Sổ tay hàng hải - Tập 2 - Chương 33: Sức bên thân tàu và sức bền cục bộ
Trang 133 SỨC BỀN THÂN TAU
VÀ SỨC BỀN CỤC BỘ
33.1 Khái niệm về sức bển dọc thân tàu 33.11 Lực cắt và mômen uốn
Sttc bén doc (Longitudinal strength) thân tàu là khả năng để kháng của kết cấu thân tàu đối với biến dạng, hư hỏng thân tàu do tác động của sự phân bố không đều trọng lực và lực nổi
của con tau theo chiéu doc
Nếu điều kiện sức bền dọc không thoả mãn, tức là khả năng chịu lực của thân tàu vượt qua
phạm vi cho phép của sức bển đọc, thì các cấu kiện chịu lực theo chiéu doc ( như boong, ki tàu ) sẽ bị biến dạng, hư hỏng
Phân tích và tính tốn sự phân bố trọng lực và lực nổi dọc thân tàu là điều kiện tiên quyết
để đánh giá, kiểm tra và điều chỉnh sức bển dọc thân tàu
Trên toàn bộ thân tàu nổi trên mặt nước tĩnh có hai lực tác dụng lên đó là trọng lực của bản
thân con tàu và lực nổi, chúng bằng nhau và ngược chiều nhau.Tuy nhiên, nếu xem xét từng phần riêng biệt của con tàu thì trọng lực của nó phân bố không đều theo chiều đài của tàu, có thể chỗ này nặng cịn chỗ khác thì nhẹ hơn, chẳng hạn một chiếc tàu đầu chở đầy hàng thì buồng máy và két mũi nhẹ hơn còn phần hầm hàng thì lại nặng hơn Như vậy có thể nhận thấy rằng nếu xét riêng từng phần theo chiều dài con tàu thì trọng lực con tàu vượt quá lực nổi hầu như trên suốt chiêu dài trừ buồng máy và két mũi Trong trường hợp ngược lại, nếu két mũi chứa nước mà hầm hàng rỗng thì trọng lực ở mũi và buông máy sẽ lớn hơn lực nổi ở
đó
Sự thay đổi giá trị tương đối của trọng lực và lực nổi trên toàn bộ chiểu dài của tàu sẽ hình
thành lực cắt và mô men uốn, từ đó tạo thành ứng suất cắt và ứng suất uốn tác dụng lên kết
cấu của thân tàu, nếu vượt quá giới hạn cho phép sé làm biến dạng và hư hồng tàu Sự biến đổi của lực nổi do ảnh hưởng của sóng biển cũng gây nên ảnh hưởng tương tự
Để dễ hình dung hơn lực cắt và mômen uốn phát sinh như thế nào ta hãy khảo sát một con tàu hình hộp dưới đây có tải ở hai đầu và rỗng ở giữa
1 Lực cắt, hình 33.01a
Chia con tàu hình hộp ra làm 3 khối gin lién 0, 1, 2 tai các vách ngăn; xét từng khối riêng
biệt, cho w là ký hiệu trọng lực, b là ký hiệu lực nổi, Khối 0 có Wo >bo
Trang 2@ (4) (2) = SS = N ae § b) Hình 33.01 Xét trên tổng thể, wo + wị +wo = bọ +bị +bọ “Trong đó, '
wọ - Trọng lực của khối 0 và khối 2 w¡- Trọng lực của khối 1
bọ - Lực nổi của khối 0 và 2 bị - Lực nổi của khối 1
Giả sử ta tách con tầu ra ba khối riêng biệt tại vách ngăn của nó và để nó được nổi tự do
“nhữ hình 33.01b, lúc này lực nổi của riêng từng khối là bạ, bị, bại (khơng cịn giống như khi
"cồn gắn liễn thành một khối) thì, Khối0 có Wo = boi
Khối 1 - wi= bu
Khốt 2 - Wo = bại
Như vậy, khi con tau đang nổi thành một khối thống nhất ở trạng thái bình thường, thì tại vách ngăn giữa khối 0 và khối 1 đã có một lực tác dụng bằng (bại - bạ), nó tạo ra một kháng lực nhằm ngăn cẩn không để xảy ra tình huống (bại - bọ = Wạ - bạ), lực này chính là lực cắt
(S) ‘
Nói một cách khác, lực cắt bằng hiệu số giữa trọng lực và lực nổi đối với phân đoạn trái hoặc phải tại một vị trí nào đó Luôn luôn tổn tại một kháng lực bằng giá trị tuyệt đối và ngược chiều đối với bên trái hoặc bên phải của phân đoạn nào đó chống lại lực cắt và duy trì sự cân bằng tổng thể của cả con tàu
Trang 32 Mơmen uốn (hình 33.02) ae (Gita tau) dw 7777.177 5 ⁄3⁄h ⁄ +4, >| Hình 33.02
Bây giờ xét tới vị trí giữa tàu (Amidship).Tại vị trí đặc biệt này khối lượng của tàu ở phía lái tính từ giữa tàu bằng lực nổi ở phía lái tính từ giữa tàu tức là,
Wạ =Dạ
Tuy nhiên, vì khối lượng phân bố không đều trên ba phần con tàu, nên trọng tâm của phần
phía lái tàu ở cách xa điểm giữa tàu một khoảng cach dy lớn hơn khoảng cách dy của tâm
nổi của phần phía lái Vì vậy,
wady > bad, Trong đó,
Wa va b, - Trọng lực và lực nổi từ giữa tàu về phía lái
dự và dụ - Khoảng cách từ giữa tàu đến trọng tâm và tâm nổi của phần sau lái biển đó có nghĩa là tổn tại một mômen tác dụng lên vị trí giữa tàu có xụ hướng bẻ cong
chiếc tàu, cũng có nghĩa là tổn tại một mômen kháng cùng giá trị và ngược chiều tác dụng lên vị trí giữa tàu, khơng cho tàu bị uốn cong,
đó là mômen uốn M, ⁄ +) (Œ)} (+) (@®) (Œ® ™ M = wady - bạd, CŨ TT `
Như vậy, mômen uốn bằng hiệu mômen
khối lượng và mômen lực nổi đối với bên trái () (- 5 (-) (-) ©)
hoặc bên phải của vị trí đang xét a) Vong
apt _ AI tn CS fee
Nếu khối lượng của tàu ở bai đầu lớn hơn fo ( ) ©) (=) ) A 2) _N
lực nổi, khối lượng giữa tàu nhỏ hơn lực nổi, ` = ` IW
thì giữa tàu bị vồng lên ở hai đầu oằn xuống,
tàu xuất hiện biến dạng uốn vồng (hogging) CN CN
:nhữ.hình 33,03a; ngược lại, giữa tàu bị võng - (+) (+) Gì (+) Gì,
xuống, hai đầu, oần lên gọi là uốn võng b) Vống „
