 Những tàu đã chế tạo 193 
Tài liệu tham khảo 202 
5
Lời nói đầu 
Môn học THIẾT KẾ TÀU gồm các phần: 
 1- Lý thuyết thiết kế tàu; 
 2- Ngoại hình tàu và bố trí nội thất trong thiết kế tàu; 
 3- Thiết kế tàu chuyên dùng. 
Nội dung phần 1 và 2 đã được trình bày trong cuốn “Thiết kế tàu thủy” NXB 
ĐHQG TPHCM, in năm 2003, tái bản năm 2006. 
Phần thứ ba gồm những chuyên đề liên quan đến các kiểu tàu thông dụng được 
thể hiện trong cuốn HƯỚNG DẪN THIẾT KẾ TÀU VẬN TẢI ĐI BIỂN với nội dung 
chủ yếu được đề cập: 
 - Tàu chở hàng khô; 
 - Tàu dầu; 
 - Tàu container 
Các nội dung này sẽ cung cấp cho bạn đọc những thông tin, hướng dẫn cần thiết 
cho việc thiết kế tàu chuyên dùng. 
Những tư liệu được sử dụng cho việc biên soạn cuốn sách này chúng tôi tham 
khảo các nguồn như: từ các viện thiết kế, ngày nay gọi là các cơ quan tư vấn – thiết 
kế, từ Đăng kiểm Việt Nam, từ các nhà máy đóng tàu trong nước. Người viết xin 
chân thành cám ơn sự đóng góp hữu hiệu trên. 
Lần này cuốn sách HƯỚNG DẪN THIẾT KẾ TÀU VẬN TẢI ĐI BIỂN ra mắt 
bạn đọc sau khi bổ sung chắc vẫn còn nhiều thiếu sót cả về nội dung và hình thức. 
Chúng tôi rất mong nhận được từ các bạn đồng nghiệp, quý độc giả nhiều ý kiến xây 
dựng, hoặc bổ sung tài liệu để giúp chúng tôi hoàn thiện tài liệu chuyên ngành cần 
thiết này trong lần tái bản tới. Rất cám ơn. 
 Những người viết 
6 
TÀU VẬN TẢI 
7
Chương 1 
TÀU VẬN TẢI 
1.1 TÀU CHỞ HÀNG ĐI BIỂN 
Đội tàu đi biển (sea-going ships) làm nhiệm vụ vận chuyển hàng hóa gồm hai 
nhóm: 
- Tàu hàng khô (dry cargo ships); 
- Tàu chở hàng lỏng (liquid cargo ships). 
Chương đầu của tài liệu này đề cập các tàu trong nhóm tàu chở hàng khô. 
1.1.1 Nhóm tàu chở hàng khô 
Tàu chở hàng khô có máy được phát triển ngay từ những ngày đầu ra đời máy 
hơi nước. Có thể phác họa sự thay đổi về mặt kiến trúc tàu hàng như sau: 
Giai đoạn đầu, người ta chế tạo tàu hàng dạng boong phẳng, người Anh gọi là 
flush deck. Buồng máy nằm giữa tàu. 
Giai đoạn tiếp theo, người ta cất cao khu vực buồng máy giữa tàu (bridge) và 
boong khu vực lái tàu (poop), boong khu vực trước tàu (forecastle) để tạo thành tàu 
hàng cấu trúc ba đảo (three island type). Theo thời gian, thượng tầng đuôi được kéo 
dài đến tận “cầu” (bridge) trên buồng máy hoặc thượng tầng mũi kéo lùi ra sau đến 
tận bridge buồng máy. Tàu hàng dạng này có tên gọi tàu kiến trúc tổng hợp hay còn 
gọi là tàu “giếng đơn” (single well). 
Giai đoạn cuối là tàu với boong nâng, với chiều cao thêm không nhiều so với 
mức ban đầu. Thông thường, tàu với boong nâng có buồng máy đặt phía sau tàu. Sau 
thời kỳ tàu ba đảo, con người còn nghĩ ra sáng kiến nối liền các đảo bằng những kết 
cấu gọn, nhẹ, còn trong khu vực mới "lấn chiếm" này người ta chở hàng hoặc súc vật. 
