1. KHÁI NIỆM CHUNG
Khi đứng yên, tàu chịu tác dụng
của gió, lực cản của dòng nước chảy, lực va đập của sóng và các ngoại
lực ngẫu nhiên khác. Neo là một thiết bị dùng để giữ cho tàu đứng yên
dưới tác dụng của các ngoại lực đó. Hay nói một cách khác: neo là một tổ
hợp kết cấu dùng để neo tàu.
Trên mỗi một con tàu thường được trang
bị neo chính và neo phụ. Neo chính thường đặt ở mũi còn có tên gọi là
neo dừng, vì rằng mũi tàu có dạng thoát nước nên làm giảm sức cản tốt
hơn. Hơn nữa khoang mũi thường không được sử dụng, nên dùng làm hầm xích
neo rất thuận tiện. Neo phụ được đặt ở phía đuôi tàu còn được gọi là
neo hãm. Bởi vì việc bố trí neo ở đuôi tàu sẽ không thuận lợi cho sự va
đập của dòng nước chảy vào chong chóng và bánh lái. Thông thường neo
chính và neo phụ không được thả cùng một lúc.


Hình 3. 1. Bố trí thiết bị neo
1 - neo; 2 - xích neo; 3 - hãm neo; 4 - tời neo; 5 - lỗ luồn dây neo;
6 - hầm xích neo; 7 - thiết bị nhả nhanh gốc xích neo; 8 - lỗ thả neo trên boong;
9 - lỗ thả neo mạn; 10 - ống chứa neo; 11 - hãm xích neo.

Lực bám của neo
Lực
bám của neo là khả năng bám vào nền đất của neo. Lực bám của neo phụ
thuộc vào trọng lượng neo GN, kết cấu của từng loại neo và nền đất nơi
thả neo. Trong đó trọng lượng neo là yếu tố quan trọng nhất, tức là khi
trọng lượng neo GN càng lớn thì lực bám của neo càng tăng và ngược lại.
Mặt
khác, neo có cán càng dài thì lực bám càng tăng đồng thời càng làm tăng
tính ổn định của neo trên nền đất. Vì vậy ở một số trường hợp người ta
làm thanh ngang để tăng độ ổn định của neo.
Nếu gọi lực bám của neo là: T , kG thì: T = k.GN
trong đó: GN - trọng lượng của neo, kG.
k - hệ số bám của neo, xác định nhờ thực nghiệm và tuỳ theo loại neo, tùy theo nền đất.

Chiều sâu thả neo



Hình 3. 2. Chiều sâu thả neo
Trong
khai thác, ở điều kiện thuận lợi có thể đỗ tàu bằng neo thì chiều dài
cáp neo (là chiều dài từ lỗ thả neo đến vị trí neo nằm ở nền đất l phụ
thuộc vào chiều sâu nơi thả neo và tốt nhất là:
l = 4.h0 nếu h0 tới 25, m.
l = 3.h0 nếu 25 tới h0 tới 50, m.
l = 2,5.h0 nếu 50 < h0 tới 150, m.
l = (1,5 tới 2).h0 nếu h0 tới 150, m.

Phân loại thiết bị neo
Tuỳ
thuộc vào từng loại tàu, vào công dụng và đặc tính làm việc của tàu mà
lựa chọn thiết bị neo theo loại thiết bị neo có hốc hay không có hốc,
theo máy tời neo đưngd hay nằm, v.v.


2. PHÂN LOẠI NEO VÀ CÁC ĐẶC TRƯNG CƠ BẢN CỦA NEO
Phân loại neo
Tuỳ thuộc vào từng loại tàu, công dụng và đặc tính của nó người ta bố trí các loại neo khác nhau.
Theo kết cấu người ta phân ra làm hai loại neo: neo có thanh ngang và neo không có thanh ngang.
Neo có thanh ngang gồm neo: Matroxov, neo Hải quân, neo một lưỡi, neo nhiều lưỡi, neo chuyên dùng, v.v.
Neo không có thanh ngang như: neo Holl, v.v.

Các đặc trưng cơ bản của neo
Các đặc cơ bản của neo bao gồm các đặc trưng hình học, các đặc trưng về kết cấu của neo.
Các đặc trưng hình học cơ bản của neo như:
- trọng lượng neo: GN, kG.
- góc gập lưỡi: β (góc nghiêng giữa lưỡi và trục cán neo), độ.
- góc tấn: α - góc tạo bởi phương của lưỡi neo và nền bùn đất, độ.
- chiều dài cán neo: AN, m.
- chiều dài lưỡi neo, chiều dày cán neo, chiều dày lưỡi neo và các tỷ số kích thước của neo.

