bài tập nhóm kết cấu tàu

bài tập nhóm kết cấu tàu

LỜI CÁM ƠN

Chúng em xin chân thành cảm ơn thầy Th.S Nguyễn Văn Công đã tận tâm hướng dẫn chúng em qua từng buổi học trên lớp cũng như những buổi nói chuyện, thảo luận về lĩnh vực kết cấu tàu thủy Nếu không có những lời hướng dẫn, dạy bảo của thầy thì em nghĩ bài thu hoạch này của em rất khó có thể hoàn thiện được Một lần nữa, xin chân thành cảm ơn thầy

Mục lục

Đề tài: Đặc điểm kết cấu riêng các loại tàu thủy thông dụng

LỜI CÁM ƠN 1

I TÀU VẬN TẢI HÀNG KHÔ 3

II. TÀU CHỞ HÀNG RỜI ( BULK CARRIER) 5

III TÀU CHỞ QUẶNG 7

IV TÀU CHỞ HÀNG THÙNG TIÊU CHUẨN ( CONTAINER) 9

V TÀU CHỞ KHÍ HÓA LỎNG (Liquid Gas Carriers) 11

VI TÀU ĐÁNH BẮT CÁ VỎ THÉP 14

VII TÀU CỠ NHỎ 17

VIII TÀU KHÁCH 21

IX TÀU HÀNG LỎNG 25

Tài liệu tham khảo:

Lý thuyết tàu tập 1 – Vũ Ngọc Bích

Kết cấu tàu thủy – Vũ Ngọc Bích

I TÀU VẬN TẢI HÀNG KHÔ

1 Tàu nhóm này được gọi chung là tàu chở hàng tổng hợp, đóng gói hoặc cấu kiện, là tàu ra đời sớm, sốlượng đông đảo nhất Tàu vận tải đibiển sức chở từ 7.000dwt đến trên10.000 dwt, tàu cận hải (ven bờ) sứcchở khiêm tốn hơn, từ vài trăm tấnđến 1.500 dwt Một số kiểu tàu vận tải hàng khô ra đời khoảng những năm năm mươi trở về sau

2 Các đặc điểm kết cấu riêng biệt :

 Những tàu chuyên chở hàng kích thước lớn, khó đưa lên tàu qua miệng hầm hàng trên boong người ta phải mở các miệng hầm hàng tại mạn Số lượng lỗ khóet này có khi đạt con

số không nhỏ Các lỗ khoét làm cho kết cấu mạn bị yếu

 Đặc điểm kết cấu tàu hàng cỡ lớn còn ở chỗ, số boong trên tàu không chỉ một mà thường

có thêmcác boong giữa Kết cấu đặc trưng của tàu cỡ lớn trong nhóm là tàu ba boong

 Thành miệng hầm hàng (hatch coaming) phải chế tạo theo yêu cầu bù đắp độ bền cho boong bị khóet Kết cấu thành miệng hầm hàng tàu vận tải vì vậy thường có kích thước không thông thường, chiều dày tấm thành không nhỏ và kết cấu này chạy dọc, liên tục trên suốt chiều dài phần giữa tàu Một số tàu trong nhóm tìm kiếm biện pháp tăng độ bền dọc qua kết cấu đáy đôi, mạn đôi

 Đáy đôi tàu áp dụng trên các tàu không phải tàu cỡ nhỏ Tàu dài từ 60 m trở lên đều có đáy đôi, chạy liên tục từ vách chống va mũi đến vách khoang lái Chiều cao đáy đôi có chiều cao tối thiểu 620 mm để người có thể kiểm tra, thao tác các công việc cần thiết trong hầm đáy đôi Trong đáy đôi có thể bố trí két chứa nước dằn, nếu cần phải thế, chứa dầu, nước cho tàu

 Mặt cắt ngang qua khu vực khoang hàng giữa tàu của tàu vận tải đi biển, chở hàng khô thuộc nhóm general cargo với bố trí nhiều tầng boong

 Đà ngang, xà ngang boong chính tại cùng hình được bố trí cách ba khoảng sườn Sống boong kết cấu dạng hộp nhằm gia tăng tiết diện mặt cắt ngang bù đắp cho phần diện tích boong bị khoét lỗ lớn Mạn tàu và tweendeck tổ chức theo hệ thống ngang