Tàu hàng kiểu này có tên gọi tàu boong che bạt (awning deck). Từ boong che bạt, 
boong phụ (spar deck) người ta tiến đến đóng tàu với kết cấu kiên cố hơn, tất cả 
boong tạm bợ được thay bằng cấu trúc bền. Mạn tàu được kéo đến tận boong trên, 
các vách được kéo lên tận boong trên song kết cấu vách phải thuộc dạng không bền 
vững, theo nghĩa vách phải được làm yếu, cửa mở trên vách đảm bảo các khoang 
thông với nhau. Điều đặt ra đầu tiên cho kết cấu vách dạng này, khi nước tràn 
vào bất cứ khoang nào nước đó có thể chảy đến khoang lân cận một cách thoải 
mái. Những lỗ khoét lạ này mang tên gọi thật sự chính qui: lỗ kiểm tra dung 
 CHƯƠNG 1 
8 
tích đăng ký (tonnage openings). Các miệng hầm vào các khoang này cũng 
thuộc dạng kết cấu trên, mang tên gọi tonnage hatch. Tàu với những qui định kỳ lạ 
đó mang tên gọi tàu có boong che chắn (shelter deck). Tàu dạng này mang hai dấu 
đường nước chở hàng. Và nó được phổ biến trong thời gian không lâu. Sau thời gian 
thử nghiệm, khi những cải biến cho công ước quốc tế về đo dung tích ra đời (1969) 
người ta không quan tâm đến dạng tàu này nữa. Ngày nay, tàu vận tải được thiết kế 
và chế tạo theo dạng gần như đang chuẩn hóa, tàu cuối trên hình 1.1. Tàu này được 
thiết kế vào những năm 1960. 
Hình 1.1 Tàu chở hàng khô chạy biển qua các thời kỳ phát triển 
TÀU VẬN TẢI 
9
Từ những năm 70, tàu chở hàng thùng tiêu chuẩn hoặc không tiêu chuẩn phát 
triển với tốc độ chóng mặt. Trong họ hàng tàu chở hàng thùng tiêu chuẩn hóa chúng 
ta gặp tàu container chở thùng (container), tiêu chuẩn hóa theo ISO, tàu chuyển 
hàng theo phương thức vận chuyển ngang, ghi theo tiếng Anh Roll-on, Roll-off, viết 
tắt Ro-Ro. Có thể nêu thêm, trong cùng kỳ này tàu chở hàng khô song bốc dỡ hàng 
theo phương thức cẩu lên đặt xuống, tiếng Anh viết là Lift-on, Lift-off (Li-Li) cũng ra 
đời và có mặt trên các đại dương. Theo thời gian tàu Li-Li không mang lại hiệu quả 
kinh tế như mong muốn của các chủ tàu nên nó tự đào thải. 
Tàu chở sà lan (barge-carrying vessels, barge carriers) ra đời trong thời kỳ cách 
mạng hóa công việc vận chuyển hàng hóa. Trong đội tàu chở hàng khô chúng ta còn 
gặp tàu chuyên dùng trong việc chở hàng lạnh như rau quả, thực phẩm tươi sống, 
thịt, cá v.v (refrigerated cargo ships). 
Tàu chở gỗ (timber carriers) phát triển một thời phục vụ chở gỗ tròn chưa chế 
biến và các bán thành phẩm từ gỗ. Ngày nay, người ta không thiết kế tàu chỉ làm 
một việc chở gỗ, song các tàu làm công tác tổng hợp có chức năng chở gỗ trên boong 
hoặc trong hầm hàng khi có yêu cầu. Số phận tàu chở súc vật sống (livestock 
carriers) không khác số phận tàu chở gỗ, có nghĩa sau thời kỳ phát triển đầu thế kỷ 
XX, từ những năm năm mươi kiểu tàu này ít xuất hiện. 
Tàu chở hàng rời (bulk carriers) chiếm lượng đáng kể trong đội tàu chở hàng 
khô. Từ những năm đầu thế kỷ XX, người ta đã đóng những tàu chở quặng đầu tiên. 
Từ sau chiến tranh thế giới lần thứ hai nhu cầu về nguyên liệu của các nước tăng 
đáng kể, tàu chở quặng (ore carriers) và tàu chở hàng rời tổng hợp (general bulk 
carriers) phát triển đáng kể. Tàu chở hàng rời được thiết kế để chuyên chở một mặt 
hàng cụ thể hoặc chở kết hợp nhiều mặt hàng. Các tàu chở quặng/dầu (ore/oil), 
quặng/hàng rời/dầu (ore/bulk/oil) đã lần lượt xuất hiện làm phong phú các kiểu tàu 
hàng rời. Các tàu nhóm này bạn đọc làm quen trong chương “Tàu chở hàng rời”. 