(sagging) nhu hình 33.03b Gọi chung hiện Hình 33.03
Trang 4tượng tàu bị vồng và võng là oằn
Khi hoạt động trên biển, con tàu còn chịu tác dụng của sóng biển làm gia tăng biến dạng uốn, tầu bị vồng và võng nghiêm trọng hơn khiến cho thân tàu bị giảm tuổi thọ nếu khơng muốn nói tới an toàn của tàu có thể bị de doạ nghiêm trọng đến mức tàu bị gay và chìm
Cần chú ý rằng, tại vách ngăn mà ta vừa xét trên đây, mặc dù vectơ trọng lực và vectơ lực nổi tác dụng trên cùng một đường thẳng đứng ; nhưng vectơ trọng lực lớn hơn vectơ lực nổi, cho nên tại đây tổn tại đồng thời một mômen uốn và một lực cất
33.1.2 Xác định lực cắt và mômen uốn
Muốn xác định lực cắt và mơmen uốn phải tìm hai đại lượng sau đây tại các điểm khác nhau trên dọc chiều dài của tàu,
« Hiệu số của trọng lực và lực nổi đối với bên trái hoặc bên phải của một vị trí chỉ định nào đó
« _ Hiệu số của mômen trọng lực và mômen lực nổi đối với bên phải hoặc bên trái của vị trí chỉ định nào đó
Xác định hai đại lượng này trở thành vấn để cốt lõi của các phương pháp khác nhau nhằm
thiết lập giá trị của lực cắt và mômen uốn
Để diễn giải một cách rõ ràng hơn, ta gán kích thước cho chiếc tàu hình hộp để thiết lập đường cong lực cắt và mômen uốn doc theo chiêu dài của tàu Theo hình 33.04a có,
Chiểu dài tồn khối 20m, chiểu dài của hai khối đầu và cuối là 5m, khối giữa là 10m Lượng chiếm nước tàu không tải 20 tấn (1 tấn/mét)
Trên mỗi khối đầu và cuối xếp 10 tấn hàng, tức phân bố 2 tấn /m Lượng chiếm nước của tàu 40 tấn (2 tấn/mét)
1 Đường cong trọng lực và đường cong lực nổi, xem hình 33.04b
Đường cong lực nổi sẽ là một đường thẳng nằm ngang biểu thị lực nổi đồng nhất 2 tấn/m
Đường cong trọng lực được biểu thị bằng một đường nằm ngang đối với lượng chiếm nước
không tải là 1 tấn /m cộng với 2 tấn⁄m ở mỗi phan đâu và cuối (hai đầu có tải)
Dễ nhận thấy, điện tích dưới đường cong trọng lực bằng diện tích dưới đường cong lực nổi
2 “Đường cong tải
lấy tổng đường cong của trọng lực và đường cong của lực nổi để thiết lập được đường cong của tải, hình 33.04c
Vectơ tải = Vectơ lực nổi - Vectơ trọng lực
Trang 5Đường cong vectơ tải có diện tích phân trên trục bằng diện tích phân dưới trục 3 Đường cong lực cắt
Có thể thiết lập đường cong lực cắt, hình 11.3d bằng cách lấy tổng của tải về phía trái một
vị trí nào đó, bao nhiêu vị trí là tuỳ ý Chẳng hạn, tại vị trí vách ngăn cách phía lái 5m, có 5 tấn tải tác dụng đối với bên trái của vị trí đó tạo ra lực cắt 5 tấn, đây là lực cắt cực tiểu (có dấu âm) 4 L w T ⁄ a) 2 Lực nổi fi [ b) Trong n tực r st 3 #1 — Tải ai Pitpiti 8 (tấn) INmmI "m3 an ' Lê Tũấm 1 E80 tŠF 1264m BM 5 205m ai, BM Lực d cat ) (tãn)0 : , Mémen uốn tm 6 10 20 Hình 11.04
Cũng vậy, tại vị trí cách phía lái 13 mét có 5 tấn tác dụng theo hướng chỉ xuống dưới và 8
tấn tác dụng theo hướng chỉ lên tạo ra lực cắt tổng hợp 3 tấn chỉ lên ( 8-5 = 30
Lực cắt cực đại cũng xảy ra tại vách ngăn tiếp theo tức tại vị trí cách phía lái 15 mét, tại đây lực cắt tổng hợp là 5 tấn mang dấu (+), (lực tổng hợp cha 5 tấn chỉ xuống và 10 tấn chỉ
lên)
Trang 6Như vậy, đối với đường cong lực cắt ta có diện tích phần trên trục bằng diện tích phần dưới trục
Đường cong lực cắt cũng có thể vẽ bằng cách lấy tích phân đường cong tải
Đúng ra đơn vi của lực cắt phải được đo bằng Newton Tuy nhiên hầu hết các hệ thống tinh toán lực cắt trên tàu đều dùng đơn vị tấn, cho nên khi tính tốn ứng suất cắt về sau, các lực đều phải được chuyển đổi sang các đơn vị tính tốn thích hợp
Đường cong mômen uốn
Tinh tốn mơ men uốn xuất phát từ nguyên tắc sau,
Mô men uốn = Mômen trọng lực - Mômen lực nổi = Mômen tải
Như vậy nếu tính được mơmen tải tức tìm được mơmen uốn
Ví dụ, tại vị trí vách ngăn 5 mét tính từ phía lái, Mơmen tải = 5 tấn x2,5m = 12,5tấnm Giống như vậy, tại vị trí 13 mét tính từ lái tàu, Mômen tải = 5 tấn x 10,5 m — 8 tấn x 4m = 20,5 trn
Tuy nhiên cách tính trực tiếp mơmen tải như trên trong thực tế rất dài dòng phiển phức, có thể dùng tốn học để chứng minh, có thể xác định đường cong mômen uốn bằng cách lấy
tích phân đường cong lực cắt hay lấy tích phân bậc hai của đường cong tải Tích phân đường
cong lực cắt chính là diện tích phần nằm đưới đường cong đó Vậy,
Mơmen uốn tại vị trí n = Diện tích nằm dưới đường cong lực cắt tính đến n
Đây là cách thuận tiện nhất trong thực tế để xác định mômen uốn
Hãy chú ý đến mối liên hệ giữa đường cong tải, lực cắt và mơmen uốn, được tóm tắt sau đây, 1) Khi đường cong tải cắt qua trục: 0 thì lực cắt có giá trị cực đại hoặc cực tiểu
2) Khi tổng của tải đối với bên trái hoặc bên phải tại một vị trí nào đó bằng 0 thì lực cắt sẽ bằng không