Các đặc điểm kết cấu của các loại neo
a. Neo Holl
Neo
Holl được sử dụng rộng rãi nhất hiện nay trên hầu hết các tàu cỡ lớn và
nhỏ, tàu biển, tàu sông và tàu hồ, v.v. Bởi vì loại neo này có tính cơ
giới hoá cao, không cần chuẩn bị thời gian thả neo, còn khi kéo neo, neo
tỳ vào mạn bằng ba điểm (1 điểm ở đế, 2 điểm ở hai lưỡi), việc tháo lắp
sửa chữa neo cũng dễ dàng. Mặt khác việc sử dụng loại neo này có xu
hướng làm giảm chiều dài mỏ neo, đặc biệt ở tàu mạn thấp, neo Holl không
được sử dụng hết phần lớn chiều dài cán neo.
Đặc điểm kết cấu của
loại neo này là, cán neo và đế neo được đúc rời nhau, lưỡi neo có thể
quay so với cán neo một góc β = 45° , hai lưỡi có thể đồng thời cùng bám
vào nền đất. Trọng lượng neo thường là: GN = (100 - 8000) kG và lực
bám: T = (3 - 6).GN, kG, tức k = 3 - 6.



Hình 3. 3. Cấu tạo neo Holl.
1 - cán neo; 2 - lưỡi neo; 3 - đế neo; 4 - chốt; 5 - móc neo.

Các thông số kích thước của neo Holl
Trọng lượng neo: GN, kG.
Chiều rộng của cán neo AN = 18,5 . , mm.
Chiều dài cán neo AC = 9,6 AN, mm.
B = 2,65.AN, mm.
L = 6,4.AN, mm.
H = 5,8.AN, mm.
Góc tấn: α = 64° (là góc giữa tiếp tuyến phía ngoài của lưỡi với nền đất, còn gọi là góc đi vào nền đất của lưỡi).
Góc uốn của lưỡi (góc gập): β = 45°.
Chú ý: Neo Holl làm việc ở mọi loại nền đất.

b. Neo Hải quân



Hình 3. 4. Cấu tạo neo Hải quân
1- cán neo; 2 -lưỡi neo; 3 - đế neo; 4 - chốt hãm; 5 - thanh ngang; 6 - quai neo.

Loại
neo này khi thả chỉ bám vào nền đất bằng một lưỡi, còn một lưỡi quay
ngược lên phía trên gây khó khăn cho sự đi lại của các tàu khác, nhất là
ở vùng nước nông. Loại neo này không được cơ giới hóa khi thả và khi
kéo (dùng cần cẩu để kéo neo).
Hiện nay loại neo này chỉ dùng với các
tàu nhỏ, thường dùng làm neo dừng đối với tàu biển chuyên dụng có độ
sâu thả neo nhỏ, neo phụ đối với tàu sông hoặc biển, hoặc dùng đồng thời
cả neo dừng, neo phụ đối với tàu hồ, hoặc tàu sông không tự hành, v.v.
Các thông số cơ bản của neo Hải quân
Kích thước neo được xác định theo chiều rộng cán neo:AN, mm.
AN = (22,69 - 23) .
A = 11,4.AN Góc tấn α = 57°
L = 7,35.AN Góc uốn α = 35°
h = 2,75.AN Trọng lượng neo Gr = (10 - 3000) kg
B1 = 2,15.AN Lực bám của neo là T = (6-.GN¬.
B = (10,8 - 11,3).AN. Hệ số bám k = 6 - 8.
Đặc
điểm kết cấu của loại neo này là, thông thường đế neo và lưỡi neo được
đúc liền thành một khối, hoặc là kết cấu hàn, neo có thanh ngang làm
tăng tính ổn định của nó trên nền đất.

[b]c. Neo một lưỡi[/b]

Neo
một lưỡi hay gọi là neo Goseva. Neo một lưỡi thường được sử dụng trên
đội tàu kỹ thuật như: tàu cuốc, tàu hút, vừa làm dừng tàu vừa làm thiết
bị định vị để di chuyển phương tiện khi nó hoạt động, v.v. vì nó có lực
bám khá lớn.
T = (6 - 12).GN, kG.
Trọng lượng và kích thước cơ bản của neo không theo tiêu chuẩn.
Đặc điểm kết cấu của neo là: đế và cán neo được đúc liền một khối.


