Bài giảng kết cấu tàu thủy trần đình tứ

 Đặc Đặc điểm điểm các các chi chi tiết tiết KCTT KCTT :: Đáy Đáy –– Mạn Mạn –– Boong Boong –– Mũi Mũi –– Đuôi Đuôi Đặc Đặc điểm điểm cácloại cácloại tàu tàu khác khác nhau nhau 2.TÀI

Trang 2

 Công dụng và điều kiện làm việc của các kết cấu tàu thủy

 Các yêu cầu khi thiết kế và bố trí kết cấu tàu thủy

• Học phần Kết cấu tàu thủy cung cấp cho người học kiến thức

về kết cấu tàu thủy như:

 Các yêu cầu khi thiết kế và bố trí kết cấu tàu thủy

 Thiết kế và lựa chọn công nghệ chế tạo các chi tiết, kết cấu các loại tàu khác nhau.

 Đặc điểm hình dáng, kích thước, bố trí, liên kết của

các chi tiết kết cấu

2

Kết cấu tàu thủy - Đại học Nha Trang

Trang 3

 Đặc Đặc điểm điểm các các chi chi tiết tiết KCTT KCTT :: Đáy Đáy –– Mạn Mạn –– Boong Boong –– Mũi Mũi –– Đuôi Đuôi

 Đặc Đặc điểm điểm cácloại cácloại tàu tàu khác khác nhau nhau

2.TÀI LIỆU THAM KHẢO

 Tính Tính toán toán,, thiết thiết kế kế kết kết cấu cấu tàu tàu theo theo quy quy phạm phạm2.TÀI LIỆU THAM KHẢO

 Sổ Sổ tay tay kỹ kỹ thuật thuật đóng đóng tàu tàu thuỷ thuỷ,, Tập Tập 22,, Nguyễn Nguyễn Đức Đức Aân Aân và và các các tác tác giả giả

 Kết Kết cấu cấu tàu tàu thủy thủy,, PGS PGS TS TS Trần Trần Gia Gia Thái Thái

 Tính Tính toán toán,, thiết thiết kế kế kết kết cấu cấu tàu tàu thủy thủy,, PGS PGS TS TS Trần Trần Gia Gia Thái Thái

 Quy Quy ph phạạm m phân phân cấp cấp đóng đóng tàu tàu biển biển vỏ vỏ thép thép TCVN TCVN 6259 6259 22 :: 2003 2003

 Ship Ship Design Design and and Construction, Construction, Robert Robert Taggart, Taggart, Published Published by by SNAME, SNAME, New New York,

York, 1980 1980

Trang 4

Tàu thủy được phân loại theo nhiều cách khác nhau, cụ thể như sau.

4

Trang 5

(Sea going Ship)

Vùng hoạt động

cách bờ trên 200 hl Vùng hạn chế I (Vùng xa bờ) Vùng hạn chế II (Vùng cận hải) (Vùng cận hải) Vùng hạn chế III Vùng hạn chế III

Do điều kiện làm việc

phức tạp nên yêu cầu

cầu KC tương đối cao

Vùng ven biển, sông hồ, vịnh

Cách xa bờ hoặc nơi trú ẩn cuối cùng dưới 200 hl

Gồm cả tàu pha sông biển hay tàu pha biển sông

Trang 6

Thép hợp kim và

nhôm

Tàu vỏ gỗ (Tàu vỏ Composite) Tàu vỏ nhựa Tàu ximăng cốt thép

Xuất hiện lâu đời nhất, có kích thước nhỏ (L < 60 m, D < 500 tấn)

Xuất hiện trên 50 năm, chủ yếu là loại vỏ nhựa cốt sợi thuỷ tinh (FRP)

Vỏ ximăng lưới thép, bêtông cốt thép hoặc dùng bọc vỏ tàu thép

Phổ biến nhất

là thép đóng tàu

Dùng cho đa số tàu

nhất là các loại tàu

cỡ trung và cỡ lớn

Chủ yếu đ đểể đánh cá ven biển, vận chuyển tuyến đường ngắn

Tàu cở nhỏ như tàu cá, tàu quân sự, tàu du lịch, xuồng cứu sinh

Tàu kéo chạy sông, tàu khách , sà lan nội địa cầu tàu nổi, ụï nổi …6

Trang 7

Tàu quân sự Tàu dân sự

Tàu vận tải (tàu hàng)

(Cargo Ship) Tàu chuyên ngành (tàu công trình) Công trình nổi

Thượng tầng ở trên

buồng máy để dành

không gian chứa hàng

Tàu chở trên 12 khách (SOLAS) Chiếm 5% tải trọng đội tàu và lĩnh vực riêng Phục vụ cứu hộ