3) Khi đường cong lực cắt cắt qua trục 0 thì mơmen uốn sẽ có giá trị cực đại hoặc cực tiểu
4) Tại vị trí cực đại hoặc cực tiểu của lực cắt sẽ tổn tại điểm uốn trên đường cong mômen uốn
Đối với hầu hết các điều kiện thực tế trên tàu sự biến đổi tải thường xảy ra tại vùng buồng
máy và tại vách ngăn giữa các hầm bàng Vì vậy, nói chung hầu như các đường cong lực cắt
Trang 7đều cắt trục 0 giữa hai vách ngăn, cực đại hoặc cực tiểu của mômen uốn cũng thường phát sinh tại vị trí giữa các vách ngăn
Do đó, trong thực tiễn khi tính tốn lực cắt và mômen uốn người ta thường chọn vị trí tại các vách ngăn và giữa các vách ngăn Tại các vị trí này khơng thể đảm bảo tìm đủ hết các
giá trị cực đại và cực tiểu đặc biệt là các mômen uốn cực đại nhưng chúng sẽ chỉ ra rằng
chúng xảy ra tại đâu
Sau đây là thí dụ về cách tính tốn lực cắt và mơmen uốn đối với con tàu hình hộp Ví dụ,
Một con tàu hình hộp có chiều dài Luy =72 m, rộng B=12m đang nổi cân bằng mũi lái với mớn nước d=im trong nước ngọt khối lượng riêng Ø Tàu có 3 hầm hàng mỗi hầm đài 24 m Trên tàu xếp 432 tấn hàng vào hầm giữa, xem hình 33.06 Hãy lập đường cong lực cắt và
mơmen uốn Tìm giá trị cực đại của lực cắt và mômen uốn cùng các điểm mà chúng phát sinh
Giải,
Lượng chiếm nước tàu rỗng = LB.d.ø =72x12x1x I tấn = 864 tấn
¿ 864 „ ¿
“Trọng lực tàu rỗng phân bố trên mỗi đơn vị chiều dài = ® tấn/m = 12 tấn/mét
432 |
Hàng hoá trên mỗi đơn vị chiều dài = ¬ tấn/m = 18 tấn/m
Lượng chiếm nước chở hằng = ( 864 + 432 ) tấn = 1296 tấn
Ba a ¬ as: 1296 „ „
Lực nổi trên một đơn vị chiều đài = tấn/m = 18tấn/m
Để thấy rõ hình dáng của đường cong mômen uốn, các điểm khảo sát được lấy cách nhau 6m, nghĩa là chiéu dài con tàu được chia làm 12 phân đoạn và lập bảng 33.A Lưu ý rằng tất cả các tính tốn đều thực hiện giữa các điểm khảo sát, cHÍ có giá trị của lực cắt và mơmen uốn được tính ngay tại vị trí khảo sát
Lấy các điểm khảo sát có khoảng cách bằng nhau chỉ để cho việc tính tốn được đễ đàng, ít bị nhầm lẫn
Các cột a, b, c, trong bảng có các giá trị như sau,
Cột a biểu thị khối lượng tàu không tải trên đơn vị chiều dài
Cột b biểu thị trọng lượng hàng hoá trên đơn vị chiều dài Cột c = a+b
Trang 8Cột d = lực nổi trên đơn vị chiều đài Cote =d-c 33A a b ce d e f 8 i k
Vi Cấu Hàng Khối Luc Tai Lực Lực | Mômen | Mơmen trí | trúc tầu | hod lượng nổi cắt | cdt SF udn uốn BM
(tdn/m) | (tan/m) | (tấn/m) (tdn/m) | (tdn/m) | asF (tan) 5BM {tdn.m)
` (tấn) (tấn.m) 0 9 0 12 0 12 18 6 36 108 1 36 108 12 0 12 18 6 36 324 2 72 432 12 0 12 18 ` 6 36 540 3 108 972 12 0 12 18 6 36 756 4 144 1728 12 18 30 18 -12 -72 648 5 72 2376 12 18 30 18 -12 -72 216 6 0 2592 12 18 30 18 -12 -72 -216 7 -72 2376 12 18 30 18 -12 -72 -648 § -144 1728 12 ‘0 12 18 6 36 -756 9 -108 - 972 12 0 12 18 6 36 -540 10 -72 432 12 0 12 18 6 36 -324 11 -36 108 12 0 12 18 6 36 -108 12 0 0
Trên đây, viết (đ-c) chỉ vì theo quy ước ban đầu, dĩ nhiên cũng có thể viết ngược lại
Giả sử rằng khoảng cách giữa các điểm khảo sát là thì, f =ch
Em =Ÿoi 82 = git fie
Sn = 801+ feta h
Jean = 3 (Es+ + ấn) (xem hình 33.05)
k = jor ko =k, +jr
Trang 9kạ= Kẹp † J@-Dn
Dem kết quả tính tốn vẽ thành đổ thị như hình 33.06, ta xác
định được các điểm cực đại của lực cắt và mômen uốn Những nguyên tắc cơ bản được thiết lập để tính tốn cho tau hình hộp có thé 4p dung cho con tau bình thường
Đối với đường cong ti trọng có thể xác định ban đầu cho tàu rỗng sau đó bổ sung thêm khối lượng hàng hoá và nhiên
liệu v.v Hình 33:05 Vị trí 40¬ '6 Lực nổi 4 Trọng + TT] Ỉ lực # : Tal tấn b4 DI
WT: 3 a Se TP ‘a ‘oe “to "W tE
-ao-« td , 2000 MƠ- Mey men cất J uốn o lấn mét Ệ 4 3 soe Pi pas Hinh 33.06
Mớn nước xếp hàng có thể thiết lập bằng cách dùng các phương pháp chuẩn thường dùng xác định điều kiện xếp hàng của tàu Cịn lực nổi thì có thể xác định bằng cách dùng đường
cong Bonjean
Trang 10Hình 33.07 là đường cong lực cắt và mômen uốn của một con tàu hàng rời điển hình " trong
điều kiện chở đầy hàng
Co L——— = Mê- tực mem cất uốn SF tấn BM 34.2 Tính toán lực cắt và mémen 33.2.1 Ảnh hưởng của sóng biển
Hình 3307
uốn của tàu
Đến đây chỉ mới khảo sát lực cắt và mômen uốn của con tàu trong điều kiện nổi trong nước yên tĩnh, tuy nhiên trong thực tế thì con tàu phải hoạt động trong mơi trường sóng biển
Để đảm bảo sức bến, con tàu bình thường sẽ có hai đại lượng giới hạn đối với lực cất và mômen uốn, một đại lượng giới hạn cao để ứng phó khi tàu ở trong giai đoạn xếp và đỡ hàng
hoá trong nước yên tĩnh, một đại lượng giới hạn thấp ứng phó trong điểu kiện đi biển cần thiết để đảm bảo con tàu không chịu tác động của lực cắt và mômen uốn quá mức dưới tác động của sóng biển,
33.2.2 Phương pháp tính mơmen uốn giữa tàu - Phương pháp Murray