II TÀU CHỞ HÀNG RỜI ( BULK CARRIER)

1 Tàu chở hàng rời dùng chở hàng hóa thể hạt, chở quặng hoặc vật liệu tương tự, chưa

đóng gói Hàng thường được chất đống trong quá trình bảo quản và cả khi chuyên chở Trong tiếng Anh từ “bulk” được dùng chỉ hàng loại này Trong trường hợp này hàng bulk nên được hiểu hàng chất đống, hàng khối (số lượng) lớn Tàu này được gọi chung là tàu

chở hàng rời – bulk carrier trong tiếng Anh Những mặt hàng thường gặp trong nhóm

hàng này là quặng kim loại, không kim loại, than đá, hạt ngũ cốc, một số loại hóa chất, cát, xi măng

2 CÁC ĐẶC ĐIỂM KẾT CẤU RIÊNG BIỆT

 Tàu có đáy đôi như tàu hàng khô và đáy đôi được nâng cao để cải thiện tính chòng chành, nâng cao trọng tâm tàu trong các điều kiện khai thác Đáy trong thường đặt bằng suốt cả chiều rộng tàu Kích thước mã hông rất lớn Để thuận tiện cho việc bốc xếp hàng hóa, người ta làm két hông

 Để giảm khả năng xô dạt hàng hóa, người ta làm két đỉnh mạn Góc nghiêng két đỉnh

mạn , két hông phù hợp góc tự đổ của hàng hóa ( góc lệch ma sát), đảm bảo khả năng ổn định tự dồn hàng Góc tự đổ phù hợp có tác dụng ngăn dịch chuyển mặt thoáng hàng Két này kích thước khá lớn dùng chứa nước dằn hoặc chứa hàng Hàng vào két qua hệ thống miệng hầm hàng diện tích khá nhỏ trên boong Khi chở hàng nặng trong khoang, các két đỉnh mạn chứa nước dằn nhằm nâng cao trọng tâm tàu, hạ thấp chiều cao tâm

nghiêng ban đầu, giảm lắc ngang Hàng nhẹ thường bố trí trong khoang đồng thời trong két đỉnh mạn

 Ngoài ra để cải thiện tính chòng chành đi biển , bố trí két chứa trên boong Tàu chỉ có 1 boong , miệng khoang hàng mở rộng có lỗ khoét lớn để tăng khả năng bốc xếp hàng hóa Chiều dài khoang hàng lớn hơn so với tàu nhóm khác

III TÀU CHỞ QUẶNG

1 Đặc tính nổi bật

 Đặc tính nổi bật của mặt hàng chở bằng tàu này là trọng lượng riêng của quặng lớn hoặc rất lớn Mặt khác cước vận chuyển quặng thấp hơn rất nhiều nếu so với vận chuyển mặt hàng khác Hai điều trên đòi hỏi người thiết kế phải có cách xử lý, tàu chở quặng kết cấu không quá phức tạp, cầu kỳ, song tàu phải tạo mọi thuận lợi cho việc thao tác bốc dỡ hàng, lên hàng Tàu phải đủ độ bền, cả bền chung và bền cục bộ, đảm bảo tàu đủ độ an toàn trong

 Điều chú ý khác biệt của tàu chở quặng là: Với tàu vận tải thông thường hoặc tàu dầu, ta luôn tìm cách hạ thấp trọng tâm tàu nhằm tăng khả năng ổn định Ngược lại với tàu chở quặng , trọng tâm tàu thường thấp làm cho chiều cao tâm nghiêng của tàu tăng nhiều, tàu

“cứng ” sẽ lắc với biên độ không nhỏ, chu kỳ lắc ngắn, tàu không êm và khó đảm bảo an toà Biện pháp nâng chiều cao trọng tâm chủ yếu là dùng két đỉnh mạn Biện pháp tránh cho mômen uốn quá lớn là phân bố nước dằn dọc tàu đúng theo yêu cầu cụ thể

