Kết cấu tàu thủy và sức cản

Đây là tài liệu hay trong ngành tàu thủy. Tài liệu có hình vẽ minh họa giúp các bạn có thể nắm bắt và hiểu bài nhanh chóng. Tài liệu ngắn gọn xúc tính gói gọn các kiến thức cơ bản trong đóng tàu... chúc các bạn thành công

Phần III: Tàu-Cấu trúc và Sức cản Nguyễn Văn Sơn http://www.biosys.com.vn 72 PHẦN III: GIỚI THIỆU TÀU-CẤU TRÚC TÀU VÀ SỨC CẢN Phần III: Tàu-Cấu trúc và Sức cản Nguyễn Văn Sơn http://www.biosys.com.vn 73 CHƯƠNG 1: TÀU VÀ CẤU TRÚC TÀU 1. Các kích thước cơ bản 1.1 Các định nghĩa: Chiều dài toàn bộ: Chiều dài tàu tính từ hai điểm xa nhất của con tàu Chiều dài giữa hai đường chuẩn thẳng đứng Chiều dài từ đường thẳng đứng (tâm của trụ lái) tới đường thẳng đứng mũi tàu Chiều dài theo đường nước Chiều dài khi sử dụng tính toán mạn khô Sườn ngang Sườn ngang của vỏ tàu, thường là tấm xà bên trong vỏ tàu. Độ sâu Chiều cao tính từ đường đáy tới mặt boong cao nhất, bên trong của công giang tàu. Mớn nước Độ sâu cực đại phần dưới nước, bao hàm cả công giang tàu. Các đường chuẩn thẳng đứng Là các đường tưởng tượng, thẳng đứng với đường đáy hoặc tấm đáy (và đường nước). Trên tàu có -Đường thẳng đứng phía mũi (F pp hoặc là F p ). Đường này cắt vuông góc với đường nước ở phần mũi tàu -Đường thẳng đứng phía lái (A pp hoặc là A p ). Đường này trùng với đường tâm của trụ lái (đường tưởng tượng bánh lái quay quanh nó) Phần III: Tàu-Cấu trúc và Sức cản Nguyễn Văn Sơn http://www.biosys.com.vn 74 Các đường thẳng đứng mũi lái được sử dụng khi tiến hành phác thảo đường cơ bản. Chúng là các đầu của khối nơi phần dưới nước của vỏ tàu vừa khít vào đó. Đường tải trọng Đường nước của tàu nằm dưới nước. Có các đường tải trọng dành cho các trường hợp khác nhau, như là Đường nước nhẹ Đường nước của tàu khi tàu chạy không Đường nước sâu Chi chú: 1- Đường Plimsol 2- Dấu Timber 3- Đường Plimsoll 4- Dấu chiều chìm 5- Đường boong Đường nước chiều chìm tải trọng max ở nước biển. Đường nước cấu trúc (scantling) (C WL ). Đường nước được dùng như giới hạn đối với các thành phần cấu trúc khác nhau được thiết kế ra. Vạch mạn khô. Đường kéo dài từ mặt trên của boong trần tại mạn tàu. Các kích thước đường gờ Khoảng cách giữa hai điểm, được đo tại phía trong của tấm gờ nổi (hoặc là phía ngoài khung) Đường đáy Đỉnh của ki tàu Dấu Plimsoll Dấu Plimsoll hoặc dấu mạn khô là biểu tượng biểu thị độ chìm cực đại của tàu trong nước bảo đảm mạn khô an toàn. Dấu bao gồm bòng tròn có đường kính một foot (1 foot =0.3048 m), một đường ngang được vẽ ngang qua tâm của vòng tròn. Mức này biểu thị mạn khô tối thiểu trong tình trạng nước biển vào mùa hè. Bên cạnh vòng tròn là dấu đường trọng tải bao gồm một số đường ngang biểu thi mạn khôn