Thiết kế canô kéo dù bay phục vụ du lịch, chương 13 docx

Chương 13: THIẾT KẾ KẾT CẤU VÀ BỐ TRÍ CHUNG Trong quá trình thiết kế mọi tính chọn căn cứ vào quy phạm kiểm tra và chế tạo tàu cao tốc vỏ FRP theo quy phạm: - Quy phạm phân cấp và đóng tàu thủy cao tốc TCVN 6451 – 2004. - Quy ph ạm kiểm tra và chế tạo các tàu làm bằng chất dẻo cốt sợi thủy tinh TCVN 6282 – 2003. 3.6.1.Thiết kế bố trí chung. Canô được chia làm ba phần, phần đầu, phần giữa và phần đuôi. Được bố trí như sau: * Dưới sàn boong: Phía dưới boong canô, được chia làm 3 phần có kết cấu như 3 hộp rỗng để tăng khả năng nổi của canô, các hộp này kín nước bao gồn: Phần đuôi, phần giữa, và phần mũi . - Phần đuôi: Bố trí từ sườn 0 đến sườn 2. Hộp này chứa bơm hút khô, bình ắcquy các hệ thống đường ống. - Phần giữa : được bố trí từ sườn 2 đến số 6, trong phần này có b ố trí một két nhiên liệu. - Phần mũi: Bố trí từ sườn 6 về mũi, có bố trí một hộp dùng để chứa tạp vật. * Trên sàn boong: - Ở khu vực giữa canô bố trí ghế ngồi cho khách, ghế ngồi gồm 3 cái, 2 cái ngồi đơn còn 1 cái ngồi 4. Được thể hiện trong bản vẽ bố trí chung. Phía sau tại sườn số 2 được bố trí một cột buộc dây dùng để buộc dây khi kéo d ù ở ngay chính giữa mặt cắt dọc. Phía mũi và lái có bố trí tóm neo buộc dây. - Cabin lái được bố trí phía mũi. Cabin lái có bố trí một bàn lái, t ại đây lắp đặt bàn điều khiển, cần gạt tay ga tay số, các bệ đặt đồng hồ, dụng cụ, thiết bị điện tử… Bàn lái được bố trí cao hơn sàn khách khoảng 350 mm để thuận tiện cho việc điều khiển canô. Phao cứu sinh và bạt che được bỏ trong hộp bàn lái. B ố trí chung trên canô được thể hịên trong bản vẽ bố trí. Hình 3.7 3.6.2.Thiết kế kết cấu. 3.6.2.1. Vật liệu: Vật liệu để chế tạo Canô là vật liệu Composite. Được gọi chính thức trong Quy phạm Việt Nam là FRP, gồm có sợi thủy tinh như tấm sợi băm và vải sợi thô, tạo hình với FRP có độ bền quy định trong bảng dưới đây, được viết trong Quy phạm kiểm tra và chế tạo các tàu làm bằng chất dẻo cốt sợi thủy tinh (tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 6282 – 2003). B ảng 3.5: Bảng độ bền của vật liệu Composite TT Tên gọi Theo quy Thực tế sử phạm dụng 1 Độ bền kéo, KG/mm 2 10 12 2 Mođun đàn hồi kéo nén 700 750 – 800 3 Độ bền uốn, KG/mm 2 15 16 4 Mođun đàn hồi uốn 700 750 – 800 3.6.2.2. Tính toán các chi tiết kết cấu. + Kết cấu thân canô được thiết kế theo hệ thống ngang. + Được thiết kế theo kiểu kết cấu một lớp. + Khoảng cách sườn thực là s = 500 mm. * Yêu cầu chung về kết cấu: Kết cấu kiểu mũ: Các nẹp gia cường của