Yêu cầu cao về cứu sinh, cứu hoả, chống chìm …

Đánh cá hoặc là

cơ sở chế biến và bảo quản cá

Kết cấu thật vững và máy mạnh để

hđ ở mọi điều kiện

Hoạt động như các tàu cỡ lớn

Rất ít di chuyển hoặc di chuyển tốc độ thấp

Xuất hiện sớm nhất,

đa dạng

Tàu chở khách (Passenger Vessel) Tàu đánh bắt & chế biến cá

Trang 9

Đa dạng và phát triển rất nhanh nhằm đáp ứng nhu cầu vận tải biển

Thượng tầng thường được bố trí trên buồng máy để dành không gian bố trí các khoang hàng và nơi thao tác bốc dỡ hàng hóa trên tàu

Trang 10

 Các mẫu chở hàng khô từ đơn giản đến hiện đại có đặc trưng là mũi thượng tầng thẳng đứng, đuôi vát Transom (T), bánh lái treo, mũi quả lê.

10

Trang 14

Ưu điểm là rút ngắn thời gian xếp dỡ hàng và tận dụng dung tích khoang hàng

nhờ thùng Container tiêu chuẩn 20x8x8 ft và 40x8x8 ft.

 Sức chở 10.000 đến trên 25.000 tấn, tốc độ 20 - 25 hl/giờ.

Trang 16

Trang 17

các sà sà lan lan bơi bơi trong trong lòng lòng tàu tàu để để đến đến nơi nơi chỉ chỉ định định theo theo nguyên nguyên tắc tắc vào vào trước trước ra ra sau sau ((hình hình 1.7 b) 1.7 b) Hệ Hệ thống thống tàu tàu Dock Dock sử sử dụng dụng cần cần cẩu cẩu đặt đặt cố cố định định ởở phía phía đuôi đuôi tàu tàu để để nâng nâng hạ hạ những những sà sà lan lan,, còn còn việc

việc di di chuyển chuyển dọc dọc tàu tàu đã đã có có các các tời tời dọc dọc ((hình hình 1.7 c) 1.7 c).

Trang 18

Trang 19

hl/giờ Tuy nhóm này được gọi tên chung là tàu chở hàng rời nhưng tùy theo đặc tính hàng

chuyên chở, có thể được phân biệt thành tàu chở hàng rời tổng hợp, tàu chở hàng rời nhẹ, tàu chở hàng nặng Một số tàu kết hợp chở hai, ba loại hàng khác nhau (Combind carrier) và gọi tên theo nhiệm vụ như tàu OO (Ore

theo nhiệm vụ như tàu OO (Ore Oil ) gồm các tàu có thể chuyên chở quặng lúc đi và chở dầu lúc Oil ) gồm các tàu có thể chuyên chở quặng lúc đi và chở dầu lúc quay trở về, tàu OBO (Ore

quay trở về, tàu OBO (Ore Bulk Bulk Oil) kết hợp chở quặng Oil) kết hợp chở quặng hàng rời hàng rời dầu mỏ hoặc tàu OSO (Ore dầu mỏ hoặc tàu OSO Slurry

(Ore Slurry Oil) Hình 1.15 là bố trí chung của một tàu chở hàng rời điển hình Oil) Hình 1.15 là bố trí chung của một tàu chở hàng rời điển hình.

Trang 20

Tàu dầu (Tanker) : các tàu chở sản phẩm dầu chạy sông hay biển được gọi chung là tàu chở dầu Các tàu chở dầu chiếm một tỷ trọng đáng kể, khoảng 3,5% trọng tải của đội tàu biển trên thế giới và thường luôn là các con tàu dẫn đầu về sức chở và kích thước trong nhóm các tàu chở hàng lỏng Sức chở nhóm tàu này rất đa dạng, có tàu nhỏ chở 1.000 tấn nhưng cũng có các tàu dầu khổng lồ đạt sức chở 30.0000 hoặc trên 540.000 tấn đã được đưa vào dùng hàng chục năm nay (hình 1.11)

20

Trang 21

Khí hóa lỏng bao gồm các khí thiên nhiên LNG (Liquid Nature Gas) và các sản phẩm khí có từ khai thác dầu khí LPG (Liquid Petroleum Gas) như mêtan, propan, butan, amoniac v v… được nén và làm lạnh đến

làm lạnh đến –– 161,5 oC để chứa trong bình chịu áp suất khi vận chuyển (hình 1.19 và 1.20) 161,5 oC để chứa trong bình chịu áp suất khi vận chuyển (hình 1.19 và 1.20)

Trang 22

Trang 24

Trang 26

2.Tàu chế biến : là các tàu làm nhiệm vụ của cơ sở sản xuất chế biến và bảo quản cá trên biển hoặc kiêm luôn chức năng đánh bắt.

