Chuyên đề thiết kế và công nghệ đóng sửa tàu thủy hướng dẫn thực hiện bài tập

PHẦN 1: XÂY DỰNG BẢN VẼ Yêu cầu: Vẽ hồn chỉnh đường hình các mặt đường nước và mặt cắt dọc của một tàu composite từ một phần bản vẽ cho trước... - Tạo các lớp tùy theo mức độ phức tạp

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG

Chuyên đề THIẾT KẾ VÀ CÔNG NGHỆ ĐÓNG SỬA TÀU THỦY

PHẠM THANH NHỰT

Chuyên đề THIẾT KẾ VÀ CƠNG NGHỆ ĐĨNG SỬA TÀU THỦY

HƯỚNG DẪN THỰC HIỆN BÀI TẬP

A PHẦN 1: XÂY DỰNG BẢN VẼ

Yêu cầu: Vẽ hồn chỉnh đường hình (các mặt đường nước và mặt cắt dọc) của

một tàu composite từ một phần bản vẽ cho trước

Nhóm 1: Khoảng cách cắt dọc tính từ đường dọc tâm: 140, 280, 800

Khoảng cách đường nước tính từ đường cơ bản: 50, 150, 600

Nhóm 2: Khoảng cách cắt dọc tính từ đường dọc tâm: 150, 300, 700

Khoảng cách đường nước tính từ đường cơ bản: 60, 160, 580

Nhóm 3: Khoảng cách cắt dọc tính từ đường dọc tâm: 160, 320, 850

Khoảng cách đường nước tính từ đường cơ bản: 70, 170, 560

Nhóm 4: Khoảng cách cắt dọc tính từ đường dọc tâm: 170, 340, 650

Khoảng cách đường nước tính từ đường cơ bản: 75, 180, 540

Nhóm 5: Khoảng cách cắt dọc tính từ đường dọc tâm: 180, 360, 880

Khoảng cách đường nước tính từ đường cơ bản: 85, 190, 820

Nhóm 6: Khoảng cách cắt dọc tính từ đường dọc tâm: 190, 350, 900

Khoảng cách đường nước tính từ đường cơ bản: 80, 200, 740

Nhóm 7: Khoảng cách cắt dọc tính từ đường dọc tâm: 200, 370, 680

Khoảng cách đường nước tính từ đường cơ bản: 90, 210, 720

Nhóm 8: Khoảng cách cắt dọc tính từ đường dọc tâm: 210, 380, 840

Khoảng cách đường nước tính từ đường cơ bản: 100, 220, 620

Nhóm 9: Khoảng cách cắt dọc tính từ đường dọc tâm: 220, 390, 860

Khoảng cách đường nước tính từ đường cơ bản: 110, 230, 660

1 BẢN VẼ MẪU CHO TRƯỚC:

THÔNG SỐ CHỦ YẾU

2200

1200

5900

500

Hình 1 Bản vẽ đường hình mẫu

2 CHUẨN BỊ TRƯỚC KHI VẼ

Trước khi thực hiện chúng ta phải chuẩn bị các phần cần thiết như khung bản vẽ, khung tên, tạo lớp, Mỗi bản vẽ có một nội dung và hình thức thể hiện khác nhau nên cần phải tiến hành chuẩn bị đầy đủ và phù hợp cho từng bản vẽ

- Tạo khung bản vẽ phải phù hợp với hình vẽ, tỷ lệ bản vẽ và vùng in

Nếu bản vẽ được thực hiện có bố trí theo phương ngang lớn hơn phương thẳng đứng thì ta tạo khung bản vẽ dạng ngang (Landscape), trường hợp ngược lại

ta tạo khung dạng đứng (Portrait) Khi tạo khung phải lưu ý đến kích thước của khổ giấy và kích thước vùng in mà loại máy in đó nhận biết được

Ví dụ : Trên khổ giấy A0 (841x1189), máy in loại HP DesignJet 500 chỉ nhận biết vùng in là 830,96x1154,98 Nghĩa là khung được tạo phải có kích thước luôn nhỏ hơn hoặc bằng kích thước vùng in

Quy cách khung tên chọn một trong các dạng ở mục 1.5 , khung tên luôn đặt ở vị trí góc phía dưới bên phải của khung bản vẽ

Tỷ lệ bản vẽ được chọn theo tiêu chuẩn nhưng phải đảm bảo hình vẽ điền đầy diện tích khung bản vẽ và đảm bảo cho người đọc có thể nhìn thấy mọi đường nét trên bản vẽ

