bài tập lớn kết cấu thân tàu

bài tập lớn kết cấu thân tàu

BÔ GIAO DUC VA ĐAO TAO TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG KHOA KỸ THUẬT TÀU THỦY    BÀI TẬP LỚN K Ế T CẤU THÂN TÀU Gvhd: Gv. Bùi Văn Nghi ệ p Sv thục hi ệ n : Đ ặ ng Ng ọ c Thi ế t Mssv : 50131399 Lớp 50ttdt2 BTL kết cấu thân tàu GVHD: GV Bùi Văn Nghi ệ p SVTH : Đ ặ ng Ngọc Thi ế t Lớp 50DT2 11 TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG KHOA KỸ THUẬT TÀU THỦY BÀI TẬP L Ớ N KẾT CẤU THÂN TÀU TÀU HÀNG 20000 TẤN,KHOẢNG SƯỜN 650 GVHD:KS.BÙI VĂN NGHI Ệ P SVTH : ĐẶNG NGỌC THI Ế T MSSV :50131399 LỚP :50 ĐT2 SVTH : Đ ặ ng Ngọc Thi ế t Lớp 50DT2 11 BTL kết cấu thân tàu GVHD: GV Bùi Văn Nghi ệ p Nha Trang ,10/2010 LỜI NÓI Đ Ầ U Tàu hàng (tàu thủy nói chung) là một công trình kỹ thuật nổi đặc bi ệ t, có th ể nổi và di chuy ể n được trên nước, các kết cấu phức tạp và hoạt động trong môi tr ườ ng khắc nghi ệ t, chịu sự tác động của nhi ề u yếu tố như sóng, gió, … Kết cấu thân tàu là một môn học quan trọng chương trình đào tạo kĩ sư ngành đóng tàu. Kết cấu thân tàu nghiên cứu các hệ thống kết cấu và đặc đi ể m các chi ti ế t kết cấu thân tàu. Và mục đích cuối cùng là giúp cho sinh viên thực hi ệ n được yêu c ầ u tính toán thi ế t kế kết cấu theo quy phạm. Yêu cầu quan trọng của vi ệ c thi ế t kế k ế t cấu là nghiên cứu các phương pháp lựa chọn hình dáng kết cấu, xác định kích th ướ c, tính toán tối ưu kích thước, bố trí hợp lý các kết cấu và liên kết của thân tàu để đ ả m bảo tàu hoạt động an toàn trong môi trường khắc nghi ệ t đó. Có nhi ề u phương pháp thi ế t kế kết cấu thân tàu và một phương pháp thi ế t kế kết cấu đảm bảo b ề n, an toàn, đạt hi ệ u quả và rút ngắn thời gian là thi ế t kế theo quy phạm phân cấp và đóng tàu. Đề bài: Tính toán, thi ế t k ế k ế t cấu thân tàu theo quy ph ạ m TCVN 6259_2003 với tàu hàng 20000 t ấ n Nội dung của bài tập gồm 2 phần như sau: Chương 1: Giới thi ệ u chung . Chương 2: Thi ế t kế kết cấu theo Quy ph ạ m. Qua những ki ế n thức đã học cùng với sự hướng dẫn tận tình của thầy Bùi Văn Nghi ệ p và sự giúp đỡ của bạn bè trong lớp tôi đã hoàn thành bài tập này. Mặc dù đã rất cố gắng nhưng do ki ế n thức còn hạn chế và đây là lần đầu tiên thực hi ệ n vi ệ c tính toán thi ế t kế kết cấu nên khó tránh khỏi sai sót. Rất mong nhận được sự góp ý c ủ a thầy giáo và các b ạ n. Em xin chân thành cảm ơn ! Sinh viên : Đặng Ngọc Thi ế t SVTH : Đ ặ ng Ngọc Thi ế t Lớp 50DT2 11 BTL kết cấu thân tàu GVHD: GV Bùi Văn Nghi ệ p PHẦN I: G I Ớ I T H I Ệ U C H UN G Tàu thi ế t kế là tàu hàng bách hóa 20000T, kết cấu vỏ thép I.1 Công dụng, vùng hoạt đ ộ ng và ph ạ m quy áp d ụ ng - Tàu thi ế t kế thuộc loại tàu chở hàng khô,vỏ thép, hai boong, kết cấu đáy đôi, buồng máy được đặt ở phía đuôi. - Vùng ho ạ t động là vùng không hạn chế (bi ể n), tàu được phép ho ạ t đ ộ ng trong vùng cách nơi trú ẩn lớn hơn 200 hải lý. - Kết cấu tàu được tính theo Quy ph ạ m phân cấp và đóng tàu bi ể n vỏ thép của Vi ệ t Nam TCVN 6259-2A : 2003 - Vật liệu đóng tàu theo quy ph ạ m TCVN 6259-2A : 2003 quy đ ịnh trong ph ầ n 7A Thép dùng đóng tàu có giới hạn ch ả y σ ch =240 Mpa (2400 Kg/cm) ho ặ c thép C T 3C I.2 Các thông s ố cơ b ả n: Chi ề u dài lớn nh ấ t : L MAX = 165.45 m Chi ề u dài thi ế t kế : L tt = 160.93 m Chi ề u dài hai tr ụ : L pp = 156.00 m Chi ề u rộng thi ế t k ế Chi ề u cao m ạ n tàu Chi ề u chìm d B TK = 25.00 m D = 12.00 m = 7.6 m Tải tr ọ ng DWT = 20000 T Máy chính 8320Zcd-8 china Công su ấ t 2x 3000 HB Vòng quay 525 v/ph Các hệ số béo : C b = 0,75 ;C w = 0,85 ;C m =0,99 I.3 . Lựa ch ọ n h ệ th ố ng k ế t c ấ u - Tàu được tổ chức theo hệ thống kết cấu hỗn h ợ p +Đáy đôi theo hệ thống d ọ c. +Ph ầ n kết cấu mũi tàu theo hệ thống ngang. +ph ầ n kết cấu đuôi tàu theo hệ thống ngang. PHẦN II : T H I Ế T KẾ KẾT CẤU THEO QUY P H Ạ M 1 Kho ả ng cách s ư ờ n SVTH : Đ ặ ng Ngọc Thi ế t Lớp 50DT2 11 BTL kết cấu thân tàu GVHD: GV Bùi Văn Nghi ệ p - Kho ả ng cách sườn được tính theo yêu cầu của quy ph ạ m cụ thể như sau: ph ạ m -Kho ả ng cách giữa các sườn ngang được tính theo đi ề u 5.2.1 của quy S 450 2L 450+2.160.93 = 771.86 mm Mà theo đề kho ả ng sườn : 650 mm (hợp lý) Kho ả ng cách sườn mà cho nhỏ hơn kho ả ng cách sườn được tính theo quy ph ạ m cho th ấ y tàu thi ế t kế ra dư b ề n -Kho ả ng cách giữa các d ầ m dọc S được tính theo đi ề u 5.2.2 của quy ph ạ m 610 mm S = 2L +550 = 2.156 + 550 = 862.00 mm Chọn S = 850 mm - Theo đi ề u 5.2.1 :Các khoang mũi và khoang đuôi không được lớn h ơ n Ta chọn kho ả ng sườn khoang mũi và khoang đuôi là 600 mm 2.Sơ đồ phân khoang Trên cơ sở kho ả ng cách sườn đã xác định chia chi ề u dài tàu ra làm 240 kho ả ng sườn thực với kho ả ng cách sườn ở các khu vực như sau: - Kho ả ng sườn vùng đuôi 0,60m (từ sườn số 0 đến sườn 42) - Kho ả ng sườn vùng giữa tàu 0,65m (từ sườn số 42 đến sườn 214) - Kho ả ng sườn vùng mũi 0,60m (từ sườn số 214 đến s ư ờ n240) -Theo đi ề u 11.1.4(vách khoang) trong quy ph ạ m, phân tàu chia làm 8 vách ngăn nước với chi ề u dài các khoang như sau: Khoang lái (1) gồm 14 sườn ( từ sườn 0đ ế n sườn 14) l 1 =8400mm. Khoang máy(2) gồm 28 sườn ( từ sườn 14 đến sườn 42) l 2 = 18700mm. Khoang hàng 6 (3) gồm 28sườn( từ sườn 42 đến sườn 70) l 3 = 19600 mm. Khoang hàng 5 (4) gồm 29 sườn( từ sườn 70 đến sườn 99) l 4 = 20300mm. Khoang hàng 4(5) gồm 28 sườn ( từ sườn 99 đến sườn 127) l 5 = 19600 mm. Khoang hàng 3 (6) gôm 29 sươn ( từ sườn 127 đến sườn 156) l 6 = 20300 mm Khoang hàng 2 (7) gồm 29 sườn ( từ sườn 156 đến sườn 185) l 7 =20300 mm. Khoang hàng 1 (8)gồm 29sườn (từ sườn 185đ ế n sườn 214) l 8 =19850mm. Khoang mũi (9) gồm 26sườn (từ sườn 214 đến sườn 240) l 9 =16000mm. III , TÍNH TOÁN KẾT C Ấ U 1. Ph ầ n mũi tàu: 1.1. S ố ng mũi tấm. Theo quy ph ạ m đi ề u 2.1.1. Theo quy ph ạ m chi ề u dày t của sống mũi tại ví trị chở hangf thi ế t kế đư ờ ng nước lớn nh ấ t khôngnhỏ hơn trị số tính theo công thức sau: t= 1.5 L 50 +3.0  t=18.80 (mm) chọn t= 20 (mm) 1.2. Kho ả ng cách s ư ờ n: Theo quy ph ạ m đi ề u 5.2.1 ta có kho ả ng cách sườn không quá 610 mm kho ả ng cách chu ẩ n của các sườn s= 2L+450 = 771,86 mm So với quy ph ạ m ta chọn S = 600 mm 1.3. Chi ề u dày t của đà ngang đáy và s ố ng mũi : -Theo quy ph ạ m 7.2.2 : Chi ề u dày t của sống chính ở khoang mũi ph ả i không nhỏ hơn trị số theo công thức sau đây t = 0.6 L +4 = 11,61 mm . Ta chọn t = 12 mm . 