1.1.2 Nhóm tàu chở hàng lỏng 
Tàu chở hàng lỏng (liquid cargo ships) chiếm phần lớn dung tích đăng ký đội tàu 
trên thế giới. Từ năm 1880 tàu chở dầu (tanker) chiều dài toàn bộ đến 77,6m trọng 
tải (deadweight) 1680 dwt đã ra đời làm việc vận chuyển dầu trên sông. Tàu chở dầu 
phát triển với tốc độ lớn. Kích thước chính của tàu chở dầu hiện vẫn đứng đầu bảng 
trong bảng xếp hạng các cỡ tàu. Trọng tải thiết kế của tàu tăng chậm từ 1880 đến 
chiến tranh thế giới lần thứ hai, từ 1500 dwt đến 12.000dwt. Sau chiến tranh thế 
giới lần thứ hai, tốc độ lớn lên của sức chở những tàu dầu đạt những kỷ lục khó tìm thấy 
trong tương lai. Nếu năm 1953 tải trọng trung bình của tàu chỉ vào khoảng 20.000dwt, 
đến 1959 tàu dầu với tải trọng 30.000dwt được coi là bước tiến về kích cỡ. Chỉ vài năm 
sau mốc này, tải trọng tàu cỡ 100.000dwt không còn lạ. Hơn chục năm sau mốc trên, 
người ta đua nhau đóng tàu dầu khổng lồ gọi là những voi ma-mut của thời đại với trọng 
tải nửa triệu tấn/ chiếc (500.000dwt). Các tàu dầu hiện đại không chỉ chở dầu mà còn 
chở dầu thô, dầu đã qua chế biến v.v 
 CHƯƠNG 1 
10 
Trong nhóm tàu chở hàng lỏng chúng ta còn quan tâm đến tàu chở khí hóa lỏng 
(liquefied gas carriers) và tàu chở hóa chất (chemical carriers) 
Nhóm tàu đông nhất trong đội tàu biển chở hàng khô thuộc tàu chở hàng tổng 
hợp, từ chuyên môn bằng tiếng Anh viết là general cargo ship. Tàu nhóm này có thể 
chở hàng đóng kiện, hàng lạnh, hàng đặc biệt và thậm chí hàng lỏng trong các 
thùng. Tài liệu Lý thuyết thiết kế tàu bàn chủ yếu về tàu nhóm này. Những đặc tính 
chính của tàu chở hàng tổng hợp có thể qui về sau đây: 
- Deadweight của tàu thay đổi trong phạm vi rất rộng, từ 2.000dwt đến khoảng 
15.000dwt. Tàu với deadweight nằm ở giới hạn dưới chủ yếu dùng vận tải ven bờ, 
tàu lớn dùng cho tuyến biển đường dài. 
- Vận tốc tàu phụ thuộc hoàn toàn vào kích thước và chức năng tàu. Tàu chạy 
tuyến cố định, deadweight từ 5.000dwt trở lên thường khai thác ở vận tốc 13÷15 HL/h, 
tàu cỡ nhỏ chỉ chạy với vận tốc 11÷12 HL/h. Ngày nay tàu chạy đường dài thường 
được trang bị máy đủ mạnh, chạy với vận tốc 17÷18 HL/h. Từ những năm 1960 
người ta thiết kế tàu chở hàng chạy nhanh, gọi là tàu cargo liner với deadweight đến 
10÷14 nghìn tấn, chạy với vận tốc 20÷21 HL/h. 
- Dung tích riêng tàu chở hàng tùy thuộc vào chức năng. Tàu chạy tuyến đường 
quốc tế, tàu tramp tỷ lệ dung tích chở hàng chỉ vào khoảng 1,45÷1,65 m3/t, còn tàu 
liner mang giá trị tương ứng 1,85÷2,25 m3/t. 
Tàu nhóm này được thiết kế trong các dạng khác nhau. Tàu mang dáng dấp tàu 
chở hàng truyền thống được xếp vào nhóm tàu tiêu chuẩn. Trên cơ sở “tiêu chuẩn 
hóa” người ta đã thiết kế hàng chục mẫu tàu mang tính “vạn năng”, phục vụ cho 
thiết kế, chế tạo tàu chở hàng. Những mẫu tàu được coi là đạt yêu cầu dùng cho tàu 
với deadweight khoảng 14÷15 nghìn tấn, vận tốc 14÷15 HL/h. Tàu tiêu chuẩn này có 
thể dùng trong việc chở hàng tổng hợp, chở gỗ, chở hàng đóng gói và cả hàng rời. 
Mẫu tàu “Freedom” nổi tiếng một thời, deadweight 14.000 dwt có kích thước chính: 
L× B× H× T = 134,1× 19,80× 12,40× 8,64 (m) 
lắp máy chỉ có công suất 5300 PS song chạy đến vận tốc 14 HL/h. 
Nhằm đáp ứng yêu cầu chở hàng kích thước cồng kềnh hoặc đẩy nhanh tốc độ 
chất hàng, bốc dỡ hàng người ta phải mở rộng miệng hầm hàng theo chiều ngang và 
kéo dài theo chiều dọc. Thực tế này đã cho ra đời loạt tàu chở hàng miệng hầm rộng. 
Nếu chúng ta nhớ rằng, với hầm hàng hẹp trước đây, thời gian chất hàng, bốc xếp 
hàng chiếm đến 50% thời gian thao tác tại cảng, giá thành bốc xếp hàng chiếm tỷ 
trọng lớn trong giá khai thác, tàu miệng hầm hàng rộng đã tiết kiệm rất nhiều cho 
chi phí khai thác nhờ giảm thời gian thao tác cho các việc trên. 
Một số phương án bố trí miệng hầm hàng được giới thiệu tại hình 1.2. 