 Số lượng vách dọc nhiều ( vách đứng , vách nghiêng ) và hệ thống nẹp dọc làm cứng vách còn số lượng vách ngang nhỏ hơn số lượng vách ngang trên tàu khác nhóm Chiều dà khoang hàng lớn hơn so với tàu khác Mỗi khoang hàng có 1 hay nhiều miệng hầm hàng

 Số lượng vách dọc nhiều ( vách đứng , vách nghiêng ) và hệ thống nẹp dọc làm cứng vách còn số lượng vách ngang nhỏ hơn số lượng vách ngang trên tàu khác nhóm Chiều dà khoang hàng lớn hơn so với tàu khác Mỗi khoang hàng có 1 hay nhiều miệng hầm hàng

 Đặc tính thuộc kết cấu tàu chở quặng là lối đi trong tàu, bố trí dưới boong cho phép đi từ mũi đến lái và ngược lại trong mọi điều kiện thời tiết Từ hành lang có lối thoát ra ngoài

và cả lối dẫn ra khoang mạn, đến đáy đôi Lối đi bị ngăn thành từng đoạn nhờ các cửa ra vào Tại vách kin nước phảI là cửa kín nước Bơm ballast bố trí trong buồng máy và khoang bơm, bố trí trước mũi hoặc giữa tàu

IV TÀU CHỞ HÀNG THÙNG TIÊU CHUẨN ( CONTAINER)

1 Vận tải Container ra đời từ những nam 1950, đến những năm 1960 đã được khẳng định là một cuộc cách mạng trong giao thong vận tải Các chuyên gia kinh tế vận tải trên thế giới

đã không ngừng tìm cách nâng cao tính ưu việt của vận tải container để trở thành công cụ chuyên chở trên nhiều phương tiện vận tải

Các loại tàu biển chở Container

 Tàu F.C ( Full Cellular ) chỉ để chở Container trong khoang tàu, trên boong chia nhiều ô

xếp vừa Container

 Tàu C.C (Converted to Containership)l à loại tàu được hoán cải từ tàu thường , tàu hàng khô để chở Container

 Tàu R.C(Ro-Ro Cellular ): Loại tàu này vừa kết hợp chở Container vừa chở hàng trên giá

con lăn (Roll – Trailer)

 Tàu R.R ( Roll on – Roll off ): Các Container được xếp trên giá con lăn , khi xếp dỡ dùng

đầu kéo chạy thẳng vào tàu để xếp và dỡ

 Tàu S.C (Semi – Containership): Loại này vừa chở Container vừa chở hàng khô Ngoài ra còn có các loại sà lan chuyên dùng để xếp Container chạy trên sông

và ngăn cản xê dịch thùng khi tàu chuyển động

Kết cấu thanh dẫn hướng khá đa dạng Trong các tàu thông thường, thanh dẫn hướng làm

từ thép hình cỡ 100×100 (mm) hoặc 150×150 (mm) Khoảng cách giữa các khoang hàng chứa thùng , tính từ mép ngoài của thanh dẫn hướng cần có kích thước phù hợp, không lớn quá để thùng

dễ bị xô khi đã vào tàu hoặc khi tàu lắc, nhưng không chật quá dễ gây khó khăn cho việc đưa thùng vào ra Khe hở giữa các thanh dẫn và thùng không quá 40 ÷60 mm theo chiều dài thùng và 25-30

mm theo chiều ngang Phía dưới các thùng bố trí các khóa chân giữ cố định thùng trên tàu

V TÀU CHỞ KHÍ HÓA LỎNG (Liquid Gas Carriers)

1 Tàu chở khí hoá lỏng thuộc nhóm tàu vận tải chở khí hóa lỏng trong tàu, thực chất là các bình chịu áp lực cao trong điều kiện nhiệt độ hạ thấp đến mức cần thiết Ngoài tàu chở

khí gốc dầu còn có tàu chở khí tự nhiên Kiểu thứ nhất dành cho tàu chở khí từ công

nghiệp dầu khí, sau hóa lỏng (liquefied petroleum gas – LPG), kiểu sau dành chở khí tự nhiên hóa lỏng (liquefied natural gas – LNG)

2 Đặc điểm kết cấu:

 Khoang hàng chịu áp lực (fully pressured tanks) Dung tích các tàu này thường không

lớn hơn 2.000m3 Tàu dùng chở chủ yếu propane, butane chứa trong các bình trụ , từ hai đến 6 bình, đặt hoàn toàn hoặc không hoàn toàn dưới boong Các bình này được thiết kế

để chịu áp lực đến 17,5 kG/cm2 Áp lực này gần trùng với với áp lực bốc hơi của propane tại nhiệt độ 45°C

 Khoang hàng nén bán phần (một nửa) hoặc làm lạnh bán phần (semi-pressured or

semirefrigerated tanks) Dung tích tàu nhóm này lên đến 5.000m3 Các bình trên tàu được thiết kế chịu được nhiệt độ -5°C và áp lực lớn nhất khoảng 8 kG/cm2 Phía ngoài bình

được cách nhiệt Hàng trong tàu được làm lạnh và bảo quản tại áp lực tính toán

 Khoang lạnh (fully-refrigerated tanks) Dung tích tàu nhóm thứ ba này có thể đạt 10.000

m3 đến 100.000 m3 Tàu dung tích nhỏ trong nhóm thường là tàu dùng chở nhiều mặt

hàng, tàu lớn thuộc tàu chuyên dụng cho một mặt hàng Tàu chở khí tự nhiên (Liquefied Natural Gas Ship) được thiết kế và chế tạo theo những chuẩn nhất định Trong thời gian qua những nhà đóng tàu đã đăng ký hơn 20 sáng chế cho thiết kế tàu LNG, phần đông

trong đó thuộc về nhóm kết cấu màng mỏng (membrane category) hoặc kết cấu độc lập

(independent category) Theo khuyến cáo của tổ chức hàng hải quốc tế IMO ghi trong

Internatinal Gas Carrier Code trên tàu chở khí có thể sử dụng các kết cấu dạng sau

 Két liền hay bình khí liền (integral tanks), theo nghĩa các khoang hàng tàu vận tải có kết

cấu liền thân tàu chúng ta đã quen trong các chương trước, được dùng chở LPG tại áp lực khí quyển hoặc gần như vậy

 Két màng mỏng (membrane tanks) thuộc kết cấu tàu, làm từ các lớp vật liệu (gọi là

membrane) tựa trên các tấm cách nhiệt, còn các tấm cách nhiệt đó là chi tiết thuộc kết cấu thân tàu Két màng mỏng chủ yếu dùng cho tàu LNG

Một số hình ảnh về kết cấu tàu chở khi hóa lỏng

VI TÀU ĐÁNH BẮT CÁ VỎ THÉP

1 Tàu đánh bắt cá vỏ thép kích cỡ khác nhau Nhóm nhỏ nhất thuộc tàu lưới vây và tàu kéo

cỡ nhỏ Chiều dài tàu nhóm này từ 20m đến 30m, lượng chiếm nước không quá 150 –

120T chiếm số đông Nhóm trung bình gồm tàu lưới vây dài từ 30m đến 40m, lượng

chiếm nước đến 500T Tàu lưới kéo trung bình dài từ 45m đến 60m , lượng chiếm nước đến 2000T

Tàu cỡ lớn trong học tàu cá được hiểu là tàu chiều dài 45m đến 55m cho tàu lưới vây và

L = (70:90)m khi bàn đến tàu lưới kéo Lượng chiếm nước lớn nhất tàu lưới kéo trong

nhóm đang đề cập 5000T Tàu cá lớn hơn gồm tàu lưới vây siêu lớn với chiều dài đến

90m, lượng chiếm nước đến 4000T, tàu lưới kéo dài từ (90:120)m, lượng chiếm nước ∆ = (5000T:10000T) đang có mặt trên các đại dương

Tàu cá 25m theo nghị định 67 1

Tàu cá vỏ thép 40m

Hình minh họa mặt cắt ngang tàu cá vỏ thép cỡ nhỏ, L = 21.2m, B = 6m và D = 2.8m Tàu được thiết kế theo hệ thống ngang, đáy đơn, sườn thường theo tiêu chuẩn L 75x75x6

Dàn boong và dàn đáy đều thiết kế theo hệ thống ngang Với đà ngang là thép chữ T 10x120/t8