2 . Ph ầ n đuôi: 2.1. Kho ả ng sườn : Theo đi ề u 5.2.1 (Quy ph ạ m) các khoang mũi và khoang đuôi,b ầ u đuôi kho ả ng cách sường không lớn hơn 610 mm. Ta ch ọ n 600mm. 2.2. Trụ Chân V ị t kho ả ng s ư ờ n khoang đuôi là Theo đi ề u 2.2.2 chi ề u dày ụ đỡ trục chân vịt tại vị trí mặt ph ẳ ng dọc tâm đ ỡ trục chân vịt được xác định b ằ ng công th ứ c: t = 0,9 L + 10 =154,837 (mm) Chọn t=160 (mm) mm ¬ Trụ đỡ chân vịt của sóng đuôi tàu: Theo đi ề u 2.2.2 trụ đỡ chân vịt của sống đuôi tàu b ằ ng thép đúc có các kích thước được xác định theo các công thức sau: W=2,20.L+88=442.046 (mm) t = 0,18.L+15=43.9674 (mm) R= 0,40.L +16=80.372 (mm) c. Liên k ế t của s ố ng đuôi với đà ngang t ấ m: Theo Quy ph ạ m 2.2.6 quy định: sống đuôi ph ả i được kéo từ trục chân vịt lên phía trên và hàn ch ắ c ch ắ n với đà ngang vòm đuôi và có chi ề u dày không nhỏ h ơ n trị số tính theo công thức sau: 0.035L+8.5 = 14,13 (mm) Ta chon t= 15 mm là hợp lý. 3.K ế t cấu giữa tàu 3.1 K ế t cấu đáy tàu . 3.1.1 S ố ng chính đáy: - Theo quy ph ạ m 4.2.2 quy định : Chi ề u cao tiết di ệ n sống chính không nhỏ hơn B/16 = 1562.50 mm Ta chọn do = 1600 mm -Theo đi ề u 4.2.3 trong quy ph ạ m quy định +Chi ề u dày tấm sống chính được tính theo công thức sau : 2 t C 1 SBd 2.6 x y 0.17 1 4 2.5 Trong đó : d 0 d 1 l H B S ; là kho ả ng cách giữa các tâm của 2 vùng kế cận với song chính ho ặ c từ các sống phụ đang xét đến các sống phụ kề cận ho ặ c đến đường đỉnh của mã hông (m) [...]... Liên kết hàn tựa hoặc đỡ bởi sống nằm Liên kết bằng mã Chỉ có bản thành của nẹp được liên kết ở mút Mút nẹp không liên kết Một mút Mút kia Nẹp đứng Liên kết hàn tựa Liên kết Kiểu hoặc đỡ bởi sống Kiểu A B nằm Mút không kết 1,00 1,00 1,35 1,35 0,8 0,8 0,9 1,0 1,15 1,15 1,35 1,60 1,35 1,35 1,60 2,00 nẹp liên Nẹp nằm Liên kết hàn tựa, liên kết bằng mã hoặc đỡ bởi Mút nẹp không lên kết sống đứng Liên kết. .. dài tàu L= 160,93 (mm) =0,16093 m C :Hệ số được lấy như sau : C = 2,6 đối với sườn nằm trong phạm vi từ 0,15L kể từ mũi tàu đến vách đuôi BTL kết cấu thân tàu SVTH : Đặng Ngọc Thiết GVHD: GV Bùi Văn Nghiệp p 11 Hình 2.13 Cách xác định l và h Lớp 50DT2 C : hệ số tính theo công thức sau đây nhưng không được nhỏ hơn 0,85 C = 1,25 2 e l Môđun chống uốn của sườn thường trong phạm vi từ 0,15L kể từ mũi tàu. .. 