tối thiểu như trong hình vẽ. Các Phần III: Tàu-Cấu trúc và Sức cản Nguyễn Văn Sơn http://www.biosys.com.vn 75 đường tải được nối với đường thẳng đứng. Tàu có thể chở hàng cho tới khi mức nước tới rìa trên của đường tải phù hợp. Mạn khô được đánh dấu tùy theo kết quả tính toán mạn khô, nơi mạn khô mùa hè trong nước biển được thiết lập. Các thông số chính trong tính toán này là chiều dài, chiều ngang, độ dâng mũi lái, chiều dài của cấu trúc thượng tầng, tỉ lệ chiều dài/chiều ngang…Dung sai cho phép được tính cho nước ngọt. Mạn khô tối thiểu phụ thuộc vào: -vị trí trên địa cầu (vĩ độ) -mùa trong năm (mùa hè, mùa đông) Dấu Plimsoll cần phải được thuyền viên kiểm tra một cách cơ bản. Lý do nằm trong sự an toàn của con người trên tàu. Các chữ viết tắt của các đường tải đánh dấu phải bằng ngôn ngữ của quốc gia mà tàu mang cờ. Ghi chú hình bên: 1-Dấu Plimsoll 2-Dấu chở gỗ 3-Đường Plimsoll 4-Dấu mớn 5-Đường mạn khô Để tạo điều kiện dễ dàng kiểm tra vị trí Dấu này (trong khi kiểm tra đường tải hàng năm), trên của dấu có đường tham chiếu được vẽ: đường tải. Thường tại mức dành cho mạn thời tiết, nhưng trong trường hợp mạn thời tiết không phải là mạn khô (như là tàu RoRo, tàu khách…), thì sẽ ở tại mức của chính mạn đó. Khi khoảng cách giữa đường mạn và dấu lớn một cách phi thực tế, hoặc mặt boong tàu cong vồng (tàu dầu, tàu chở hàng rời lớn, đường tham chiếu ở vị trí thấp hơn. Dấu và đường Mạn cần được tạo ra vĩnh Phần III: Tàu-Cấu trúc và Sức cản Nguyễn Văn Sơn http://www.biosys.com.vn 76 Ghi chú: TF: Nước ngọt – nhiệt đới (tỉ trọng 1000 t/m 3 ); F: Nước ngọt (tương tự) T: Nhiệt đới – nước mặn (tỉ trọng 1.025 t/m 3 ); S Mạn khô mùa hè ( tỉ trọng 1.025 t/m 3 ) W: Mùa đông (như trên); WNA: mùa đông bắc đại tây dương (như trên) tàu nhỏ hơn 1 00 m . G L /N K / LR : Ll oyd Đ ức / K a i j i K yo k a i N h ật / Đ ă n g ki ể m Ll oyd. cửu tại mạn trái và mạn phải ở khoảng giữa theo chiều dọc (có thể tham khảo Giấy phép đường tải). Khi tàu dùng boong tàu chở gỗ, và đáp ứng một số yêu cầu, tàu này được phép có chiều chìm lớn hơn (mạn khô nhỏ hơn). Điều này đề cập đến độ nổi bổ sung được dành cho hàng trên boong. Để biểu thị vấn đề này, tàu phải có Dấu mạn khô dành cho chở hàng gỗ trên bong, vốn được gọi là Dấu Timber. Tàu dầu chở hàng lỏng và hoàn toàn kín nước cũng có dung sai giảm bớt mạn khô so với loại tàu hàng khác có cùng chiều dài. Bản khai triển tuyến hình cho thấy hình dạng của tàu. Tuy nhiên, tại phía ngoài của các khung và các phần trong khác, tấm vỏ được đặt bao xung quanh các phần bên trong. Độ dày của tấm vỏ không được tính đến đối với các giá trị đo nào đó. Các giá trị đo này được gọi là “độ rìa cạnh”. Các dấu chiều chìm, dầu