* Lưu ý : Khung bản vẽ và khung tên có thể thực hiện sau khi hoàn thiện bản vẽ

- Tạo các lớp tùy theo mức độ phức tạp về đường nét của bản vẽ, nếu ta chưa hình dung được trên bản vẽ cần vẽ có bao nhiêu loại đường nét thì có thể tạo lớp theo nguyên tắc bổ sung dần Nghĩa là, trước hết ta tạo một số lớp đường nét cơ bản, trong quá trình thực hiện nếu phát sinh loại đường nét nào thì tạo lớp đường nét đó

3 VẼ ĐƯỜNG HÌNH LÝ THUYẾT TÀU (Lines)

3.1 Khái niệm chung

Là bản vẽ thể hiện hình dạng bên ngoài của vỏ tàu thông qua các đường biên dạng Các kích thước theo chiều rộng và chiều cao của tàu đều dựa trên đường cơ bản (đường chuẩn) và đường dọc tâm

Đường hình dáng có quan hệ mật thiết đến tốc độ, tính năng hàng hải, tính điều khiển, bố trí, dung tích chở hàng và công nghệ đóng, sữa chữa tàu Những yêu cầu đó có lúc mâu thuẫn nhau, cần phải được cân nhắc, suy tính kỹ

Không phải hoàn toàn dựa vào lý thuyết để thiết kế đường hình dáng tàu Thực tế, phải dựa vào mẫu tàu tốt hoặc tài liệu của mô hình thí nghiệm, căn cứ vào lý thuyết và các yêu cầu khác mà hiệu chỉnh một cách thích đáng

3.2 Đặc điểm

Bản vẽ đường hình được thể hiện trên ba hình chiếu :

- Hình chiếu đứng : thể hiện các mặt cắt dọc tàu trên mạng lưới gồm các đường nước và đường sườn

- Hình chiếu bằng : thể hiện các mặt đường nước trên mạng lưới gồm các đường cắt dọc và đường sườn

- Hình chiếu cạnh (còn gọi là mặt cắt ngang) : thể hiện các khung sườn trên mạng lưới gồm các đường nước và đường cắt dọc

Khi thực hiện bản vẽ đường hình, thường ta phối hợp vẽ hình chiếu đứng và hình chiếu bằng, sau đó vẽ hình chiếu cạnh hoặc ngược lại

3.3 Vẽ đường hình lý thuyết tàu (tham khảo hình 2)

- Phân chia sườn lý thuyết, mặt đường nước (MĐN) và cắt dọc (CD) :

Số sườn lý thuyết được phân chia tùy thuộc vào chiều dài của tàu và sự phức tạp về hình dáng của tàu Đối với tàu vỏ thép thường có chiều dài lớn, tổng số sườn lý thuyết vào khoảng 21 sườn (từ sườn 0 đến sườn 20), có thể nhiều hơn hoặc ít hơn nhưng phải là số lẻ để luôn có một sườn trùng với mặt cắt ngang giữa tàu Đối với các tàu có chiều dài nhỏ như tàu vỏ gỗ hay vỏ composite, tổng số sườn lý thuyết vào khoảng từ 9 đến 15 sườn Ở phần mũi và đuôi tàu có hình dáng phức tạp hơn nên có thể chia thêm sườn lẻ ở các khu vực này

Khoảng cách sườn lý thuyết thường bằng nhau, các khoảng sườn lẻ ở khu vực mũi và đuôi tàu thường lấy bằng ½ khoảng sườn chẵn Khoảng sườn lý thuyết thường là bội số của khoảng sườn thực

+ Thứ tự sườn được đánh số : 0, 1, 2, từ đuôi đến mũi

+ Các sườn lẻ ký hiệu : 0 ½ , 1 ½ , hay 0,5; 1,5;

+ Vị trí sườn giữa được ký hiệu bằng dấu :

Số MĐN được phân chia tùy thuộc vào chiều cao tàu và sự phức tạp về hình dáng của tàu Tuy nhiên, đối với hầu hết các loại tàu đều được phân thành khoảng từ 5 đến 7 MĐN (thường là 6 MĐN) cách đều nhau (chưa kể đường cơ bản) MĐN trên cùng thường không vượt quá boong chính

Số thứ tự MĐN được ký hiệu : ĐN1, ĐN2, hay ĐNa, ĐN2a, (a : khoảng cách MĐN)