Hình 3.5. Cấu tạo neo một lưỡi
1- cán neo; 2- lưỡi neo; 3- đế neo; 4 - móc neo; 5 - thanh ngang.

Các thông số cơ bản của neo: AN = 22,7. , mm.
A = 11,5.A¬N
B = 9,2.AN
B1 = (2,8 - 3).AN
L/2 = 4.AN
h = (4,3 - 4,6).AN
Góc tấn: α = 37°, góc uốn: β = 11°

d. Neo nhiều lưỡi
Gồm có neo 4 lưỡi, neo 6 lưỡi, v.v. thường được dùng cho đội tàu kỹ thuật như: tàu cuốc, tàu hút, tàu công trình, v.v.
Kết cấu chủ yếu là dạng có trọng lượng GN = (5 - 700) kG; Góc tấn: α = 51°, Góc uốn: β = 32° .

e. Neo Matroxov

Cấu tạo của neo: lưỡi neo và cán neo được đúc rời, lưỡi neo có thể quay với cán một góc: β = 28° - 37°.
Để tăng lực bám, người ta làm tăng chiều dày lưỡi neo, để tăng độ ổn định của neo, người ta làm thanh ngang trên lưỡi neo.
Trọng lượng neo thường là GN = (25 - 1500) kG - với neo đúc và GN = (5 - 200) kG - với neo hàn.
Lực bám của neo bằng: T = (6 - 11).GN. Góc tấn: α = 60°, góc uốn : β = 32°, kích thước của neo, tra bảng .
Đặc điểm: loại neo này chỉ dùng trên đất mềm và thường dùng trên các tàu nội thuỷ.



Hình 3. 6. Cấu tạo neo Matroxov
1- lưỡi neo; 2- cán neo; 3- quai neo (móc neo); 4- thanh ngang; 5- trục quay.

XÁC ĐỊNH TRỌNG LƯỢNG NEO

Trọng lượng của neo
cũng như các thông số cơ bản của nó có thể được xác định theo Qui phạm
cho những tàu được đóng dưới sự giám sát của Đăng kiểm thông qua đặc
trưng cung cấp của thiết bị: EN (NC) hoặc được tính toán theo phương
pháp lý thuyết cho những tàu được đóng ngoài Qui phạm.

Xác định trọng lượng neo theo lý thuyết
Phương
pháp này dùng để tính toán thiết bị cho các tàu không nằm dưới sự giám
sát của Đăng kiểm, hoặc những tàu có chiều sâu thả neo h >= 150 m.
Khi
tính toán trọng lượng neo theo lý thuyết, người ta coi tàu như một bức
tường chắn sóng: chịu tác dụng của sóng, gió, dòng nước chảy đến thành
tàu mà vẫn giữ cho tàu đứng yên bởi các neo.
Khi tàu được neo bằng
một neo, dưới tác dụng của ngoại lực, tàu sẽ tự quay sao cho tổng mô men
của những ngoại lực đó với điểm O (hình 3.7) bằng không và thành phần
hợp lực của chúng trong mặt phẳng nằm ngang trùng với thành phần T0 của
lực căng cáp neo tàu, phương của hợp lực này tạo với mặt phẳng đối xứng
tàu một góc γ.



Hình 3. 7. Sơ đồ tính neo bằng lý thuyết.

Nếu gọi lực bám của neo là T0, thì điều kiện để tàu đứng yên khi chỉ có một neo là:
T0 >= R, kG.
trong đó: R - ngoại lực tác động lên thân tàu.
R = Rgió + Rsóng + Rd.nước, kG.
T0 = k.GN + a.f.q, kG.
với: k - hệ số bám của neo.
a - đoạn xích neo nằm trên mặt bùn ở đáy nền.
f - hệ số ma sát của xích neo với mặt bùn.
q - tải trọng rải (phân bố) của xích neo.
Để
xác định từng thành phần ngoại lực này người ta cần phải biết hướng của
gió và dòng chảy so vơí mặt phẳng đối xứng của tàu, tức cần biết các
góc: α , ψ.

