nghiên cứu, thiết kế hoán cải sà lan chở hàng 1500 tấn thành nhà hàng nổi di động

1 Chơng 1 đặt vấn đề 1.1. lý do thực hiện đề tài Đứng trớc tình hình đất nớc đang ngày một đổi mới và phát triển không ngừng đi lên, ngày càng có nhu cầu vận chuyển hàng hóa thông th- ơng. Nên nhu cầu cần có những con tàu trọng tải lớn đợc đóng mới, những chiếc tàu hàng tự hành có tốc độ lớn đợc ra đời, chúng sẽ thay thế những chiếc sà lan nhỏ bé chậm chạp xa kia là điều tất yếu không thể tránh khỏi. Cùng với nó là những chiếc phà về hình dáng cũng không khác nhiều sà lan, nó cũng đợc thay thế bởi những cây cầu to lớn để giải quyết vấn đề thời gian, ùn tắc giao thông, nhịp độ, xu thế phát triển của xã hội. Do đó mà cả phà và sà lan đều sẽ đợc tận dụng để làm những công trình nổi, phục vụ nhu cầu vui chơi giải trí văn hóa ẩm thực ngày càng đợc nâng cao, nhà hàng nổi đợc ra đời trên quan điểm đó. Mặt khác, dùng nó làm nhà hàng là rất thuận lợi, bởi lẽ khối lợng vật liệu xây dựng nhà hàng trên đó là không lớn so với tải trọng nó chuyên chở. Hơn nữa nhà hàng vốn đã có từ rất lâu nhng ngời ta thờng quen với nhà hàng trên đất liền, chứ ít khi thấy nhà hàng nổi trên sông hồ. Và đó chính là lợi thế, u điểm của nhà hàng nổi. Tuy nhiên do sự phát triển của xã hội mà con ngời ta có thể thực hiện đợc giấc mơ của mình. Tại nhà hàng nổi ngời ta có thể thởng ngoạn đợc những thú vui cảnh sông nớc mát mẻ gió lộng kéo ngời ta lại gần với thiên nhiên hơn, chất lợng cuộc sống cao hơn. 1.2. Nhu cầu sử dụng nhà hàng nổi. Dân số thì không ngừng tăng, trong khi đó diện tích đất liền thì lại ngày một giảm do nớc biển xâm lấn, do bị ô nhiễm nên con ngời phải di dời đi nơi khác, chính vì thế mà một thời kì đã giấy lên những thông điệp là con ngời sẽ đi lên Sao Hỏa để sinh sống. Nhng những điều đó để thực hiện đợc không phải là việc một sớm một chiều, mà nó phải là một tiến trình dài của lịch sử. Trớc mắt là chúng ta phải làm thế nào để con ngời có nơi ăn chốn ở. Mà cuộc sống thì không phải là chỉ sống cho qua ngày, nó phải mang ý nghĩa của nó, chúng ta cần phải xây dựng cho cuộc sống thêm tốt hơn. Chất lợng cuộc sống đợc nâng cao. Vậy là đứng trớc tình hình nh thế các công trình, nổi phục vụ cho việc ăn ở của con ngời đã đợc ra đời. Và nhà hàng nổi cũng là một trong những sản phẩm của ý tởng đó, nhng nó ở một cấp độ 2 cao hơn. Nhà hàng nổi là một giải pháp trớc tình hình khan hiếm vì quỹ đất của chúng ta không có nhiều mà giá đất thì ngày một leo thang khiến cho chúng ta đang bị co cụm lại nơi chật hẹp. Vậy là để thoát ra khỏi bối cảnh đó thì công trình nổi và nhà hàng nổi là một giải pháp khá tốt. 1.3. Đối tợng và phơng pháp nghiên cứu. 1.3.1. Đối tợng nghiên cứu. Sà lan chở hàng 1500 tấn, dạng bontong. 