Số mặt CD được phân chia tùy thuộc vào chiều rộng tàu và sự phức tạp về hình dáng của tàu Thông thường chia khoảng từ 2 đến 4 CD (chưa kể cắt dọc tâm hay còn gọi là cắt dọc giữa)

Số thứ tự mặt cắt dọc được ký hiệu : CDI, CDII, hay CD1, CD2, , cắt dọc tâm : DT (cắt dọc giữa: CDG hay CD0)

Hình 2 Bản vẽ đường hình tàu

- Vẽ các đường bao :

Việc vẽ đường bao của tàu nhằm định dạng được hình dáng con tàu trước khi thực hiện các bước tiếp theo

Căn cứ vào các số liệu trong bảng tọa độ, vẽ đường be chắn sóng và đường

DT ở hình chiếu đứng, đường be chắn sóng ở hình chiếu bằng, be chắn sóng và sườn giữa ở hình chiếu cạnh tương ứng theo các sườn, đường nước và cắt dọc đã phân chia Sau đó vẽ các đường biên dạng của mũi và đuôi tàu theo tàu mẫu hoặc theo kinh nghiệm

- Vẽ các đường còn lại :

Có thể vẽ các đường sườn trên bản vẽ chiếu cạnh, từ đó khai triển các đường CD trên bản vẽ chiếu đứng và các ĐN trên bản vẽ chiếu bằng hay có thể thực hiện trên hình chiếu đứng và chiếu bằng trước rồi suy ra hình chiếu cạnh Tiến hành chỉnh sữa các đường nét cho trơn đều và kiểm tra độ chính xác của các giao điểm tương ứng trên ba hình chiếu

- Vẽ đường kiểm tra :

Để kiểm tra biên dạng của vỏ tàu có trơn đều hay không ta có thể vẽ đường kiểm tra, thực hiện như sau : Trên bản vẽ chiếu cạnh, dựng đường thẳng a và b bất kỳ cắt đường DT và ĐCB (hình 3) sao cho đường thẳng a đi qua nhiều sườn nhất và đi qua đoạn cong của các sườn (thường đi qua hông tàu)

Trên đường thẳng a, b, đo khoảng cách từ O (giao điểm của đường kiểm tra và đường DT) đến giao điểm với các sườn và lấy các khoảng cách đó làm chiều cao tương ứng trên các sườn ở hình chiếu đứng, nối các điểm này lại ta được đường kiểm tra trên hình chiếu đứng

Để biên dạng của vỏ tàu trơn đều thì đường kiểm tra cũng phải trơn đều Nếu đường kiểm tra bị gãy khúc tại khoảng sườn nào đó ta phải hiệu chỉnh lại cả

ba hình chiếu tại khu vực khoảng sườn đó cho đến khi có được đường kiểm tra theo ý muốn

- Ghi các chú thích cần thiết vào bản vẽ như : số sườn, ĐN, CD, be chắn sóng, boong chính, boong dâng,

- Ghi các kích thước cần thiết như : khoảng cách sườn, ĐN, CD, khoảng cách từ be chắn sóng đến boong, từ vách đuôi đến sườn 0, từ mũi đến sườn cuối cùng,

Hình 3 Cách vẽ đường kiểm tra

- Đo trên đường hình đã vẽ để xây dựng bảng tọa độ đường hình đặt ở góc trên bên trái của bản vẽ (hình 4)

Hình 4 Bảng tọa độ đường hình tàu

Bảng ghi các thông số chủ yếu của tàu đặt ở góc trên bên phải của bản vẽ, nội dung của bảng này thường bao gồm :

+ Chiều dài lớn nhất : Lmax, m

+ Chiều dài thiết kế : LTK, m

+ Chiều rộng lớn nhất : Bmax, m

+ Chiều rộng thiết kế : BTK, m

+ Hệ số béo thể tích : Cb ()

+ Lượng chiếm nước : W (), Tấn

+ Trọng tải (đối với tàu hàng) : Phh (Dw), Tấn

+ Hành khách (đối với tàu khách) : người

+ Công suất máy chính : Ne, KW (HP,CV)

+ Quy phạm áp dụng,

B PHẦN TÍNH TỐN

Yêu cầu: Tính tốn các các yếu tố tính nổi, kiểm tra gĩc nghiêng dọc và ổn định

ban đầu cho các trường hợp tải trọng theo TCVN6259-2008

1 GIỚI THIỆU CHUNG

1.1 Loại tàu

Nêu tên tàu, công dụng (ngành nghề đối với tàu đánh cá hoặc loại hàng đối với tàu hàng,…), công suất máy chính,…

