Giáo trình công nghệ đóng và sửa chữa tàu thủy (nguyễn đức ân cb)

Việc chuẩn bị công nghệ thường bao gồm những vấn đề cơ bản sau: - Phân tích tính công nghệ của kết cấu và thảo ra quy trình công nghệ tối ưu; - Thiết kế và chế tạo các dụng cụ, thiết bị

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

CÔNG NGHỆ ĐÓNG VÀ SỬA CHỮA TÀU THỦY

NHÀ XUẤT BẢN ĐẠI HỌC QUỐC GIA

THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH - 2003

Chương 2

CÔNG NGHỆ ĐÓNG TÀU THÉP 242.1 Quá trình chuẩn bị sản xuất 242.1.1 Công tác phóng mẫu 242.1.2 Chế tạo dưỡng mẫu 492.1.3 Chuẩn bị nguyên vật liệu 592.2 Gia công chi tiết thân tàu 702.2.1 Phân nhóm công nghệ 702.2.2 Vạch dấu trên nguyên vật liệu 712.2.3 Công nghệ cắt kim loại 802.2.4 Công nghệ uốn 1042.3 Công nghệ hàn vỏ tàu 1232.3.1 Các phương pháp và kỹ thuật hàn 1232.3.2 Biến dạng hàn và biện pháp giảm biến dạng 1432.3.3 Kiểm tra chất lượng mối hàn 1472.4 Chế tạo bán thành phẩm (cụm chi tiết) 1552.4.1 Khái niệm chung 1552.4.2 Chế tạo cụm chi tiết 1592.4.3 Chế tạo phân đoạn phẳng 1682.4.4 Chế tạo phân đoạn khối 1722.4.5 Chế tạo tổng đoạn 175

2.4.6 Lắp đặt các chi tiết kết cấu phụ và trang thiết bị trong giai đoạn chế tạo phân đoạn và tổng đoạn 1782.4.7 Nắn phẳng các phân đoạn và tổng đoạn 1792.4.8 Làm sạch, sơn phân tổng đoạn trong nhà kín 1872.5 Lắp ráp tàu trên triền đà và trong ụ, các trang bị điển hình 1882.5.1 Khái niệm chung về triền đà 1882.5.2 Chuẩn bị triền đà cho công tác lắp ráp thân tàu 1942.5.3 Lắp ráp thân tàu trên triền đà 2022.5.4 Một số công nghệ lắp ráp quan trọng 2062.5.5 Công tác kiểm tra lắp đặt kết cấu trên triền đà 2282.6 Hạ thủy tàu - Các biện pháp an toàn lao động 2482.6.1 Đường trượt và bôi trơn đường trượt 2482.6.2 Bệ trượt 2542.6.3 Kê đệm phía dưới thân tàu 2572.6.4 Thiết bị chằng giữ 2622.6.5 Thiết bị hãm 2632.6.6 Công tác chuẩn bị cho việc hạ thủy 2652.6.7 Quá trình đưa tàu xuống nươc (hạ thủy) 2662.6.8 Tháo rỡ và vớt các bệ trượt, đệm đỡ từ đáy tàu sau khi hạ thủy 271

Chương 3

CÔNG NGHỆ ĐÓNG TÀU GỖ 2743.1 Vật liệu gỗ 2743.2 Qui trình chế tạo 2753.3 Tóm tắt quá trình đóng tàu thuyền loại nhỏ 2753.4 Tóm tắt qui trình đóng vỏ tàu loại lớn 2773.5 Các bảng qui cách 2823.6 Xảm, bọc, thui, sơn 285

Chương 4

SỬA CHỮA TÀU THỦY 2874.1 Khái niệm chung về công nghệ sửa chữa tàu thủy 2874.1.1 Tổ chức sửa chữa tàu nội địa (chạy sông hồ) 2884.1.2 Tổ chức sửa chữa tàu biển 2894.2 Các dạng hư hỏng thông thường 2924.2.1 Rạn nứt 292

4.2.2 Tai nạn trên biển 2974.2.3 Cháy và nổ 2984.2.4 Ăn mòn 2984.2.5 Sinh vật biển 3024.3 Công nghệ sửa chữa vỏ tàu 3024.3.1 Tổ chức công nghệ sửa chữa 3024.3.2 Chuẩn bị vị trí công tác 3054.3.3 Đưa tàu vào ụ, lên triền 3064.3.4 Phân loại các chi tiết để sửa chữa 3064.3.5 Hàn đắp những vị trí bị ăn mòn 3084.3.6 Xử lý các vết nứt 3104.3.7 Thay thế và sửa chữa các kết cấu bị hư hại 313

Chương 5

ỨNG DỤNG MÁY TÍNH TRONG ĐÓNG VÀ SỬA CHỮA TÀU 3305.1 Ứng dụng máy tính trong công nghệ đóng tàu 3305.1.1 Ứng dụng máy tính trong phóng dạng tàu và khai triển tôn vỏ 3315.1.2 Ứng dụng máy tính trong điều khiển máy cắt tôn 3345.2 Ứng dụng máy tính trong sửa chữa tàu 335

Chương 6

ỨNG DỤNG C.A.M TRONG XẾP THẢO ĐỒ HẠ LIỆU VÀ XUẤT ĐIỀU KHIỂN MÁY CẮT (KHẢO SÁT VÍ DỤ CHO MÁY CẮT ĐIỀU KHIỂN SỐ KRISTAL CỦA NGA) 3416.1 Các khái niệm 3416.2 Giới hạn nhiệm vụ của bài toán 3426.3 Giới thiệu về máy cắt tôn tự động Kristal 3426.3.1 Giới thiệu chung 3426.3.2 Một số đặc điểm của chương trình điều khiển Kristal 3436.4 Chương trình xuất ngữ dữ liệu cho máy cắt Kristal 3446.5 Giới thiệu chương trình mô phỏng máy Kristal 349Phụ lục A: File điều khiển cắt ứng với thảo đồ "TD - B7S10" 350Phụ lục B: Các màn hình chính của chương trình mô phỏng Kristal 352Phụ lục C: Thảo đồ hạ liệu tấm TD_A2B10 và TD_B7S10 353

Tài liệu tham khảo 354

Lời nói đầu

Công nghiệp đóng và sửa chữa tàu thủy là một ngành rất quan trọng đối với một quốc gia, đặc biệt là đối với một quốc gia có biển và mạng lưới sông ngòi chằng chịt như Việt Nam Nó có tác động rất lớn đến sự phát triển kinh tế - xã hội, đặc biệt là kinh tế biển, đồng thời phục vụ đắc lực cho sư nghiệp an ninh quốc phòng của đất nước

Chính vì vậy mà Nhà nước đã, đang và sẽ rất ưu tiên phát triển ngành công nghiệp này Hằng năm trên toàn quốc, hàng trăm công ty xí nghiệp hàng nghìn hợp tác xã và doanh nghiệp tư nhân đóng mới và sửa chữa hàng nghìn tàu thuyền lớn nhỏ với số trọng tải đóng mới trên dưới 100.000 TDW Thành quả gần đây nhất là chúng ta đã đóng được tàu biển 6500 TDW, 13500 TDW cần cẩu nổi 600T, ụ nổi 8500T, tàu cao tốc trên dưới 30 hải lý/giờ và trong tương lai rất gần sẽ đóng mới tàu có trọng tải 100000 TDW

Để không ngừng đáp ứng sự phát triển của ngành đóng tàu, trước hết phải có đội ngũ kỹ sư, cán bộ kỹ thuật, công nhân mạnh về số lượng và chất lượng Sự ra đời của cuốn sách CÔNG NGHỆ ĐÓNG - SỬA CHỮA TÀU THỦY, nhằm mục đích đóng góp một phần vào công việc đào tạo, bồi dưỡng và nâng cao kiến thức công nghệ cho đội ngũ đó

- đội ngũ trực tiếp làm ra sản phẩm xã hội ngày càng nhiều hơn, chất lượng và năng suất lao động cao hơn

Cuốn sách được phân công biên soạn như sau:

- Nguyễn Đức Ân: chương 1, 2, 3, 4

- Võ Trọng Cang: chương 5, 6

Các tác giả rất mong muốn nhận được nhiều ý kiến đóng góp của đồng nghiệp và độc giả cho cuốn sách này, để khắc phục các nhược điểm và thiếu sót cũng như bổ sung thêm những kiến thức mới, phù hợp với thực tế sản xuất và hiện đại hóa công nghiệp đóng tàu của đất nước trong lần tái bản tới Rất cảm ơn