26

Trang 28

nghiệm nổi trên biển nghiên cứu biển và thời tiết biển, xử lý điều kiện thời tiết, nghiên cứu độ sâu, dòng xoáy … Hình 1.28 là hai tàu chuyên dụng, trong đó hình a là tàu kéo dùng để kéo hay lai dắt các loại tàu bè và hình b là tàu phá băng (Ice Breaker), sử dụng lực ở mũi tàu để phá băng.

28

Trang 29

1.Giàn khoan bán chìm (semi

submersible) : được chế tạo

nhằm phục vụ việc thăm dò và

khoan khai thác dầu khí, có thể

làm việc tại những vùng biển có

chiều sâu mặt nước lên đến

1.000 m Kết cấu đặc trưng của

các công trình nổi dạng này

thường gồm hai ponton nằm

chìm trong nước đỡ toàn bộ hệ

thống giàn khoan nằm phía trên

bằng các cột chống đặt lên trên

hai ponton này Phần nổi trên

mặt nước của giàn khoan được

bố trí như một tàu công trình

hiện đại, cỡ lớn với phòng sinh

hoạt, thiết bị khai thác, xử lý,

thiết bị nâng hạ, sân bay lên

1.Giàn khoan bán chìm (semi

submersible) : được chế tạo

nhằm phục vụ việc thăm dò và

khoan khai thác dầu khí, có thể

làm việc tại những vùng biển có

chiều sâu mặt nước lên đến

1.000 m Kết cấu đặc trưng của

các công trình nổi dạng này

thường gồm hai ponton nằm

chìm trong nước đỡ toàn bộ hệ

thống giàn khoan nằm phía trên

bằng các cột chống đặt lên trên

hai ponton này Phần nổi trên

mặt nước của giàn khoan được

bố trí như một tàu công trình

hiện đại, cỡ lớn với phòng sinh

hoạt, thiết bị khai thác, xử lý,

thiết bị nâng hạ, sân bay lên

Trang 30

30

Trang 31

Hình 1.31 1.31 giới giới thiệu thiệu bố bố trí trí chung chung tàu tàu khoan khoan Discoverer Seven Seas Discoverer Seven Seas đóng đóng khoảng khoảng cuối cuối thế thế kỷ kỷ 20 20

Trang 32

Trang 33

Storage and Offloading Unit)

(hình 1.33)

Từ nhóm FPSO còn có một loại tàu chỉ làm nhiệm vụ chứa dầu mà không chế biến dầu (FSO) Hình 1.30 là trạm chứa dầu không bến Vietsopetro 01 do hãng Hitachi Zosen đóng năm 2001 dưới sự giám sát của Đăng kiểm Mỹ ABS là trạm thứ tư đang hoạt động ở vùng biển Việt nam Trạm dài 258 m, rộng 46 m, cao mạn 23,9 m mớn nước 16,84 m, lượng chiếm nước 154.146 tấn

Trang 34

Chạy trên đệm không khí Hoạt động nhờ lực nâng của cánh

Lực nổi cân bằng

CAB (Capture Air Bubble Vehicle)

Hoạt động nhờ lực nâng của cánh

Tàu cánh ngầm (Hydrofoi Craft)

Lực nổi cân bằng

trọng lượng

ACV (Air Cushion Vehicle)

Tàu lướt (Planing Craft)

Tàu hai thân

(Catamaran) (Tritamaran) Tàu ba thân

34

Trang 36

Trang 37

Tôn bao Tấm mỏng bằng

vật liệu kim loại hay phi kim loại

Tấm mỏng bằng vật liệu kim loại hay phi kim loại

Hệ thống dầm trực giao

Ht kết cấu dọc

Ht kết cấu ngang

Sống chính Sống dọc đáy S.dọc boong Xà dọc mạn Đà ngang đáy Đ.ngang boong

Trang 38

8.Lancan (rails) 17.Đường hàn dọc (seams)

9.Tôn mạn Kết cấu tàu thủy - Đại học Nha Trang(side plating) 18.Đường hàn ngang 18.Đường hàn ngang (butt) (butt)38