đường tải, dấu Plimsoll và đường mạn phải được tạo ra vĩnh cửu trên vỏ tàu. Thường điều này nghĩa là chúng là phần ngoài của vỏ tàu được hàn thành gân hoặc hàn tấm thép vào vỏ. Phần III: Tàu-Cấu trúc và Sức cản Nguyễn Văn Sơn http://www.biosys.com.vn 77 1.2 Các kích thước. Ghi chú: 1. Chiều dàu toàn bộ (L oa ) 2. Chiều dài giữa các đường chuẩn thẳng đứng mũi và lái (L pp ) 3. Chiều dài trên đường nước 4. Chiều ngang toàn bộ 5. Độ sâu 6. Chiều chìm 7. Mạn khô Phần III: Tàu-Cấu trúc và Sức cản Nguyễn Văn Sơn http://www.biosys.com.vn 78 Chiều dài giữa các đường chuẩn thẳng góc (L pp ) Khoảng cách giữa các đường chuẩn thẳng góc mũi và lái Chiều dài toàn bộ (L oa ) Khoảng cách theo phương ngang tính từ phần các phần xa nhất ở mũi tới lái. Chiều dài đường nước (L WL ) Khoảng cách theo phương ngang giữa các điểm nơi mà phần vỏ đuôi và mũi tiếp xúc với nước, tại dấu ngấn mùa hè và nhỏ hơn kích thước vỏ, nghĩa là nhỏ hơn một lượng gọi là độ rìa cạnh. Chiều chìm phía trước Khoảng cách theo chiều thẳng đứng giữa đường nước và phần đáy của ki tàu, được đo tại đường chuẩn vuông góc phía trước. Chiều chìm phía đuôi Khoảng cách theo chiều thẳng đứng giữa đường nước và phần đáy của ki tàu, được đo tại đường vuông góc phía đuôi. Chênh mũi lái (Trim) Độ chênh lệch giữa mớn mũi và lái Chênh mũi lái âm Tàu nằm tại vị trí có chiều chìm mũi lớn hơn chiều chìm phía lái Chênh mũi lái dương Tàu có hàng, ngấn trọng tải tới dấu và chiều chìm phía lái lớn hơn phía mũi Tàu thăng bằng ngang. Chiều chìm mũi lái bằng nhau. Chiều ngang hoặc là sườn ngang (B mld ) Bề ngang lớn nhất kể cả độ rìa, đo được từ mạn này sang mạn kia tại phía ngoài khung nhưng trong lớp vỏ. Chiều ngang toàn bộ Chiều ngang lớn nhất của tàu khi đo từ phần vỏ bên ngoài mạn phải sang phần vỏ bên ngoài mạn trái, kể cả các thanh chống, các phần chắn sóng vĩnh cửu. Độ sâu Khoảng cách thẳng đứng giữa đường đáy và phần boong trên. Độ sâu được đo tại giữa của L pp tại mạn tàu. Phần III: Tàu-Cấu trúc và Sức cản Nguyễn Văn Sơn http://www.biosys.com.vn 79 Phần nhô Mạn khô Khoảng cách giữa đường nước và đỉnh của boong bên mạn. Thuật ngữ mạn khô mùa hè nghĩa là khoảng cách từ vạch trên cùng của đường nước tải mùa hè hoặc là Dấu Plimsoll và rìa trên của đường boong. Phần chắn gió Là khoảng cách thẳng đứng giữa đường nước và điểm cao nhất của tàu. Phần chắn gió được đo từ dấu mùa hè. Nếu tàu có chiều chìm nhỏ hơn người ta sẽ bơm ballast vào cho nó đạt ngấn chiều chìm mùa hè để có phần chắn gió nhỏ nhất. Phần nhô Đây là phần nhô cao lên trên của boong tàu về phía trước mũi và sau lái. Độ nhô cho tàu có khả năng nổi phụ tại phía lái và mũi. Mặt lồi Phần ngang cong lồi lên của boong thời tiết. Phần