Bài tập lớn sức bền thân tàu pot

Triệu Công Thuận/Lớp: 51CTT/MSSV: 51160683 GVHD: Ðỗ Quang Thắng Lời Mở Đầu Đóng tàu và vận tải biển là ngành công nghiệp quan trọng trên thế giới nói chung và nước ta nói riêng. Hàng năm có rất nhiều tai nạn trên biển xảy ra gây thiệt hại rất lớn về người và tài sản , những tai nạn đó chủ yếu là do thiên tai mà tàu gặp phải trên biển thiên tai thì khó tránh khỏi nhưng thiệt hại do thiên tai thì chúng ta hoàn toàn có thể giảm nhẹ được, ví dụ như cách bố trí hàng hóa, thuyền viên… trên tàu một cách hợp lý sẽ giúp cho tàu tránh được những trạng thái nguy hiểm như ứng suất, lực cắt, mômen uốn… Môn Lý thuyết tàu là môn cơ sở ngành đầu tiên nó cho chúng em hiểu về đường hình, đặc điểm, đặc tính, tính chất của con tàu, và môn Kết cấu thân tàu nó hướng chúng em đi đến kết cấu, liên kết của từng chi tiết cụ thể của tàu. Còn môn Sức bền thân tàu nó góp phần giải quyết những vấn đề về tính an tòan của một con tàu đủ an toàn tránh được những trường hợp nguy hiểm như khi có sóng, tàu lằm trên đỉnh sóng hay tàu lằm trên đáy sóng nó gây ra ứng suất cụ bộ rất nguy hiểm. Vì vậy môn Sức bền thân tàu sẽ giải quyết một phần nào của vấn đề an toàn nó cho chúng ta biết về cách bố trí hàng hóa như vậy thì mức độ nguy hiểm như thế nào. Môn Sức bền thân tàu sẽ góp phần cho chúng em hiểu rõ hơn về đóng một con tàu an toàn và tiết kiệm. Em xin cảm ơn thầy Đỗ Quang Thắng đã tận tình giảng dạy và hướng dẫn để em hoàn thành bài tập lớn này. Mặc dù đã có nhiều cố gắng nhưng do trình độ và thời gian có hạn nên sai sót là điều khó tránh khỏi, nên em rất mong thông cảm và chỉnh sửa cho em. Em xin chân thành cảm ơn./ Sinh viên thực hiện Triệu Công Thuận Bài tập lớn Sức Bền Thân Tàu Trang 1 Triệu Công Thuận/Lớp: 51CTT/MSSV: 51160683 GVHD: Ðỗ Quang Thắng A.Thông số tàu mẫu: Tàu hàng khô 2000T: • Chiều dài lớn nhất : L max = 70 m • Chiều dài thiết kế : L tk = 67 m • Chiều cao : H = 5.4 m • Chiều rộng tàu : B = 10.8 m • Trọng lượng vỏ : P v = 650T • Hoành độ trọng tâm vỏ x v = -2.5 m Trường hợp tính toán số 4: 25% hàng hóa, 50% dự trữ, 25% dằn. B. Kích thước tàu thiết kế: Tàu hàng khô 2000T (L tk = 76m, B = 12m, H = 6m) C. Phân bố tải trọng: • Khối lượng máy móc : 40T (Sườn 1- Sườn 4) • Hàng hóa : 2000T (Sườn 4 – Sườn 17) • Trọng lượng thủy thủ : 2T (Sườn 2 – Sườn 5) • Trọng lượng nước dằn : 200T (Sườn 4 – Sườn 19) • Dự trữ : 100T (S 1 -S 4 và S 17 - S 20 ) D.Các hệ số so với tàu mẫu: • 08.1 70 76 === m l L