Đáp án kết cấu tàu thuỷ

Hình vẽ▪ Vỏ bao tàu: tôn bao ngoài tôn đáy, tôn mạn, tôn boong: ✓Tạo thành vỏ kín nước, tạo lực nổi cho tàu, chống hắt nước vào các khoang hàng, ✓Tạo diện tích và bề mặt bố trí hàng hóa,

1 Những yêu cầu cơ bản khi thiết kế kết cấu thân tàu?

- Tính an toàn: kết cấu đảm bảo hoạt động bình thường trong quá trình khai thác.

- Tính sử dụng: kết cấu phải phù hợp yêu cầu sử dụng, yêu cầu khai thác, không làm mất

dung tích chứa hàng, thuận tiện bốc xếp hàng hóa, không cản trở thao tác của thủy thủ, thuyền viên và hành khách trên tàu

- Tính hoàn chỉnh: kết cấu đồng bộ với bố trí tổng thể, bố trí trang thiết bị…để tạo nên

một thể thống nhất, hoàn chỉnh đảm bảo sự hoạt động nhịp nhàng của mọi bộ phận

- Tính công nghệ: Kết cấu thuận tiện cho công nghệ; áp dụng được quy trình công nghệ

tiên tiến, phù hợp với nhà máy:

+ Thi công dễ dàng, tạo điều kiện tăng năng suất lao động

+ Thuận tiện trong sửa chữa và bảo dưỡng

+ Sử dụng vật liệu đã được quy chuẩn, nguồn vật tư sẵn có trong nước

- Tính kinh tế: giảm khối lượng kết cấu để giảm giá thành đóng mới.

- Tính thẩm mỹ, tính hiện đại: tạo cho con tàu đẹp, hấp dẫn, hiện đại phù hợp với trình

độ phát triển của khoa học kỹ thuật và thị hiếu của khách hàng

2 Các mác thép đóng tàu? Sự khác nhau của các mác thép đóng tàu đó?

3 Các thành phần kết cấu chính của thân tàu? (Vẽ hình, kể tên)

Các ghi chú trên hình 2.3 mang ý nghia: 1- mui tàu (bow), 2- boong mui (forecastle), 3- thuợng tầng giữa (middle supertructure), 4- buồng lái (wheel house), 5- booong lái (poop deck), 6- vòm lái (stern), 7- be gió, be chắn gió, mạn giả (bulwark), 8- lan can, tay vịn (rails), 9- tôn mạn (side plating), 10- dáy (bottom), 11- miệng hầm hàng (cargo hatch),

12, 13- thành miệng hầm hàng (hatch coaming), 14- sống mui (stem), 15- lô lái (stern-post), 16- boong (upper deck), 17-duờng hàn dọc nối tôn vỏ (seams), 18- duờng hàn ngang (butt)

4 Khái niệm kết cấu thân tàu? Phân chia vùng kết cấu thân tàu? (Hình vẽ)

▪ Vỏ bao tàu: tôn bao ngoài (tôn đáy, tôn mạn), tôn boong:

✓Tạo thành vỏ kín nước, tạo lực nổi cho tàu, chống hắt nước vào các khoang hàng,

✓Tạo diện tích và bề mặt bố trí hàng hóa, phòng ở, phòng làm việc, phòng chức năng trên tàu

▪Cơ cấu tàu: gia cường tôn bao, tôn sàn, tôn vách…

▪Kết cấu thân tàu hình thành bởi: Dàn dáy; Dàn mạn; Dàn boong; Dàn vách

5 Hệ thống kết cấu thân tàu? Ưu nhược điểm các loại hệ thống kết cấu, phạm vi ứng dụng? (Có vẽ hình)

*Hệ thống kết cấu ngang:

Cơ cấu bố trí theo chiều dài tàu dày hơn các cơ cấu bố trí theo chiều ngang tàu

- Ưu diểm: chịu lực tác dụng theo phương ngang tốt, công nghệ chế tạo đơn giản, có thể