1.3.2. Phơng pháp nghiên cứu. Hiện nay có nhiều phơng pháp thiết kế hoán cải khác nhau, song trong đề tài này em chọn phơng pháp thiết kế hoán cải theo Quy phạm kết hợp với kiến thức về kiến trúc, xây dựng để thiết kế bố trí chung, thiết kế kết cấu. 1.3.3. Giới hạn nội dung. Hoán cải sà lan thành nhà hàng nổi không phải là một vấn đề gì mới mẻ và thời sự, nhng trong điều kiện làm tốt nghiệp với một lợng thời gian có hạn, và điều kiện kiến thức còn nhiều hạn chế, do đó mà em xin đợc đi vào những nội dung chính nh sau: Giới thiệu về sà lan gốc cùng các thông số cơ bản. Đặc điểm tuyến hình, bố trí chung, kết cấu cơ bản. Tính năng của sà lan gốc. Thiết kế hoán cải sà lan thành nhà hàng. Thiết kế bố trí chung nhà hàng. Thiết kế kết cấu. Đánh giá tính nổi, độ ổn định của nhà hàng. Kết luận và đề xuất ý kiến. 3 Chơng 2 Giới thiệu về sà lan gốc 2.1. Giới thiệu sà lan gốc. 2.1.1. Giới thiệu về sà lan. Sà lan có nhiều dạng khác nhau, nhng chúng thờng tụ hợp ở bốn dạng chính nh sau: Sà lan có hình dáng tàu. Sà lan dạng mũi hài. Sà lan phân đoạn. Sà lan dạng bontong. 2.1.1.1. Sà lan hình dáng tàu. Sà lan có dạng hình tàu thích hợp với đội hình kéo, công nghệ chế tạo không đơn giản. Loại sà lan này có hai loại đặc biệt đó là hông đáy sà lan có dạng vuông góc và loại sà lan hông tròn. Dạng vuông góc, tính ổn định hớng tốt, nhng sức cản lớn hơn dạng hông tròn đặc biệt là ở tốc độ 4 ữ 7 km/h sức cản của loại này so với loại hông tròn cao hơn 5 ữ 12%. Dạng hông tròn có sức cản thấp hơn dạng hông vuông góc. Nhng chế tạo khó giá thành cao. Ngời ta thờng dùng dạng gãy góc đơn giản, chế tạo thuận lợi. 2.1.1.2. Sà lan dạng mũi hài. Sà lan dạng mũi hài có hai đầu mũi và lái đối xứng nhau, mặt boong hai đầu mũi và lái tơng đối lớn, dễ lắp giá đẩy đồng thời thích hợp sử dụng để kéo. Phía lái sà lan tơng đối rộng dễ lắp tấm ky ổn định hớng. Nhng loại này chỉ thích hợp cho vùng sông sóng lặng gió yên. 4 2.1.1.3. Sà lan phân đoạn. Sà lan phân đoạn là dạng sà lan gồm có hai hay ba đoạn nối lại với nhau khi hoạt động chúng xếp thành đội hình hàng dọc, sức cản tơng đối thấp so với những loại sà lan thông thờng. Nhng các loại sà lan này không thích hợp với tuyến sông rộng sóng lớn vì khi gặp sóng lớn chúng dao động mạnh gây chòng chành. 2.1.1.4. Sà lan dạng bontong. Sà lan dạng này chỉ dùng để chở hàng trên boong, có kết cấu dọc là chủ yếu. Sà lan có hình dạng hộp chữ nhật, đợc vát góc hai phía mũi và lái để giảm sức cản. 2.1.2. Loại hình và công dụng. Sà lan không tự hành, vỏ thép kết cấu hàn, dùng để chở hàng trên boong. 