Thiết kế cẩu xuồng trọng lực có bản lề di chuyển trên một ray dẫn hướng cho xuồng cứu sinh sức chứa 20 người

1 LỜI NÓI ĐẦU Từ xưa đến nay, khi con Người từng bước chinh phục biển cả, bên cạnh những thành công lớn trong việc tạo ra những con tàu có thể vượt đại dương hay những con tàu khai thác chuyên dùng có thể hoạt động dài ngày trên biển thì lịch sử Hàng Hải thế giới cũng phải chứng kiến những vụ tai nạn khủng khiếp mà hậu quả để lại là những vụ đắm tàu gây thiệt hại lớn về người và của. Ngày nay, tuy rằng chúng ta đã có được những con tàu có tính năng tốt và an toàn hơn nhưng không thể đảm bảo rằng những chiếc tàu đó sẽ không gặp các vấn đề bất ngờ nảy sinh như sự cố, tai nạn …vì tàu thủy hoạt là một công trình nổi và làm việc trong điều kiện hết sức khắc nghiệt trên biển. Do vậy, việc trang bị trên tàu những thiết bị cứu sinh nói chung và cẩu xuồng cứu sinh nói riêng là điều hết sức cần thiết. Cũng nhằm mục đích tìm hiểu nhiều hơn về vấn đề trên, do vậy cuối khóa học em đã nhận đề tài “thiết kế cẩu xuồng trọng lực có bản lề di chuyển trên một ray dẫn hướng cho xuồng cứu sinh sức chứa 20 Người”. Đây là loại cẩu xuồng trọng lực có bản lề và có con lăn di chuyển trên ray dẫn hướng. Đề tài được thực hiện với các nội dung: 1. Nhiệm vụ - Yêu cầu thiết kế. 2. Tính toán động lực học cẩu xuồng. 3. Tính toán các cơ cấu chính 4. Tính chọn các thiết bị phụ. 5. Sơ bộ tính giá thành sản phẩm. Trong thời gian tìm hiểu và thực hiện đề tài, em đã nhận được sự hướng dẫn tận tình của thầy Nguyễn Thái Vũ. Qua đây, em xin gửi lời cảm ơn chân thành tới thầy Nguyễn Thái Vũ cùng các thầy trong khoa Kỹ thuật tàu thủy và khoa Cơ khí đã giúp đỡ em hoàn thành đề tài này. 2 Vì sự hiểu biết còn nhiều hạn chế và phải thực hiện trong thời gian ngắn, nên trong đề tài không thể tránh được những thiếu sót, rất mong sẽ nhận được những ý kiến đóng góp của các thầy và các bạn. Em xin chân thành cảm ơn! Nha Trang, ngày 10 tháng 11 năm 2007 Sinh viên thực hiện: Nguyễn Thanh Nghị 3 CHƯƠNG I NHIỆM VỤ - YÊU CẦU THIẾT KẾ I. TỔNG QUAN VỀ THIẾT BỊ CỨU SINH. I.1.Khái niệm về thiết bị cứu sinh. Thiết bị cứu sinh là tổ hợp các trang thiết bị cùng các cơ cấu dùng để cứu sống hành khách và thủy thủ khi tàu gặp nạn. Thiết bị cứu sinh bao gồm các phương tiện cứu sinh và các trang thiết bị phục vụ các phương tiện cứu sinh. Phương tiện cứu sinh là phương tiện nổi độc lập. Yêu cầu cơ bản của các phương tiện cứu sinh là đủ bền và dự trữ tính nổi để có thể cứu sống người gặp nạn ngoài biển. I.2.Phân loại thiết bị cứu sinh. Thiết bị cứu sinh được phân loại theo sơ đồ hình I.1: Hình I.1. Sơ đồ phân loại các thiết bị cứu sinh 4 I.3.Cẩu xuồng cứu sinh. 1. Khái niệm cẩu xuồng cứu sinh. Cẩu xuồng cứu sinh là thiết bị phục vụ cho xuồng cứu sinh. Cẩu xuồng cứu sinh có nhiệm vụ nâng - hạ xuồng cứu sinh với đầy đủ các trang thiết bị và người gặp nạn xuống nước cũng như nâng xếp xuồng lên boong. 