đặt các vách nằm xa nhau nên thuận lợi khi bố trí khoang hàng

- Nhược điểm: kết cấu thân tàu chịu uốn dọc và chịu xoắn kém, có nhiều tiết diện ngang

nên khi thi công dễ gây biến dạng làm ảnh huởng độ bền vỏ

- Ứng dụng: thường chỉ áp dụng trên tàu cỡ nhỏ và vừa.

a<b

* Hệ thống kết cấu dọc:

Cơ cấu bố trí theo chiều dài tàu thưa hơn các cơ cấu bố trí

- Ưu điểm: Hệ thống kết cấu dọc sẽ tiết kiệm vật liệu hơn hệ thống kết cấu ngang đảm

bảo độ bền tốt, đảm bảo uốn dọc tốt,chịu lực tác động bên ngoài vững so với tấm thép làm tôn vỏ của KTKCN thì HTKCD đảm bảo độ bền gấp 4 lần

- Nhược điểm: Công nghệ chế tạo phức tạp, chịu lực cắt ngang kém, diện tích khoang

chứa hàng bị hạn chế

- Ứng dụng: Dùng trên các tàu vận tải cở lớn, tàu quân sự

* Hệ thống kết cấu hỗn hợp

Kết hợp của hệ thống KC dọc và hệ thống KC ngang

- Ưu điểm: đảm bảo độ bền ngang và độ bền dọc thân tàu.

- Nhược điểm: số luợng KC nhiều, khối lượng gia công lớn.

- Ứng dụng: dùng phổ biến cho tàu hàng cỡ trung và lớn.

6 Khái niệm dàn kết cấu? Các dàn kết cấu và vai trò của các dàn kết cấu thân tàu?

7 Đặc điểm và các kết cấu dàn đáy tàu thủy?

HTN:Sống chính, Sống phụ, Đà ngang đáy

HTD: Sống chính, Sống phụ, Đà ngang đáy, Dầm dọc đáy

a) Kết cấu đáy đơn

* Đặc điểm kết cấu

▪ Kết cấu đơn giản, thuận tiện thi công

▪ Dùng cho tàu nhỏ (L  40m); khoang mũi, khoang lái

▪ Bản thành kết cấu dọc bị cắt và hàn cứng tại đà ngang đáy

▪ Chỉ có một lớp tôn bao bên ngoài;

▪ Sàn đáy lát gỗ hoặc vật liệu thích hợp để đặt hàng nhưng không có chức năng đảm bảo

độ bền khi đáy tàu bị hư hỏng

* Đáy đơn kết cấu hệ thống ngang

+ Nguyên tắc kết cấu

▪Bản cánh sống phụ bị cắt và hàn liền tại đà ngang

▪Bản thành của các kết cấu dọc liên tục; đà ngang bị cắt đứt và hàn tại vị trí bản thành đà dọc đi qua

▪ Vật liệu làm sống phụ chọn tùy theo kích thước tàu: L<50m dùng thép hình

+Liên kết chi tiết kết cấu đáy đơn HTN:

▪ Đà ngang đáy:

✓hCL = 220-450mm Độ nghiêng hông lớn thì h giảm dần về mạn & h3/8B  0.5hCL

✓Thường là đà ngang đặc hàn với tấm đáy, bản thành ki đứng và với sườn mạn

* Đáy đơn kết cấu hệ thống dọc

-Ổn định tấm tốt: giảm chiều dầy tôn vỏ; trọng lượng tàu

-Ứng dụng cho tàu chạy nhanh, tàu dầu cỡ nhỏ

-Ki chính: Bản thành được tăng cứng bằng mã đứng, hai phía Chiều rộng chân mã kéo

đến nẹp dọc gần nhất

-Dầm dọc đáy: bL=50m  600mm; bTàu cỡ lớn  900mm Dầm dọc đáy đi xuyên qua các đà ngang