2.1.3 Vùng hoạt động. Sà lan hoạt động trên các tuyến biển Việt Nam thuộc khu vực hạn chế cấp III. Khu vực hạn chế cấp III là vùng hoạt động cách bờ biển thấp hơn 20 hải lí. 2.1.4 Quy phạm áp dụng. Sà lan đợc thiết kế theo cấp hạn chế III quy phạm phân cấp và đóng tàu biển vỏ thép. (Phần 8A áp dụng cho sà lan vỏ thép) TCVN 6259-8A: 2003. 2.1.5. Những thông số cơ bản. Chiều dài lớn nhất Lmax = 50.05 m. Chiều dài thiết kế Ltk = 49.80 m. Chiều rộng lớn nhất Bmax = 16.25 m. Chiều rộng thiết kế Btk = 16.00 m. Chiều cao mạn H = 3.30 m. Chiều chìm T = 2.60 m. 5 2.2. Đặc điểm tuyến hình của sà lan gốc. Sà lan gốc là sà lan có dạng bongton vỏ thép chở hàng trên boong, cũng giống nh bao sà lan khác, nó có tuyến hình đơn giản, mục đích của nó là, làm thế nào để chở đợc càng nhiều hàng càng tốt, dự trữ tính nổi tốt, chính vì thế mà nó có dạng hình hộp chữ nhật là thích hợp nhất. Và để giảm sức cản khi hoạt động thì phía mũi đợc vát nghiêng một góc bằng 29 0 còn phía lái đợc vát 20 0 . Hông sà lan đợc bo tròn với bán kính 600(mm). Bản vẽ tuyến hình hình 2.1. 6 7 2. 3. Đặc điểm bố trí chung. - Sà lan dùng để chở hàng trên boong, nên phần diện tích trên boong đợc để chở hàng, chỉ có một phần diện tích nhỏ phía lái đợc dùng để đặt lầu cho thuyền viên sinh hoạt và đặt thiết bị tời neo, máy phát điện. - Lầu sinh hoạt có diện tích 30m 2 đợc đặt từ sờn số 2 đến sờn số 12, cách đờng dọc tâm 1,4 mét về phía mạn phải nhìn về mũi. Để tiết kiệm diện tích mặt boong nên lầu sinh hoạt đã đợc làm hai tầng, tầng dới gồm có buồng máy phát điện cùng các trang thiết bị phụ, và buồng trực ca dùng cho thuyền viên trực ca. - Khi muốn cố định sà lan thì nhờ tới thiết bị chằng buộc trên mặt boong đợc bố trí 8 cọc bích song thập 200x8(mm) nằm dọc mép boong có tâm cách mép boong 42(mm). Dây chằng buộc có 04 chiếc, chiều dài mỗi dây là 120 mét. Nếu neo đậu tạm thời thì có hệ thống neo. Hệ thống neo gồm có neo, ma ní, xích neo, tang cuốn, máy tời neo và thùng xích neo. - Các thông số của hệ thống neo. + Neo Hall loại có thanh ngáng, khối lợng 800 Kg. + Máy neo là loại máy neo điều khiển nằm có công suất 10 KW. + Tổng chiều dài xích neo là 303 mét, loại xích có thanh ngáng đờng kính d = 22 (mm). -Tầng trên chủ yếu dùng để nghỉ, ngủ và sinh hoạt chung. -Trên mặt boong có đặt những lỗ chui xuống các két trống ở phía dới, có kích thớc 330x530 (mm), và đợc đậy kín nhờ các nắp đậy. Và khi các két bị kín nh vậy thì một giải pháp đặt ra là