tàu đều thuộc dạng kết cấu kiểu mũ. Tạo hình: Theo quy định ghi tại trang 21, tài liệu [3], áp dụng cho trường hợp FRP được tạo th ành bằng phương pháp thủ công. Tỷ lệ pha trộn: Vật liệu được pha trộn theo tỷ lệ thích hợp để FRP có chất lượng cao. Tỷ lệ này đ ã được thử nghiệm, đã được thực tế chứng minh tính xác thực. Lớp vỏ phủ: Theo quy trình hiện hành lớp nhựa vỏ được bọc hoặc phun đều ở mức độ tuyệt đối, đáp ứng đ òi hỏi tại điều 5.1.8 tài liệu [3]. Liên kết ghép: Mọi mối liên kết trong tàu, thực hiện theo quy trình vốn có tại xưởng, hoàn toàn phù hợp quy định ghi tại các trang 24 – 27 trong tài li ệu [3]. 3.6.2.3. Độ bền kết cấu: *Lớp vỏ (FRP): (TCVN 6282 – 2003, chương 7). + Lớp vỏ giữa đáy: Kéo dài liên tục từ mũi đế đuôi canô. - Chiều rộng cực đại lớp vỏ giữa đáy: b = 530 + 14,6L (mm) Trong đó: L = 5.1 (m) là chiều dài thiết kế. Thay số: b = 530 + 14,6 x 5,1 = 604 (mm) ch ọn b = 600 (mm). - Chiều dày lớp vỏ giữa đáy: t  9 + 0,4L (mm) Thay s ố: t  9 + 0,4 x 5.1 = 11,04 (mm) ch ọn t = 12 (mm). + Lớp vỏ bao đoạn giữa canô: - Lớp mạn: chiều dày lớp mạn là kết cấu một lớp theo tài liệu [3] phải không nhỏ hơn trị số tính theo công thức sau:   5S. Ld 026,0 (mm). Trong đó: S = 0,5 (m) là khoảng cách các sườn. d = 0,5 (m) là chiều chìm trung bình (chọn sơ bộ). Thay số:   15.0,5. 5,0.026.05,0  = 5,37 (mm) → nhận  = 7 (mm). - L ớp đáy: Theo quy phạm quy định: t = 15,8.S. Ld 026,0 (mm). Thay s ố: t = 5,65 (mm). chọn t = 8 (mm). +Lớp vỏ bao ở đoạn mút: Vỏ canô có kết cấu một lớp nên ra ngoài đoạn giữa chiều dày gi ảm dần còn bằng 0,8 chiều dày lớp vỏ bao ở đoạn giữa: - Lớp mạn là kết cấu một lớp: d = 0.8 x 7 = 5,6 (mm). - L ớp đáy là kết cấu một lớp: d = 0,8 x 8 = 6,4 (mm). + Đoạn đáy gia cường mũi canô: - Chiều dày lớp vỏ bao ở đoạn đáy có chiều dài 0,3L gia cường mũi canô có kết cấu một lớp không nhỏ hơn giá trị tính theo công thức: t LCS (mm) C : H ệ số được cho trong bảng 7.2.trang 31 tài liệu [3]. Chọn C = 5,36. S :Kho ảng cách sườn tiêu chuẩn tính bằng (m) S = 0,5 (m) T  CS L = 6,05 (mm). ch ọn t = 7 (mm). * Các Sườn: (TCVN 6282 – 2003, chương 9). + Kết cấu: Kết cấu để sườn không mất ổn định ngang. Lõi của sườn bằng gỗ rất khô, không có mắt như quy phạm quy định. Khoảng cách sườn được chọn S = 500mm, khoảng sườn bằng khoảng sườn tiêu chuẩn ghi trong quy phạm S = 500mm. + Kích thước sườn ngang: Môđun chống uốn phía sau: 0,15L.Tính từ mũi canô không nhỏ hơn trị số theo công thức sau : W u = 32Shl 2 Trong đó: S = 0,5 (m): là khoảng cách sườn. l = 0,65 (m): là khoảng