-Đà ngang đáy:l2Đn  3.75m

*Chi tiết kết cấu đáy đơn

 Sống chính (Ki chính, Long cốt) – Center girder

✓ Kéo dài và liên kết với sống mũi, sống đuôi ở vị trí xa nhất có thể

✓ Gia cường sống chính bị gián đoạn bằng: sống phụ, đà ngang khỏe

✓ Tránh khoét lỗ tùy tiện trên sống chính

✓ hSC  hĐN: đảm bảo độ bền dọc

✓ Kết cấu sống chính: chữ T

▪ Sống phụ

-B lớn phải bố trí thêm sống phụ: b2SP  2.15 m

-Vùng 0,4L giữa tàu: bố trí thanh chống gia cường đáy giữa sống chính & sống phụ, giữa sống phụ & mép dưới cung hông

▪ Đà ngang đáy

oGia cường khung dàn đáy, chống biến dạng ngang tàu

oĐà ngang đặc: thép tấm có lỗ khoét Hàn với bản thành sống chính, với tôn đáy, với sườn mạn

o hCL = 220-450mm (Lớn-nhỏ) Tàu có độ nghiêng hông lớn h giảm dần về phía mạn: h3/8B 0.5hCL

b) Kết cấu đáy đôi

* Những yêu cầu về kết cấu đáy đôi

▪ Phải bố trí đáy đôi với tàu:

✓ L = 50 - 60 m: bố trí đáy đôi ở BM đến VCVM

✓ L > 60 m: phải bố trí đáy đôi kéo dài từ VĐ đến VM

✓ Trên các tàu dầu

▪ Đáy đôi để chứa nhiên liệu dự trữ, nước ngọt, nước dằn.

▪ Bố trí ống thông hơi đáy đôi kéo lên đến boong trên cùng

▪ hĐĐ=max{700; B/16} mm; tăng hĐĐ để tăng dung tích khoang chứa

▪ Tránh thay đổi đột ngột hĐĐ mà thay đổi dần theo hướng dọc tàu

* Đáy đôi HTN

+Phạm vi áp dụng:

▪L = 45-60m: kết cấu đáy đôi trong khu vực buồng máy đến vách chống va mũi

▪L > 60m: đáy đôi kéo từ vách đuôi đến vách mũi; k bố trí đáy đôi tại vùng mũi và lái

▪Đáy đôi thường được áp dụng trên các tàu vận tải cỡ trung và cỡ lớn (tàu dầu, tàu chở

hàng rời…)

+ Nguyên tắc kết cấu

▪ Sống chính: kín nước; lỗ khoét trên sống chính chỉ thực hiện ở kh vực mũi và đuôi tàu:

hLK  0.4hĐĐ, lLK 0.5S (S – Khoảng sườn thực)

▪ Sống phụ (B >10m): SP-SP 3,0m: đà ngang đặc xen kẽ đà ngang hở; SP-SP3,5m: đà

ngang đặc tại mỗi vị trí sườn

oTại khu vực 0,25L tính từ mũi: SP-SP  2.2m,

oKhu vực cách vách ngang 1S-2S không nên khoét lỗ tại sống phụ

Trường hợp bắt buộc phải khoét lỗ thì mép lỗ khoét phải được gia cường

+ Đà ngang kín nước (Water tight floor):

▪Chia không gian đáy đôi thành những khoang riêng biệt, kín khí và kín nước

▪ Gián đoạn và hàn liên tục, kín nước tại vị trí sống chính

+Đà ngang đặc (Solid floor)

▪ Hàn vào sống chính giống như đà ngang kín nước

▪ Khoét lỗ giảm trọng lượng tàu và lỗ chui, hLK  ½ hĐN

▪ Giữa các lỗ khoét bố trí nẹp đứng cách nhau  1,5m

▪ Khu vực buồng máy: đà ngang đặc đặt tại mỗi khoảng sườn

+ Đà ngang hở:

▪ Đặt cách quãng hoặc liền nhau từ hai đến ba khoảng sườn

▪ Khi có mặt đà ngang hở, khoảng cách ĐN đặc  3.2m

▪ Khu vực 0.25L tính từ trụ mũi chỉ bố trí đà ngang đặc

* Đáy đôi trong hệ thống kết cấu dọc

▪ B 12m: sống chính, các sống phụ SP – SP  4,5 m

▪ B  12m: không cần đặt sống phụ ngoài khu vực buồng máy

▪ Dầm dọc đáy, dầm dọc đáy trên, nẹp đứng đà ngang / cùng 1MP

▪ Bố trí các thanh chống để giảm kích thước dầm dọc đáy:

▪ Nẹp dọc kết thúc, hàn với ĐN kín nước bằng mã đứng

▪ Đà ngang đặc:

Liên kết dầm dọc đáy với đà ngang kín nước bằng mã tấm

Liên kết dầm dọc đáy với sống phụ chuyển tiếp

▪ Liên kết tôn đáy trong với mạn:

1 Tấm đáy trong đặt bằng kéo sát và hàn với tôn mạn

2 Tôn đáy trong kết thúc cách mạn khoảng cách nhất định

8 Đặc điểm và các kết cấu dàn mạn tàu thủy?

Đặc điểm

9 Đặc điểm và các kết cấu dàn boong tàu thủy?

Đặc điểm kết cấu:

▪ Dốc về phía mũi và lái; độ dốc mũi lớn hơn

▪ Độ cong ngang boong (B/50 tại CL)

- các chi tiêt trong kêt cấu dàn boong: 1- tôn boong trên (upper deck plae); 2- xà ngang boong (deck transverse beam); 3- tôn mạn chắn sóng (bulwark plate); 4- tôn mạn (side plate); 5- sườn khoang (hold frame); 6- vách ngang kín nước (water tight bulkhead); 7- cột chống (hold pillar); 8- sống boong (deck girder); 9- thành miệng khoang hàng (hatch coaming); 10- boong thứ hai (second deck)

*Dàn boong kết cấu theo hệ thống ngang

▪ Tàu vận tải: Miệng hầm hàng rộng; lXNB = K.sườn thực

▪ Sống dọc boong, cột chống: giảm kích thước XNB, tránh mất ổn định tôn boong

Sống dọc trên tàu hiện đại: nSDB = 1:3

▪ Một sống dọc boong:

- SD kết thúc tại điểm giao nhau với thanh quây ngang

- Thành quây dọc miệng HH phải kéo dài thêm ít nhất 2 k.sườn

Boong bố trí hai sống dọc: nối tiếp thành quây dọc miệng HH

 Nguyên tắc kết cấu

•SDB kết thúc và liên kết bằng mã với vách ngang

•XNB chui qua và hàn vào bản thành sống dọc Hàn nẹp đứng vào bản thành SD để tăng ổn định

• Khu vực miệng HH: gia cường bản thành sống dọc bằng mã

• Tăng chiều dày tấm tôn góc miệng HH; chiều rộng tấm1,5S

▪ Lỗ khoét, gia cường lỗ khoét:

✓ Sống dọc boong khoét lỗ cho XNB

✓ XNB khỏe khoét lỗ cho XDB

* Kết cấu boong HTD trên tàu vận tải

 Đặc điểm kết cấu:

▪ Xà dọc boong chạy dài suốt boong, tựa trên các XNB khỏe

▪ Mối nối đầu nẹp bố trí tại nơi mô men uốn nhỏ và lực cắt nhỏ nhất

▪ XNB khỏe nối tiếp với thanh quây ngang miệng HH

▪ Cọc chống bố trí tại những vị trí giao nhau của các sống dọc boong, thanh quây miệng HH, XNB khỏe

 BHH rộng (> 80%B):