dùng ống thông hơi cho các két, ống thông hơi có đờng kính 90 (mm) và chiều cao 890 (mm) đợc uốn cong phía trên để tránh nớc ma, nớc do sóng vào két. -Trang thiết bị cứu sinh gồm có. + Một phao tròn có dây ném. + Tám phao tròn không dây. + Cùng một số trang thiết bị, dụng cụ nổi đợc bố trí ở hai bên mạn. - Máy phát điện có thông số nh sau: + Công suất P = 37,5 KW. + Hiệu điện thế U = 400 V. 8 + Tần số f = 50 Hz. 2.4. Đặc điểm kết cấu. Sà lan đợc thiết kế để trở hàng siêu trờng, siêu trọng trên boong nên có một kết cấu khá tốt. Kết cấu theo hệ thống ngang, chạy dọc chiều dài sà lan. Mối liên kết bằng hàn điện hồ quang tay. Sà lan có kết cấu cụ thể nh sau: 2.4.1. Tôn vỏ. Chiều dày dải tôn giữa đáy là 12(mm), tôn đáy còn lại dày 10(mm) tôn mạn là 8(mm), tôn boong là 10(mm). 2.4.2. Khung giàn đáy. Khung giàn đáy đợc tạo dựng từ đà dọc đáy, cùng với đà ngang đáy. Nhng sống chính của sà lan đợc bố trí đặc biệt, nó là một phần của vách dọc giữa tàu với chiều dày là 8(mm). Sà lan có 03 sống phụ cách nhau 1600(mm) và 01 sống phụ nữa trùng với vách kín nớc ở mỗi bên mạn cách vách dọc tâm là 4800(mm), là một phần của vách. Sống phụ có quy cách T 12x250/10x350 . Đà ngang đáy có quy cách T 10x150/8x350 . Hình 2.2. 2.4.3. Khung giàn mạn. 9 Khung giµn m¹n ®îc t¹o dùng lªn tõ c¸c sên thêng, sên kháe vµ xµ däc m¹n. Sên thêng ®îc bè trÝ c¸ch nhau lµ 600(mm), vµ sên kháe ®îc bè trÝ c¸ch nhau 2,4(m) chóng cã quy c¸ch nh sau: • Sên thêng cã quy c¸ch L 75x75x8 . • Sên kháe cã quy c¸ch T 10x150/8x350 . • Xµ däc m¹n cã quy c¸ch T 10x150/8x350 . H×nh 2.3. 2.4.4.V¸ch. Sµ lan ®îc bè trÝ 03 v¸ch däc vµ 05 v¸ch ngang chóng ®Òu cã chiÒu dµy tÊm t«n lµ 8(mm) vµ ®îc gia cêng b»ng nh÷ng nÑp cã quy c¸ch nh sau: • NÑp kháe cã quy c¸ch T 10x150/8x350 . • NÑp thêng cã quy c¸ch L 80x80x8 . • NÑp ngang v¸ch cã quy c¸ch T 10x150/8x350 . 10 L T L T T L L R 600 Hình 2.4. 2.4.5. Khung giàn boong. Khung giàn boong đợc tạo dựng bởi hệ thống xà ngang boong với xà dọc boong vững chắc và có các thông số nh sau: Xà ngang boong thờng có quy cách L 75x75x8 . Xà ngang boong khỏe có quy cách T 10x150/8x350 . Sống dọc boong có quy cách T 10x150/8x350 . Xà ngang boong đợc liên kết với hai vách dọc nhờ mã trung gian chứ không liên kết với vách dọc. Sống dọc đợc liên kết trực tiếp với vách ngang, và có thêm mã gia c- ờng. Mã gia cờng có quy cách 250x250x8 bẻ 80. Giữa xà ngang boong và xà dọc boong đợc liên kết cứng với nhau, và có thêm mã gia cờng. Để tăng cờng cho khung giàn boong đợc cứng vững hơn, ngời ta đã làm các cột chống, cột chống có tiết diện tròn rỗng có đờng kính