L k • 11.1 8.10 12 === m b B B k • 11.1 4.5 6 === m H H H k Bài tập lớn Sức Bền Thân Tàu Trang 2 Triệu Công Thuận/Lớp: 51CTT/MSSV: 51160683 GVHD: Ðỗ Quang Thắng Phần I: Cân Bằng Tàu Trên Nước Tĩnh I. Phân bố tải trọng trên các sườn Tàu có l m =76(m) được chia thành 20 khoảng sườn -Trước tiên để vẽ được đường phân bố trọng lượng vỏ tàu ta phải xác định các thông số sau:          === === === 48.29 20 650 907.0 20 88.13 20 650 427.0 20 35.38 20 650 18.1 20 11 0 Pv mP Pv mPo Pv mP Trong đó: Pv trọng lượng vỏ tàu. 10 ,, mmm các hệ số chọn theo thực ngiệm. Ta chọn m=1.18 (theo đề nghị các nhà đóng tàu Nga). Xác định m 0 , m 1 theo các biểu thức sau: m 0 = 0.667 + 0.365ξ k = 0.667+0.365 x (-0.658) = 0.427 m 1 = 0.667 - 0.365ξ k = 0.667-0.365 x (-0.658)= 0.907 trong đó: ξ - là tỉ số giữa hoành độ trọng tâm vỏ tàu x v và khoảng sườn lý thuyết. m L L 8.3 20 76 20 ===∆ 658.0 8.3 5.2 −= − = ∆ = L x v k ξ Các chiều cao các bậc thang 10 , δδ của tàu được xác định theo công thức:        = − = − = = − = − = 4783.1 6 48.2935.38 6 0783.4 6 88.1335.38 6 1 1 0 PP PoP δ δ - Vẽ đường phân bố trọng lượng vỏ tàu theo phương pháp gần đúng. Theo phương pháp này đường phân bố trọng lượng vỏ tàu được lập dưới dạng đường bậc thang với giá trị lớn nhất của đường bậc thang tương ứng với vị trí tập trung trọng lường vỏ tàu lớn. Đồng thời trọng lượng của tàu ở phạm vi giữa tàu có trọng lượng không đổi và phân bố đều trên từng khoảng sườn, với chiều dài của đoạn phân bố đều phụ thuộc vào hệ số đầy và hệ số lăng trụ tàu. - Bảng phân bố khối lượng vỏ tàu theo từng khoảng sườn được dựa theo các số liệu sau đây. Bài tập lớn Sức Bền Thân Tàu Trang 3 Triệu Công Thuận/Lớp: 51CTT/MSSV: 51160683 GVHD: Ðỗ Quang Thắng P = 38.35 tấn; P 1 = 29.48 tấn; P 0 = 13.88 tấn; δ 0 = 4.07; δ 1 = 1.47; ξ k = -0.658. Khoảng sườn Tải trọng vỏ tàu(tấn) S 0 - 1 29,48 S 1 – 2 30,95 S 2 – 3 32,42 S 3 – 4 33,89 S 4 – 5 35,36 S 5 – 6 36,83 S 6 – 7 38,35 S 7 – 8 38,35 S 8 – 9 38,35 S 9 – 10 38,35 S 10 – 11 38,35 S 11 – 12 38,35 S 12 – 13 38,35 S 12 – 14 38,35 S 14 – 15 34,23 S 15 – 16 30,16 S 16 – 17 26,09 S 17 – 18 22,02 S 18 – 19 17,95 S 19 – 20 13,88 Tổng tải trọng(tấn) 650.06 Bảng phân bố tải trọng vỏ tàu theo khoảng sườn. - Từ số liệu trên ta dùng Ms Excel để lược đồ phân bố khối lượng vỏ tàu theo phương pháp gần đúng( hình thang). Trọng lượng vỏ tàu đoạn giữa tàu có giá trị không đổ và phân bố đều trên từng khoảng sườn, với chiều dài đoạn phân bố đều phụ thuộc