Địa chỉ liên hệ: Khoa kỹ thuật giao thông - Bộ môn Kỹ thuật tàu thủy, trường Đại học Bách khoa, 268 Lý Thường Kiệt Q.10 TP HCM - ĐT: (08)8645643

Chủ biên PGS TS Nguyễn Đức Ân

Hình 1.1: Cơ cấu của quá trình sản xuất

Trong quá trình công nghệ, có thể phân biệt quá trình lao động như các quá trình gia công nóng, gia công cơ, lắp ráp và quá trình tự nhiên trong đó con người không trực tiếp tác động như quá trình bong

gỉ sắt, quá trình khô sơn

Hình 1.2: Sơ đồ quá trình công nghệ chế tạo tàu thủy

Trong các quá trình phi công nghệ ta có thể phân biệt quá trình phục vụ sản xuất và quá trình chuẩn bị sản xuất Vận chuyển, kiểm tra chất lượng, sửa chữa máy móc thuộc quá trình phục vụ sản xuất; phóng mẫu, chế tạo dưỡng mẫu thuộc về quá trình chuẩn bị sản xuất Quá trình công nghệ thường được chia làm nhiều giai đoạn công nghệ khác nhau, mỗi giai đoạn công nghệ lại có thể chia thành nhiều nguyên công

Nguyên công là đơn vị cơ bản của quá trình công nghệ, là phần công việc sản xuất ở tại một nơi làm việc do một công nhân hoặc một nhóm công nhân tiến hành trên một đối tượng lao động nhất định Quá trình công nghệ chế tạo tàu thủy được miêu tả khái quát trên hình 1.2

Trong công nghệ đóng tàu hiện đại, với trình độ chuyên môn hóa, tiêu chuẩn hóa cao và sản xuất có tính chất hàng loạt, quá trình chế tạo tàu thủy thường được bố trí theo dây chuyền Ta cần phân biệt hai dạng của dây chuyền sản xuất (H.1.3)

Hình 1.3: Hai dạng của phương pháp sản xuất theo dây chuyền: a) Đối tượng lao động di chuyển; b) tổ (đội) sản xuất di chuyển

Ở dạng thứ nhất, ta có các vị trí công tác cố định cùng với công nhân, bước công việc, tư liệu sản xuất Dây chuyền sản xuất này thường chỉ áp dụng cho trường hợp khi sản xuất các chi tiết, sản phẩm nhỏ, tàu cỡ nhỏ hoặc trung bình có điều kiện chuyển dịch từ vị trí làm việc này sang vị trí làm việc khác

Đối với các loại tàu lớn, việc dịch chuyển con tàu từ vị trí công tác

này sang vị trí công tác khác khó khăn, thường phải sử dụng dạng dây

chuyền sản xuất thứ hai Trong dạng này đối tượng lao động cố định,

các tổ đội sản xuất phải di động cùng với bước công việc và tư liệu sản

xuất Nhược điểm của dạng dây chuyền thứ hai này là phức tạp và khó

phân rõ ranh giới công việc giữa tổ sản xuất này với tổ sản xuất khác

do đó năng suất thấp hơn dạng một

Trong dây chuyền sản xuất, phải phân biệt các thông số chủ yếu

sau đây:

Nhịp dây chuyền - là khoảng cách thời gian tuần tự sản xuất trong

hai chế phẩm kế tiếp nhau ở bước công việc cuối cùng

Bước dây chuyền - là khoảng cách giữa trung tâm hai nơi làm việc

kề liền nhau Bước dây chuyền phụ thuộc vào kích thước của sản phẩm,

của máy móc thiết bị bố trí trên nơi làm việc

Số nơi làm việc trên dây chuyền - là tổng số nơi làm việc ở các

bước công việc khác nhau:

m bi bi i

lm

r

=

= ∑1

(1.1)

trong đó: m - số nơi làm việc trên dây chuyền;

tbi - định mức thời gian của bước công việc thứ i (i = 1, 2 m);

rbi - nhịp sản xuất của bước công việc thứ i

1.1.2 Loại hình sản xuất và năng suất lao động

Dựa vào mức độ lặp lại của các nguyên công trên mỗi vị trí làm

việc ta có thể phân biệt các loại hình sản xuất sau:

a) Sản xuất đơn chiếc, trong loại hình này tại mỗi nơi làm việc

phải thực hiện nhiều nguyên công khác nhau:

b) Sản xuất hàng loạt, trong đóng tàu mỗi nơi làm việc chỉ tiến

hành một số nguyên công nhất định; các nguyên công này lặp đi lặp lại

một cách điều hòa hoặc không điều hòa;

c) Sản xuất khối lượng lớn, trong đó tại mỗi vị trí làm việc chỉ thực

hiện một nguyên công mà thôi

Trong công nghệ đóng tàu loại hình sản xuất hàng loạt lớn hoặc

khối lượng lớn chỉ dùng cho việc sản xuất một số loại tàu nhỏ, còn

thông thường chỉ là loại hình sản xuất hàng loạt vừa và nhỏ hoặc đơn

chiếc

Loại hình sản xuất đơn chiếc thường được sử dụng cho việc sản xuất loại tàu cỡ lớn hoặc sửa chữa tàu (kể cả việc sửa chữa những tàu được đóng hàng loạt, vì thông thường các sự cố xảy ra trong thực tế sử dụng đối với cùng loạt tàu không như nhau) Loại hình sản xuất này không đòi hỏi việc chuẩn bị công nghệ thật cụ thể rõ ràng, nhưng việc sản xuất lại rất khó khăn vì tại mỗi nơi làm việc phải thực hiện rất nhiều nguyên công khác nhau nên đòi hỏi trình độ tay nghề cao và biết nhiều việc Bên cạnh đó việc tiêu chuẩn hóa, định mức công việc cũng khó khăn do đó năng suất lao động thấp

Ngược lại, việc sản xuất hàng loạt cho năng suất lao động cao hơn, rút ngắn chu kỳ sản xuất nhưng lại đòi hỏi chuẩn bị sản xuất phải hết sức cẩn thận và chu đáo Trước khi sản xuất hàng loạt nhất thiết phải tiến hành đóng thử chiếc đầu tiên (thường gọi tàu mẫu) rồi sau đó đóng một loạt mẫu nhằm mục đích kiểm tra toàn bộ đặc tính sử dụng của con tàu mẫu trong điều kiện vận hành thực tế Qua kiểm tra, khảo nghiệm con tàu mẫu các kinh nghiệm được đúc kết, đưa vào việc đóng loạt mẫu Sau khi đóng loạt mẫu, hoàn chỉnh tài liệu kỹ thuật, gá lắp dụng cụ trang thiết bị chuyên dùng, bắt đầu đóng hàng loạt (H.1.4)

Hình 1.4: Tiến độ đóng tàu hàng loạt Việc đóng tàu hàng loạt đưa lại hiệu quả kinh tế rất lớn Trước hết giảm giờ công định mức cho từng con tàu Độ giảm đó, có thể biểu thị bằng công thức:

y=a x, (%) (1.2) trong đó: a - hệ số phụ thuộc vào trình độ kỹ thuật của xưởng (mức độ trang thiết bị, trình độ công nhân) Hệ số này nằm trong giới hạn từ 8÷ 20;

x - số thứ tự từng con tàu trong loạt

Ví dụ: với hệ số a = 10, khi đóng con tàu thứ 9 độ giảm giờ công

định mức là 30%

1.1.3 Công tác chuẩn bị công nghệ

Công tác chuẩn bị công nghệ cho quá trình sản xuất chính là việc

xác định đúng đắn các mối liên hệ tương quan và việc sử dụng giờ công,

nguyên nhiêu vật liệu chính và phụ, các máy móc trang thiết bị, năng

lượng ở mọi dạng nhằm mục đích tạo được sản phẩm có giá thành rẻ

nhất và chất lượng cao nhất

Việc chuẩn bị công nghệ thường bao gồm những vấn đề cơ bản sau:

- Phân tích tính công nghệ của kết cấu và thảo ra quy trình công

nghệ tối ưu;

- Thiết kế và chế tạo các dụng cụ, thiết bị gá lắp chuyên dùng phục

vụ cho công tác chế tạo tàu thủy theo quy trình đã vạch;

- Phân chia kết cấu và các loại công việc thành các bộ phận công nghệ

đồng thời tính toán giờ công cần thiết cho từng bộ phận công nghệ;

- Soạn thảo danh mục nguyên liệu đồng bộ cho mỗi bộ phận công

nghệ;