bằng 100(mm) chiều dày 8(mm). Tấm đệm kê hai đầu cột chống hình tròn có đ- ờng kính là 180(mm) chiều dày 18(mm). Ngoài ra còn có thêm mã gia c- ờng hình tam giác có quy cách 250x250x8 bẻ 80. Để thêm cứng vững hơn ngời ta gia cờng thêm những thanh giằng liên kết các cột với nhau, và với vách thanh giằng có quy cách L 80x80x8 , giữa hai thanh giằng liên kết với nhau bằng một tấm thép hình chữ nhật có quy cách 8x350x400. [...]... cđa sµ lan gèc, ngoµi ra nã cßn cã kÕt cÊu cđa tÇng lÇu nhng nã kh«ng ¶nh hëng lín tíi tÝnh n¨ng cđa tµu v× vËy kh«ng ®a vµo trong ®Ị tµi nµy H×nh 2.5 2.5 TÝnh n¨ng cđa sµ lan gèc 2.5.1 TÝnh ỉn ®Þnh cđa sµ lan gèc Sµ lan cã tÝnh ỉn ®Þnh rÊt tèt vµ theo quy ph¹m th× bá qua phÇn tÝnh ỉn ®Þnh, ®iỊu nµy ®ỵc thĨ hiƯn ë ch¬ng 1 phÇn 8 cđa TCVN 6259 -8:1997 2.5.2 TÝnh chèng ch×m TÝnh chèng ch×m cđa sµ lan lµ... trßn gãc víi b¸n kÝnh 600(mm), chÝnh v× thÕ mµ di n tÝch mỈt ®êng níc xÊp xØ b»ng Ltk*Btk - HƯ sè di n tÝch c¸c mỈt ®êng níc α(z) α ( z) = S (Z ) L( z ) B ( z ) (2.2) Do mỈt ®êng níc cã d¹ng h×nh ch÷ nhËt nªn hƯ sè α(z) xÊp xØ 1 - Täa ®é träng t©m cđa di n tÝch mỈt ®êng níc xf(z) xm x f ( z) = M soy ( z ) S ( z) 2.6.2 C¸c u tè di n tÝch mỈt c¾t ngang - Di n tÝch mỈt c¾t ngang ω(z) = 2 ∫ y ( z ) x(... xµ ngang boong ë thỵng tÇng cđa sµ lan gèc - KÝch thíc xµ ngang boong lµ L100x100x10 3.3.2.2 Cét chèng Di n tÝch tiÕt di n cét ®ỵc tÝnh theo c«ng thøc sau: 0,0223w l 2,72 − k Trong ®ã: (cm2) (3.3) l: ChiỊu dµi cét chèng ChiỊu dµi cét chèng b»ng kho¶ng c¸ch hai sµn trõ ®i chiỊu cao cđa xµ däc boong k= I A I - M« men qu¸n tÝnh tèi thiĨu cđa cét chèng A- Di n tÝch tiÕt di n cét chèng (3.4) 26 W- T¶i träng... phÇn di n tÝch mµ nã g¸nh chÞu cđa tÇng ba theo tiªu chn, nh©n víi t¶i träng trªn mét ®¬n vÞ di n tÝch, vµ nã ®ỵc tÝnh nh sau: T¶i träng tÇng hai ®ỵc tÝnh cho cho tÊt c¶ khèi lỵng trªn tÇng ba vµ 20% dù tr÷ Tỉng di n tÝch chÞu lùc cđa dÇm ®ỵc tÝnh lµ Sqd2, vËy t¶i träng quy ®ỉi ®ỵc tÝnh theo c«ng thøc díi ®©y Pqd 2 = Pt 3 * S qd 2 St3 (3.14) *1.2 Trong ®ã: St3: Di n tÝch cđa sµn boong tÇng ba Sqd2: Di n... b»ng phÇn di n tÝch mµ nã g¸nh chÞu cđa tÇng hai theo tiªu chn, nh©n víi t¶i träng trªn mét ®¬n vÞ di n tÝch, vµ nã ®ỵc tÝnh nh sau: T¶i träng tÇng hai ®ỵc tÝnh cho cho tÊt c¶ khèi lỵng trªn tÇng hai vµ 20% dù tr÷ Tỉng di n tÝch chÞu lùc cđa dÇm ®ỵc tÝnh lµ Sqd1, vËy t¶i träng quy ®ỉi ®ỵc tÝnh theo c«ng thøc díi ®©y Pqd 1 = Pt 2 * S qd 1 St 2 *1.2 Trong ®ã: St2: Di n tÝch cđa sµn tÇng hai Sqd1: Di n tÝch... 31.78 508.5 0 0 0 0 0 0 0 4.8 76.8 16 256 §å thÞ bonjean ®ỵc biĨu di n ë h×nh 2.8 víi