lồi cong giúp thoát hết mọi nước đọng trên boong. Phần tăng của đáy Thường dùng đối với một số loại tàu như tàu kéo và xuồng cá. Phần này là độ gia tăng thẳng đứng tính từ đường đáy của rìa thấp nhất của đáy tính tứ ki tới phần lacanh, dùng để tích nước trong khoang hàng gần đường tâm tạo điều kiện bơm cạn hết dễ dàng. Phần này đã từng dùng ở tất cả các tàu nhưng không phải là model đối với tàu hiện đại ngày nay vì rằng chúng có phần đáy tàu phẳng. Độ lượn lacanh Độ lượn này tạo vòng lượn đáy tàu. 1.3 Tỷ lệ Các tỉ số của một số kích thước được nói trên kia có thể được dùng để có thông tin về sức cản, độ ổn định và khả năng điều động của tàu. Một số tỉ số cơ bản dùng rộng rãi là L/B Tỉ số giữa chiều dài và chiều rộng: L/B có thể khác nhau rất lớn tùy thuộc vào loại tàu. Giá trị thường gặp là: Phần III: Tàu-Cấu trúc và Sức cản Nguyễn Văn Sơn http://www.biosys.com.vn 80 Tàu khách 6-8 Tàu chuyên dụng 5-7 Tàu kéo 3-5 Giá trị L/B lớn tốt cho tốc độ nhưng không thuận lợi cho ổn định và khả năng điều động. L/D Tỉ số chiều dài/độ sâu. Giá trị theo thông lệ thay đổi trong khoảng 10 tới 15. Quan hệ này đóng vai trò quyết định về mạn khô và độ bền dọc. B/T (T=Chiều chìm) Tỉ số bề ngang/chiều chìm thay đổi trong khoảng 2 và 4.5. Giá trị chiều ngang lớn hơn so với chiều chìm (giá trị B/T lớn hơn) cho độ ổn định lớn hơn. B/D Tỉ số bề ngang/độ sâu thay đổi trong khoảng 1 và 2. Nếu giá trị này lớn hơn, nó sẽ có một hiệu quả không tốt về tính ổn định (do rìa mạn tàu sẽ bị nhấn xuống khi tàu nghiêng) và về độ bền. 1.4 Dung tích và trọng lượng Giới thiệu chung Kích thước của tàu có thể được diễn đạt bằng cách dùng các thuật ngũ mô tả các đặc tính của tàu. Mỗi thuật ngữ có kiểu viết tắt riêng. Loại của tàu quyết định thuật ngữ phải dùng. Ví dụ, kích thước của tàu container được diễn đạt theo số lượng của container 20’ nó có thể chở được; kích thước một tàu Ro-Ro được cho bởi tổng số mét làn xe còn tàu khách tính theo số khách nó chở được. Hiệp ước về đo lường Mọi khía cạnh liên quan đo lường tàu viễn dương được dàn xếp trong Giấy phép của đạo luật Đăng kiểm 1982. Phần Giấy phép Đạo luật Đăng kiểm là Hiệp ước quốc tế về đo lường của tàu được dựng lên bởi Hội nghị IMO 1969. Hiệp định áp dụng cho các tàu viễn dương trên tuyến quốc tế với chiều dài tối thiểu 24 mét và có hiệu lực vào tháng 7/1994. Tại hội nghị IMO -1969 giá trị đo mới dành cho “Gross Tonnage” và “Net Tonnage” được giới thiệu, để thiết lập tiêu chuẩn trong tính toán kích cỡ của tàu. Ở nhiều nước Gross Tonnage được sử dụng để tính Cảng phí và thuê Hoa tiêu, hoặc để xác định số người tham gia vào thuyền bộ. Tấn đăng ký Tấn đăng ký được sử dụng để quyết định kích cỡ của tàu. Nó dựa