- Soạn thảo chương trình tiến độ đóng con tàu mẫu, loạt mẫu và

đóng hàng loạt đồng thời so sánh với khả năng sản xuất của xưởng

Việc soạn thảo phục vụ công tác chuẩn bị công nghệ có thể ở nhiều

mức độ khác nhau Nhưng phải lưu ý đặc biệt tới các số liệu cần thiết

và thật cô đọng

1.1.4 Bố trí xưởng đóng tàu

Khi bố trí một xưởng tàu cần phải lưu ý những điều kiện sau đây:

1- Đặc thù thiên nhiên của nơi bố trí xưởng như cơ cấu địa chất,

địa thế, hướng gió, hướng mặt trời

2- Diện tích địa điểm;

3- Khả năng tàu ra vào xưởng;

4- Khoảng cách tới các cảng;

5- Chiều rộng và chiều sâu của vũng nước;

6- Việc cung cấp năng lượng nước và giao thông vận tải;

7- Cân đối giữa các vùng công nghiệp để tạo điều kiện thuận lợi

cho sự hợp tác hóa sản xuất, tận dụng các nguồn lực

Khi nghiên cứu đặc thù thiên nhiên của nơi bố trí xưởng phải chọn nơi nào mà ở đó có độ cứng cho phép của địa tầng lớn nhất đồng thời mạch nước ngầm thấp nhất (dưới 2m) Địa hình của nơi bố trí xưởng phải tương đối bằng phẳng và nghiêng đều về phía vũng nước Xưởng tàu phải được bố trí ở vị trí tương đối cao để tránh ngập nước vào mùa mưa hoặc khi nước thủy triều lên

Diện tích mặt bằng của xưởng thường được xác định từ những chỉ số diện tích cần thiết cho chính các bộ phận của xí nghiệp và diện tích cần thiết chung cho toàn bộ xí nghiệp bao gồm cả đường xá, vườn hoa và nơi sinh hoạt công cộng Diện tích chung thường lớn hơn diện tích tác nghiệp từ 30÷ 50% Độ lớn của diện tích xưởng được quyết định trước hết bởi năng lực sản xuất của xưởng và việc mở rộng trong tương lai Tính sơ bộ, diện tích mặt bằng có thể xác định theo chỉ số: số lượng công nhân viên chức trên 1ha diện tích của xưởng Ở các nước có công nghiệp đóng tàu tiên tiến chỉ số này bằng 200 người/1ha đối với xưởng tàu biển, và 150 người/1ha đối với xưởng tàu sông

Khoảng cách tới cảng thường có ý nghĩa lớn đối với xưởng sửa chữa

vì tạo được điều kiện sửa chữa những con tàu ra vào cảng

Chiều rộng và chiều sâu vũng nước kế cận xưởng cần phải đảm bảo hạ thủy tàu dễ dàng, xoay trở tàu thuận tiện Đối với xưởng đóng tàu trên triền thì chiều rộng của vũng nước ít nhất phải gấp 2÷ 2,5 lần chiều dài thân tàu lớn nhất sẽ được đóng tại xưởng, đối với hạ thủy ngang chiều rộng vũng nước phải gấp ít nhất là bốn lần chiều rộng thân tàu lớn nhất

Trước khi thiết kế xưởng phải hết sức tận dụng các đường xá giao thông công cộng, đường tải điện, đường dẫn nước đã có sẵn tại nơi định xây dựng xưởng và khả năng tận dụng các nguồn lực trong khu vực

1.1.5 Bố trí các phân xưởng trong địa phận xưởng tàu

Việc bố trí các phân xưởng bên trong địa phận xưởng tàu phụ thuộc trước tiên vào dây chuyền công nghệ và điều kiện tự nhiên của địa phận Trên nguyên tắc, phải lưu ý các điểm sau:

1- Phải chia toàn bộ địa phận xưởng ra làm các vùng khác nhau Tại mỗi vùng cần bố trí các phân xưởng có cùng đặc tính sản xuất, giống nhau về điều kiện phòng chống cháy và vệ sinh như các khu vực

sản xuất vỏ, khu vực chứa gỗ, khu vực đóng máy

2- Vị trí các phân xưởng, nhà cửa hoặc trang thiết bị phải đáp ứng

yêu cầu của quá trình công nghệ

3- Các phân xưởng phụ, kho tàng, thiết bị cung cấp năng lượng

phải được bố trí gần những phân xưởng sản xuất mà chúng phục vụ

4- Khoảng cách giữa các nhà xưởng phải đảm bảo yêu cầu phòng

cháy và chữa cháy cũng như vệ sinh

5- Đường di chuyển nguyên vật liệu phải thẳng nhất và ngắn nhất

6- Đường giao thông đi lại cũng phải ngắn nhất và không được cắt

ngang đường di chuyển nguyên vật liệu

Trên hình 1.5, 1.6 nêu ví dụ về cách bố trí mặt bằng xưởng đóng

tàu và xưởng sửa chữa tàu

Hình 1.5: Bố trí mặt bằng xưởng đóng tàu ở dạng thẳng

1- Kho chứa nguyên vật liệu

2- Phân xưởng gia công

3- Kho chứa các chi tiết

4- Phân xưởng lắp ráp cụm chi tiết

phân đoạn và tổng đoạn

5- Bãi chứa các phân đoạn

6- Triền hạ thủy; 7- Phân xưởng cơ khí

8- Phân xưởng trang thiết bị

9- Bến lắp đặt trang thiết bị

10- Kho; 11- Bộ phận hành chính

Hình 1.6: Bố trí mặt bằng xưởng sửa chữa tàu

1.1.6 Các dạng thiết kế tàu và ký kết hợp đồng với chủ tàu

Trước khi tiến hành đóng một con tàu, phải hoàn thành các thiết kế và ký kết hợp đồng với chủ tàu Để tiến hành thiết kế phải có thư thiết kế (các yêu cầu của phương tiện tương lai)

Nhiệm vụ thư thiết kế

Nhiệm vụ thư thiết kế mà chủ tàu giao cho bên cơ quan thiết kế là kết quả của một quá trình phân tích các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật và xã hội của phương tiện tương lai Các yêu cầu này phải được chủ đầu tư hoặc cấp trên của chủ đầu tư phê duyệt Nội dung cơ bản của nhiệm vụ thư thiết kế như sau:

1- Vùng hoạt động của con tàu, cấp tàu

2- Công dụng (chở hàng khô, hàng lỏng, hành khách )

3- Trọng tải (hoặc trọng lượng hàng hóa, )

4- Số hành khách

5- Vận tốc của tàu

6- Vật liệu chế tạo vỏ tàu

7- Yêu cầu đặc biệt về trang thiết bị con tàu

8- Yêu cầu trang trí nội thất và mức độ sang trọng

1- Cầu tàu 2- Uï nổi 3- Phân xưởng vỏ 4- Phân xưởng máy và trang thiết bị 5- Bộ phận hành chính

10- Yêu cầu đảm bảo các luật lệ trong nước và công ước quốc tế

11- Yêu cầu đặc biệt liên quan đến kích thước chủ yếu

Thiết kế sơ bộ

Thiết kế sơ bộ là thiết kế ban đầu được tính toán và lập bản vẽ

đảm bảo đầy đủ những yêu cầu đã nêu trong thư thiết kế và trên cơ sở

đó lên được giá thành sơ bộ nhưng tương đối chính xác cho con tàu

tương lai Chính vì vậy thiết kế sơ bộ tính toán với mức độ chính xác

tối đa để giá thành con tàu không bị thay đổi nhiều Thông thường

thiết kế sơ bộ bao gồm:

1- Bố trí chung và thuyết minh chung;

2- Bố trí buồng máy với danh mục những máy móc thiết bị chính;

3- Kết cấu cơ bản, các mặt cắt dọc;

4- Hai ba hoặc nhiều hơn các mắt cắt ngang đặc trưng

5- Các bản vẽ và thuyết minh về các yêu cầu đặc biệt liên quan đến

kết cấu, bố trí nội thất, trang thiết bị

6- Bảng dung tích sơ bộ về các hầm hàng, két dầu, két nước ngọt,

dầu nhớt

7- Danh sách các dạng hành khách, thuyền viên

8- Sơ bộ thiết kế công nghệ, phương pháp thi công

Những nội dung khác có thể chủ tàu yêu cầu để cơ quan thiết kế

thực hiện và trình bày

Thiết kế kỹ thuật

Sau khi thiết kế sơ bộ được chủ tàu hoặc cơ quan cấp trên của chủ

tàu (tùy theo hình thức quản lý) duyệt, cơ quan thiết kế tiến hành thiết

kế kỹ thuật, tức là thiết kế chính xác để có thể tiến hành thi công

Thiết kế kỹ thuật bao gồm những hồ sơ như bản vẽ, thuyết minh, mà

quy phạm yêu cầu Thông thường thiết kế kỹ thuật bao gồm:

1- Các bản vẽ phân cấp tàu theo qui phạm hoặc các hồ sơ bổ sung

thêm mà qui phạm yêu cầu

2- Các bản vẽ kết cấu với các bản tính tất cả các máy móc thiết bị,

trang bị

3- Tổng hợp danh mục vật tư với các đặc điểm kỹ thuật

Thiết kế sơ bộ được duyệt qua chủ tàu cũng có thể có thay đổi bổ

sung hoặc bổ sung thêm hồ sơ Tất nhiên việc tính toán bổ sung chi phí

cho thiết kế hay không tùy thuộc vào sự bàn bạc giữa hai phía: chủ tàu và cơ quan thiết kế - Thiết kế kỹ thuật được duyệt là cơ sở pháp lý để tiến hành bắt đầu chế tạo con tàu Trong quá trình bổ sung sửa đổi thiết kế đều có sự tăng chi phí Chi phí này về nguyên tắc tùy thuộc vào khiếm khuyết của ai thì bên đó chịu

Thiết kế kỹ thuật phải được cơ quan đăng kiểm phê duyệt về mặt

an toàn kỹ thuật

Thiết kế thi công

Thiết kế thi công bao gồm tất cả các bản vẽ như là một hồ sơ kết cấu để thực hiện trong các phân xưởng Thông thường thiết kế thi công

do đơn vị kỹ thuật hay thiết kế của nhà máy chế tạo thực hiện phù hợp với công nghệ và trang thiết bị của nhà máy Chủ tàu có thể yêu cầu nhà máy chế tạo trình thiết kế thi công để chủ tàu duyệt Việc này nhà máy cần lưu ý trong khi làm việc với những chủ tàu lần đầu tiên

Thiết kế công nghệ đóng tàu

Song song với các thiết kế nêu trên cần phải soạn thảo ngay từ thiết kế sơ bộ thiết kế công nghệ chế tạo Nó bắt đầu từ việc xác định nơi đóng và phương pháp đóng dựa trên trang thiết bị và cơ sở vật chất kỹ thuật như tải trọng cần cẩu, tải trọng và kích thước triền đà để xác định kích cỡ các phân đoạn và tổng đoạn, phương pháp lắp ghép Một trong những yếu tố quan trọng của thiết kế công nghệ là phần kinh tế, tức là phương án đảm bảo giá thành chế tạo nhỏ nhất hoặc hợp lý nhất Trong thiết kế công nghệ, tùy thuộc vào số lượng tàu được chế tạo hàng loạt, hoặc đơn chiếc để xem xét việc thiết kế chế tạo dụng cụ gá lắp, dưỡng mẫu , xác định tuần tự lắp ghép các phân đoạn hoặc tổng đoạn hoặc phương pháp rải tôn, dựng sườn, lên vỏ

Ngoài ra việc cung cấp và thời điểm cung cấp vật tư, thiết bị máy móc để chế tạo tàu cũng ảnh hưởng rất lớn để thiết kế công nghệ chế tạo con tàu

Chu kỳ thiết kế

Chu kỳ thiết kế là thời gian cần thiết để thực hiện thiết kế và xét duyệt thiết kế qua chủ tàu và cơ quan đăng kiểm Thời gian này càng ngắn càng tốt, thường từ một tháng đến một năm

Hợp đồng đóng tàu với chủ tàu

đối với sản phẩm của hợp đồng Nội dung tổng hợp chính của hợp

đồng là thuyết minh kỹ thuật và bố trí chung con tàu

Hợp đồng càng cụ thể càng tốt, không để vấn đề gì gây nghi ngờ

và có thể hiểu theo nhiều cách Thông thường hợp đồng gồm những

vấn đề chính sau đây:

1- Giá thành chế tạo;

2- Vị trí và thời gian cung cấp tàu;

3- Thời gian trả tiền và mức độ trả;

4- Thời hạn trả đợt cuối cùng;

5- Nguyên nhân có thể bị chậm trễ giao tàu mà không bị phạt;

6- Quyền hạn của nhà máy nếu chủ tàu không trả tiền đúng hạn;

7- Sự đảm bảo của nhà máy về trọng tải, vận tốc sử dụng nhiên

liệu, chất lượng con tàu, vật liệu và thời gian bảo hành;

8- Vị trí, thời gian, nội dung các đợt thử tàu;

9- Bảo hiểm;

10- Khen thưởng của chủ tàu đối với nhà máy hay xử phạt nếu con

tàu không đáp ứng nhiệm vụ thư thiết kế;

11- Cơ quan đăng kiểm nào kiểm tra giám sát;

12- Người cung cấp vật tư, thiết bị;

13- Trách nhiệm nhà máy về chứng chỉ Đăng kiểm;

14- Các hãng cung ứng và lắp ráp thiết bị trên tàu;

15- Tranh chấp và trọng tài

1.2 THÉP CACBON VÀ THÉP HỢP KIM DÙNG TRONG ĐÓNG TÀU

Thép là loại vật liệu được sử dụng rộng rãi nhất trong đóng tàu

Nhờ có những đặc tính ưu việt của thép về tính năng cơ học, giá thành

hợp lý mà người ta có thể đóng những tàu dài đến 500m với trọng tải

trên dưới 1/2 triệu tấn, trong khi đó vật liệu cổ điển là gỗ tối đa cũng

chỉ đóng những tàu có chiều dài trên dưới 50÷ 60m

Mặc dù có những thành công rực rỡ trong việc sử dụng thép để

đóng tàu, đặc biệt là cùng với sự tiến bộ mạnh mẽ trong công nghệ

hàn, hàng nghìn trường hợp tai nạn xảy ra đối với tàu thép như nứt,

nứt giòn, có khi tự nhiên gãy đôi cả con tàu trong thời kì trước, trong

và sau khi đại chiến thế giới thứ hai Vì vậy người ta phải đặt ra yêu

cầu kỹ thuật cho thép đóng tàu cơ bản như sau:

1- Đảm bảo sức bền cơ lý tính với σchảy = 235÷ 390 MPa

2- Chịu đựng được cao hiện tượng nứt giòn ở nhiệt độ 0oC hoặc

thấp hơn đến -40oC

3- Tính năng hàn tốt ở mọi nhiệt độ môi trường xung quanh

4- Có khả năng gia công nguội mà không bị giảm đi nhiều cơ lý tính của nó sau khi đã biến dạng dẻo, và không cần phải gia công nhiệt trở lại 5- Khả năng chống gỉ trong môi trường nước bẩn cũng như hàng hóa vận chuyển

6- Có sức bền mỏi tốt trong môi trường gỉ, đặc biệt mỏi ở chu kì thấp của các mối hàn

7- Giá cả tương đối thấp, hợp lý

Trong công nghiệp đóng tàu để đảm bảo các tính chất ở trên người

ta rất quan tâm đến ba vấn đề sau đây:

1- Phương pháp chế tạo ra thép và phương pháp gia công ra thép tấm, thép hình

2- Sức bền (cơ lý, tính của các loại thép);

3- Thành phần hóa học trong thép

Ba vấn đề trên được thể hiện trong những nội dung chính như sau: a) Trong đóng tàu hầu như chỉ dùng thép được khử oxy mà trong tiêu chuẩn của Nga dùng kí hiệu CT3c Thép cacbon là loại thép thường, với thành phần nguyên tố cacbon không vượt quá 0,23%

b) Phương pháp tạo ra thép cũng như phương pháp cán thành thép tấm hoặc thép hình phải được cơ quan đăng kiểm chấp nhận và cấp giấy chứng chỉ Trong đóng tàu khối lượng thép chế tạo bằng thép cán chiếm khoảng 98%, còn lại 2% là thép rèn và đúc

c) Dung sai âm cho phép đối với thép tấm theo yêu cầu các cơ quan đăng kiểm

Xác định tính năng chống nứt khi hàn rất phức tạp mà cũng không phù hợp với thực tế sản xuất cũng như khai thác, do đó người ta đã nghiên cứu đề ra các chỉ tiêu để xác định đánh giá tính chất dễ nứt của từng loại thép như sau:

Hệ số Ceq - hệ số cacbon tương đương cho thép thường

Mn

C = +C

6 , (%)