& 10, sống phụ T 10x200/t8 tại khu vực buồng máy

Hình ảnh mặt boong tàu 2 thân kết cấu hệ thống dọc

 Tàu loại này thường được thiết kế có thượng tầng để tăng độ cứng Buồng lái nằm giữa tàu ,có thể bố trí nằm dưới để tận dụng thượng tầng cho nhiều mục đích như ngắm

cảnh,chỗ nghỉ ngơi,…

MCN tàu 2 thân khai thác lưới rê

Mặt cắt ngang 1 tàu 2 thân khác

 Tàu cánh ngầm chở khách

Loại tàu này tuy có kích thước không lớn nhưng thường được kết cấu theo hệ thống kết cấu dọc Điểm dễ nhận thấy nhất của loại tàu này là chúng có những “cánh” nằm phía dưới tàu nhằm

giúp tàu lướt trên mặt nước khi chạy ở tốc độ cao

Có khá nhiều kiểu cánh : Cánh dạng thang, cánh chữ V, cánh vòm chữ T chìm hoàn toàn trong nước

Hình ảnh 1 số mặt cắt dọc tàu cánh ngầm

VIII TÀU KHÁCH

1 Hình dáng đường cong diện tích sườn của tàu khách đuôi có dạng lồi Sườn đuôi dạng V;

dạng V và U nếu tàu 2 chong chóng Tàu khách chạy biển có sườn mũi có dạng chữ Vvà

U vừa ( trung gian giữa U và V), tàu khách cỡ lớn thường có dạng đáy bằng, mạn phẳng

Tàu khách nhỏ có dạng sườn vỏ dưa (sườn có độ cong) Sườn vỏ dưa có diện tích đường

nước tăng không nhanh, nhưng sườn gãy góc thì diện tích đường nước tăng nhanh , nên

chòng chành không tốt Sườn gãy góc có công nghệ giảm 30% so với sườn vỏ dưa, nhưng

sức cản tăng và tốn vật liệu

2 Đặc điểm kết cấu

 Tàu khách có thể là tàu một boong có thượng tầng nhẹ không tham gia vào uốn chung thân tàu và cũng có thể là tàu nhiều boong có boong chính bền, có boong bền của thượng tầng tầng một tham gia vào uốn chung của thân tàu

 Phương án kiến trúc, kết cấu, sự phân khoang cơ bản được xác định liên quan đến hành khách đảm bảo cho hành khách có điều kiện sống, điều kiện du lịch tốt nhất, đảm bảo an tòan ở mức cao nhất cho hành khách , phân khoang chống chìm tốt,chú ý quy phạm phòng hỏa, thiết kế lầu, thượng tầng, hành lang

 Kết cấu bao giờ cũng nặng nề hơn tàu hàng cùng cỡ do có nhiều vách ngăn ngang Thượng tầng đồ sộ , khối lượng tầng boong nhiều, mức độ thiết bị lớn Tàu khách – hàng thường được thiết kế là tàu có mạn khô dư

 Tàu khách khác với tàu hàng khô cả về bố trí và kết cấu Tàu khách đi biển thường chế tạo với kích thước lớn , chiều rộng lớn, chiều cao lớn hơn tàu khác kiểu, tiện nghi đầy đủ, tàu

có nhiều boong trong thân và nhiều boong thượng tầng Mạn tàu khách có mở nhiều cửa

số và nhiều cửa ra vào hoặc cửa bốc xếp hàng Kết cấu đặc trưng tàu khách cỡ lớn là hệ thống hỗn hợp loại này khi thiết kế lưu ý đến sự tác động của mô men uốn chung và đặc biệt là độ bền cục bộ Hiện nay tàu khách hiện đại thường kết cấu theo kiểu khách sạn cao cấp

 Tàu khách cỡ nhỏ chạy sông, trong vịnh thường kết cấu hệ thống ngang Xuồng lướt cỡ nhỏ , kết cấu theo hệ thống dọc Tàu trên cánh ngầm chở khách làm từ hợp kim nhôm kết cấu hàn , xuất hiện giữa thế kỷ 20 Kích thước không lớn, thường kết cấu theo hệ thống dọc