Trang 39

lực ngược ngược chiều chiều là là trọng trọng lượng lượng thân thân tàu tàu và và lực lực đẩy đẩy của của nước, nước, kết kết quả quả thân thân tàu tàu bị bị cong cong lên

lên hoặc hoặc võng võng xuống, xuống, xuất xuất hiện hiện ứng ứng suất, suất, biến biến dạng dạng làm làm phá phá hủy hủy kết kết cấu cấu thân thân tàu tàu

 Để Để đảm đảm bảo bảo độ độ bền bền chung chung và và độ độ bền bền cục cục bộ bộ nói nói trên, trên, kết kết cấu cấu thân thân tàu tàu được được chia chia thành

thành hai hai hệ hệ thống thống chính chính ::

1.Hệ thống các kết cấu dọc

Hệ Hệ thống thống kết kết cấu cấu dọc dọc để để đảm đảm bảo bảo độ độ bền bền chung chung gồm gồm các các kết kết cấu cấu chạy chạy dọc dọc tàu tàu từ từ mũi mũi đến

đến đuôi đuôi như như sống sống chính, chính, đà đà dọc dọc đáy, đáy, xà xà dọc dọc mạn, mạn, xà xà dọc dọc boong, boong, tôn tôn vỏ vỏ vv vv

Hệ Hệ thống thống kết kết cấu cấu dọc dọc để để đảm đảm bảo bảo độ độ bền bền chung chung gồm gồm các các kết kết cấu cấu chạy chạy dọc dọc tàu tàu từ từ mũi mũi đến

đến đuôi đuôi như như sống sống chính, chính, đà đà dọc dọc đáy, đáy, xà xà dọc dọc mạn, mạn, xà xà dọc dọc boong, boong, tôn tôn vỏ vỏ vv vv

Về mặt độ bền, các kết cấu dọc có vai trò :

 Sống chính, xà dọc đáy, xà dọc boong chịu ứng suất kéo hoặc ứng suất nén lúc tàu bị uốn chung và bị uốn cục bộ của khung giàn đáy, khung giàn boong.

 Sống dọc mạn chủ yếu chỉ chịu tác dụng của uốn cục bộ.

Tôn Tôn mạn mạn và và vách vách dọc dọc đóng đóng vai vai trò trò thành thành đứng đứng dầm dầm chịu chịu lực, lực, chịu chịu toàn toàn bộ bộ lực lực cắt cắt khi khi tàu tàu uốn uốn Tôn

Tôn mạn mạn còn còn chịu chịu tác tác dụng dụng cục cục bộ bộ của của áp áp lực lực hàng hàng hóa hóa từ từ bên bên trong trong và và áp áp lực lực nước nước từ từ ngoài ngoài

Tấm Tấm đáy đáy và và tấm tấm boong boong chịu chịu ứng ứng suất suất kéo, kéo, nén nén lớn lớn nhất nhất lúc lúc tàu tàu bị bị uốn uốn chung chung do do nằm nằm cách cách xa xa

Trang 40

 Xà ngang boong Xà ngang boong : các dầm ngang đặt dưới mặt boong để đỡ tôn boong : các dầm ngang đặt dưới mặt boong để đỡ tôn boong

 Xà ngang cụt : các xà ngang đặt ở vùng lỗ khoét trên boong, chạy từ mạn tới lỗ khoét

 Xà ngang khỏe : xà ngang boong kích thước lớn cùng sườn khỏe để tạo thành khung sườn khỏe.

40

Trang 41

 Có Có thể thể hình hình dung dung kết kết cấu cấu thân thân tàu tàu được được

Trang 42

đặt dày dày hơn hơn gọi gọi là là dầm dầm hướng hướng chính chính,, còn còn các các dầm dầm của của chiều chiều đặt đặt thưa thưa hơn hơn gọi gọi là là dầm dầm chéo chéo

Dầm hướng chính Dầm chéo

42

Trang 43

Hệ thống kết cấu ngang

(Transverse Framing) (Longitudinal Framing) Hệ thống kết cấu dọc Hệ thống kết cấu hỗn hợp Hệ thống kết cấu liên hợp

Khoảng cách kết cấu bố trí theo chiều dài và chiều ngang bằng nhau

Các kết cấu bố trí theo

chiều dài tàu dày hơn

theo chiều ngang

Các kết cấu bố trí theo chiều dài tàu thưa hơn theo chiều ngang

Kết hợp cả hai hệ thống kết cấu ngang và dọc

Giải quyết vấn đề gia cường cục bộ Chịu sức bền ngang tốt Chịu sức bền dọc tốt Tận dụng ưu điểm củahai hệ thống kết cấu