ở đây C - cacbon %; Mn - mangan %

Thép thường hàn tốt thì Ceq < 0,40%

Đối với thép có độ bền cao (theo quy phạm Việt Nam cũng như cho

thép thường có trọng điểm)

eq

C M V N CMn

C = +C + + + + +

6 5 15 , (%) Công thức trên dùng cho thép cacbon - mangan với σ <ch 390MPa

và tính năng hàn tốt khi Ceq < 0,45%

Đối với thép có độ bền cao hơn, người ta thường dùng công thức

của Hiệp Hội hàn Nhật Bản thay cho Ceq

susceptibility)

Các cơ quan đăng kiểm rất quan tâm đến chất lượng thép đóng

tàu vì trước đây có quá nhiều tai nạn, đồng thời càng ngày càng chuyên

chở trong môi trường khắc nghiệt của hàng hóa Nhiều tàu hư hỏng do

nứt, nứt giòn Gần 5000 tàu buôn trong thế chiến thứ hai ở Mỹ đến

năm 1946 thì có trên 1000 tàu bị nứt rất nặng Có tàu như loại

"Liberty" nứt giòn gãy làm đôi Do đó người ta đã tiến hành nghiên cứu

rất nhiều về thép và các cơ quan đăng kiểm trên thế giới đã bắt đầu

đưa ra các chuẩn mực vật liệu thép vào những năm 60, xung quanh ba

vấn đề lớn: chế tạo thép, thành phần và tính năng vật liệu (σch,A5)

Sau đây là một số tính chất cơ bản của thép đóng tàu được nêu

trong quy phạm đóng tàu của Việt Nam năm 1997:

Các loại thép vỏ tàu hiện đại:

Thép cacbon thường σ = 240 Mpa (2400 kg/cmch 2)

Thép hợp kim thấp σ = 325, 355, 390, (Mpa) ch

Thép hợp kim có độ bền cao hơn σ = 420 ÷ 690, (MPa) ch

Tính năng cơ lý thép cacbon

Mẫu va đập Năng lượng trung bình thấp nhất (J) Loại thép σchmin

Nhiệt độ thử ( o C) Mẫu dọc Mẫu ngang

Các thành phần hóa học của thép cacbon (%)

- nb

Đối với g = 25mm cho thép khử oxy, g

> 25mm khử hoàn toàn oxy và mịn

Thép hoàn toàn được khử oxy và mịn

0,21 0,8 0,35 0,04 0,04 0,04

0,21 0,6 0,35 0,04 0,04 0,015

0,18 0,7 0,35 0,04 0,04 0,015

Hệ số Ce tương đương Ce = C + 1/6 Mn < 0,4 %

So sánh ký hiệu thép tương đương của một số cơ quan đăng kiểm

FeE 235 A FeE 235 B FeE 235 D FeE 235 E

AH32 DH32 EH32

GL-A32 GL-D32 GL-E32

AH32 DH32 EH32

KA32 KD32 KE32

NVA32 NVD32 NVE32

FeE 315 A FeE315D FeE315E

Tính chất cơ học theo Đăng kiểm Việt Nam 1997

Thử độ dai va đập Thử kéo

Nhiệt độ Năng lượng hấp thụ

trung bình Cấp

thép G.hạn chảy hoặc

gh chảy qui ước,

(N/mm 2 )

G.hạn bền kéo (N/mm 2 )

Độ giãn dài

≥ 27 ≥ 20 KA32

≥ 31 ≥ 22 KA36

≥ 34 ≥ 24 KA40

≥ 41 ≥ 27

Chương 2

CÔNG NGHỆ ĐÓNG TÀU THÉP

2.1 QUÁ TRÌNH CHUẨN BỊ SẢN XUẤT

2.1.1 Công tác phóng mẫu

Khái niệm phóng mẫu thường được sử dụng trường hợp từ bản vẽ thiết kế với tỷ lệ nhỏ phải đưa về hình dáng và kích thước thật phục vụ cho việc làm mẫu dưỡng gia công hoặc lắp ráp

Các phương pháp phóng mẫu:

- Phương pháp phóng mẫu cổ điển;

- Phương pháp phóng mẫu quang học (tỷ lệ);

- Phương pháp phóng mẫu bằng máy tính điện tử

Đối với mỗi phương pháp phóng mẫu, ta có một loại nhà phóng mẫu với các trang thiết bị và loại hình công nghệ riêng biệt tương ứng

1- Các loại nhà phóng mẫu

Nhà phóng mẫu cổ điển

Nhà phóng mẫu cổ điển là loại nhà phóng mẫu trong đó thực hiện các nguyên công chính sau:

- Vẽ các đường hình dáng thân tàu từ các bản vẽ thiết kế với tỷ lệ nhỏ (1:100; 1:50; 1:25; 1:10 ) thành tỷ lệ 1:1 và lập đường sườn kết cấu với đầy đủ vị trí từng kết cấu thân tàu;

- Khai triển và xác định kích thước thật, hình dạng thật của từng chi tiết kết cấu thân tàu;

- Chế tạo các loại dưỡng mẫu phục vụ cho việc vạch dấu, lắp ráp và kiểm tra

Do những yêu cầu công tác nên nhà phóng mẫu cổ điển phải có một diện tích tương đối lớn để có thể phóng mẫu con tàu ở tỷ lệ 1:1 và chỗ để các dưỡng mẫu Thông thường người ta xác định diện tích nhà

phóng mẫu cổ điển theo công thức

Aph = (1,2÷1,3) Act

trong đó: Aph - diện tích nhà phóng mẫu, m2

Act - diện tích công tác dùng để trải và vẽ hình, m2

Trên bảng 2.1 nêu độ lớn của nhà phóng mẫu ở một số xưởng đóng tàu của các nước để làm ví dụ

Bảng 2.1

Tên xưởng Diện tích (m 2 ) Chiều dài (m) Chiều rộng (m)

* Nhà máy đóng tàu

Gdansk (Ba Lan)

Hình 2.1: Bố trí phóng mẫu cổ điển Trang thiết bị quan trọng nhất của nhà phóng mẫu cổ điển là sàn phóng mẫu Sàn phóng mẫu phải đảm bảo bằng phẳng, nhẵn và ít bị biến dạng do ảnh hưởng của thời tiết Góc nghiêng của sàn về mọi phía không được vượt quá 1/2000, độ lồi lõm cho phép 1mm/1m chiều dài và 3mm trên 6m chiều dài Kiểm tra độ nghiêng của mặt sàn bằng ống thủy bình kết hợp với các cọc mốc, còn độ lồi lõm kiểm tra bằng các lát

gỗ dài thẳng Mặt sàn thường được lát bằng những phiến gỗ dài có

chiều dày từ 75÷100mm, chiều rộng khoảng 100÷150mm đặt ngang

sàn Dưới lớp gỗ là lớp nhựa đường chống ẩm và dưới cùng là lớp bê

tông Các phiến gỗ được ghép xuống mặt sàn bằng đinh và các đinh đó

phải ngập sâu vào thân gỗ để bảo đảm có thể bào mặt sàn Mặt sàn

thường được sơn một lớp sơn màu xám nhạt Sau mỗi lần vẽ xong cho

một con tàu để tránh lầm lẫn người ta lại sơn lại

Ngày nay ở một số nước người ta không dùng gỗ làm sàn mà dùng

chất dẻo Lớp mặt sàn này chịu ma sát tốt và không bị ảnh hưởng thời

tiết Ở một số nhà máy nhỏ có thể dùng thép tấm đặt trên khung dàn

cứng

Trong nhà phóng mẫu cổ điển cần trang bị một số máy cưa, máy

khoan, máy bào phục vụ cho việc chế tạo dưỡng mẫu, cẩu treo 0,5÷1,0t

(H.2.1) để vận chuyển dưỡng mẫu Ngoài ra, trong nhà phóng mẫu phải

đảm bảo đầy đủ ánh sáng làm việc ở mọi thời tiết, đảm bảo thoáng mát về

mùa hè và ấm cúng về mùa đông, có các thiết bị phòng và chửa cháy

Trên hình 2.2 biểu thị một góc của nhà phóng mẫu cổ điển

Các dưỡng mẫu chế tạo xong thường được sử dụng lâu dài, cho nên

bên cạnh nhà phóng mẫu, gần vị trí đánh dấu cần phải có kho chứa

những dưỡng mẫu đó

1- Đường sườn; 2- Lát gỗ; 3- Đường khung; 4- Dưỡng; 5- Mô hình; 6- Máy cưa

Hình 2.2: Một góc nhà phóng mẫu cổ điển

Dụng cụ phục vụ cho công tác phóng mẫu thường rất đơn giản có thể, tự chế tạo (H.2.3)