cách thẳng đứng từ mặt trên lớp đáy trên ho ặc là từ mặt đà ngang của đáy đơn ở mạn đến mặt trên của sà ngang boong tại mạn. h = 0.61(m) :là khoảng cách thẳng đứng từ mũi dưới của l ở chỗ đợc đo đến điểm d +0,026. Nếu khoảng cách này nhở hơn 0,5D thì h được lấy bằng 0,5D. Thay số: W u = 32 x 0,5 x 0,65 x 0,61 2 = 3,86 (cm 3 ) Môđun chống uốn của sườn ngang phía trước của 0,15L tính từ mũi tàu theo công thức: W u = 37,5Shl 2 (cm 3 ) Thay s ố: W u = 37,5 x 0,5 x 0,65 x 0,61 2 = 4,5 (cm 3 ). + Độ bền dọc: (4.2.4, TCVN 6451 – 2004). Môđun chống uốn của tiết diện ngang thân canô ở đoạn giữa canô phải không nhỏ hơn trị số tính theo công thức: Z = 3 10x M all  (cm 3 ). Trong đó: M – Mômen uốn dọc cực đại ở đoạn giữa canô Qui định ở 3.2.8. trang 62 tài liệu [4]. Có giá trị được xác định không nhỏ hơn giá trị được tính theo công thức: M = 2 3 91,95,187,13 351,0 mm wSf FF BLA  = 5,6 (kNm) A f – Gia tốc thẳng đứng thiết kế ở mút trước do người thiết kế quy định. Tuy nhi ên trị số A f phải không nhỏ hơn trị số tối thiểu quy định trong bảng 2/3.1 trang 49 Quy phạm Việt Nam TCVN 6451:2004. chọn A f = 1,00. Bw - Kho ảng cách nằm ngang đo từ mặt ngoài của tôn vỏ đến mặt ngo ài của tấm vỏ đối diện ở đường nước chở hàng thiết kế cao nhất (m): Bw = 1,9 (m). L S - chiều dài canô: L S = 5,1 (m). F m - Tính theo công thức: F m = 4726,0 0677,0 0565,0876,0  f ff A AA F m = 0,876 - 0,0565 - 0,0677 - 0,4726 = 0,2792.  all - ứng suất cho phép lấy bằng: 0,10. t (N/mm 2 ).  t – độ bền kéo của tấm dẻo cốt sợi thủy tinh,  t = 100(N/mm 2 ). Z = 3 10 1001,0 6,5 x x = 560 (cm 3 ) Chọn sườn mạn có kích thước 80x40x 4  * Vách kín nước: (TCVN 6282 – 2003, chương 13). Vách mũi đặt trong đoạn theo quy phạm quy định ghi trong 13.1.1 Vách đuôi đặt đúng cách ghi trong 13.1.2 Vách buồng máy đặt đúng vị trí đầu và sau buồng máy, theo 13.1.3 Chiều cao vách kín nước: Các vách kín nước kéo từ đáy đến sát boong. Gia cường tại các vị trí nối vách với đáy v à vách với boong, vách với mạn. Chiều dày của lớp vách:   12S h (mm) Trong đó: S = 0,5 m: là khoảng cách giữa các nẹp. h = 0,65 m: là khoảng cách thẳng đứng từ cạnh dưới của vách đến mặt trên của lớp boong đo ở đường tâm canô. Thay số:   12 x 0,3 x 0.5 = 2 (mm) ch ọn  = 5 (mm). * Kết cấu boong [TCVN 6282 - 2003] + T ấm boong: - Chiều dày tấm boong ở đoạn giữa canô phải không nhỏ hơn trị số tính theo công thức sau: t  18,2.S. h (mm). trong đó: S = 0,5 m: là khoảng cách sườn. h - tải trọng boong dược quy định ở 8.2.3 trang 34 tài liệu[4] h = 0,46 (tấn/m 2 ) thay s ố: t  6,17 (mm) ch ọn t = 6 (mm). Chiều dày của lớp boong trên đoạn giữa canô và chiều dày của các lớp boong khác: hxSx13  (mm). Thay s ố:   4,4 (mm) Ch ọn  = 5 (mm). + Xà ngang boong: [TCVN 6282 - 2003]. - Xà ngang boong: Momen ch ống uấn tiết diện của xà ngang boong không nhỏ hơn trị số tính theo công thức: W u  CShl 2 Trong đó: C = 28 (được chọn theo quy phạm) [...]