trên cơ sở Dung tích nơi một tấn đăng ký bằng 100 cft hoặc là 2.83 m 3 . Phần III: Tàu-Cấu trúc và Sức cản Nguyễn Văn Sơn http://www.biosys.com.vn 81 Ví dụ về tàu có độ sâu nhỏ. Gross Register Tonnage (Tấn đăng ký tổng) Gross Register Tonnage (GRT hoặc là GT), thường được gọi là Gross Tonnage, được tính toán rằng thể tích tàu được tính theo mét khối dưới boong chính và các khoảng không gian kín trên boong chính. Dung tích này được nhân với hệ số tạo ra số không thứ nguyên (điều này nghĩa là không có giá trị của T hay m 3 phải đặt sau số này). Tất cả giá trị đo dùng trong tính toán là kích thước cũ. Để giảm thiểu diễn dịch hàng ngày về tàu, chủ tàu sẽ duy trì GT càng thấp càng tốt. Một cách làm là giữ cho độ sâu nhỏ, để hầu hết hàng có thể được đặt trên boong. Chiến lược này đặc biệt sử dụng trên tàu container tuyến nhánh. Hậu quả tình trạng nguy hiểm có thể xảy ra về mất ổn định hoặc “nước trên tàu” nhiều hơn. Nett Register Tonnage Tấn đăng ký thực cũng là số không thứ nguyên mô tả dung tích của khoang hàng. Tấn đăng ký thực được trích từ Tấn đăng ký tổng trừ đi thể tích của khoảng không gian dành cho -thuyền viên -thiết bị hàng hải -thiết bị đẩy (bộ phận) -xưởng -ballast NT có thể nhỏ hơn GT 30% [...]... và Sức cản Nguyễn Văn Sơn Tàu kéo Thuyền buồm http://www.biosys.com.vn 91 Phần III: Tàu- Cấu trúc và Sức cản Nguyễn Văn Sơn Tàu tuần duyên có hình dạng phần dưới nước khác thường chút ít Tàu hàng lớn loại đa năng http://www.biosys.com.vn 92 Phần III: Tàu- Cấu trúc và Sức cản Nguyễn Văn Sơn Tàu khu trục nhỏ Tàu Container http://www.biosys.com.vn 93 Phần III: Tàu- Cấu trúc và Sức cản Nguyễn Văn Sơn Một số... -công suất và tốc độ -dữ liệu về cấp tàu -số thiết bị như là của neo và xích neo -mô men uốn dọc cực đại http://www.biosys.com.vn 97 Phần III: Tàu- Cấu trúc và Sức cản http://www.biosys.com.vn Nguyễn Văn Sơn 98 Phần III: Tàu- Cấu trúc và Sức cản Nguyễn Văn Sơn Khai triển vỏ của tàu container tuyến nhánh 4.4 Bản vẽ chuẩn / sơ đồ cấu trúc Bản vẽ này cho thấy mặt cắt trọng tâm theo chiều dài (CL) và sơ đồ... là tàu sẽ mảnh hơn với các hệ số nhỏ hơn, khi đường nước, lườn ngang và lườn dọc được bố trí rộng hơn Ví dụ, phần boong phía mũi hình chữ nhật chỉ có một đường nước, một lườn ngang và một lườn dọc, hệ số sẽ là 1 Tàu container http://www.biosys.com.vn 89 Phần III: Tàu- Cấu trúc và Sức cản Nguyễn Văn Sơn Tuyến hình của tàu cá có độ dài 124 m http://www.biosys.com.vn 90 Phần III: Tàu- Cấu trúc và Sức cản. .. http://www.biosys.com.vn 86 Phần III: Tàu- Cấu trúc và Sức cản Nguyễn Văn Sơn 3 Dạng vỏ tàu (tuyến hình) http://www.biosys.com.vn 87 Phần III: Tàu- Cấu trúc và Sức cản Nguyễn Văn Sơn Khi các kích thước cơ bản, lượng