Hình 2.3: Một số dụng cụ cơ bản dùng trong nhà phóng mẫu cổ điển a) Thước vuông góc chữ T; b) Thước gỗ; c) Thước thợ; d) Trọng vật đè

Nhà phóng mẫu quang học

Khác với nhà phóng mẫu cổ điển, nhà phóng mẫu quang học có nhiệm vụ phóng đường hình dáng thân tàu, khai triển các chi tiết kết cấu thân tàu ở tỷ lệ 1:10 hoặc 1:5 sau đó tiến hành chụp hình với tỷ lệ 1:100 lên các phim kính khổ 9×12cm hoặc 6×15cm Sau đó rửa phim và dùng đèn chiếu chuyên dùng phóng đại các hình đó thành kích thước thật trên vật liệu hoặc tiến hành lập bảng tọa độ

Do phóng mẫu ở tỷ lệ nhỏ cho nên nhà phóng mẫu quang học gọn nhỏ hơn nhiều so với nhà phóng mẫu cổ điển Diện tích của nhà phóng mẫu loại này chỉ cần khoảng 200 m2 trong đó trang bị bàn vẽ, các thiết

bị chụp hình rửa phim, tủ bảo quản phim Phòng này không nhất thiết phải bố trí gần nơi gia công mà có thể đặt gần phòng thiết kế của xưởng Trên hình 2.4 nêu một ví dụ về cách bố trí thiết bị trong nhà phóng mẫu quang học

1- Bàn vẽ; 2- Phòng chụp ảnh; 3- Buồng tối rửa phim; 4- Đèn phản ánh để chụp phim

5- Bàn chụp; 6- Tủ bảo quản phim; 7- Máy chụp

Hình 2.4: Ví dụ về phòng phóng mẫu quang học

Trên hình 2.5 miêu tả máy chụp phim kính, còn trên hình 2.6

phương pháp phóng hình để vạch dấu trên nguyên liệu

Yêu cầu đối với công việc phóng mẫu bằng phương pháp quang học

Do yêu cầu đối với kích thước thật không được phép sai lệch khỏi

phạm vi từ ±1mm tới ±2mm cho nên khi vẽ ở tỷ lệ 1:10 độ sai lệch cho

phép cũng không được phép vượt quá ±0,1mm tới ±0,2mm Để đạt được

dung sai đó nhà phóng mẫu quang học phải được trang bị những dụng

cụ vẽ đặc biệt chính xác có kèm theo kính lúp

Chiều dày nét vẽ không được vượt quá 0,4mm Đối với hình dùng

để phóng đại vạch dấu nét vẽ 0,1mm là thích hợp nhất, còn đối với

hình dùng làm dưỡng cho máy cắt quang học chiều dày nét vẽ

0,3÷ 0,4mm là thích hợp nhất do đó trong nhà phóng mẫu loại này phải

có những ngòi bút vẽ từ 0,1 đến 0,4mm

Thước vẽ cũng phải có độ chính xác cao, vạch chia tới 0,1mm ít bị

biến dạng do nhiệt Thước vẽ đường cong không được dùng bằng gỗ mà

phải bằng chất dẻo Đối với đường thẳng dài phải dùng dây thép căng,

đánh dấu các điểm và sau đó nối bằng thước kim loại

Để phim chụp sắc nét hình vẽ phải rõ ràng, giấy vẽ phải trắng,

mực vẽ đen đậm, nét vẽ phải đều

1- Bản chụp; 2- Máy chụp ảnh; 3- Đèn pha

Hình 2.5: Máy chụp hình

Giấy vẽ phải có chất lượng đặc biệt: ít co dãn dưới ảnh hưởng thời tiết, nhiệt độ Người ta thường dùng tấm kim loại sơn trắng, polyester chất dẻo hoặc giấy vẽ dán trên gỗ dán hoặc giấy can polyester nhôm Bàn vẽ phải phẳng, nhẵn không được gồ ghề và phải được đặt bằng phẳng Mặt bàn làm bằng lớp gỗ dày 22mm, ốp hai phía là các lớp gỗ dán dày 4mm trên cùng là tấm nhôm dày 3mm

Trước khi tiến hành vẽ, trên chiều dài và chiều rộng khổ giấy cần vẽ các dấu kiểm tra ( )⊕ đường kính 10mm trên khoảng cách 1m một dấu Nếu bản vẽ phải tiến hành nhiều ngày thì ngày hôm sau phải dùng thước đo lại khoảng cách trên và phải vẽ theo tỷ lệ mới đó Do đó trong phòng mẫu quang học cần có nhiều thước tỷ lệ khác nhau

1- Máy chiếu; 2- Cửa sàn; 3- Màn che; 4- Vật liệu

Hình 2.6: Phóng hình trên nguyên liệu để vạch dấu

Hình 2.7: Dưỡng phim dùng cho máy cắt quang học

1- Tế bào quang điện; 2- Mép của chi tiết được cắt; 3- Mép phế liệu

4- Đường vẽ lý thuyết của chi tiết; 5- Hình phóng đại của tế bào quang điện

Hình 2.8: Nguyên tắc tính kích thước chi tiết tùy thuộc vào đầu dẫn và nét vẽ

a) Đầu dẫn có tế bào quang điện chạy giữa nét vẽ dày 0,2mm

b) Đầu dẫn có tế bào quang điện chạy giữa nét vẽ dày 0,4mm

c) Đầu dẫn có tế bào quang điện chạy dọc theo mép đường vẽ

Đối với các hình vẽ dùng làm dưỡng để cắt trên máy cắt quang học

cần phải chú ý sắp xếp các hình sao cho hệ số sử dụng nguyên vật liệu

cao nhất Và để có thể cắt liên tục khi vẽ cần hết sức lưu ý tới các cầu

nối giữa các miếng cắt (H.2.7) Kỹ thuật vẽ hình dùng làm dưỡng cho

máy cắt quang học phụ thuộc rất nhiều vào chiều dày nét vẽ và điều

khiển quang học của máy Nếu tế bào quang điện chạy dọc giữa đường

vẽ dày 0,2mm thì mép cắt chính xác như nét vẽ, nếu đường vẽ dày

0,4mm thì cạnh chi tiết sẽ ăn ra vị trí 0,1mm, tương ứng với 1mm thực

tế Nếu tế bào quang điện chạy dọc theo mép đường vẽ thì cạnh chi tiết

sẽ bị ăn vào khoảng 1mm (H.2.8) Do đó đối với từng loại đầu dẫn

quang học và nét vẽ cần có cách tính kích thước chi tiết riêng Vẽ dưỡng cho cắt quang học đòi hỏi phải rất cẩn thận và chính xác, nét vẽ phải rất đều, không được ngắt quãng vì nó ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng mép cắt và hoạt động chung của máy

So sánh giữa phương pháp phóng mẫu quang học với phương pháp phóng mẫu cổ điển

So với phương pháp phóng mẫu cổ điển phương pháp phóng mẫu quang học, có rất nhiều ưu điểm:

1- Rút ngắn chu kỳ thiết kế và chuẩn bị sản xuất do việc phóng dạng quang học có thể cho phép vẽ ngay đường sườn kết cấu theo tỷ lệ 1:10 ở ngay phòng thiết kế; vạch qui trình công nghệ và tính toán ngay trên âm bản của phim kính;

2- giảm diện tích sản xuất cần thiết thông qua việc bỏ nhà phóng mẫu cổ điển to lớn, bỏ nhà kho chứa dưỡng, bỏ phân xưởng vạch dấu cổ điển; 3- Diện tích phóng mẫu không phụ thuộc vào độ lớn của con tàu đóng; 4- Tăng hiệu suất công tác, giảm cường độ lao động;

5- Tiết kiệm nguyên vật liệu và công vận chuyển;

6 Tăng độ chính xác do điều kiện làm việc tốt, phạm vi nhỏ dễ so sánh liên hệ lẫn nhau;

7 Giảm nhân lực trong phòng phóng mẫu, có khả năng sử dụng một lúc nhiều loại thợ, tạo khả năng hợp lý hóa sản xuất

Phóng mẫu bằng máy tính điện tử

Song song với sự phát triển của các phương pháp thiết kế tàu thủy bằng máy tính điện tử, ngày nay ở một số nước có công nghiệp đóng tàu tiên tiến đã sử dụng máy tính điện tử vào công việc phóng dạng và khai triển các chi tiết kết cấu thân tàu