vào hề số đầy thể tích và hệ số lăng trụ tàu. Đường phân bố trọng lượng vỏ tàu được phân bố theo tàu có dạng béo đầy đoạn thẳng phân bố đều hơn. Bài tập lớn Sức Bền Thân Tàu Trang 4 Triệu Công Thuận/Lớp: 51CTT/MSSV: 51160683 GVHD: Ðỗ Quang Thắng Biểu đồ phân bố trọng lượng vỏ tàu theo khoảng sườn -Vẽ biểu đồ phân bố lượng tải trọng trên tàu: Trường hợp tải trọng đề bài đã cho: 25% hàng hóa; 50% dự trữ; 25% dằn . Bài tập lớn Sức Bền Thân Tàu Trang 5 Triệu Công Thuận/Lớp: 51CTT/MSSV: 51160683 GVHD: Ðỗ Quang Thắng Từ bảng trên ta tính được tọa độ trọng tâm tàu: m P xp x n i ii g 14.1 953.1291 5853.390 45.4 1 −= − == ∑ =  Biểu đồ phân bố trọng lượng máy móc theo khoảng sườn Trọng lượng máy móc là 40 Tấn phân bố từ S 1 -S 4 , nên ta có biểu đồ sau: Bài tập lớn Sức Bền Thân Tàu Trang 6 Triệu Công Thuận/Lớp: 51CTT/MSSV: 51160683 GVHD: Ðỗ Quang Thắng  Biểu đồ phân bố trọng lượng hàng hóa theo khoảng sườn Tàu có khối lường hàng hóa là 25%*2000T = 500T, phân bố từ S 4 -S 17  Biểu đồ phân bố trọng lượng dằn theo khoảng sườn Tàu có tải trọng dằn là 25%*200T = 50T, phân bố từ sườn S 4 -S 19, nên ta phân bố như sau: Bài tập lớn Sức Bền Thân Tàu Trang 7 Triệu Công Thuận/Lớp: 51CTT/MSSV: 51160683 GVHD: Ðỗ Quang Thắng  Biểu đồ phân bố trọng lượng thủy thủ theo khoảng sườn Tàu có tải trọng thủy thủ là 2T, phân bố từ S 2 -S 5, nên ta phân bố như sau:  Biểu đồ phân bố trọng lượng dự trữ theo khoảng sườn Tàu có tải trọng dự trữ là 50%*100T = 50T, phân bố từ sườn (S 1 -S 4 ) và (S 17 - S 20 ), nên ta phân bố như sau: Bài tập lớn Sức Bền Thân Tàu Trang 8 Triệu Công Thuận/Lớp: 51CTT/MSSV: 51160683 GVHD: Ðỗ Quang Thắng Từ đó ta vẽ được biểu đồ phân bố tổng tải trọng phân bố lên các khoảng sườn cho toàn tàu: II. Xác định đường phân bố lực nổi theo chiều dài tàu khi tàu nằm cân bằng trên nước tĩnh. Bài tập lớn Sức Bền Thân Tàu Trang 9 Triệu Công Thuận/Lớp: 51CTT/MSSV: 51160683 GVHD: Ðỗ Quang Thắng 1.Cân bằng dọc tàu trên nước tĩnh. Để tàu nổi cân bằng trên nước cần thỏa mãn điều kiện về lực và mômen tác dụng lên tàu như sau:    = = cg xx DP Từ kết quả P=1291.953 tấn, sử dụng đồ thị đường cong thủy tĩnh của tàu ta xác định các thông số cơ bản sau: (sau khi đo trên tàu mẫu ta nhân với các hệ số k b, k h tương ứng ra số liệu tàu thiết kế). Các tỉ lệ xích của đồ thị thủy tĩnh: S: 1 mm = 1m 2 ; x f : 1mm = 0.001m V: 1mm = 1m 3 ; x c : 1mm = 0.001m D: 1mm = 1 tấn; Z c : 1mm = 0.001m Α,β,δ: 100 mm = 1; R : 1 mm = 0.1 m Phần trên ta đã tính được tổng tải trọng tác dụng lên tàu là P = 1291.953 tấn. Theo tỷ lệ của D: 1mm = 1 tấn nên trong bản vẽ ta lấy D ra 1 đoạn bằng 1291.953 mm. Bài tập lớn Sức Bền Thân Tàu Trang 10 [...]