... ngang đáy ở đường tâm canô là: 62,5b Trong đó b = 1,1 (m) - Khoảng cách nằm ngang giữa các mặt ngoài của lớp vỏ bao mạn đo ở mặt trên của đà ngang đáy h = 62,5 x 1,1 = 68,75 mm Chọn h = 80mm chiều dày tấm đà ngang đáy:  5  = 0,4L = 0,4.5,1= 2,04 mm Chọn mm chiều rộng tấm chọn b = 40 mm Từ kết quả tính toán kết cấu ở trên, tổng hợp lại được kích thước và vật liệu các chi tiết kết cấu trong bảng 3.6... tiết kết cấu trong bảng 3.6 Bảng 3.6 :Quy cách các chi tiết kết cấu chính canô Đơn Kích thước tính vị chọn 1 Lớp vỏ giữa canô mm  12 mm 2 Lớp vỏ bao 6 mm 40x80x  5 3 Đà ngang đáy mm 40x40x  4 4 Đà dọc đáy 4 Tấm boong mm 5 5 Xà ngang boong mm 80x40x  4 mm 80x40x  4 6 Xà dọc boong mm 80x40x  4 7 Sườn mạn 8 Vách kín nước khu vực mũi mm 5 canô 9 Vách kín nước khu vực mm 53 khác 10 Nẹp vách mm 40x30x... 80x40x  4 (mm) Kiểm tra độ bền thanh theo sức bền vật liệu: Jx = J1 + J2 + J3 Jx = 2 Wu = 4 x0.4 3 0.4 x8 3 2.5 x0.4 3 2   34,2 12 12 12 2 x34.2  8,55 8 (cm4) (cm3) Kết luận: Xà dọc boong được chọn đủ bền * Kết cấu đáy [TCVN 6282 – 2003, chương 10] + Đà dọc đáy: Chiều dày tấm: 0,4L + 4,7 = 6,74 mm Chọn t = 4 (mm) Chiều rộng tấm: 4L + 30 = 50,4 mm Chọn b = 40 mm Chiều cao tiết diện chọn h = 40 mm + Môđun... của tiết diên dọc Wu = Cbhl2 (cm3) C = 33: hệ số tính toán ở đoạn ở giữa canô (theo quy phạm) l = 0,6 m: khoảng cách giữa các đế tựa của sống b = 0,6 m: khoảng cách giữa các trung điểm của các khoảng cách từ sống đế sống lân cận hoặc đến đỉnh trong của mã Thay số: Wu  33 x 0,5 x 0,6 x 0,62 = 3,56 (cm3) Tính toán sơ bộ ta chọn kết cấu xà dọc boong có kích thước tiết diện 80x40x  4 (mm) Kiểm tra độ . Chương 13: THIẾT KẾ KẾT CẤU VÀ BỐ TRÍ CHUNG Trong quá trình thiết kế mọi tính chọn căn cứ vào quy phạm kiểm tra và chế tạo tàu. bền kéo, KG/mm 2 10 12 2 Mođun đàn hồi kéo nén 700 750 – 800 3 Độ bền uốn, KG/mm 2 15 16 4 Mođun đàn hồi uốn 700 750 – 800 3.6.2.2. Tính toán các chi tiết kết cấu. + Kết cấu thân canô được thiết. Kết cấu thân canô được thiết kế theo hệ thống ngang. + Được thiết kế theo kiểu kết cấu một lớp. + Khoảng cách sườn thực là s = 500 mm. * Yêu cầu chung về kết cấu: Kết cấu kiểu mũ: Các nẹp gia