Sóng tiêu chuẩn „ ` Ly tA oe 8) oes oeenee- ——ee Phương pháp Murray tính tổng Hình 33.08
mômen uốn giữa tàu gây nên bởi sóng biển dựa vào các
Trang 11bước tính khi tàu ở trên nước yên tĩnh và khi tàu ở trên sóng tiéu chuẩn Sóng tiêu chuẩn có chiều dài bước sóng bằng chiểu dai cia tau (L,,), chiéu cao của sóng (tính từ đáy sóng lên đến đỉnh sóng) 0,607 Í Tự, trong đó La tính bằng mét, xem hình 33.08
1 Tính mômen uốn của tàu trên sóng biển
Theo phương pháp Murray thì mơmen uốn trên sóng biển WBM ( Wave Bending Moment) được tính theo cơng thức sau,
WBM =b.B./?2 x 10” tấn mết
Trong đó,
B - Chiểu ngang của tàu (mét)
b - Hằng số, phụ thuộc vào hệ số đây thể tích Cụ và phụ thuộc vào tàu võng (sagging) hay véng (hogging), có thể lấy theo bảng dưới đây,
Cb b Vâng Võng 0,80 _ 10/555 11,821 0,78 10,238 11,505 0,76 9,943 11,188 0,74 9,647 10,850 0,72 9,329 10,513 0,70 9,014 10,175 068 8,716 9,858 0,66 8,402 9,541 0,64 8,106 9,204 0,62 7,790 8,887 0,60 1,494 8,57
2 Tinh mômen uốn trên nước tỉnh (SWBM - Still Wave Bending Mément), SWBM = W;-Br = Wa-Ba
Trong d6,
Wp - Mơmen trọng lực ở phía trước vị trí sườn giữa tầu
Bạẹ - Mômen lực nổi ở phía trước vị trí sườn giữa tàu
Trang 12'WA- Mômen trọng lực ở phía sau vị trí sườn giữa tầu W¿- Mômen lực nổi ở phía sau vị trí sườn giữa tàu
A - Lượng chiếm nước của tàu
Với cơng thức trên có thể tính chính xác lực cắt và mômen uốn nhưng khá phức tạp Trong thực tiển có thể tính bằng phương pháp gần đúng như sau,
TW,„+W
a) Tính mơmen trọng lực trung bình: My„—“———4
Mơmen này được tính dựa trên các số liệu đây đủ của tàu trong điểu kiện tàu đã xếp hàng ˆ
^ 2: A
b) Tính mơmen lực nổi trung binh: Mg = 2 LCBn
(LCB„ạ là giá trị trung bình của các LCB phần phía mũi và phân phía lái tính đến mặt cắt giữa tàu) Trên cơ sở phân tích nhận thấy rằng ở hâu hết các tàu, khi hiệu mớn nước t < 0,01Lyp th) ,
LCBm = LipX C (m)
Trong đó,
Lạy— Chiểu đài tàu (m)
C— Hằng số, tìm trong bảng dưới đây, phụ thuộc vào mớn nước, (chú ý, nhân với hệ
số đẩy thể tích C, của tàu cộng với số hiệu chỉnh)
Mớn nước Cc
0,06L,, => 0,179C, +0,063 0,05Ly => 0,189C,+0,052 0,04L,, = 0,188C¿+0,041 0,03Ly => 0,209C,+0,030
Từ đó, có cơng thức tính mơmen uốn nước tĩnh tại giữa tàu như sau, ¬"— `
Cần chú ý, - Nếu Mự 5 Mg thi tau bi véng (hogging) - N&u Mw <Ms thi tau bị võng (sagging)
Trang 133 Ví dụ về phương pháp tính mơmen uốn bằng phương pháp Murray
Ví dụ,
Một tàu có chiều dai Ly, = 200m, chiều rộng B=30m, hệ số đầy thể tích C, = 0,75 Khối lượng thân tàu không 5 000tấn, LCG =25 m tính từ giữa tàu LCB„ của phía mũi và phía lái tính từ mặt phẳng giữa tàu ]ä 25m Giả sử hệ số b đối với tàu vòng 9,795, tàu võng 11,020 Với các số liệu cho dưới đây, dùng phương pháp Murray để tính mômen uốn dọc giữa tàu cho chiếc tàu này trên sóng biển tiêu chuẩn khi: (a) Đỉnh sóng ở giữa tàu, ®) Day sóng ở giữa tàu?
Các số liệu của tàu như sau, uy
Muc Khéiluong LCG dén gitta tau
Ham hang 1 1 800t 55,0 m sau lái Hầm hàng 2 3200t 25,5 m trước mũi Ham hang 3 1:200 t 5,5 m trước mỗi
Ham hang 4 2200t 24,0 m sau lái Hầm hàng 5 1500t 50,0 m sau lái Máy tàu 1500t 7,5 m sau lái Nhiên liệu 400t 8,0 m sau lái Nước ngọt 150t 10,0 m trước mũi
Giải, ‘
a) Tìm mômen uốn nước tĩnh SWBM,
Mục Khối lượng LCG đến giữa tàu Mémen
Ham hang 1 1 8001 55,0 m sau lái 99 000
Hầm hàng 2 3200t 25,5 m trước mũi 81600 Hầm hàng 3 1200t 5,5 m trước mũi 6 600 Ham hang 4 2.200 t 24,0 m sau lái 52 800
Hầm hàng 5 1 500t 50,0 m sau lái 75 000
Máy tàu 1500t 7,5 m sau lái 11250
Nhién liéu 400 t 8,0 m sau lái 3200
Nước ngọt 150t 10,0m trước mũi 1500
Than tau 5000 t 255m 127 500
16 950 - 458 450
Trang 14¬= : My = “E2 AE TT = 229.225 tm
as : m=41c8, =O 25-211 875 tm
SWBM = My-.Mp =229.225-211.875
= 17.350 tm (Véng- hogging)
“°y) Tim mômen uốn trên sóng WBM,
WBM = b.B T° x 107 tm
WBM hugging= 9,795 X 30 X 2007°x10" tm
= 166.228tm
WBM sagging = 11,02 x 30 x 200° x 10” tìm
= 187.017Lm
c) Tìm tổng mômen nốn TBM (Total Bending Mômen),
TBM hogging = WBMhogging + SWBMhogging
= 166.228 + 17.350 = 183.578 tm TBM ogping=WBMoagzing- SWBMhogsing = 187.017 - 17.350 = 169.667 Lm """ï“
33 2 3 3 Kiến tra sức bên doc va sức bên r ngang thân tàu
Để kiển: tra sic bén dọc thân tàu các nhà thiết kế thường tính toán sẵn các lực cắt và mômen
uốn cho pháp đối với mặt cắt ngang của tàu và đưa chúng vào tư liệu tính tốn sức bên của
tàu Khi khai thác tàu, căn cứ vào kế hoạch chất xếp hàng hoá (cùng nhiên liệu, nước ngọt,
balát ) ta có thể tính tốn lực cắt và mômen uốn đối với các mặt cắt ngang và so sánh chúng với lực cắt và maômen‹uốn cho phép, nếu các số liệu tính tốn khơng lớn hơn số liệu cho phép thì có thể coi lực cắt và mômen uốn là phù hợp và đảm bảo an toàn về mặt sức bên khi