a. Sức cản gió RGIÓ
Giả sử hướng gió tác dụng hợp với mặt phẳng dọc tâm tàu góc α. Khi đó lực cản gió tính theo công thức:
RGIÓ = q.( S1.sinα + S2.cosα).CK , kG.
trong đó: CK = 0,8 - hệ số hứng gió.
S1, S2 - tương ứng là diện tích hình chiếu phần khô của vỏ tàu lên mặt phẳng đối xứng và mặt phẳng sườn giữa của tàu, m2.
q - áp lực gió tính toán trung bình tác dụng lên phần khô của thân tàu xác định theo bảng cấp gió Beaufor, kG/m2.

b. Sức cản nước RNƯỚC
Khi
tàu đứng yên, dòng nước do thuỷ triều lên xuống cũng như dòng nước chảy
đến từ thượng nguồn bao quanh thân tàu, ta coi như dòng nước đứng yên
và tàu chuyển động với vận tốc bằng vận tốc dòng nước chảy đến đó.
Như vậy sức cản của nước tính theo công thức:
RNƯỚC = R1 + R2 , kG.
trong đó: R1 - sức cản của nước được tính như phần Động học tàu thuỷ.
R1 = RMS + RD, kG.
RMS, RD - là sức cản ma sát và sức cản dư của tàu, kG.
R2- sức cản của các phần nhô, kG, tính theo công thức:
R2 = 50.θ.DB2.vP
trong đó: θ = z.FZ /(Π.DB^2/4) - tỷ số đĩa của chong chóng.
DB - đường kính của chong chóng, m.
vP - tốc độ dòng nước chảy đến chong chóng, vP = 0,515.vN (1-w), m/s.

c. Sức cản của sóng RSÓNG
Sức cản của sóng được tính theo công thức:
RSÓNG = k.m.PN.cosΨ, kG.
trong đó: k = 0,25 - hệ số giảm chấn động dây neo.
m - số thân tàu.
PN - lực va đập của sóng, kG.
Ψ - góc giữa phương truyền sóng và mặt phẳng dọc tâm tàu, độ.
Lực va đập của sóng được xác định theo công thức:
PN = PZtb.SN.sinβ.sinβ.sinδ.sinδ , kG.
trong đó: SN - diện tích phần mũi tàu bị sóng phủ, m2.
β - góc nghiêng của sống mũi so với mặt phẳng nằm ngang.
δ - góc giữa phương truyền sóng và hướng diện tích vùng mũi bị phủ sóng (β, δ - xác định như hình 3.7).
PZtb- lực va đập sóng trung bình phụ thuộc vào chiều sóng (hS), bước sóng (λ), chiều sâu lớp nước quan sát được (h0)
Chú ý: h0 - được xác định khi lớp nước lặng, m.
Từ điều kiện đứng yên: To >= R với: T0 = (k.GN + a.f.q).n, ta có:
(k.GN + a.f.q). n >= R
trong đó: n - là số neo tàu.
q - trọng lượng đơn vị của xích neo được biểu diễn qua trọng lượng neo:
q = GN/k1 = 49 tới 50 cho tàu cấp C, D.
35 - 44 cho tàu cấp A, B.
40 - 48 cho tàu biển có GN <= 2000 kg.
48 - 50 cho tàu biển có Gr > 2000 kg.
Từ trên ta có: (k.GN + a.f.Gr/k1) >= R/ n hay GN = (k1. R)/ n.(k.k1 + a.f)
Vậy trọng lượng neo GN, kg xác định theo lí thuyết được tính theo công thức.

DÂY NEO

Dây neo dùng để nối neo với tàu (khi thả neo, kéo neo, đảm bảo truyền lực bám của neo để giữ tàu đứng yên).
Dây
neo có thể là cáp hoặc xích (có thanh ngáng hoặc hoặc không có thanh
ngáng). Nhưng trên tàu, thông thường người ta dùng dây neo bằng xích bởi
nó có độ bền cao, không hay bị rối khi thả và kéo neo, có khả năng tự
dải đều trong hầm xích neo, chịu mài mòn cao, có khả năng tăng ổn định
và tăng lực bám cho neo.