2. Phân loại cẩu xuồng cứu sinh. Cẩu xuồng cứu sinh thường có ba loại cơ bản là: Cẩu xuồng quay, cẩu xuồng lắc và cẩu xuồng trọng lực. Ngoài ra còn có các loại cẩu xuồng đặc biệt khác như: Devon, Ros, Minhevit… Cẩu xuồng cứu sinh được phân loại theo sơ đồ hình I.2: Hình I.2: Phân loại cẩu xuồng 5 2.1. Cẩu xuồng quay. Cẩu xuồng quay có kết cấu giống như một cần trục côngxôn quay, được dùng nhiều trên các tàu nội thủy và các tàu nhỏ có xuồng cứu sinh đặt ở phần đuôi tàu. Mỗi xuồng có hai cẩu xuồng phục vụ. Cẩu xuồng quay có kết cấu đơn giản, dễ chế tạo, giá thành rẻ nhưng có nhược điểm là tầm với hạn chế, quay cần trục thường tiến hành bằng tay nên rất chậm và khó khăn khi góc nghiêng của tàu lớn. Vì vậy cẩu xuồng quay đến nay chỉ dùng với xuồng nhỏ có khối lượng không quá 500Kg. Cẩu xuồng quay có hai loại sau:  Loại có đế: Các ổ đỡ đặt trong đế, đế được liên kết chặt với boong tàu.  Loại không có đế: Các ổ đỡ được liên kết ngay vào thân tàu. 2.2.Cẩu xuồng lắc: Xuồng được đưa từ nơi đặt trên boong ra mạn hoặc ngược lại nhờ chuyển động lắc của cần cẩu xuồng. Cẩu xuồng lắc có nhiều loại, nhiều kiểu kết cấu và được sử dụng nhiều trên tàu. Ưu điểm cơ bản của cẩu xuồng lắc là: kết cấu đơn 1 2 3 4 Hình I.3. Kết cấu cẩu xuồng quay 1.Cần; 3. Hệ palăng; 2. Xuồng; 4. Đế. 6 giản, đảm bảo đủ tầm với, dễ hạ xuồng khi tàu nghiêng ngang lớn. Cẩu xuồng lắc thường dùng cho những xuồng có khối lượng không quá 2300Kg trên các tàu khách, tàu hàng khô và tàu dầu trọng tải nhỏ hơn 1600 (tấn), tàu nội thủy cũng sử dụng loại cẩu xuồng này. Cẩu xuồng lắc bao gồm các loại cơ bản sau: 2.2.1.Cẩu xuồng lắc cần thẳng. Cẩu xuồng lắc cần thẳng có kết cấu như hình I.4: Hình I.4. Cẩu xuồng lắc cần thẳng Các bộ phận chính: 1. Cần; 6. Giá; 2. Thanh giằng; 7. Cột chống chéo; 3. Đai ốc; 8. Ổ chân cần; 4. Trục vít truyền động; 9. Móc cẩu; 5. Cơ cấu truyền động; 10. Tay quay. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 7 2.2.2.Cẩu xuồng lắc kiểu Iolko. Cẩu xuồng lắc kiểu Iolko có kết cấu giống loại cần thẳng nhưng cơ cấu lắc cần hoàn thiện hơn. Cơ cấu này gồm hai trục vít truyền động liên hệ với nhau bằng thanh giằng có đai ốc ở hai đầu giống như tăng-đơ. Trục vít dưới liên kết bản lề với đỉnh giá có kết cấu một đầu mối ren với góc nâng không lớn. Trục trên lắp bằng bản lề với cần có kết cấu nhiều đầu ren và góc nâng lớn. Cần cẩu Iolko có nhiều ưu điểm và trước đây được dùng khá phổ biến. Trên các tàu hiện đại, cẩu xuồng Iolko có thể dùng để cẩu những xuồng cứu sinh sức chứa 20 Người. Hình I.5. Cẩu xuồng lắc kiểu Iolko Các bộ phận chính: 1. Cần; 5. Cột chống chéo; 2. Cơ cấu lái; 6. Ổ chân cần; 3. Ròng rọc dẫn hướng; 7. Móc cẩu. 4. Giá; 2.2.3.Cẩu xuồng lắc cần cong. Cẩu xuồng lắc cần cong có kết cấu giống như cần thẳng nhưng cần được làm cong để lấy vị trí đặt xuồng. Hình dáng của cần được thiết kế tùy thuộc vào tuyến hình của xuồng. 1 2 3 4 5 6 7 8 2.2.4.Cẩu xuồng lắc có vòi: Có kết cấu như cẩu xuồng cần cong nhưng hệ palăng cẩu xuồng không lắp trực tiếp ở đầu cần mà lắp ở đầu vòi. Nhờ kết cấu hệ cần, vòi, dây giằng mà cẩu xuồng loại này có tầm với lớn và lúc đưa xuồng từ boong ra mạn, xuồng luôn di chuyển trên mặt phẳng nằm ngang. 6 1 2 3 4 1. C ần; 2. Cơ cấu lái cần; 3. Giá; 4. Cột chống chéo; 5. Ổ chân cần; 6. Hệ pa lăng. Hình I.6. Cẩu xuồng lắc cần cong 1 2 3 4 5 8 6 7 1. Giá; 2. Cần; 3. Tời cẩu xuồng; 4. Cơ cấu lắc; 5. Thanh giằng giới hạn vòi; 6. Vòi; 7. Cáp nâng; 8. Móc khuyên. Hình I.7. C ẩu xuồng lắc có vòi 9 2.3.Cẩu xuồng trọng lực. Hiện nay trên các đội tàu biển dùng nhiều cẩu xuồng trọng lực. Ưu điểm cơ bản của loại cẩu xuồng loại này là quá trình hạ xuồng, đưa xuồng từ boong ra mạn được tiến hành nhờ tự trọng của xuồng mà không cần tác động lực. Quá trình hạ xuồng có thể được tiến hành khi xuồng đầy người trong một thời gian rất ngắn. Cẩu xuồng trọng lực có sức chứa lớn, nó khắc phục được các nhược điểm của cẩu xuồng quay và cẩu xuồng lắc. Cẩu xuồng trọng lực bao gồm các loại cơ bản sau: 2.3.1.Cẩu xuồng có con lăn. Cẩu xuồng có con lăn di chuyển trên những đường ray dẫn hướng trên boong tàu. Ray dẫn hướng này có thể là một hoặc hai đường khác nhau. 2.3.2.Cẩu xuồng có bản lề: Gồm hai loại, loại một và hai bản lề.  Loại một bản lề, quá trình đưa xuồng từ boong ra mạn được tiến hành bởi cần quay quanh bản lề ở ổ chân cần (Hình I.9)  Loại hai bản lề, quá trình đưa xuồng từ boong ra mạn phức tạp hơn. Đầu tiên tay đòn quay quanh bản lề sau đến vị trí tới hạn (tay đòn nằm trên mặt boong), sau đó cần quay quanh bản lề trước với tay đòn. (Hình I.10). 