TÀU VẬN TẢI 
11
Hình 1.2 
Mặt cắt ngang qua khu vực có miệng hầm hàng tàu nhóm này có dạng như tại 
hình 1.3. 
Hình 1.3 Mặt cắt ngang tiêu biểu tàu hàng đi biển 
 CHƯƠNG 1 
12 
Điều phải quan tâm khi thiết kế nắp đậy cho tàu nhóm này là chọn nắp đậy 
đảm bảo bền, chống thấm. Những tài liệu tham khảo về trọng lượng nắp đậy tàu cho 
trong bảng 1.1. 
Bảng 1.1 Trọng lượng tính cho 1m dài nắp đậy, (t) 
Chiều rộng, m Chiều 
cao, mm 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 
400 0,28 0,39 0,53 0,70 0,90 1,22 2,08 3,41 5,48 8,23 
300 0,30 0,42 0,54 0,70 0,86 1,07 1,30 1,75 2,64 3,97 
400 0,34 0,45 0,56 0,70 0,87 1,08 1,30 1,64 1,99 2,45 
Chúng ta thử áp dụng các dữ liệu thống kê trên tính trọng lượng nắp đậy hầm 
hàng tàu cỡ trung bình gặp trong thực tế. Tàu với deadweight khoảng 5000dwt có 
chiều dài hầm hàng khoảng 50m. Tùy thuộc chiều rộng nắp hầm, trọng lượng tính 
toán sẽ như sau. 
Bảng 1.2 Trọng lượng nắp đây, t 
Chiều rộng (đơn vị) Chiều cao miệng, 
mm 7 9 11 12 
400 45 105 275 410 
300 43 65 130 130 
200 43 54 100 125 
Những kết cấu mới đòi hỏi người thiết kế phải bố trí tàu thích hợp. Tàu hiện đại 
không chỉ có vách ngang mà nhiều tàu còn có vách dọc hoặc những vách dọc. Ngoài 
đáy đôi bắt buộc, nhiều tàu với miệng hầm hai dãy, ba dãy còn yêu cầu làm thêm mạn đôi. 
Trong khu vực giữa mạn trong và mạn ngoài người ta bố trí các két, các khoang chứa. 
Kết cấu mới kéo theo thay đổi không chỉ bố trí tàu mà cả đường hình tàu. Phân 
khoang tàu hàng kiểu mới cũng bị đổi thay. Bố trí trong các khoang hàng cũng được 
cải tiến so với trước. Khoang hàng tàu chở hàng khô tổng hợp không chỉ có một 
khoang (cargo hold) như trước đây mà luôn có boong giữa (tweendeck) và trong nhiều 
trường hợp còn có két, thường là két sâu (deeptank). Khoang hàng và tweendeck 
dùng chứa hàng khô, deeptank có thể dùng cho hai việc khác nhau: chở hàng lỏng, ví 
dụ dầu ăn, bia, sản phẩm từ dầu v.v, hoặc sử dụng vào việc chứa hàng lỏng, hàng 
khô khi cần. Trường hợp tàu chạy ở chế độ ballast, các két sâu làm nhiệm vụ két 
chứa nước dằn tàu. 
Vấn đề không dễ giải quyết khi bố trí khoang hàng cho tàu nhóm này là phân 
khoang hợp lý và đúng qui định về đảm bảo chống chìm. ...  gặp trong các tàu đang vận 
hành thanh dẫn hướng làm từ thép hình cỡ 100× 100 hoặc 150× 150 (mm). Cụm thiết 
bị dẫn hướng vừa kể có thể có cấu hình như trình bày tại hình 3.10. 
Hình 3.10 
Một trong những quan tâm của người thiết kế là khoảng cách giữa các thành 
khoang hàng chứa thùng, tính từ mép ngoài của thanh dẫn hướng cần phải có kích 
thước phù hợp, không lớn quá để thùng dễ bị xô khi đã vào tàu, khi tàu lắc, song 
không chặt quá dễ gây khó khăn trong việc đưa thùng vào, ra. Khe hở giữa các 
thanh dẫn và thùng được đưa vào không quá 40 ÷ 60mm theo chiều dài thùng và 
25 ÷ 30mm theo chiều ngang. 
Phía dưới các thùng người ta bố trí sẵn các khóa chân nhằm giữ thùng cố định 
vị trí trên tàu (H.3.11). 
Hình 3.9 Thanh dẫn hướng 
 CHƯƠNG 3 
176 
Hình 3.11 Thiết bị định vị, giữ chân thùng 
Các dụng cụ hỗ trợ định vị, giữ chân thùng được tiêu chuẩn hóa và trang bị trên 
tàu. Hình 3.11 giới thiệu các vật dụng thiết yếu này đang có mặt trên hầu hết tàu 
cùng nhóm. 