Theo phương pháp này, từ các số liệu thông tin về con tàu thông qua máy tính điện tử ta được các số liệu phóng mẫu và khai triển các chi tiết kết cấu thân tàu

Phương pháp này cho phép:

- Cơ giới hóa việc vẽ đường hình dáng các bản vẽ chi tiết kết cấu thân tàu và lập các phiếu cắt tối ưu thông qua các chương trình điều khiển;

- Trải tôn bao thân tàu bằng phương pháp số học;

- Tính toán tọa độ của các điểm trên đường hình dáng của các kết

- Áp dụng các phương pháp số học để tiến hành các công tác khác

liên quan tới phóng mẫu và vạch dấu dùng trong công nghiệp đóng tàu

2- Phóng đường hình dáng thân tàu

Về phương pháp phóng mẫu và khai triển của phương pháp phóng

mẫu cổ điển và phóng mẫu quang học đều hoàn toàn giống nhau, chỉ

khác nhau về tỷ lệ cho nên dưới đây chúng tôi chỉ nêu cho phương pháp

phóng mẫu quang học

Công việc đầu tiên của công tác phóng mẫu là phóng đường hình

dáng trên cơ sở các số liệu, bản vẽ từ phòng thiết kế Để tiết kiệm diện

tích, các hình chiếu của thân tàu được bố trí theo các kiểu sau (H.2.9)

Hình 2.9: Các phương pháp đặt hình chiếu thân tàu

- Đặt chồng các đường nước và mặt cắt chéo lên hình chiếu đứng

(H.2.9a);

- Đặt chồng các nửa thân tàu lên nhau (H.2.9b);

- Đặt chồng các nửa thân tàu lên nhau đồng thời rút ngắn tỷ lệ

chiều dài thân tàu (H.2.9c);

- Đặt chồng hai nửa đường sườn kết cấu lên nhau bằng cách tịnh

tiến một nửa hình đường sườn kết cấu song song với mặt cơ bản

(H.2.9d);

- Đặt chồng hai nửa hình đường sườn kết cấu lên nhau và quay nửa mũi 180o đồng thời tịnh tiến song song (H.2.9e)

Sau khi xác định cách bố trí đường hình dáng ta tiến hành thiết lập ô mạng lưới để vẽ (H.2.10)

Hình 2.10: Kẻ mạng lưới để vẽ đường hình dáng

Mạng lưới để vẽ đường hình dáng phải đáp ứng những yêu cầu sau:

- Độ sai lệch cho phép đối với chiều dài giữa hai đường vuông góc ở mũi và lái là 1mm/20m đối với L⊥⊥ <20m và cứ thêm 1mm đối với 20m chiều dài tiếp;

- Khoảng cách giữa đường nước thiết kế và mặt phẳng cơ bản không được sai lệch quá 1mm đối với chiều dài < 20m;

- Chiều rộng lớn nhất không được sai lệch 1mm đối với khoảng cách dưới 20m và 2mm đối với 20m tiếp;

- Khoảng cách giữa các đường sườn, đường nước, mặt phẳng dọc tâm không được phép sai lệch quá 1,5mm tại các mặt chiếu tương ứng;

- Độ vuông góc giữa các đường vuông góc đối với các đường cơ bản đặc biệt của mặt phẳng dọc tâm trên hình chiếu bên (dọc theo thân tàu), của các đường vuông góc mũi và lái ở hình chiếu đứng

Độ vuông góc được kiểm tra bằng cách so sánh độ dài hai cạnh huyền của hai tam giác vuông dựng về hai phía của đường vuông góc và

so sánh với kết quả tính toán số học Sai lệch cho phép đối với phép đo hai đường huyền là 1,0mm trên chiều dài dưới 20m, sai lệch so với tính toán là 2mm

Độ song song với đường cơ bản kiểm tra bằng cách đo khoảng cách

tại các điểm khác nhau hoặc đo đường chéo của các hình chữ nhật Sai

lệch cho phép: khi kiểm tra bằng cách đo khoảng cách là 1mm trên

20m dài; khi kiểm tra bằng cách đo lường chéo 2mm trên 20m dài

Khi thiết lập mạng lưới để vẽ đường hình dáng phải làm các bước sau:

- Vẽ đường cơ bản (mớn nước 0) Nếu chiều dài đường này nằm

trong khoảng từ 25÷ 75m ta dùng dây kim loại, còn nếu dài trên 75m

phải dùng máy trắc địa;

- Vẽ các đường vuông góc tại ba điểm (đường vuông góc ở mũi,

đường vuông góc ở lái và đường vuông góc ở giữa mặt chiếu bên) vuông

góc với đường cơ bản;

- Vẽ hai đường song song với đường cơ bản: đường mớn nước cao

nhất và trục của mặt chiếu nằm;

- Vẽ đường thẳng song song với mặt phẳng dọc tâm ở mặt chiếu

bên và mặt chiếu nằm ở vị trí B/2;

- Kiểm tra lại các khoảng cách giữa các đường vuông góc bằng cách

đo trên các đường song song;

- Vẽ tất cả các đường sườn, đường nước, mặt cắt chéo trong các

hình chiếu mà chúng là đường thẳng

Phương pháp kiểm tra độ chính xác của mạng lưới:

- Đo đường chéo của các hình chữ nhật trong mạng bằng compa

nhọn hai đầu nhảy liên tục từ hình này sang hình khác;

- Dùng sợi dây kéo suốt dọc đường chéo từ đường cơ bản tới mớn

nước cao nhất Nếu các điểm cắt giữa các đường sườn và mớn nước đều

nằm trên đường dây thì mạng lưới vẽ chính xác

Sau khi kẻ xong mạng lưới ta tiến hành vẽ đường bao thân tàu

theo trình tự sau:

- Vẽ trên hình chiếu đứng và nằm đường bao của thân tàu đồng

thời phải đối chiếu các điểm đo trên các hình chiếu với nhau;

- Vẽ đường bao trên mặt chiếu bên từ các điểm ở mặt chiếu đứng

và nằm Cần lưu ý tới sự phù hợp giữa các điểm trong ba mặt chiếu

Vẽ đường hình dáng trên mạng lưới (H.2.11)

Hình 2.11: Vẽ đường hình dáng Từ số liệu phòng thiết kế ta vẽ đường hình dáng theo trình tự sau:

- Trên mặt chiếu đứng và nằm ta xác định tất cả các điểm giao nhau giữa các đường cong của đường hình dáng với các đường trên mạng lưới bằng thước kim loại hoặc các lát gỗ có ghi sẵn kích thước cách đường cơ bản;

- Qua các điểm liên tiếp ta nối thành đường cong trên hai hình chiếu đứng và nằm các đường này là đường cong thuôn đều Nếu không chính xác độ thuôn đều sẽ bị rối loạn Trên cơ sở đó ta kiểm tra độ chính xác của các điểm Khi thay đổi vị trí của một điểm đồng thời phải lưu ý vị trí mới của điểm đó trên các hình chiếu còn lại;

- Sau khi đối chiếu đúng các điểm trên hai hình chiếu đứng và bằng ta đưa các điểm đó sang mặt chiếu bên, rồi cũng nối các điểm tương ứng trên một đường sườn Kiểm tra độ thuôn đều và điều chỉnh các điểm nếu cần;

- Để kiểm tra lại mức độ phù hợp giữa các điểm trên mặt chiếu bên, ta vẽ đường cắt chéo ở vùng góc cắt giữa đường sườn với đường nước và đường cắt dọc nhỏ Đường này được vẽ trên mặt chiếu bằng;

- Tương tự trên các hình chiếu ta vẽ các chi tiết kết cấu phụ khác như đường sống đáy, đáy trong, vị trí các mối hàn dọc và ngang v.v ;

- Cuối cùng cần hoàn chỉnh số liệu trong bảng tra đó từ số liệu nhà

phóng mẫu

Những yêu cầu đối với công tác phóng mẫu đường hình dáng:

1- Các điểm đánh bằng mũi đột trên sàn không được lớn hơn

0,5÷ 1,0mm;

2- Nếu dùng dây phấn để dựng các đoạn thẳng thì chiều dày của

đường bậc chỉ nằm trong phạm vi ,0 5 1 0÷ , mm;

3- Đối với các đường phụ trợ (sau đó xóa đi) thi vẽ bằng bút chì với

chiều dày nét vẽ không quá 1mm; đối với các đường cố định vẽ bằng

mực tàu (có thể nhiều màu) chiều dày nét vẽ từ 0,6mm÷ 1,0mm;