tû lƯ ®ỵc ghi trùc tiÕp trªn ®å thÞ Μ ) ( oy ω (1 m3/mm)) : 1 ω 1 0 m2/mm) ( : ( 1 ) 2,60 2,08 1,56 1,04 0,52 0 ĐN5 ĐN5 ĐN4 ĐN4 ĐN3 ĐN3 ĐN2 ĐN2 ĐN1 ĐN1 ĐCB ĐCB 0 1 2 15 16 H×nh 2.8 Ch¬ng 3 ThiÕt kÕ ho¸n c¶I sµ lan chë hµng 1500 tÊn thµnh nhµ hµng nỉi di ®éng 3.1 X©y dùng nhiƯm vơ th NhiƯm vơ th thiÕt kÕ lµ mét bíc... quan träng cđa nhµ hµng, t¹i ®ã nã thĨ hiƯn søc chøa cđa nhµ hµng, së dÜ nãi nh vËy v× nhµ hµng ®ỵc x©y dùng trªn nỊn t¶ng lµ mét sµ lan d¹ng bongton (Sµ lan d¹ng p«ng t«ng lµ sµ lan vá thÐp cã kÕt cÊu theo hƯ thèng däc, nã chØ dïng ®Ĩ chë hµng ë trªn boong trªn) Mµ sµ lan th× cã søc trë kh¸ lín, chÝnh v× thÕ mµ t¶i träng kh«ng ph¶i lµ vÊn ®Ị quan träng mµ quan träng l¹i lµ bè trÝ lµm sao ®Ĩ ®¶m b¶o... trÝ cđa khoang bÞ thđng, mµ sµ lan sÏ bÞ nghiªng ngang hay nghiªng däc 13 14 2.5.3 TÝnh n¨ng ®iỊu khiĨn 2.5.3.1 TÝnh quay trë TÝnh quay trë lµ kh¶ n¨ng thay ®ỉi híng ®i vỊ mét phÝa bÊt k× cđa sµ lan, khi ta ®ỉi híng cho sµ lan TÝnh quay trë phơ thc vµo tû sè L , nÕu tû B sè nµy nhá th× tÝnh quay trë tèt 2.5.3.2 TÝnh ỉn ®Þnh híng Do ®Ỉc tÝnh cđa tµu thđy, h×nh d¸ng ®u«i sµ lan ¶nh hëng tíi tÝnh ỉn ®Þnh... H×nh 3.1 28 Thay vµo c«ng thøc ta cã k= I = A 320 = 2.138 70 T¶i träng boong mµ chiÕc cét néi boong ph¶i chèng ®ì lµ W= 4*5.1*161 =3284 (KN) Di n tÝch tiÕt di n cét chèng tèi thiĨu lµ 0.0223w 0.0223 * 3284 l = 2.59 =49 (cm2) 2.72 − 2.72 − k 2.138 VËy di n tÝch tiÕt di n cét chèng ta chän ë trªn lµ tháa m·n ®iỊu kiƯn cđa quy ph¹m ®Ỉt ra 3.3.2.3 ChiỊu dµy t«n cét chèng ChiỊu dµy t«n cét chèng ®ỵc x¸c ®Þnh... ngang thêng vµ xµ ngang kháe Xµ ngang thêng cã tiÕt di n lµ h×nh ch÷ L kÝch thíc lÊy b»ng xµ ngang tÇng lÇu cđa sµ lan gèc cã quy c¸ch L100x100x10, xµ ngang kháe cã tiÕt di n lµ thÐp h×nh ch÷ T quy c¸ch lµ T150x10/200x8 KiĨm tra bỊn cho xµ ngang boong KÝch thíc cđa xµ ngang boong kh«ng ®ỵc nhá h¬n gi¸ trÞ tÝnh theo c«ng thøc sau: M« ®un chèng n tiÕt di n: 0.484*S*h*l2 (cm3) (3.10) ChiỊu dµy b¶n thµnh:10d0 . 2,60 2,08 1,56 1,04 0,52 0 Hình 2.8. Chơng 3 Thiết kế hoán cảI sà lan chở hàng 1500 tấn thành nhà hàng nổi di động 3.1. Xây dựng nhiệm vụ th. Nhiệm vụ th thiết kế là một bớc đầu tiên trong quá trình thiết kế tàu. Trên cơ. về sà lan gốc cùng các thông số cơ bản. Đặc điểm tuyến hình, bố trí chung, kết cấu cơ bản. Tính năng của sà lan gốc. Thiết kế hoán cải sà lan thành nhà hàng. Thiết kế bố trí chung nhà hàng. . ta tiến hành thiết kế sơ bộ, thiết kế kỹ thuật, thiết kế chi tiết Vậy dựa vào chiếc sà lan 1500 tấn đã giới thiệu ở trên, ta tiến hành hoán cải nó thành nhà hàng nổi. - Phần hoán cải. 19 + Cắt