Hình 3.13 giới thiệu với bạn đọc cách giữ chân thùng trên boong bằng các thiết 
bị chuyên dùng được sản xuất tại nước ngoài. 
Sơ đồ cố định thùng trên boong nhờ thiết bị chuyên dùng nêu trên cùng cáp 
được trình bày tại hình 3.16. 
Một vấn đề cần được quan tâm khi thiết kế là các kết cấu phân khoang hàng 
thành từng ô nhỏ, gọi là các cell của khoang. Một trong các giải pháp đã được sử 
dụng được trình bày tại hình 3.17. 
Tại hình 3.17 kết cấu đánh dấu bằng số 1 là các dầm ngang và dọc phân ô 
khoang hàng. Số 2 tại hình chỉ két mạn. 
Hệ thống khung ngăn khoang chứa thùng được chế tạo dạng khung cố định trên 
boong hoặc khung không cố định. Khung cố định được trình bày tại hình 3.18, ngược 
lại tại hình 3.19 khung lắp ghép cũng làm cùng chức năng được trình bày để đối chiếu. 
Hình 3.12 
TÀU CHỞ HÀNG THÙNG TIÊU CHUẨN 
177
Hình 3.13 Giữ thùng trên boong 
Container phải được xếp chồng, tư thế thẳng đứng. Trong mọi trường hợp chằng 
buộc container nhằm tránh di dịch trong khai thác luôn là điều bắt buộc. Xếp chồng 
và xếp theo hàng ngang container và cố định container nêu tại hình 3.13. 
Hình 3.14 Cố định container 
 CHƯƠNG 3 
178 
Hình 3.15 Cơ cấu bảo vệ các thùng trên boong 
Hình 3.16 Cố định thùng trên boong 
Hình 3.17 Phân ô cho khoang hàng tàu chở thùng 
TÀU CHỞ HÀNG THÙNG TIÊU CHUẨN 
179
Hình 3.18 Khung cố định 
Hình 3.19 Khung lắp ghép 
Hình 3.20 trình bày hệ thống khung trên tàu chở hàng thùng đang hoạt động. 
Sơ đồ a giới thiệu hệ thống khung cùng nắp hầm hàng co gấp được. Hình b cũng hệ 
thống khung trên song nắp hầm có thể nhấc lên, tháo ra. Hệ thống c trình bày thêm 
kết cấu độc đáo, mang số 2, vách ngăn (thực ra là khung) di động. 
 CHƯƠNG 3 
180 
Hình 3.20 
Bốc dỡ thùng vào/ra tàu 
Tàu container tự bốc dỡ hàng được trang bị cẩu di động, di chuyển dọc tàu. 
Thông lệ đây là cẩu thuộc họ cẩu “con dê”, theo cách gọi trìu mến của những nhà 
thiết kế cẩu. Con dê này có khả năng nhấc container từ tàu lên cao khỏi mặt boong, 
di chuyển đến vị trí xác định thả thùng xuống xe hàng chờ sẵn tại bến. Xe đón 
thúng phải nằm đúng dưới con son cẩu tàu. Bốc thùng từ bờ lên tàu thực hiện theo 
qui trình ngược lại. 
Thông lệ người ta bố trí hai cẩu trên mỗi tàu, trong đó một cẩu làm việc, cẩu 
thứ hai làm lực lượng dự phòng. 
Cần nói thêm, trên một số tàu thay vì cẩu con dê chúng ta thấy các cẩu quay 
thông dụng. Hình 3.21 giới thiệu tàu cùng hai cẩu quay sức nâng mỗi cẩu 25t đã 
được đưa vào sử dụng từ những năm 1970. 
TÀU CHỞ HÀNG THÙNG TIÊU CHUẨN 
181
Hình 3.21 
Phần lớn tàu container không trang bị cẩu riêng. Trong những trường hợp ấy 
tàu phải sử dụng hệ thống cẩu bờ. Một trong những cẩu bờ, họ “con dê”, hình dáng 
và cấu tạo không khác nhiều nếu so với cẩu tàu được giới thiệu tại hình 3.22. Những 
cẩu này có sức nâng trong vòng 30 ÷ 35t. Tầm vươn hay chiều dài đoạn conson đến 
40m. 
Hình 3.22 Cẩu bờ chuyên bốc dỡ container 
 CHƯƠNG 3 
182 
Thiết kế tàu chở hàng thùng 
Thiết kế tàu chở container theo thứ tự sau: 
1. Tính chọn kích thước sơ bộ có tính đến hạn chế kích thuớc do tuyến đường 
khai thác. 
Hình 3.22 Chọn kích thước chính 
2. Xác định hệ số CB trong quan hệ với số Froude v gL/ 
3. Xác định sơ bộ công suất máy chính dựa vào đồ thị tại hình 3.23 
TEU 
TÀU CHỞ HÀNG THÙNG TIÊU CHUẨN 
183
Hình 3.23 Công suất máy tàu container trong tính sơ bộ 
3. Tính trọng lượng vỏ thép, trang thiết bị, buồng máy dựa vào các đồ thị 3.24, 
3.25 dưới đây. 