82,6=5852,2847(cm3 ) I W Z max I Z i max e 5852,183 (21,4 5,6) 370,43 3 (cm ) Vậy kết cấu chọn đủ bền Vậy cơ cấu đã chọn thỏa mãn Quy phạm Nẹp đứng được bố trí xen kẻ cứ 2 nẹp thường L 150x100x12 Nẹp gia cường vách ngang của vách đặt cách nhau 2800mm, có kết cấu: 14x150 FB Các vách chống va ở mũi và đuôi cũng có kết cấu như trên 3.4.3 Vách sóng - Theo điều 11.2.4.1 Chiều dày tôn vách không nhỏ hơn... thay đổi Sườn khỏe phía sau của 0,15L tính từ mũi tàu Sườn khỏe từ vách chống va đến 0,15L tính từ mũi tàu C1 5,1 6,4 C2 42 52 Từ đó ta có giá trị t1 = 12,18 mm t2 = 13,74 (mm) 3.3 Kết cấu boong 3.3.1.Chiều dày tôn boong : -Theo điều 15.3.1 :Chiều dày tôn boong phải lớn hơn trị số tính theo công thức: a; phía ngoài vùng đường miệng khoét ở đoạn giữa tàu có xà dọc boong t = 1,47.C.S.√h +2.5 (mm) Trong... thiểu của tôn mạn dưới boong tính toán không được nhỏ hơn giá trị sau: tm 0,044L + 5,6 (mm) Tính cho tàu thiết kế ta có: Chọn tm = 14 mm tm 0,044x160,93+ 5,6 = 12,68 mm 2 Tôn bao mạn đoạn giữa tàu (trừ dải tôn mép mạn) Có chiều dày không được nhỏ hơn giá trị tính ở công thức sau: BTL kết cấu thân tàu tmg 4,1.S d 0,04L tmg Chọn tmg GVHD: GV Bùi Văn Nghiệp p 2,5 (mm) (Điều 14.3.2) 4,1x0,65x 7,6 0,04x160,93... mã hoặc đỡ bởi Mút nẹp không lên kết sống đứng Liên kết hàn tựa, liên kết bằng mã hoặc đỡ bởi sống Mút nẹp không liên kết 1,00 1,35 1,35 2,00 Với tàu thiết kế ta có: Nẹp đứng: S =0.7 (m); l = 3.5 (m); h =4 (m); C = 1,35 (chỉ có bản thành của mút nẹp được liên kết ở mút) W 2,8.C.S.h.l2 = 2,8.1,35.4.0,7.3,52 =129,654 (cm3) Chọn kết cấu nẹp là: L 200x90x9/14 Kiểm tra độ bền: 1 Z i : Trọng tâm hình i 2... trong phạm vi từ 0,15L kể từ mũi tàu đến vách đuôi là L 300x90x11/16 Lấy mép kèm = 16 mm => Chọn chiều rộng mép kèm b = min (0.5a) hay l/6 Do ở giữa tàu là hệ thống kết cấu dọc nên ta có a là khoảng cách 2 dầm dọc (chọn a = 650 mm theo bài cho) và L là khoảng cách giữa 2 sườn khỏe Vậy b= 0,5.650 = 325 mm Mođun chống uốn của các sườn nằm trong phạm vi từ 0,15L kể từ mũi tàu đến vách chống va W 3,4x0,65x7,6.6,52... diện dầm dọc phía dưới phải không nhỏ hơn trị số tính theo công thức W > 24 100C 15.5 f (d 0,026L' ) l2S b fB :Tỉ số giữa môđun chống uốn của tiết diện ngang thân tàu và môđun chống uốn thực của tiết diện ngang thân tàu L’:Lấy bằng chiều dài tàu (165.45m) l : Khoảng cách giữa các đà ngang đặc (0.71m) S : Khoảng cách giữa các dầm dọc (0.70m) C : Hệ số Vì khoảng cách giữa các đà ngang đáy có thanh chống... Vậy kết cấu chọn đủ bền b;Nẹp dọc đáy trên Quy phạm dầm dọc đáy trên theo bản vẽ L300x90x11/16 -Theo quy phạm điều 4.4.3.2 Môđun chống uốn của tiết diện dầm dọc phía trên phải không nhỏ hơn trị số tính theo công thức sau : 100C ' W > 24 12 f Shl2 b h : Khoảng cách thẳng đứng từ mặt tôn đáy trên đến boong thấp nhất đo ở đ ường tâm tàu (1,92m) fB :Tỉ số giữa môđun chống uốn của tiết diện ngang thân tàu. .. (mm) L = 160.93 nên S = 871.86(m) s : khoảng cách giữa các sườn s = 2L +450 = 771.86 mm Do kết cấu của boong là kết cấu dọc nên chọn s =650mm , S = 600 (mm) h : được tính toán như trên Khoảng từ mũi tới 0.15L : h = 52,68 mm , S =0,6 (m),nên t = 8,9 mm Chọn t=12 mm b; Phía ngoài vùng đường miệng khoét ở đoạn giữa tàu có xà ngang boong : t = 1,63.C.S.√h +2.5 =9,6 mm Chọn t=12mm 3.3.2 Xà dọc boong : -Thép