...  Bài tập lớn Sức Bền Thân Tàu Điều kiên cân bằng: (Thỏa) (Thỏa)  Trang 18 Triệu Công Thuận/Lớp: 51CTT/MSSV: 51160683 GVHD: Ðỗ Quang Thắng Biểu đồ phân bố lực nổi Bài tập lớn Sức Bền Thân Tàu Trang 19 Triệu Công Thuận/Lớp: 51CTT/MSSV: 51160683 GVHD: Ðỗ Quang Thắng Biểu đồ phân bố trọng lượng Biểu đồ phân bố tải trọng Bài tập lớn Sức Bền Thân Tàu Trang 20 Triệu Công Thuận/Lớp: 51CTT/MSSV: 51160683 Bài. .. đáy sóng Bài tập lớn Sức Bền Thân Tàu và ta được prophin sóng khi tàu đã được cân bằng Trang 30 Triệu Công Thuận/Lớp: 51CTT/MSSV: 51160683 GVHD: Ðỗ Quang Thắng Vẽ được prophin này xong ta đo diện tích mặt đường nước rồi tình được bảng tính sau: Từ bảng tính ta vẽ được biểu đồ sau đây: Bài tập lớn Sức Bền Thân Tàu Trang 31 Triệu Công Thuận/Lớp: 51CTT/MSSV: 51160683 Bài tập lớn Sức Bền Thân Tàu GVHD:... được prophin sóng khi tàu đã được cân bằng Trang 26 Triệu Công Thuận/Lớp: 51CTT/MSSV: 51160683 GVHD: Ðỗ Quang Thắng Từ số liệu bảng trên ta vẽ được biểu đồ sau đây Bài tập lớn Sức Bền Thân Tàu Trang 27 Triệu Công Thuận/Lớp: 51CTT/MSSV: 51160683 Bài tập lớn Sức Bền Thân Tàu GVHD: Ðỗ Quang Thắng Trang 28 Triệu Công Thuận/Lớp: 51CTT/MSSV: 51160683 GVHD: Ðỗ Quang Thắng B CÂN BẰNG TÀU DƯỚI ĐÁY SÓNG Từ số... Bảng cân bằng tàu trên sóng Từ bảng trên ta thay các giá trị đó vào hệ phương trình sau đây: Trong đó: L/2 V= ∫ w( x)dx = ∆L( w0 +w1 + w2 +…+ wn - −L / 2 wo + wn ) = 1667.45 (m3) 2 Xc = 0.376(m) Giải hệ phương trình ta được kết quả sau: Bài tập lớn Sức Bền Thân Tàu Trang 25 Triệu Công Thuận/Lớp: 51CTT/MSSV: 51160683 Sau khi hiệu chỉnh prophin sóng theo trên đỉnh sóng Bài tập lớn Sức Bền Thân Tàu và GVHD:... nước tĩnh Sau khi đo ta nhân ωi với tỉ lệ xích là ra các ωi tàu thiết kế như sau: Bài tập lớn Sức Bền Thân Tàu Trang 12 Triệu Công Thuận/Lớp: 51CTT/MSSV: 51160683 GVHD: Ðỗ Quang Thắng  Tiến hành cân bằng lần 1: Bảng tổng hợp diện tích mặt đường nước Sườn Hệ số cánh tay đòn (1) 0 1 2 3 4 5 6 (2) -10 -9 -8 -7 -6 -5 -4 Bài tập lớn Sức Bền Thân Tàu ωi (2)x(3) (3) 0 5.18 11.25 17.46 24.01 28.95 30.32 0 -46.62... 