tàu chạy biển
Tuy nhiên.đối với các tàu nhỏ lượng chiếm nước dưới 10 000 tấn, vì kết cấu khi đóng tàu đã được tính'tốn hồn tồn thoả mãn các yêu cầu về lực cắt, cho nên lực cắt cho phép có thể
Trang 15không đưa vào tư liệu về sức bền tàu Nói chung, chỉ đưa vào tư liệu của tàu mômen uốn cho phép cực đại Chỉ có các tàu cỡ lớn người ta mới đưa vào tư liệu các bảng tính lực cắt và
mômen uốn cho phép của các điểm tính tốn/cơng gian dùng để kiểm tra đối chiếu khi khai thác tàu Dĩ nhiên, lực cắt và mômen uốn của một chiếc tàu bị suy giảm theo tuổi sử dụng và
sự hao mịn của nó
Dưới đây là một ví dụ cách tính tốn chí tiết trên cơ sở các số liệu của chiếc tàu dầu MT
Petrolimex 01 (tên cũ: MT Gogo Royal) để kiểm tra sức bền thân tàu trong khai thác tàu Mỗi tàu có thể có cách sắp xếp các số liệu và biểu bảng tính tốn khác nhau, nhưng về cơ bản các phương pháp tính đều giống nhau Nếu lực cắt và mômen uốn không thoả mãn yêu câu thì cần tính tốn điều chỉnh lại sự phân bố hàng hoá
1 Tư liệu tàu MT Petrolimex 01 (tàu dầu sản phẩm)
1) Bố trí hầm hàng và vị trí kiểm tra, xem hình 33.09
BO tri hdm hang M/T Petrolimex 01
— ro} F 1 Hà : : ‡ : : ì
SuớP Nos €/0.1) NO C.0.Y, ƑNO 3C.ÔỐ, TANO.2 €,0.T
if H i {NOIC 0 uf obo a rt 3 j lZ l1 5% 16 17 1Š 19 20 A Các vị trí kiểm tra eB 220 23 215 06 27 18 19 30
SỐ | KHOẢMGCAOHÍ Số Ï KHONNGQÁOH] SỐ | KHOẢNG CẢOH| SỐ | angina Glow | Số THÍ 1 BẾNAP -5.0 TT | ĐẾNAP | TT | evap j Tỉ j BẾNAP | TÍ 6 21.10 13 42,25 16 69.25 ar 99.25 NAP tON|| Số T KHOẢNG CẤÊN 26 Tỉ | BỂMNẠP 126.25 2 9.6 T 24,85 1 48,25 31? 75.25 +2 105.25 2? 132,25 3 4 6.1 8 | 28.60 Í 13 | 54/25 3a | si.25 | 23 | 111.25 l26 | 136.55 13.6 3 33.25 14 57.25 18 817.25 24 317.25 29 143.79 5 | 17.435 19 | 39.25 | 35 | 63.25 | 20 | 93.22 | 23 | 120.25 || 39 | 152.60 Hình 33.09
2) Giới hạn cho phép của mômen uốn và lực cắt (Bang 33.B, trich trong Loading manual cla M.T Petrolimex 01) 37B "T° Cong _ — Mônmen uốn (kt.m) Lực cắt (kt)
‘| - giang’ '} “Chay bién Trong cẳng Chạy Trong 7|} (FHaime) | Võng ''` | Vông ` - | Võng Vông biển , cổng
{PB ST 7 | Sag.) | (Hog.) (Sag.) (Hog.)
we |" 46 47800: | 47000 64000 61500 3750 4200 Hy [ta a0 54500 :53750 74000 72000 3750 4200 54 56300 55600 78000 75000 3950 4200 62 56300 55600 78000 75000 4000 4200 68 56000 35600 78000 75000 3800 4200 74 46250 45500 61500 59500 3700 4200 82 30000 29500 35000 33500 4200 4400
Trang 163):.Công thức và các bước tính tốn (1) Cơng thức tính
Lực cắt (S.F) và mômen uốn (B.M) trong nước nh ở mỗi vị trí kiểm tra được tính theo các
cơng thức sau đây,
SF = B-We
B.M = MB-MW
W Tơ - Khối lượng trong phân đoạn
B - Le nổi trong phân đoạn
MW - _ Mômenuốn của khối lượng đối với phân đoạn MB - Mômen uốn của lực nổi đối với phân đoạn
Ww = WL+WD
MW = ML + MD
WL - Kh6i lugng tau khong va hing sé tau wD - _ Trọng tải không kể tàu không và hằng số
ML - Mômen uốn do WL tạo ra
MD - Mômen uốn do WÐ tạo ra
‘wD, MD được tính bằng tay theo bang tính mẫu
MB’ = MB-ML
B’, MB’ - - Lực nổi và mômen lực nổi đối với mớn nước được tính bằng máy tính điện tử
cho ở Bảng B', MB' trong Loading Manual của tàu, mớn nước tính với gián
cách 1 mét và cho số hiệu chỉnh để tính số lẻ của mớn nước (bằng cách nội suy) Trong Bảng cịn có số hiệu chỉnh đối với 1 mét hiệu mớn nước, số hiệu chỉnh cho hiệu mớn nhỏ hơn 1 mét tính bằng cách nội suy
'Từ đó tính,
S.F = B’-WD
B.M = MB”-~MD
Trang 17B”, MB” - Các trị số lực nổi và mômen lực nổi sau khi hiệu chỉnh cho mớn nước và hiệu
mớn (2) Trình tự tính tốn
`
Mỗi trạng thái xếp hàng được tính theo trình tự như sau,
a) Tra lực nổi và mômen lực nổi trong Sổ /ay xếp hàng (Loading Manual ) ghi vào đòng Lực nổi B” và Mômen lực nổi MB” (mẫu Bảng 33.D)
b) Ghi khối lượng các hầm, két sau khi chia cho 100 (để dễ tính tốn) vào cột (3)
“W/100 (Д (mẫu tính Bảng D)
c) Lấy tổng cột (3) ghi vào đòng Tổng WD tương ứng (mẫu Bảng 33.E)
dì Cột (49 - LCG (m) là khoảng cách từ công giang tính tốn đến trọng tâm của mỗi
hầm, két (mẫu bảng 33D)
e)_ Lấy tích số cột () và cột (4) ghi vào cột (5) Mômen um) (mẫu Bảng 33E) ?_ Lấy tổng cột (5) ghi vào đồng Tổng MD trong ting
g) Tính lực cắt và mômen uốn:
S.P= (B”-WD) x 100
B.M = (MB”-MD) x 100
4) Ví dụ,
Tính lực cất và mômen uốn tại cảng xuất phát của tàu MT Petrolimex tại các công gian Fr46, 49, 54, 62, 68, 74, 82 trong điều kiện xếp hàng đồng nhất thống kê trong Bảng 33.C: Mớn
nước bình quân dụ = 9,974m, hiệu mớn nước t= -0,124m Tổng trọng tải D.W = 22.623 Tàu
không 5.850t, bằng số tàu 134L Vẽ đổ thị lực cắt và mômen uốn tính được, so sánh kiểm tra xem tàu có đủ điểu kiện sức bền dọc chạy biển hay không?