giãn nước và hệ số hình dáng đã được biết, người ta đã có lượng thông tin thiết kế ấn tượng nhưng chưa phải là bức tranh rõ nét về hình dạng hình học chính xác của con tàu Bản vẽ tuyến hình tàu sẽ cho biết hình... thân tàu (Am) và diện tích được tạo ra bởi Blmd và T Tàu có hệ số ngang tàu lớn và hệ số béo thể tích lớn http://www.biosys.com.vn 84 Phần III: Tàu- Cấu trúc và Sức cản Nguyễn Văn Sơn 2.3 Hệ số béo thể tích , Cb (δ) Hệ số béo thể tích cho biết tỉ số giữa thể tích của phần dưới nước ( V ) và khối chữ nhật tạo bởi Lpp, Blmd và chiều chìm (T) Tàu có hệ số béo thể tích nhỏ được coi là ‘mảnh’ Thường tàu nhanh... Mặt cắt ngang tàu cũng như bản vẽ cấu trức cung cấp hầu hết thông tin Về phương diện mặt trung hòa boong tàu ít quan trọng hơn Cấu trúc phía sau, buồng máy và sàn lắp máy Cấu trúc buồng máy rất quan trọng kể cả các sàn lắp đặt các máy khác nhau trên khía cạnh lực đẩy và dao động Các bản vẽ riêng có các khung thân và cấu trúc thẳng đứng tạo nên phần này của tàu và thường được gọi là cấu trúc phía sau... của vài loại tàu như sau: Loại tàu Hệ số béo thể tích Cb Tốc độ tàu gần đúng Tàu sông, xà lan 0.90 5-10 knots Tàu chở hàng rời 0.80-0.85 12-17 knots Tàu dầu 0.80-0.85 12-16 Knots Tàu hàng thông thường 0.55-0.75 13-22 knots Tàu container 0.50-0.70 14-26 knots Tàu phà 0.50-0.70 15-26 knots lớn Hệ số béo thể tích (Cb) = Thể tích / (Lpp x Blmd x T) http://www.biosys.com.vn 85 Phần III: Tàu- Cấu trúc và Sức. .. sinh) Bổ sung vào những cái này, một số dữ liệu cơ bản phải bao hàm trong bản vẽ như là: -kích thước cơ bản -thể tích của hầm hàng -trọng tải -trọng tải toàn bộ -công suất máy chính -tốc độ -cấp tàu http://www.biosys.com.vn 95 Phần III: Tàu- Cấu trúc và Sức cản Nguyễn Văn Sơn Bản vẽ bố trí chung của tàu này được thể hiện ở trang sau http://www.biosys.com.vn 96 Phần III: Tàu- Cấu trúc và Sức cản Nguyễn Văn... phê duyệt Các bản vẽ nào phải được trình duyệt tùy thuộc vào loại tàu Các bản vẽ phải được trình duyệt chính quyền và đăng kiểm: Các yêu cầu của Đăng kiểm: -Bản bố trí tổng quát -Sơ đồ đường ống -Các bản vẽ cấu trúc biên dạng và boong -Mặt cắt ngang kể cả phần giữa tàu -Cấu trúc đáy đôi -Phần mũi và sau lái của tàu -Bánh lái, khung thân đuôi tàu -Phần nển móng lắp ráp, đặt máy -Phần nền móng lắp đặt... III: Tàu- Cấu trúc và Sức cản Nguyễn Văn Sơn Tàu có hệ số béo thể tích lớn, hệ số ngang tàu và hệ số phần chiếm nước cũng lớn Tàu có hệ số béo thể tích nhỏ và hệ số ngang tàu lớn 2.4 Hệ số phần chiếm nước, Cp (phi) Hệ số phần chiếm nước cho biết tỉ số giữa thể tích của phần dưới nước và khối chữ nhật tạo bởi diện tích mặt ngang (Am) và Lpp Cp đóng vai trò quan trọng đối với sức cản và do đó cũng quan trọng