Hình 3.24 Trọng lượng vỏ thép tàu container 
Hình 3.25 Trọng lượng trang thiết bị tàu container 
 CHƯƠNG 3 
184 
5. Xác định lượng chiếm nước 
6. Kiểm tra công suất máy chính nhằm đảm bảo vận tốc khai thác dựa vào các 
công thức kinh nghiệm 
Hình 3.26 Sơ bộ xác định công suất máy chính 
Hình 3.27 Công suất máy chính tàu container tùy thuộc 
vào lượng chiếm nước và tốc độ thử tàu 
7. Tính chiều chìm tàu: = × × B
Dd
L B C
TÀU CHỞ HÀNG THÙNG TIÊU CHUẨN 
185
8. Kiểm tra chiều cao mạn khô Fb 
9. Tính trọng lượng tàu và trọng tâm tàu cho các trường hợp: tàu không, tàu đầy 
tải, tàu chạy ballast. 
10. Tính kiểm tra chiều cao tâm nghiêng ban đầu GM 0 
Từ sơ đồ nêu trên đây có thể xây dựng các thủ tục thiết kế khác nhau. Một 
trong những ví dụ sử dụng cách làm đang đề cập bạn đọc có thể tham khảo thiết kế 
nêu sau. Xác định kích thước chính tàu chở container sức chở 500 thùng 40ft, viết là 
500FEU, và 500TEU, khai thác ở vận tốc v = 23HL/h. Trọng lượng trung bình 
container 40ft 20 tấn, loại 20ft 12 tấn. Dự kiến bố trí ba chồng conatiner chiều cao 
8ft hoặc 8,5ft trên boong chính. Tầm hoạt động 10.000 hải lý. Chủ tàu yêu cầu sử 
dụng tuabin hơi làm động cơ chính. 
Số TEU tương đương: 500 × 2 + 500 = 1.500TEU 
Từ đồ thị 3.22 xác định sơ bộ: Lpp = 215m; B = 30,5m; D = 16,5m. 
Vận tốc tàu v = 23HL/h, đổi thành 23 × 0,5144 = 11,8m/s 
Số Froude = = × =Fr v gL/ , / , ,11 8 9 81 215 0 258 
Từ đồ thị xác định CB = f(Fr) = 0,59 
Công suất xác định sơ bộ: BHP = 40.000HP 
Xác định trọng lượng tàu không Wligh theo các đồ thị nêu trên: 
 Trọng lượng KG 
Thép 9.300t 9,4m 
Trang thiết bị 2.800t 14,1m 
Buồng máy 1,283t 7,8m 
Cộng 13,380t 
Dự trữ 400t 
Tàu không 13.780t 
Xác định lượng chiếm nước: 
Tàu không 13.780t 
Container 20ft 6.000t 
Container 40ft 10.000t 
Nhiên liệu 4.300t 
Thủy thủ đoàn, dự trữ 400t 
Lượng chiếm nước 34.480t 
Kiểm tra lại công suất máy chính theo lượng chiếm nước 34.480t và vận tốc tàu 
23HL/h, hình 3.27 : BHP = 27.000HP. 
Nhận dự trữ công suất 25%, công suất máy chính cần thiết phải là: 
 1,25×27.000HP = 33.750HP 
 CHƯƠNG 3 
186 
Tính lại trọng lượng buồng máy, trọng lượng tàu không: 
Trọng lượng buồng máy 1.180t 
Nhiên liệu 3.515t 
Trọng lượng toàn bộ 33.595t 
Kiểm tra lại công suất máy chính theo lượng chiếm nước 33.595t và vận tốc tàu 
23HL/h, hình 3.27, sau khi nhân với 1,25 sẽ nhận được: BHP = 32.500HP. 
Nhiên liệu giảm theo tỉ lệ giảm công suất máy chính, chỉ còn lại 3.385t. 
Lượng chiếm nước tàu: Δ = 30.080 + 3.385 = 33.465t. 
Chiều chìm tàu: = =× × ×d ,, , ,
33465 8 4
1 025 215 30 5 0 59
m 
Kiểm tra chiều cao tâm nghiêng ngang GM của tàu: 
= −GM KM KG 
Chiều cao trọng tâm tàu tính theo bảng sau: 
Bảng 3.2 Tính trọng lượng, trọng tâm tàu 
Trọng lượng Trọng tâm momen 
(t) (m) (t-m) 
Tàu không 13.680 10,2 139,540 
Hàng 16.000 14,2 227.200 
Nhiên liệu 3.358 6.1 20.650 
Các phần khác 400 8,3 3.320 
Tổng cọng 33.465 11,7 390.710 
× ×= = =∇ Δ
3
268 100
1 025
.