1.2 Vùng hoạt động

Vùng hạn chế I, II, III hoặc không hạn chế đối với tàu chạy biển, sùng SI, SII đối với tàu chạy sông, hồ, vịnh kín gió

1.3 Qui phạm

Tàu được thiết kế phù hợp với quy phạm tương ứng với các vùng hoạt động trên Ví dụ:

- Qui phạm phân cấp và đóng tàu biển vỏ thép, TCVN 6259 : 2008

- Qui phạm phân cấp và đóng tàu sông, TCVN 5801 : 2005

Hoặc áp dụng nhiều Quy phạm khác nhau cho từng phần thiết kế Ví dụ với tàu vỏ composite cao tốc thì phần kết cấu theo Quy phạm TCVN 6282 – 2003, phần tính năng theo Quy phạm TCVN 6451 – 2004

1.4 Các thông số cơ bản dùng để tính

1.5 Lượng dự trữ

- Tổng dung tích nhiên liệu dự trữ

- Tổng dung tích nước ngọt dự trữ

- Dự trữ khác nếu có

1.6 Biên chế

Số lượng thuỷ thủ đoàn gồm:

- Thuyền trưởng

- Máy trưởng

- Thuỷ thu û

- Nhân viên phục vụ,ï…

2 ĐẶC ĐIỂM TUYẾN HÌNH

Nêu các đặc điểm cơ bản của tuyến hình như dạng sườn giữa tàu, mũi tàu, đuôi tàu, vòm đuôi, sống mũi,…

3 TÍNH TOÁN CÁC YẾU TỐ THỦY LỰC:

Áp dụng lý thuyết tính toán các yếu tố thủy lực trong lý thuyết tàu thủy để tính các yếu tố như V, D, S, Xf, Xc, Zc, R, r,  Kết quả tính toán nên trình bày dưới dạng bảng để tiện tra cứu, nội suy Dựa vào kết quả tính toán xây dựng bản vẽ đường cong thủy lực

4 TÍNH TRỌNG TÂM, TRỌNG LƯỢNG TÀU KHÔNG:

Từ bản vẽ tiến hành lập bảng tính chi tiết trọng lượng và trọng tâm của từng chi tiết Kết quả cuối cùng cần đạt được 3 thông số:

Trọng lượng tàu không PTK = tấn

Hoành độ trọng tâm tàu không XG = m

Cao độ trọng tâm tàu không ZG = m

5 KIỂM TRA TÍNH ỔN ĐỊNH:

5.1 Tính cân bằng dọc và kiểm tra ổn tính tàu không:

Để kiểm tra tình trạng của tàu trong trường hợp không tải, không dự trữ, ta phải kiểm tra cân bằng dọc và kiểm tra ổn tính tàu không Để thuận tiện cho việc tính toán cho các trường hợp khác nhau, can lập bảng tính như bảng 1

Bảng 1 Tính cân bằng dọc và kiểm tra ổn tính tàu không

Nhận xét: về tính ổn định của tàu trong trường hợp tàu không so với yêu cầu quy

phạm

5.2 Kiểm tra ổn tính ban đầu cho các trường hợp tải trọng:

Đối với tàu hàng, tàu được kiểm tra ổn tính cho bốn trường hợp tải

Trường hợp 1: Tàu rời bến với 100% dự trữ và hàng hóa

Tổng hợp

Trường hợp 2: Tàu rời bến với 100% dự trữ , không hàng

Tổng hợp

Trường hợp 3: Tàu về bến 10% dự trữ, 100% hàng hóa:

Tổng hợp

Trường hợp 4: Tàu về bến với 10 dự trữ, không hàng

Tổng hợp

Trong đó:

- Các mục tàu không, thuyền viên của tất cả các trường hợp là giống nhau

Ngoài một trường hợp nêu trên, tùy theo loại và công dụng tàu mà Quy phạm yêu cầu kiểm tra ổn định cho một số trường hợp bổ sung

Bảng 2 Bảng tính ổn định ban đầu

TT ĐẠI LƯỢNG KÝ HIỆU ĐV CÁC TRƯỜNG HỢP TẢI

Nhận xét: Về tính ổn định của tàu trong các trường hợp trên so với yêu cầu Quy

phạm

6 KẾT LUẬN

- Kết luận về thông số kích thước tàu

- Kết luận đường hình của tàu

- Kết luận về tính ổn định ban đầu của tàu