▪Tăng ttôn boong, khoảng cách nẹp dọc nhỏ hơn k.sườn

▪ XNB khỏe kết thúc và hàn tại bản thành sống dọc

▪Xà dọc boong cùng mặt phẳng với nẹp đứng vách và liên kết bằng mã

* Kết cấu boong HTD trên tàu dầu

 HTD sử dụng trên tàu dầu, tàu chở hàng rời, chở quặng

 Dầm dọc đáy, xà dọc boong, nẹp đứng vách cùng MP

 XNB khỏe, sườn khỏe, đà ngang khỏe cùng MP

 Xà dọc bị cắt tại vách ngang và hàn đấu vào vách nhờ mã

 L > 200m: nẹp dọc chạy suốt tàu, không dừng tại

▪Tàu có hai vách dọc: Bố trí vách lửng (wash bulkhead) để tăng cứng, giảm a/h mặt thoáng

▪ Tàu đặt một vách dọc giữa: tàu dầu chạy sông, sà lan chở hàng lỏng:

o Boong nâng - két giãn nở

o Boong nâng được bố trí nẹp dọc, xà ngang boong khỏe

10 Chức năng, đặc điểm và các kết cấu phần mũi tàu?

-Chức năng, điều kiện làm việc

▪ Ít chịu uốn dọc chung

▪ Rẽ nước cho tàu chuyển động: hình dáng thoát nước

▪ Chịu sự va đập của nước (Slamming), vật trôi nổi…: Độ bền cục bộ

▪ Kết cấu có kích thước, độ cứng lớn, chịu va đập tốt

Phần mũi tàu:

▪ Từ sống mũi đến vách chống va và VCV đến 0,2L

▪ VCV- mũi (forepeak): vai trò quan trọng:

o Khoảng cách sườn nhỏ: = min(2/3 SKH; 600 mm)

o tĐN = tKH + 1 mm, hĐN tăng dần về phía mũi ĐN khỏe dâng cao dạng chữ T, bẻ mép (60-75mm) quay về phía mũi

▪ 0.2L – đến VCV: kết cấu chuyển tiếp

Kết cấu mũi tàu: Gia cường độ bền khu vực VCV-0,2L:

▪ Giảm khoảng cách sườn, đà ngang Tăng mô đun chống uốn của sườn:  20% (D ≤10,7m)

và 5% (D≥ 15,25m)

▪ 0,05L  0,25L: Tăng kết cấu dọc cho đáy tàu

▪ Bố trí đà đặc tại mỗi khoảng đà, tăng chiều dày tôn đáy

▪ 0.05L - 0.15L: k/c sống dọc mạn  (1.85- 2.0)m

▪ Sống chính kéo dài, hàn cố định vào sống mũi

▪ Sườn liên tục đến boong chính

▪ Sống dọc trở thành sàn tăng cứng kết cấu

Sống mũi có kết cấu đúc

▪ Đặc điểm:

oLàm từ thép thỏi, thép tròn, ống thép (tàu cỡ nhỏ)

o Biện pháp liên kết tôn bao với sống mũi đúc khó

▪ Sống mũi kết cấu hàn

▪ Đặc điểm:

✓Sử dụng cho tàu vận tải cỡ lớn Sống mũi làm từ tấm, kết cấu hàn: yêu độ chính xác gia công cao

✓ Sống mũi chia thành nhiều phân đoạn hàn đấu với nhau theo mối hàn chữ X ttôn bao sống mũi = ttôn bao vùng lân cận + 5mm

✓ Bố trí mã nằm nội tiếp trong vỏ bao sống:

oChiều dày mã: t  (0.7-0.8) ttôn bao sống mũi

oKhoảng cách giữa các mã:  915mm (vùng dưới đường nước);  1200mm (vùng trên đường nước)

Kết cấu hầm xích

▪ Đặc điểm:

oThùng đựng xích hai ngăn; dung tích đủ để chứa xích, là két kín nước

o Cỡ xích neo tàu biển: L=100m, 18mm; L= 300m,   100mm

oĐáy thùng xích dốc xuống về phía mạn để dễ thoát nước

oThùng xích liên kết với kết cấu lân cận và VCV; đỡ bởi ĐN nâng cao

Kết cấu ống luồn xích (hawse pipe):