/ ,
IT WLT C L BIBM m4 
Hệ số CIT tính theo công thức gần đúng 0,937CP -0,0122. 
= =0 54 4 5, ,KB d m 
= − = + − =GM KM KG KB BM KG( ) ,1 0m 
TÀU CHỞ HÀNG THÙNG TIÊU CHUẨN 
187
Thiết kế dựa vào tàu mẫu 
Thông số các tàu nêu sau có thể dùng làm tài liệu tham khảo khi thiết kế. 
Bảng 3.3 Tàu container 
Tên gọi Tàu cỡ nhỏ Tàu cỡ lớn 
Chiều dài toàn bộ, m 186 220 
Chiều dài giữa hai trụ, m 177 206 
Chiều rộng, m 23,8 29 
Chiều cao, m 16,6 16,5 
Chiều chìm trung bình, m 9,64 10,4 
Sức chở, DWT 14.600 24.124 
Lượng chiếm nước, T 22.080 33.700 
Dung tích hầm hàng, m3 27.800 37.100 
Dung tích khoang hàng lạnh, m3 1.789 
Container trong khoang, TEU 612 527 
Container trên boong, TEU 316 178 
Nhiên liệu, T 3.380 6.943 
Nước ngọt, T 230 588,7 
Trọng lượng tàu không, T 7.480 14.574 
Máy chính, kiểu Tua bin Tua bin 
Công suất máy, HP 17.500 32.000 
Vận tốc tàu, HL/h 20,0 22,8 
 CHƯƠNG 3 
188 
Hình 3.28a Tàu container 
TÀU CHỞ HÀNG THÙNG TIÊU CHUẨN 
189
Hình 3.28b Tàu container nhỏ 
 CHƯƠNG 3 
190 
Hình 3.29a Tàu container theo thiết kế USA 
TÀU CHỞ HÀNG THÙNG TIÊU CHUẨN 
191
Hình 3.29b Tàu container theo thiết kế USA, phần mũi 
 CHƯƠNG 3 
192 
Hình 3.30 Bố trí container trên tàu chở hàng thùng thiết kế châu Âu 
Khác với cách tính chọn kích thước tàu chở hàng tổng hợp, tàu chở thùng cần 
được thiết kế để chở đủ lượng thùng, tính bằng TEU, như yêu cầu song kích thước 
không được quá lớn. Trước khi tính chọn các thông số chính nhất thiết phải xác 
định bằng đồ họa hoặc các cách tương thích chiều rộng, chiều dài hầm hàng nhằm 
bố trí được một hoặc nhiều dãy ngang, một hoặc nhiều dãy dọc các thùng. Chiều cao 
tàu cũng được tính toán sơ bộ nhằm đảm bảo chất được một hoặc nhiều chồng 
container trên tàu. Nói cách khác, chiều dài và chiều rộng hầm hàng là bội số của 
chiều dài và chiều rộng thùng tiêu chuẩn (20’ và 8’). 
Thông số còn lại liên quan đến sức chở của tàu có thể tính theo cách sau. 
DW = 20n 
trong đó n - số thùng tiêu chuẩn theo ISO, hoặc hiểu theo cách khác là số TEU. 
Hệ số sử dụng deadweight tính theo công thức: 
ηDW = 0,54 + 0,006DW 
TÀU CHỞ HÀNG THÙNG TIÊU CHUẨN 
193
Công thức trên phù hợp cho tàu cỡ DW = 5 ÷ 25 × 103 dwt. 
Dung tích khoang hàng được tính trên cơ sở hệ số dung tích μ = 2,2 ÷ 2,4 m3/t. 
Kết quả thống kê các tàu đang sử dụng có thể đưa ra như sau: 
Tỷ lệ: H
T
 = 1,60 ÷ 1,85; B
T
 = 2,5 ÷ 3,0 
3.3 NHỮNG TÀU CHỞ HÀNG THÙNG ĐÃ ĐƯỢC CHẾ TẠO 
1. Tàu container Hakone Maru do Nhật Bản đóng 
Chiều dài 175,0m Chiều rộng 26,0m 
Chiều cao mạn 15,5m Chiều chìm 9,5m 
Công suất máy chính 27.800 HP Vận tốc khai thác 22,6 HL/h 
Deadweight 15.000 t 
Tàu một boong, sáu khoang hàng. Buồng máy tàu đặt phía lái. 
Tàu được thiết kế để chở thùng tiêu chuẩn 20’ (TEU) theo chuẩn ISO, kiểu IC 
song có thể chở thùng 40’ (FEU) kiểu IA của ISO. Sức chở của tàu 752 TEU. Trong 
số thùng này 486 TEU bố trí trong các khoang, 266 TEU (chiếm 35%) bố trí trên 
boong. Phần giữa tàu người ta sắp container thành 7 hàng ngang. Trên miệng hầm 
hàng bố trí chín hàng container. Theo chiều dọc và chiều cao tiến hành bố trí các 
hàng và chồng theo sơ đồ sau. 