wh ob de na i a 33.C $Z | Hần hàng, két 'Khối Số | Hằm hàng, két nh | Khối
29} TT | nh ` Hệu nước | lượng | TT | liệu, nước ngọt lượng
ọi th BỘT me (2)
1 | No.1 COTO 1720 [18 | D.O.T(S) 73
2 | No2C.O.T(C) 1942 | 19 | D.O.T Service tank 9 3_ | No3C.O.T(C) 2113 | 20 | D.O.T Settling tank 16 4 |No4COTO 2837_[ 21 | Lub Oil Sump tank 16 5 | No.5 C.O.T (©) 2837 | 22 | Cyl Oil store tank 8 6 | No.l COT] 1745 | 23 | No.1 L.O sett tank 17
(P&S)
7_| No.2 COT| 1449 | 24 | No.2 L.O set tank 9
Trang 18
(P&S)
8 | No3 C.0.T 1634 | 25 | Lub Oil stor, tank 25 (P&S)
9 | No.4 COT] 2195 | 26 | RW.T(C) 140 (P&S)
10 | No.5 COT| 1371 |27 |FEWTŒ@) ~ 112 (P&S)
11 | SLOPTANK 814 28 | F.W.T(S) 105
(P&S)
12 | H.F.0.T (Fore) 345 29 | Boiler feet water 17 tank
13 | HF.O.T(P) 389 30_| No.1 D.B.T 0
14 | HF.O.T(S) 367 31_| No.2 D.B.T (P) 0 15 |H.F.O Service 28 32 |No.3D.B.T(S) 0
tank
16 |HEO Settling 29 33 | No D.B.T 0 tank
17 | D.O.T (P) 71 34 |E.P.T 9
Giải,
a) Tính lực nổi và mômen lực nổi tại các điểm kiểm tra
Căn cứ vào mớn nước bình quân dạ = 9,974m và hiệu lớn nước t= -0,124m để tra lực nổi B'và mômen lực nổi MB'cho các điểm khảo sát/công giang trong “Loading Manual” của tàu
và tiến hành hiệu chỉnh mớn nước và hiệu mớn nước Kết quả B” và MB” tìm được thống kê
trong Bảng 33.D dưới đây
33.D Diém kiém - Mục tra Fr 46 Fr 49 Fr 54 Fr 62 Fr 68 Fr 74 Fr 82 (@)B' 14,6 30,0 36,58 95,5 127,01 159,43 191,2 (2) H.chỉnh mớn 3,932 7,997 11,435 16,948 21,077 25,207 29,395 (3) H.chinh hiéu mén 0,304 0,369 0,411 0,464 0,408 0,288 0,098 (4) B” (1)+(2)+(3) 20,836 | 38,366 68,456 112,912 148,495 184,925 220,693 (5) MB’ 33.37 257,17 912,71 2754,49 | 4758,71 7339,57 11119,09 (6) H.chinh mén nuéc_| 84,777 147,454 | 293,193 633,801 975,997 1392,557_| 1978,145 (7) H.chỉnh hiệu mớn 5,051 8,087 14,732 26,390 33,623 39,615 43,674 (8) MB” (5)4(6)+(7) 143.198 | 412/711 | 1220685 |3414681 | 576833 8771742 | 13140,909
b) Tính lực cắt S.F và mômen uốn B.M tại các công gian Fr4ó, 49, 54, 62, 68, 74, 82 (điểm kiểm tra tại các vách ngăn ngang)
i) Đầu tiên tính S.F và M.B tại điểm kiểm tra cong giang Fr 46 ( phần phía sau slop tank, xem sơ đồ bố trí hầm, két)
Bang 33.E dudi day liét ké tat cd tdi trong W từ công giang 46 trở về sau lái, tải trọng W/100
ghi vào cột 3 Cột 4 ghi L.C.G (m) là khoảng cách từ trọng tâm của tải trọng đến công giang 46, lấy trong tư liệu của tàu Cột 5 là mômen của tải trọng, là tích số của hai cột trước đó
Trang 1933E rd) ° (2) (3) (4) (5) Số Tên hằm, két W/100 (t)| LCG Mémen TT : (m) (Lm)
1 | Lub Oil Sump tank 0,16 16,31 2,610 2 | Cyl Oilstore tank | - 0,08 -| 6,90 0,552
3_ |HFOTŒ) 3,89 | 4.19 16,299
4_ |HEFOT(@) - 3,67 ] 403 14,790
5 | H.F.O Service tank 0,28 11/77 3,296 †6_ | H.E.O Settling tank 0,29 | 9,52 2,761
7 | DOT?) i 0,77 19,68 8,224
8 | D.O.T(S) |: 0,73 8,71 6.358
9 | D.O.T’Service tank | ` 0/09 14,03 1,263 10_| D.O.T Setting tank 0,16 14,01 2,242
11 |EWT© 1,40 |31,99 44,786
12 |EW.TŒ@).” - 112 | 30,63 34,306
13 |E.W.T(S) 105 | 30,10 31,605
14 | Boiler feet water 0,17 16,92 2,876
tank
15 | No.1 L.O sett Tank 017 | 22,93 3,898 16 | No.2LLO sett Tank 0,09 | 25,15 2,264 17_| Lub Oil stor Tank 0,25 | 23/74 5,935
F _ | , Tổng cộng, „ | WD= MD=
: 14,37 184,065
TU Bing 33:D có lực nổi B”' xà mômen lực nổi.MB” tại Fr46 B”= 20,836, MB”=143,198 Nay, tai Frame 46,
Ss F= (B”-WD) x 100= (20,836-14,37) x 100 = 646,6
B.M= (MB”- MD) x 100 = (43,1 198-184,065) X 100 = -4086,7
1) Bằng cách tương tự, lẫn lược lập bang giống như bing’ 33.E cho tải trọng và mômen của “tải trọng đối với từng điểm kiểm tra cịn lại và tính S.F và B.M cho các điểm đó ta được,
- Tại Er49: - SE = 521/6 ; B.M = 15288 “Tại Er54 S.F= 3866 ; BM = 8990,8 - Tại Pưố2 S.F= -199,8 ; B.M= 12990,4 - Tai Fr68: SF = -388,5; B.M =7644,4 Tai Fr74: -.S.F =-186;5; B.M = 2494,9 ~ Tai Fr82 S.F= AT; B.M = 1530,5 ’ t
c): TY các kết quả Lứnh tốn ở trên có thể vẽ đỗ thị lực cắt và mômen uốn trong điều kiện xếp
hàng.ở cảng xuất phát để chạy biển, xem hình 33.10
Trang 20AP ` F46 49 84: 52 68 74 82 EP 2000 40000 g Mémen uốn E tực sất | | (1) 39H03 ĐNIWV3HS ° o QW) LNBHIOW 9NIGN38 i g Hinh 33.10
d) Kiểm tra bằng cách đôi chiếu với lực cắt và mômen uốn cho phép tại các công gian tương ứng cho ở Bảng 33.B trong điểu kiện chạy biển nhận thấy với cách xếp hàng như Bảng 33.C
thì sức bễn đọc thân tàu hoàn toàn thoả mãn để chạy biển
33.3 Các biện pháp đảm bảo sức bền dọc thân tàu
33.3.1 Những điều cần chú ý khi thiết kế sắp xếp hàng hoá lên tàu
1 Khi thiết kế, đóng tàu, một trong những yêu cầu nghiêm ngặt là phải tính tốn, hiệu chỉnh để
đảm bảo sức bển dọc của thân tàu trong khai thác và vận hành Nói chung sau khi con tàu
xuất xưởng các yêu cầu về sức bền dọc cho tàu chạy biển trong các điễu kiện sóng gió đểu đã thoả mãn miễn là trong quá trính sắp xếp hàng hoá, các hầm hàng, khoang két đêu đảm bảo phân bố hàng hoá theo tỷ lệ phần trăm của dung tích hẳm hàng, đồng thời phải chữa khoảng + 10% để điều chỉnh, bổ sung
2 Khi thiết kế kế hoạch sắp xếp hàng hố, thơng thường chừa một phần thể tích của hai hầm hàng phía mũi và phía lái để điều chỉnh hiệu mớn nước, khi thực hiện việc điều chỉnh này cố gắng đạt tới mục đích điểu chỉnh bằng một khối lượng hàng hố nhỏ Ngồi ra, khi thiết kế sắp xếp hàng hố rmhà có hàng nhận và trả ở cảng trung gian thì khơng nên để hàng xếp lên hoặc đỡ đi tập trung vào một chỗ, vì làm như vậy có thể khiến cho tàu biến đạng khơng có lợi cho sức bên dọc thân tàu Hàng hoá xếp dỡ ở cảng trung chuyển nên cố gắng phân bố ra
các hầm hàng :