Vùng chịu tải cục bộ,

tải va đập Dùng trên tàu cỡ vừa, nhỏ

bộ phận mũi, lái … Dùng trên tàu cỡ lớn,tàu có tỷ số L/B lớn Tàu dầu, tàu chở hàngcỡ trung và lớn

Trang 44

Trang 45

nhấtCácCác hệhệ thốngthống kếtkết cấucấu cócó nhữngnhững ưuưu nhượcnhược điểmđiểm riêngriêng cụcụ thểthể nhưnhư sausau ::

1.Độ bền kết cấu thân tàu

Trong Trong hệ hệ thống thống dọc dọc,, số số lượng lượng các các kết kết cấu cấu dọc dọc liên liên tục tục nhiều nhiều nên nên làm làm tăng tăng giá giá trị trị mômen

mômen quán quán tính tính và và mômen mômen chống chống uốn uốn tại tại mặt mặt cắt cắt ngang ngang dầm dầm tương tương đương đương thân thân tàu tàu Do

Do đó đó làm làm tăng tăng khả khả năng năng chống chống uốn uốn dọc dọc tàu tàu có có lợi lợi cho cho việc việc đảm đảm bảo bảo độ độ bền bền dọc dọc

Trong Trong hệ hệ thống thống dọc dọc,, số số lượng lượng các các kết kết cấu cấu dọc dọc liên liên tục tục nhiều nhiều nên nên làm làm tăng tăng giá giá trị trị mômen

mômen quán quán tính tính và và mômen mômen chống chống uốn uốn tại tại mặt mặt cắt cắt ngang ngang dầm dầm tương tương đương đương thân thân tàu tàu Do

Do đó đó làm làm tăng tăng khả khả năng năng chống chống uốn uốn dọc dọc tàu tàu có có lợi lợi cho cho việc việc đảm đảm bảo bảo độ độ bền bền dọc dọc

 Trong Trong hệ hệ thống thống ngang ngang,, số số lượng lượng các các kết kết cấu cấu dọc dọc ítít nên nên khả khả năng năng chống chống uốn uốn dọc dọc kém kém hơn

hơn hệ hệ thống thống dọc dọc nhưng nhưng vì vì số số lượng lượng kết kết cấu cấu bố bố trí trí theo theo chiều chiều ngang ngang nhiều nhiều nên nên làm làm tăng

tăng độ độ bền bền ngang ngang và và có có lợi lợi cho cho khả khả năng năng chống chống ép ép ngang ngang mạn mạn tàu tàu

Trang 46

 Hệ Hệ thống thống ngang ngang thuận thuận lợi lợi hơn hơn

 Hệ Hệ thống thống ngang ngang thuận thuận lợi lợi hơn hơn vì vì trong trong hệ hệ thống thống dọc dọc,, số số lượng lượng kết kết cấu cấu dọc dọc lớn lớn nên nên số

số lượng lượng kết kết cấu cấu gia gia cường cường,, nối nối các các kết kết cấu cấu dọc dọc không không liên liên tục tục nhiều nhiều,, số số lỗ lỗ khoét khoét trên

trên kết kết cấu cấu ngang ngang để để các các kết kết cấu cấu dọc dọc đi đi qua qua lớn lớn nên nên khối khối lượng lượng lắp lắp ráp ráp và và hàn hàn lớn lớn,, nhất

nhất là là đối đối với với tàu tàu lắp lắp ráp ráp theo theo phương phương pháp pháp phân phân đoạn đoạn thì thì phức phức tạp tạp và và khó khó khăn khăn

5.Tính năng năng sử sử dụng dụng

 Hệ Hệ thống thống ngang ngang thuận thuận lợi lợi hơn hơn vì vì trong trong hệ hệ thống thống dọc dọc,, số số lượng lượng kết kết cấu cấu dọc dọc lớn lớn nên nên số

số lượng lượng kết kết cấu cấu gia gia cường cường,, nối nối các các kết kết cấu cấu dọc dọc không không liên liên tục tục nhiều nhiều,, số số lỗ lỗ khoét khoét trên

trên kết kết cấu cấu ngang ngang để để các các kết kết cấu cấu dọc dọc đi đi qua qua lớn lớn nên nên khối khối lượng lượng lắp lắp ráp ráp và và hàn hàn lớn lớn,, nhất

nhất là là đối đối với với tàu tàu lắp lắp ráp ráp theo theo phương phương pháp pháp phân phân đoạn đoạn thì thì phức phức tạp tạp và và khó khó khăn khăn

46

Định dạng
Số trang	266
Dung lượng	39,02 MB