 Tàu khách đòi hỏi tính ổn định cao, ngòai thỏa mãn tiêu chuẩn cơ bản về ổn định cần phải kiểm tra theo tiêu chuẩn bổ sung khách dồn về 1 mạn, tàu quay vòng , chịu tác dụng của sóng gió cùng chiều

 Với tàu khách đơn thuần, để đảm bảo tính an toàn của tàu và cải thiện tính lắc , dùng vật dằn cố định để hạ thấp trọng tâm đảm bảo cho hành khách được thoải mái , dễ chịu, đồng thời thỏa mãn yêu cầu ổn định của tàu

IX TÀU HÀNG LỎNG

1 Giới thiệu chung

 Tàu chở dầu là một trong các nhóm tàu lớn nhất , vì vậy thị trường này được chú trọng một cách xứng đáng Các điều kiện kinh tế và kỹ thuật của thị trường tàu dầu trong suốt thời gian qua liên tục thay đổi Giá vận chuyển sản phẩm dầu , hóa chất và các hàng hóa khác cao hơn

 Các kiểu tàu dầu Phụ thuộc vào sản phẩm mà tàu dầu chở được , người ta chia ra thành :

tàu chở hóa chất , tàu chở sản phẩm dầu , tàu chở dầu thô và tàu chở khí ga…

 Ảnh hưởng của hàng lỏng tới đặc điểm kết cấu

Hàng lỏng có mặt thoáng lớn , là loại hàng có tính linh động cao, nên khi tàu chòng chành trên sóng gây xô dạt hàng lỏng theo mọi phương , giảm chiều cao tâm nghiêng và gây nên ứng lực

bổ sung tác dụng lên các kết cấu thân tàu

Tàu thường được bốc xếp bằng bơm hút, tốc độ bốc xếp nhanh , thời gian đậu bến ngắn , chủ yếu thời gian khai thác là hành trình trên biển nên khi thiết kế chú ý ưu tiên cho tốc độ , bố trí khoang két , kết cấu thuận tiện cho việc khai thác tàu ,bốc xếp hàng hóa( như khoang bơm , khoang máy , thượng tầng … ) Thường khoang máy đặt ở đuôi , thượng tầng đặt ở đuôi

Do dầu là loại hàng có tính giãn nở vì nhiệt cao , thể tích thay đổi theo nhiệt độ nguy hiểm

dễ gây cháy nổ nên khi thiết kế phải bố trí các khoang cách ly giữa khoang hàng và các khoang khác Khi bố trí khoang chứa hàng lỏng phải có đủ dung tích dự trữ giãn nở , hệ thống cầu nối, cầu dẫn đi giữa thượng tầng mũi đến thượng tầng đuôi và bố trí các thiết bị an toàn khác ( Thượng tầng giữa khi có sự cố , dập tàn lửa khó nên với tàu lớn bố trí thêm thượng tầng nhỏ )

2 Đặc điểm kết cấu

 Thượng tầng và hầm hàng

Tàu dầu có chiều cao mạn khô nhỏ hơn so với các tàu hàng khô cùng cỡ, vì thế để đảm bảo các tính năng hàng hải cần có thượng tầng mũi có độ loe mạn lớn và mạn giả mũi cao Trước đây các tàu dầu ngoài thượng tầng mũi còn có thượng tầng giữa tàu và thượng tầng lái Hiện nay loại

bỏ thượng tầng giữa, mọi sinh hoạt và phục vụ được tập trung tại khu vực lái Bố trí kiểu này cho phép cải thiện điều kiện bố trí hàng hóa, các hệ thống giao thông liên lạc, đường ống và cáp điện

 Buồng máy và khoang cách ly

Bố trí chung của tàu dầu thông thường khoang máy bố trí ở đuôi tàu hạn chế sự ô nhiễm mặt boong và giảm nguy cơ cháy nổ do tàn lửa từ ống khói thoát ra, thượng tầng bố trí trên khu vực buồng máy Khoang bơm hoặc khoang cách ly ngăn cách buồng máy với các khoang hàng Khoang cách ly để trống khi tàu đầy tải cũng như khi tàu không tải đảm bảo cân bằng dọc tàu

 Bố trí các vách ngăn