3 Khi xếp hoặc đỡ hàng không nên tập trung xếp dỡ xong cho một hầm hàng hoặc một vài hầm hàng nào đó cịn khơng động gì tới hàng hố các hầm khác Cách tốt nhất là cố gắng xếp hoặc đỡ hàng sao cho khối lượng phân bố rấi ở các him, không gây ra quá chênh lệch khối lượng ở các hầm hàng trong suốt quá trình xếp hoặc đỡ
Trang 214 Có thể dùng phương pháp lấy mớn nước trung bình tại giữa tàu so sánh với mớn nước trung
bình mũi lái để đánh giá mức độ tàu bị oằn (vồng hoặc võng) ra sao Khi mớn nước trung bình mũi lái lớn hơn mớn nước trung bình giữa thì có nghĩa là tàu bị vỗng Ngược lại, mớn nước trung bình mũi lái nhỏ hơn mớn nước trung bình giữa tàu thì có nghĩa là tàu bị võng
Mức độ oằn có thể tính tốn như sau,
= |dom ~ d,| Trong dé, 5 - Biến đạng oằn (m)
dom Mớn nước trung bình giữa (m)
dm - Mớn nước trung bình mũi lái (m)
Căn cứ vào điều kiện sắp xếp hàng hoá cụ thể tìm biến dạng oần ở, tham khảo các số liệu kinh nghiệm sau đây để đánh giá tình trạng bị oằn ra sao ( Lụy — chiều đài của tàu):
«af ^ Ly,
Oần bình thường, thì biến đạng oằn khơng vượt quá (m)
1200
` cai 1,
Biến dạng oằn cho phép (giới hạn) = § 200 (m)
Biến dạng oằn nguy hiểm = fe (m) 600
Sau khi sắp xếp hàng hoá lên tàu, kiểm tra mức độ biến dang o&n, nếu bình thường thì có thể khởi hành ra biển, nếu mức độ biến dạng oằn gần bằng biến dạng oằn cho pháp mà thời tiết tốt trong suốt chuyến đi tàu vẫn có thể xuất phát Tuy nhiên, nếu biến dạng oằn gần
bằng giá trị biến dạng on nguy hiểm thì tàu khơng được phép khởi hành
33.3.2 Một số kinh nghiệm sắp xếp hàng hoá cho tàu trên một vạn tấn để đắm bảo sức bến đọc thân tàu
Các tàu trên vạn tấn khi chạy đầy tải hoặc không tải có thể áp dụng các biện pháp cho trong
bảng sau đây để đầm bảo sức bén doc than tau
Nói chung tàu dầu, tàu hàng rời đều thuộc kiểu tàu buổng máy ở đuôi lái, khi đẩy tải mômen uốn tương đối nhỏ, chỉ cần phân phối hàng hoá theo dung tích của hầm là được Khi chay balát thì mômen uốn tương đối lớn, do vì có nhiều kiểu thiết kế khác nhau, nên tốt nhất
là làm theo lời khuyên của nhà thiết kế có sẵn trong các tư liệu của tàu
Loại tàu Chạy đây tái ˆ Chạy balát (không tdi)
Kiểu tàu Tàu ở trạng thái bị uốn vồng, áp | Căn cứ vào “cách bố trí của
Trang 22
buông máy ở '_ giữa (rước 3 - phần, sau 2
phan) '
đụng các biện pháp để giảm uốn vồng như sau:
1)Phân phối hàng hoá vào các hẳm theo tỷ lệ dung tích của hầm, các hầm giữa tăng thêm
3~10% trọng lượng hàng hoá 2)Két sâu ở khu vực giữa tàu nên
xếp hàng
3)Nhiên liệu, nước ngọt ở giữa
nên chuyển về mũi và lái Khi sử đụng thì bắt đầu sử dụng các két
từ mũi và lái vào các két giữa 4)Hang hoá đỡ ở cảng trung
chuyển tốt nhất bố trí ở hầm phía
mũi và phía lái
loại tàu này, tàu vẫn ở trạng thí uốn vồng (cũng có khi uốn võng) nhưng mơmen uốn không lớn lắm, cần áp dụng biện pháp giảm mômen uốn
balát:
1)Dần balát bắt đầu từ giữa
tàu ra phía mũi và lái
2)Sử dụng nhiên liệu, nước
ngọt giống như tàu đầy tải
Kiểu tàu
buông máy ở sau giữa (trước 4 phẩn, sau 1
phân)
Nói chung tàu ở trạng thái uốn vồng nhưng mômen uốn nhỏ hơn khi có nước dần, có thể áp dụng
các biện pháp sau:
2) Phân phối hàng hoá vào các hẳm theo tỷ lệ dung tích của hâm 3) Nên xếp hàng vào kết sâu ở
giữa tàu :
4) Cách sắp xếp và sử dụng nhiên liệu và nước ngọt giống như ở
trên
Vì tàu ở trạng thái uốn vồng
nên áp dụng các biện pháp
giảm mômen uốn vồng:
1)Nếu điều kiện hành trình cho phép không nên dùng
hoặc dùng rất ít các két mũi lái để chứa nước dần
2) Cố gắng sử dụng các két balát giữa để dần balét
3) Các két nhiên liệu giữa, sau khi tiêu thụ hết nhiên liệu
nên dần nước biển
4) Sử dụng nhiên liệu và nước
ngọt giống như trên
Kiểu tàu
buổng máy ở
đuôi lái
Tau ở trạng thái uốn vồng nhưng
cũng có khi xuất hiện uốn võng Các biện pháp giống như kiểu tàu
máy ở sau giữa Tàu ở trạng thái uốn vồng cần
áp dụng biện pháp giảm
mômen uốn vỗng giống như kiểu tàu máy ở sau giữa
33.4 Sức bến cục bộ
33.4.1 Khái niệm sức bền cục bộ của tàu
Trang 23Sức bên cục bộ của tầu tại các vị trí chất xếp hàng hoá biểu thị khả năng chịu dựng tải trọng của kết cấu tại vị trí đó, nó được các nhà thiết kế, đóng tàu tính tốn và đưa vào tư liệu tàu
dưới dạng tải trọng cho phép Trong khai thác tàu cần đảm bảo chất xếp hàng hố khơng vượt qua sức bền cho phép ở các vị trí chất xếp hàng hố Thông thường, trong tử liệu tàu có thể tìm thấy sức bển cho phép của các tầng boong, nắp hân hàng, đáy hâm hàng Sức bền cục bộ biểu thị dưới hai dạng sau đây:
1 Tải phân tán đều
Tải phân tán đều là khối lượng hàng hoá cho phép lớn nhất mà mỗi đơn vị điện tích trên các vị trí chất xếp khác nhau có thể chịu đựng được, đơn vị là kPa ( 1kgf/cm” = 98,1kPa) - 2 Tải tập trung
Tải tập trung là khốt lượng hàng hoá cho phép lớn nhất trên một diện tích riêng biệt nào đó, đơn vị là kPa Diện tích riêng biệt ở đây có nghĩa là một khu vực giới hạn đã được gia cường
bằng cột, nẹp, sống boong
Trong tư liệu các tau nhỏ, tải trọng các tầng boong được đưa vào theo hình thức đơn giản
bằng s& kg/cm’, nói chung khơng phân biệt vị trí trên mặt boong, cũng không phân biệt là tải
tập trung hay tải phân tần
Tải cho phép của tàu cỡ lớn được tính tốn tỷ mỷ hơn, trong tư liệu của tàu có thé tim thấy bảng quy định tải cho phép ở nhiều vị trí khác nhau trên các tầng boong, đáy hầm, nắp ham
Khi thiết kế lập kế hoạch xếp hàng cần chú ý tải cho phép ở các vị trí khác nhau để đầm bảo sức bễn của kết cấu tàu
33.4.2 Các công thức kinh nghiệm về tải cục bộ cho phép
1 Tải cho phép Pa của mặt boong trên có thể tính bằng công thức kinh nghiệm sau đây, = Be (= Me (kPa)
Trong đó,
H, — D6 cao hang hoá thiết kế trên boong, loại tàu có kết cấu nặng lấy bằng 1,5 m; tàu kết cấu nhẹ lấy bằng 1/2 m
SE - Hệ số chất xếp hàng hố (mÌ/), có thể thay thế bằng i (¿là hệ số dung tích hầm 7 vm?)