4- Màu dùng để vẽ trên sàn phải bền, chịu được ma sát, không bay

màu thậm chí chịu được cả nước xà phòng Nhưng ngược lại màu đó

cũng phải có thể rửa được bằng loại tẩy tương ứng không để lại dấu vết

trên sàn;

5- Nếu dùng màu để biểu thị các đường khác nhau thì những chữ

ghi cho đường nào phải cùng màu với đường đó Tất cả các chữ viết và

chữ số cần viết ngay phía trên đường lý thuyết Nếu không thể viết

được ngay trên thì được phép viết ra ngoài với điều kiện phải đánh mũi

tên chỉ rõ đường ứng với ký hiệu đó;

6- Vị trí tương đối của các chi tiết kết cấu so với đường lý thuyết

phải phù hợp nguyên tắc sau ( OCT - 2146-57);

- Đối với tất cả các chi tiết kết cấu và thép hình đường lý thuyết

nằm về phía gần với mặt phẳng đối xứng, mặt phẳng cơ bản và mặt

phẳng đường sườn giữa trừ:

Miệng hầm buồng máy, miệng khoang hàng đường lý thuyết nằm

vào phía trong miệng;

Thép hình khép kín, đường lý thuyết đi qua trục đối xứng (H.2.11);

- Đối với các kết cấu thẳng đứng nằm trong mặt phẳng đối xứng,

đường lý thuyết đi qua chính giữa thân kết cấu;

- Trong trường hợp sườn giữa thực tế trùng với sườn giữa lý thuyết

thì đường lý thuyết nằm về phía lái

Vẽ đường cong dọc và đường cong ngang của boong tàu

Do đặc tính kết cấu, boong trên của tàu thủy thường là mặt cong

hai chiều, có hình dáng giống như yên ngựa: đường cong dọc theo thân

tàu ta gọi là độ võng và đường cong ngang boong

Hình 2.11: Vị trí tương đối của các chi tiết kết cấu thân tàu ( OCT -

2146-57) a) Mặt cắt ngang; b) Mặt cắt dọc Khi vẽ đường cong dọc của boong ta tiến hành các bước sau (H.2.12):

Hình 2.12: Vẽ đường võng của boong tàu

- Dùng các số liệu trong bảng tọa độ của phòng thiết kế vẽ đường cong dọc tại mặt phẳng đối xứng của tàu trên hình chiếu đứng;

- Đóng các điểm của đường võng dọc trên hình chiếu đứng sang hình chiếu bên cũng tại mặt phẳng đối xứng;

- Vẽ đường cong ngang boong tại mỗi đường sườn;

- Đóng ngược lại các điểm cắt giữa đường sườn và đường cong ngang boong tại đường sườn đó từ mặt chiếu bên sang hình chiếu đứng;

- Nối các điểm mới đóng ta được đường cong dọc của boong tại mạn tàu;

- Kiểm tra độ thuôn đều của đường võng dọc và hiệu chỉnh các điểm nếu không chính xác;

- Vẽ đường cong dọc của boong tại mạn tàu trên hình chiếu bên bằng cách nối các điểm giao nhau giữa đường sườn và đường cong ngang boong tại đường sườn đó

Để vẽ đường cong ngang boong ta có nhiều phương pháp Một trong

số những phương pháp đó (H.2.12) được tiến hành như sau:

- Kể đường thẳng AK có chiều dài bằng 1/2 B (B - chiều rộng thân

tàu);

- Từ điểm K vẽ đường KC vuông góc với AK và KC bằng chiều cao

độ công ngang boong;

- Vẽ cung tròn CD có bán kính bằng KC;

- Ta chia cung tròn CD và các đoạn thẳng AK, KE thành những

phần bằng nhau theo số lượng như

nhau (ví dụ trên hình vẽ thành

bốn phần);

- Trên các đường thẳng vuông

góc với AK kẻ từ các điểm E, F, G

ta đặt các đoạn bằng ee1, ff1, gg1,

nối các điểm C, E1, F1, G1 ta được

đường cong ngang boong

Hình 2.14: Đường cong ngang boong a) Dạng hình sin; b) Dạng parabol Ngoài ra ta cũng còn có thể vẽ đường cong ngang boong như là

dạng hình sin hoặc parabol (H.2.14)

3- Trải các đường cong

Khi triển khai các chi tiết kết cấu thân tàu phải dựa vào việc xác

định độ dài thật của các đường bao chi tiết tức là các đường cong mà ta

chỉ biết các hình chiếu của nó trên ba mặt phẳng chiếu vuông góc

Để tiện cho việc khai triển ta phân làm những trường hợp sau:

Nếu đường cong nằm song song với một trong ba mặt phẳng chiếu

cơ bản thì độ dài thật của nó có thể xác định bằng cách đo ngay chiều

dài của nó trên mặt phẳng chiếu song song với đường cong đó Ví dụ: độ

dài thật của đường sườn, có thể đo trên hình vẽ đường sườn kết cấu

(H.2.15) bằng cách uốn lát gỗ theo chiều cong của đường sườn, đánh dấu

hai điểm đầu và cuối A, B Chiều dài đoạn AB chính là chiều dài thật

Hình 2.13

Vẽ đường cong ngang boong

của đường sườn AB

Hình 2.15: Đo chiều dài thật của đường cong song song

với mặt phẳng chiếu

Hình 2.16: Phương pháp xác định độ dài thật của đường cong không song song với bất cứ mặt phẳng chiếu nào

Trường hợp đường cong không song song với bất kỳ mặt phẳng chiếu nào, phải dùng phương pháp xoay đoạn thẳng (H.2.16) Theo phương pháp này, chia đường cong ra nhiều đoạn thẳng nhỏ và xoay

theo trình tự sau:

- Lấy A′′ làm tâm, quay các độ dài cung A′′ ′′1 , A′′ ′′2 A B′′ ′′ lên

đường thẳng song song với trục O – Z;

- Dóng các điểm 1 , ′′o 2 ′′o Bo′′ lên mặt chiếu β ;

- Từ các điểm 1''', 2''', B''' dóng ngang song song với trục O – Z, các

đường dóng này cắt các đường đóng từ 1 , ′′o 2 o′′ B′′ lên tại các điểm o

′′′ ′′′ ′′′

1 , 2

Độ dài của cung A Bo′′′ ′′′ chính là độ dài thật gần đúng của đoạn cong AB o

Trong thực tế, cơ sở để trải các đường cong, mặt cong là hình vẽ

đường sườn kết cấu (H.2.17) trong đó có đầy đủ tất cả các số liệu về

hình dáng các đường sườn, các mối hàn giữa các tấm bao thân tàu, các

đường sống dọc đáy, kết cấu phụ

Hình 2.17: Đường sườn kết cấu Trải các đường cong từ đường sườn kết cấu (ví dụ: mép tấm tôn bao) ta tiến hành theo trình tự sau:

Hình 2.18: Xác định độ dài thật của mép AB

- Từ hình vẽ đường sườn, dùng lát gỗ I (H.2.18) đặt ép sát vào đường cong A'B' và đánh dấu khoảng cách giữa các điểm A', 1', 2', 3', B'

- Trên sàn phòng mẫu ta kẻ một đường thẳng n - n, trên đó đựng các đường vuông góc cách nhau bằng khoảng cách giữa các đường sườn;

- Trên các đường vuông góc ta đặt các khoảng tương ứng với từng đường sườn từ lát gỗ I: trên đường sườn 14 đặt điểm B, trên đường sườn

13 đặt khoảng cách B' 3', trên đường sườn 12 đặt B' 2' như vậy ta được các điểm A, 1, 2, 3, B;

- Nối các điểm A, 1, 2, 3, B, ta được độ dài thật của đường cong AB Chú ý:

1- Khi dùng lát gỗ để đo đường cong, có thể phạm lỗi do hiện tượng uốn lát gỗ gây ra Sai lệch này được xác định như sau:

fhc

δ ± 4 (2.2) trong đó: h - chiều rộng lát gỗ; f - độ võng khi uốn

c - chiều dài dây cung (H.2.19)

Do đó khi đo, dùng lát gỗ càng mỏng càng tốt, chiều rộng của lát không nên vượt quá chiều dày tấm Khi đo các đường cong có bán kính cong nhỏ nên dùng hệ số hiệu chỉnh, theo công thức trên hoặc dùng hai lát gỗ đo về hai phía của đường cong sau đó để thẳng lấy trung bình Đối với độ dài thật nền đặt lát gỗ từ phía ngoài của đường cong đã được khai triển