1. Xu ồng; 2. Cần ở vị trí hạ xuồng; 3. Dây giằng; 4. Cần ở vị trí đặt xuồng; 5. Dây cáp; 6. Ray dẫn hướng. Hình I.8. C ẩu xuồng có con lăn di chuyển trên một đường ray dẫn hướng 10 2.3.3.Cẩu xuồng có con lăn và bản lề. Cẩu xuồng có con lăn và bản lề đưa xuồng ra mạn hoặc vào boong nhờ chuyển động phức tạp của cần - vừa chuyển động phức tạp trên những con lăn, vừa quay quanh các bản lề. (Hình I.11) 2 3 5 4 6 7 1 1. Cần; 2. Hệ palăng; 3. Xuồng; 4. Chốt; 5. Dây cáp; 6. Đế; 7. Giá. Hình I.9 Cẩu xuồng trọng lực một bản lề 1. Cần; 2. Dây cáp; 3. Hệ palăng; 4. Xuồng; 5. Bản lề trước; 6. Tay đòn; 7. Đế; 8. Bản lề sau; 9. Tời; 10. Giá. 3 4 5 6 7 2 1 10 9 8 Hình I.10. Cẩu xuồng trọng lực hai bản lề [...]... gọn, máy thiết kế phải có năng suất và hiệu quả cao, ít tốn năng lượng, độ chính xác và tính kinh tế cao…trong đề tài này, việc thiết kế được giới hạn trong thiết kế cẩu xuồng trọng lực có bản lề di chuyển trên một ray dẫn hướng cho xuồng cứu sinh sức chứa 20 Người , đây là loại cẩu xuồng trọng lực vừa có con lăn vừa có bản lề Quá trình thiết kế gồm các bước cơ bản sau:  Chọn xuồng cứu sinh theo... I.11 Cẩu xuồng trọng lực có bản lề và con lăn Trong các loại cẩu xuồng trọng lực trên, cẩu xuồng có bản lề làm việc tin cậy, kết cấu đơn giản hơn cẩu xuồng có con lăn Cẩu xuồng có hai bản lề có ưu điểm hơn một bản lề là các kích thước về chiều cao của chúng nhỏ hơn nhưng kết cấu của loại một bản lề lại đơn giản hơn Ta thấy rằng, cẩu xuồng trọng lực chiếm ít di n tích mặt boong, tầm với lớn và có thể... THÔNG SỐ CƠ BẢN BAN ĐẦU III.1 Số lượng người cho phép trên xuồng - M= 20 Người: Số người cho phép trên xuồng khi hạ xuồng, lấy bằng sức chứa của xuồng - m 1 =2 Người: Số người cho phép trên xuồng khi nâng hoặc khi đưa xuồng từ mạn vào nơi đặt trên boong Với m = 20 < 41 nên ta có m 1 = 2 người 22 III.2 Tính chọn sơ bộ xuồng cứu sinh cho cẩu xuồng Để tính chọn sơ bộ các thông số của xuồng cho cẩu xuồng ta... lăn theo ray dẫn hướng Cẩu xuồng này có chiều cao nhỏ và tầm với lớn 1 Sectơ; 2 Ray dẫn hướng; 3 Bánh xe Hình I.14 Cẩu xuồng sectơ “Velin” 2.4.4 .Cẩu xuồng Ros Cẩu xuồng Ros làm việc có độ tin cậy cao hơn cẩu xuồng có con lăn thông thường, vì một trong hai con lăn được thay thế bằng bản lề Do còn có con lăn nên loại cẩu xuồng này không dùng trên những loại tàu đi biển xa 1 Con lăn; 2 Ray dẫn hướng; 3... đòn Hình I.15 Cẩu xuồng kiểu ROS 14 2.4.5 .Cẩu xuồng Boizenburg Để tăng tầm với đối với cẩu xuồng hai bản lề, cẩu xuồng của hãng Boizenburg có bản lề chân cần đưa ra ngoài đường sống xuồng 1 Bản lề; 2 Thanh giới hạn tầm với Hình I.16 Cẩu xuồng của hãng Boizenburg 2.4.6 .Cẩu xuồng Minhevit Trên một vài tàu không thể bố trí cẩu xuồng trọng lực do hạn chế về chiều cao Cẩu xuồng Minhevit có chiều cao không... đặt trên tàu sao cho phù hợp với chuyển động