▪ t,  lớn; bắt đầu từ sàn boong nâng mũi

▪ Đầu trên ống phải liên kết và đảm bảo độ bền cho tấm boong

▪ Đầu dưới ống ôm lấy mạn tàu; viền lỗ (đúc); hàn với tôn mạn

11 Chức năng, đặc điểm và các kết cấu vùng mút lái (đuôi) tàu?

Chức năng và điều kiện làm việc

•Khu vực bố trí chân vịt và bánh lái Ít chịu uốn dọc; chịu tải trọng cục bộ lớn: rung động của máy chính, chân vịt, bánh lái…

• Kích thước; độ cứng kết cấu lớn để tăng cường độ bền

• Mút đuôi chia thành 2 khu vực:

✓I: sống đuôi đến VCV phía lái – afterpeak: chở nước ngọt, nước vệ sinh or chứa nước dằn; cho trục chân vịt đi qua

✓ II: Phần còn lại

Chi tiết kết cấu vùng mút đuôi

 Sống đuôi kết cấu hàn

▪ Thường dùng cho các tàu cỡ nhỏ

▪ Ống vành khuyên cho ống bao trục đi qua có kết cấu đúc,

 Sống đuôi đúc: Chế tạo dạng liền OR từ nhiều phân đoạn

 Giá đỡ trục chân vịt trên tàu nhiều đường trục:

▪ Không thể bố trí chạy qua ổ đỡ sống đuôi

▪ Hệ thống hai đường trục: dùng phổ biến trên tàu chạy nhanh, tàu cỡ lớn trang bị hai máy chính:

o Đường trục kéo ra xa lỗ khoét trên vỏ tàu

o Bố trí ổ đỡ cho đường trục nằm gần chân vịt

▪ Ổ đỡ phải định vị chắc chắn, tránh gây rung cho hệ trục

▪ Giá đỡ trục CV tàu cỡ nhỏ - Giá chữ nhân:

✓ Kết cấu đơn giản, khối lượng nhỏ Ống bao làm chức năng ổ đỡ

✓ Hai chân làm từ thép tấm chiều dày lớn

✓ Chân dưới có thể hàn vào ki kéo dài hoặc ki giả

▪Giá đỡ CV kết hợp ổ đỡ trục lái: yêu cầu phải cứng vững, lắp ráp chính xác.

 Kết cấu vòm lái:

▪ Sườn: s=600, or 610 mm; liên kết bằng mã với XNB

▪ ĐN dâng cao, tăng chiều dày; bẻ mép về phía đuôi tàu.

▪ Sống chính kéo dài qua vách lái 2 -3 khoảng sườn

▪ Sau khi lắp ống bao trục đổ bê tông, láng xi măng cao đến mép ĐN dốc về phía vách để thoát nước

▪ Tàu lớn: làm sống dọc không vượt quá vách ngang

▪ Bố trí vách lửng dọc tâm, khoét lỗ cho người qua lại

 Khoang boong giữa vòm lái: tàu lớn, đuôi tuần dương

▪ Không gian lớn, va đập sóng khi tàu chúi, rung động CV

▪ Tăng cường kết cấu sườn khỏe được

▪Giếng lái (rudder trunk): đặt ổ đỡ trên của trục lái; được đóng mở từ trên boong qua hệ

thống đóng mở cơ khí

12 Tôn bao là gì? Vai trò của bản vẽ rải tôn trong thiết kế và thi công đóng tàu thủy? Công thức xác định chiều dày tôn bao (tôn đáy, tôn hông, tôn mạn, tôn boong, dải tôn mép boong, dải tôn giữa đáy, sống nằm…) Tham khảo trong Quy phạm TCVN21 tàu biển năm 2010, mục tính toán kết cấu cho tàu từ 90m trở lên Các tàu khác cũng có những công thức tương tự.

13 Tham khảo thêm công thức tính chọn các cơ cấu gia cường (Tính mô men chống uốn – đọc file Tinh_toan_thiet_ke_ket_cau có trong các tài liệu thầy gửi)