20 Triệu Công Thuận/Lớp: 51CTT/MSSV: 51160683 Bài tập lớn Sức Bền Thân Tàu GVHD: Ðỗ Quang Thắng Trang 21 Triệu Công Thuận/Lớp: 51CTT/MSSV: 51160683 GVHD: Ðỗ Quang Thắng Biểu đồ Moment uốn PHẦN II CÂN BẰNG TÀU TRÊN SÓNG A CÂN BẰNG TÀU TRÊN ĐỈNH SÓNG  Chọn mô hình song Trochoid , là quỹ tích một điểm A nằm trên đường tròn bán Bài tập lớn Sức Bền Thân Tàu Trang 22 Triệu Công Thuận/Lớp: 51CTT/MSSV: 51160683... Bài tập lớn Sức Bền Thân Tàu Trang 14 Triệu Công Thuận/Lớp: 51CTT/MSSV: 51160683 GVHD: Ðỗ Quang Thắng  Tiến hành cân bằng lần 2:  1291.863 − 1620.982 D − D1 = 2.296 + = 1.84m Tm 2 = Tm1 + γS 1.025 * 710.80   T = T + D − D1 = 3.239 + 1291.863 − 1620.982 = 2.79m đ1  d2 γS 1.025 * 710.80  Sườn Hệ số cánh tay đòn (1) 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 (2) -10 -9 -8 -7 -6 -5 -4 -3 -2 -1 0 1 Bài tập lớn Sức. .. GVHD: Ðỗ Quang Thắng PHẦN III KIỂM TRA ĐỘ BỀN CHUNG THÂN TÀU A XÁC ĐỊNH ỨNG SUẤT PHÁP Dựa vào mặt cắt ngang ta tính ứng suất pháp Bài tập lớn Sức Bền Thân Tàu Trang 33 Triệu Công Thuận/Lớp: 51CTT/MSSV: 51160683 GVHD: Ðỗ Quang Thắng Bước 1: Chọn trục so sánh Bước 2: Tính các yếu tố của mặt cắt ngang dầm tương đương theo công thức sau: Với giả thiết mặt cắt ngang tàu đói xứng qua trục OZ ta có: Trong đó:... (L400x100x10), kích thước tàu thiết kế L(444x111x11.1) Diện tích: 6161 mm2 Bài tập lớn Sức Bền Thân Tàu Trang 35 Triệu Công Thuận/Lớp: 51CTT/MSSV: 51160683 Moment quán tính riêng phần của diện tích:80976406 mm GVHD: Ðỗ Quang Thắng 4 4 Sống chính : tàu mẫu (750x12), tàu thiết kế (832.5x13.32) Diện tích: 11088.9 mm2 Moment quán tính riêng phần của diện tích:640435954 mm4 5 Hai sống phụ: (750x10), tàu thiết kế (832.5x11.1)... 0:20 2.15 2.07 1.82 1.45 0.95 0.33 -0.34 -1.01 -1.6 -2 -2.15 -2.15 -2.00 -1.60 -1.01 -0.34 0.33 0.95 1.434 1.8 2.07 2.15 Bài tập lớn Sức Bền Thân Tàu Trang 23 Triệu Công Thuận/Lớp: 51CTT/MSSV: 51160683 GVHD: Ðỗ Quang Thắng Đây là prophin tàu theo lý thuyết tuy nhiên trong thực tế mạn tàu không vuông góc với mặt nước nên phải có 1 đoạn hiệu chỉnh e Với Như vậy ta phải hạ đường prophin xuống 1 đoạn 0.22m . nổi Bài tập lớn Sức Bền Thân Tàu Trang 19 Triệu Công Thuận/Lớp: 51CTT/MSSV: 51160683 GVHD: Ðỗ Quang Thắng Biểu đồ phân bố trọng lượng Biểu đồ phân bố tải trọng Bài tập lớn Sức Bền Thân Tàu Trang. dài tàu khi tàu nằm cân bằng trên nước tĩnh. Bài tập lớn Sức Bền Thân Tàu Trang 9 Triệu Công Thuận/Lớp: 51CTT/MSSV: 51160683 GVHD: Ðỗ Quang Thắng 1.Cân bằng dọc tàu trên nước tĩnh. Để tàu nổi. trọng lượng vỏ tàu theo khoảng sườn -Vẽ biểu đồ phân bố lượng tải trọng trên tàu: Trường hợp tải trọng đề bài đã cho: 25% hàng hóa; 50% dự trữ; 25% dằn . Bài tập lớn Sức Bền Thân Tàu Trang 5