Bảng 3.4 
Khoang hàng No 1 No 2 No 3 No 4 No 5 No 6 
Hàng 1 2 3 4 4 3 
Chồng 4 5 6 6 6 3 /4 
Số chồng trên nắp hầm hàng : 2. 
Tàu có 17 miệng hầm hàng. 
Bố trí dọc của tàu được trình bày tại hình 3.33. 
 CHƯƠNG 3 
194 
Hình 3.33 Tàu chở container Hakone Maru 
Hình 3.34 Mặt cắt ngang tàu chở hàng thùng Hakone Maru 
TÀU CHỞ HÀNG THÙNG TIÊU CHUẨN 
195
Hình 3.35 Tàu container hiện đại 
Mặt cắt ngang tàu được giới thiệu tại hình 3.35 tiếp theo. Đáy đôi tàu cao 
1690mm. Mạn đôi của tàu có chiều rộng mỗi mạn 3540mm. Các két trong đáy đôi, 
mạn đôi, deeptank dưới khoang No1, forepeak và afterpeak dùng chứa dự trữ của tàu 
và nước dằn. Tổng dung tích các két chứa dự trữ 3.370m3, chứa ballast 6.770m3. 
Tàu container đóng tại Việt Nam năm 2005-2006 có kích thước như sau: 
Chiều dài toàn bộ 184,1m 
Chiều dài giữa hai trụ 171,94m 
Chiều rộng 25,3m 
Chiều cao đến tweendeck 9,5m 
Chiều cao tính đến boong chính 13,5m 
Lượng chiếm nước 30.830t 
Chiều chìm 9,9m 
Công suất máy chính 13.320kW/113rpm 
Vận tốc trạng thái chở đầy tải 19,8HL/h 
Vận tốc tàu chạy dưới ballast 20,2HL/h 
Tầm hoạt động 15.000 NM 
 CHƯƠNG 3 
196 
H
ìn
h 
4.
36
a 
B
ố 
tr
í c
hu
ng
 t
àu
 c
on
ta
in
er
 1
70
0T
E
U
TÀU CHỞ HÀNG THÙNG TIÊU CHUẨN 
197
H
ìn
h 
4.
36
b 
 CHƯƠNG 3 
198 
H
ìn
h 
4.
37
a 
X
ếp
 c
on
ta
in
er
 t
re
ân 
ta
øu 
TÀU CHỞ HÀNG THÙNG TIÊU CHUẨN 
199
H
ìn
h 
4.
37
b 
X
ếp
 c
on
ta
in
er
 t
re
ân 
bo
on
g 
 CHƯƠNG 3 
200 
H
ìn
h 
4.
38
a 
B
ố 
tr
í c
ác
 t
an
ks
 t
àu
 c
on
ta
in
er
TÀU CHỞ HÀNG THÙNG TIÊU CHUẨN 
201
H
ìn
h 
4.
38
b 
B
ố 
tr
í c
ác
 t
an
ks
 t
àu
 c
on
ta
in
er
 TÀI LIỆU THAM KHẢO 
202 
Tài liệu tham khảo 
1. Ashyk V.V., 1975, 1985, “Проектирование судов”, Thiết kế tàu, tiếng Nga, 
NXB “Đóng tàu”, Leningrad. 
2. Logatchev S. I., 1970, “Морские танкеры”, Tàu dầu đi biển, tiếng Nga, NXB 
“Đóng tàu”, Leningrad. 
3. Manning G. C., 1956, “The Theory and Technique of Ship Design”, New 
York. 
4. Melio M. D’Arcangelo (chủ biên) cùng nhóm tác giả, 1969, “Ship Design and 
Construction”, SNAME, N.Y. 
5. Munro-Smith R., 1964, “Merchant Ship Design”, Hutchinson, London. 
6. Munro-Smith R., 1967, “Applied Naval Architecture”, Longman, London. 
7. Munro-Smith R., 1975, “Merchant Ship Types”, The Institute of Marine 
Engineers, London. 
8. Nogid L. M., 1976, “Проектирование морских судов”, Thiết kế tàu biển, tiếng 
Nga, NXB “Đóng tàu”, Leningrad. 
9. Taggart R., (chủ biên) cùng nhóm tác giả, 1980, “Ship Design and 
Construction”, SNAME, N.Y. 
10. Nhóm tác giả: Nguyễn Đức Ân, Nguyễn Bân, Hồ Văn Bính, Hồ Quang Long, 
Trần Hùng Nam, Trần Công Nghị, Dương Đình Nguyên, “Sổ tay kỹ thuật 
đóng tàu thủy, Tập I”, 1978, NXB Khoa học và Kỹ thuật, Hà Nội. 
11. Trần Công Nghị “Thiết kế tàu thủy”, 2006, tái bản lần thứ nhất, NXB 
ĐHQG TP Hồ Chí Minh.