2 Tải cho phép Py cla boong giita va day ham tinh bằng công thức kinh nghiệm dưới đây,
= Hey = (kPa)
Trong đó,
Trang 24Hạ - Độ cao của tầng boong giữa hoặc độ cao của hầm đáy (m)
SF - Hệ số chất xếp hàng hod (m’/t) Néw trong tu liệu của tàu khơng có hệ số dung tích
ˆ ° “ 1
ham yz dé tinh SF thi lay 4 =0,72t/m’, SP= — = 1,4mÖ/t,
u
Trong nhiều trường hợp sử dụng công thức kinh nghiệm trên để tính tải trọng cục bộ cho phép là hoàn toàn bảo đảm, thực tế giới hạn tải trọng cục bộ cho phép còn có thể cao hơn, Khi tiến hành xếp các kiện hàng siêu nặng, ngoài việc phải lựa chọn vị trí thích hợp và dùng đệm lót, cần thiết phải yêu cầu sự hỗ trợ các kỹ thuật viên chuyên môn tại cảng
3 Tính tải trên boong 1) Tính tải tập trung
Đối với các kiện hàng có chân đế, bánh xe, trụ đỡ khi xếp lên boong thì các bánh xe chân đế đó là một dang tải tập trung Nếu như khối lượng của hàng hoá phân bố đều trong kiện thì áp lực trên mỗi chân đế là phép chia của khối lượng của kiện hàng với số lượng chân đế Chẳng hạn một chiếc ôtô khối lượng P, có thể tính áp lực trên mỗi bánh xe là P/4 Nếu kiện hàng có áp lực lên chân đế lớn hơn tải cho phép của mặt boong thì nên dùng đệm lót để phân tán tải hoặc chuyển lô hàng đến vị trí khác có tải cho phép lớn hơn
2) Tải phân tán
Áp lực của các loại hàng rời thể cứng, r
thể lỏng, bách hoá xếp thành nhiều Pe yt
lớp tác đụng lên trên bê mặt đáy hầm, !
boong giữa là một dạng tả phântán | 2 | | TẾ | Pe My Hình 33.11 là một loại hàng rời rót vào : _-.ïn" hâm, áp lực của nó có thể tính như sau, |Pạ | Hì
t
H H
Trong đó, H — D6 cao trung bình của hàng hố tính từ đáy hầm (m), nếu có chỗ cao đột xuất
thì nên lấy độ cao đột xuất để tính SE - Hệ số chất xếp bàng hoá (mỶ/0
Hàng hoá trước khi bị nén và sau khi bị nén thì áp lực tạo ra trên đáy hâm không đổi cho nên H và SF có thể dùng để tính tải trước khi và sau khi hàng bị nén,
3) Áp lực của hàng xếp nhiều lớp
Khi xếp hàng bách hoá thành nhiều lớp trong hầm hàng, như hình 33.12, thì ấp lực của nó lên đáy hầm có thể tính theo phương pháp sau đây Giả sử hàng xếp thành 3 lớp P\, P;, Pạ(kN); hệ số chất xếp của hàng hoá là SF;, SF;, SF; (m’, /0; chiều cao mỗi lớp hang 1a Hy, Hy, Hy, thì áp lực P lên đáy hầm thì,
_ —+—> H, 4 fa — (kPa) ~ SF SE, sp,
Trang 25Khi ước lượng độ cao của mỗi lớp hàng đều giả định bể mặt của các lớp là bằng phẳng, tỷ
số giữa thể tích hàng hố và thể tích hầm hàng bằng tỷ số giữa chiều cao hàng hoá và chiều cao hầm hàng Trên cơ sở giả định như vậy việc ước lượng chiều cao của hàng hoá trở nên đơn giản Tuy nhiên đối với hầm hàng có hình đáng khác, có thể tiến hành một số hiệu chỉnh để việc tính tốn chính xác hơn Khi cần, nếu điều kiện cho phép có thể tiến hành đo thực tế Ví dụ,
Tàu YYY có tải phân tấn cho phép tai đầy hầm số 2 là P,=15,7 tưmˆ.Trong hầm 2 xếp 1 600 tấn hàng kim khí (SF=0, 5mỶ/0), 100 tấn hàng vải sợi bông (SF=4, 5m”/t), hàng công nghệ phẩm 500 tấn (SF=1, 1mỶ/), hàng mây tre 90 tấn (SE= 7 2mỶ/t) Hàng hoá được chất xếp theo như hình 33.13 Dung tích hầm 2 là 2710mỶ, chiều cao hầm 7,2m Hãy tính toán và kiểm tra xem tải tác đụng lên đáy hầm có an tồn hay khơng?
Giải, FT
Chiểu cao hàng kim khí :
Hu=7,2x 1600 X5 _ 2 13m 2710 „Hàng oT ng mây trey
Chiêu cao hàng vải sợi và hàng công nghệ phẩm : val sol omg none He
100x45+500xI1 7 7 7 7 LH Xã
H2= 72x ——m 7 2,66m hàng kim khí điện máy Hạ
Chiều cao hàng mây tre:
H3= 7,2 20X22 «1,72 Hình 33.18
Tại lớp thứ hai, phía xếp cơng nghệ phẩm có áp lực lớn hơn, nên lấy đó làm cơ sở để tính,
213 2,66 1,72
Vậy, ty -— p= 2C +09 Ð ˆ ~6,92(1/m 05 TH 72 01m
Vì 6,92(t/m?) < 15,7(t/m?), nên kế hoạch xếp hàng hoàn toàn đầm bảo yêu cầu về sức bền cục bộ đáy hầm