Phân loại xích neo
Có nhiều cách phân loại xích neo, ta xét chủ yếu hai cách phân loại sau: (cỡ xích gọi theo đường kính sợi dây xích).

a. Phân loại theo phương pháp chế tạo
Xích neo hàn áp lực không có thanh ngáng cỡ (7 - 37) mm.
Xích neo hàn áp lực có thanh ngáng cỡ (13 - 100) mm.
Xích neo hàn điện không có thanh ngáng cỡ (5 - 37) mm.
Xích neo hàn điện có thanh ngáng cỡ (15 - 62) mm.
Xích neo đúc có thanh ngáng cỡ (34 - 100) mm.

b. Phân loại theo vật liệu chế tạo
Xích neo có độ bền thông thường.
Xích neo có độ bền cao.
Xích neo có độ bền đặc biệt cao.

Cấu tạo dây neo
Xích
neo được tạo thành từ một chuỗi các mắt xích được nối ghép lại với nhau
gồm: mắt cuối, mắt xoay, mắt nối, mắt thường, mắt ba chạc, v.v.
Mắt cuối: dùng để nối giữa mắt neo với xích neo.
Mắt xoay: để tránh rối khi sử dụng neo.
Mắt nối: dùng để thay đổi chiều dài xích neo.
Mắt thường: chiếm hầu hết chiều dài dây neo, là loại mắt thông dụng nhất.
Mắt ba chạc: dùng để thay đổi phương của xích neo.
Thiết bị nhả nhanh gốc xích neo.



Hình 3.8. Cấu tạo của xích neo

Tính toán chiều dài xích neo
a. Tính toán theo Qui phạm
Xem Qui phạm phần 2A,B - Trang thiết bị.

b. Tính theo lý thuyết
Chương 3, mục 3.1 Trang 177, STTBTTT1 1987.
Chiều dài cáp neo được xác định theo công thức:
l = , m.
trong đó: k1 - hệ số bám của neo.
q = GN/k1 - trọng lượng đơn vị của xích neo.
H - chiều sâu thả neo, m.
Chiều dài toàn bộ xích neo cần thiết là: lN = l + l0+ a, m.
trong đó: l0 - chiều dài xích neo từ ống dẫn xích neo đến thiết bị hãm nhả khâu cuối cùng của xích neo, m.
a - chiều dài đoạn xích neo nằm trong nền, m.



ỐNG CHỨA NEO
Yêu cầu
Trên tàu thường dùng hơn cả là lỗ thả neo thông thường. Những yêu cầu cơ bản của lỗ thả neo này là:
1. Khi nhổ neo, neo không đi lệch sang mạn kia (khỏi sống tàu) lúc tàu chòng chành 50.
2. Neo cần đi lọt hẳn vào lỗ thả neo ở bất kỳ vị trí nào của lưỡi.
3.
Khi thân neo nằm lọt vào lỗ thả neo, lưỡi neo phải tựa chắc vào vỏ mạn
tàu hoặc vào hốc (nếu có), còn đế neo tựa vào gia cường mép của lỗ.
4. Neo dễ dàng thả khỏi hốc dưới tác dụng của tự trọng.
5. Khi đã nằm lọt vào lỗ, neo không được chạm xuống mặt nước hoặc gây cản khi tàu chuyển động.
6. Chiều dài lỗ thả neo phải vừa đủ để thân neo nằm lọt vào nó.
7. Trên tàu có nhiều boong phần lỗ khoét ở mạn phải bố trí sao cho ống dẫn không chạm vào boong dưới.
8. Lỗ thả neo ở phần boong, mạn và ống dẫn phải bố trí sao cho độ gãy khúc của xích neo là nhỏ nhất.

Các đặc trưng bố trí lỗ thả neo
Tham khảo chương 9

Chú ý:
Tàu có vùng hoạt động hạn chế cấp I, II, III đối với tàu biển được qui định như sau:
1.
Vùng hoạt động hạn chế cấp I: tàu hoạt động trên mặt biển cách nơi có
thể trú ngụ 200 hải lý hoặc hoạt động tại vùng biển ở khoảng cách 2 nơi
trú ẩn là 400 hải lý.
2. Vùng hoạt động hạn chế cấp II: tàu hoạt động
trên mặt biển cách nơi trú ẩn là 50 hải lý hoặc trên khoảng cách giữa
hai nơi trú ẩn 100 hải lý.
3. Vùng hoạt động hạn chế cấp III: tàu hoạt động ven bờ hoặc theo tuyến qui định của Đăng kiểm.
[You must be registered and logged in to see this link.]