của cẩu xuồng và các thiết bị khác trên tàu  Tính chọn thiết bị phụ cho cẩu xuồng  Tính toán giá thành - kết luận II.2.Yêu cầu khác khi tính toán thiết kế cẩu xuồng cứu sinh 1 Những yêu cầu chung 1.1 Đánh giá, thử nghiệm và duyệt các thiết bị cứu sinh a Thiết bị cứu sinh phải được cơ quan có thẩm quyền kiểm duyệt b Trước khi chấp nhận thiết bị cứu sinh. .. chuẩn sức chứa 20 người  Tính toán tải trọng tác dụng lên cẩu xuồng trong hai trường hợp hạ xuồng và nâng xuồng  Tính chọn các kích thước cơ bản ban đầu của cẩu xuồng  Tính toán động lực học cẩu xuồng dựa trên tải trọng tác dụng lên cẩu xuồng và kích thước cẩu xuồng đã tính ở trên  Kiểm tra kết cấu của cẩu xuồng trong những trường hợp nguy hiểm để đảm bào rằng trong quá trình hoạt động thì cẩu đủ... cầu của quy định cho tất cả các phương tiện cứu sinh 2 Mỗi phương tiện cứu sinh phải được trang bị một thiết bị nâng hạ và ở trong trạng thái sẵn sàng làm việc có hiệu quả 3 Các thiết bị để hạ và chuyển xuồng cứu sinh đó về chỗ cũ phải sao cho người sử dụng thiết bị đó ở trên tàu có khả năng quan sát được phương tiện cứu sinh trong suốt thời gian hạ và chuyển xuồng cứu sinh đó về trên tàu 18 4 Đối... ta phải dựa vào sức chứa của xuồng để chọn Với sức chứa của xuồng là 20 Người, dựa vào bảng đặc tính có bản của xuồng cứu sinh làm bằng chất dẻo và hợp kim nhẹ ( bảng 4.5 trang 66 - sổ tay thiết bị tàu thủy ) ta chọn được các thông số cơ bản của xuồng như sau: + Kiểu xuồng: Xuồng cứu sinh làm bằng chất dẻo, ký hiệu: CIIIП 25 / 24 + Chiều dài của xuồng : L = 6,7 (m) + Chiều rộng của xuồng : B = 2,26... lý hoạt động của cẩu xuồng giống như hoạt động của cơ cấu tay quay con trượt Vì đây là loại cẩu xuồng trọng lực nên cẩu xuống di chuyển dựa trên lực trọng trường tác dụng lên khối lượng cần cẩu và xuồng cứu sinh Việc vận tốc hạ xuồng bằng bao nhiêu là do người điều khiển cơ cấu thả cáp quyết định Ta chọn thời gian cẩu chuyển động từ vị trí xếp đặt trên boong ra mạn trong thời gian là 20s Ta sẽ xét họa . việc thiết kế được giới hạn trong thiết kế cẩu xuồng trọng lực có bản lề di chuyển trên một ray dẫn hướng cho xuồng cứu sinh sức chứa 20 Người , đây là loại cẩu xuồng trọng lực vừa có con. Khái niệm cẩu xuồng cứu sinh. Cẩu xuồng cứu sinh là thiết bị phục vụ cho xuồng cứu sinh. Cẩu xuồng cứu sinh có nhiệm vụ nâng - hạ xuồng cứu sinh với đầy đủ các trang thiết bị và người gặp. xếp xuồng lên boong. 2. Phân loại cẩu xuồng cứu sinh. Cẩu xuồng cứu sinh thường có ba loại cơ bản là: Cẩu xuồng quay, cẩu xuồng lắc và cẩu xuồng trọng lực. Ngoài ra còn có các loại cẩu xuồng