Trờng Đại học Hàng Hải Khoa Đóng tàu thiết kế tàu Tổ môn: Lý thuyết - Chơng mở đầu Bi Khái niệm phân loại tàu Định nghĩa: (theo Đăng kiểm Việt nam) Tàu biển kết cấu nổi, tự chạy không tự chạy, chuyên dùng để hoạt động biển vùng liên quan đến biển Phân loại tàu *, Theo mục đích sử dụng ta có loại tàu: Tàu khách: Tàu khách tàu biển chở nhiều 12 hành khách Hành khách ngời có mặt tàu, trừ thuyền trởng, thuyền viên, ngời làm việc tàu trẻ em dới tuổi Tàu hàng: Tàu hàng tàu biển trừ tàu khách Tàu chở hàng lỏng (tanker) Tàu chở hàng lỏng tàu hàng đợc đóng đợc hoán cải để chở xô hàng lỏng dễ cháy, trừ tàu chở xô khí hóa lỏng tàu chở xô hóa chất nguy hiểm Tàu chở xô khí hóa lỏng: Tàu chở xô khí hóa lỏng tàu hàng đợc đóng đợc hoán cải để chở xô khí hóa lỏng Tàu chở xô hóa chất nguy hiểm: Tàu chở xô hóa chất nguy hiểm tàu đợc đóng hoán cải để chở xô hóa chất nguy hiểm Tàu công nghiệp hải sản: Tàu công nghiệp hải sản tàu dùng để đánh cá chế biến cá để chế biến cá loại hải sản khác, có số nhân viên chuyên môn tàu nhiều 12 ngời (tàu chế biến cá, tàu đánh cá thu, tàu đánh cá voi, đánh cá mòi, tàu ớp lạnh, trạm chế biến cá hộp, chế biến bột cá, chế biến cá voi, tàu chở nhân viên chế biến cá, công nhân đánh cá voi, công nhân công nghiệp đồ hộp tàu tơng tự) Tàu đánh cá: Tàu đánh cá tàu đợc dùng trực tiếp để đánh bắt cá đánh bắt chế biến cá (gồm loại cá kể cá voi, hải báo, hải mã loại hải sản khác) Tàu có công dụng đặc biệt Môn học: tĩnh học tàu Chuyên ngành: vỏ tàu thủy Trờng Đại học Hàng Hải Khoa Đóng tàu thiết kế tàu Tổ môn: Lý thuyết - Tàu có công dụng đặt biệt có trang bị thiết bị chuyên dùng liên quan tới công dụng tàu, có số nhân viên chuyên môn nhiều 12 ngời (gồm tàu nghiên cứu khoa học, tàu thám hiểm, tàu thủy văn, tàu cứu hộ tàu tơng tự) Sà lan Sà lan tàu biển, không tự chạy, đợc dự định để chở hàng khoang hàng, boong, và/ két liền với kết cấu thân tàu tuân theo quy định quy phạm *, Theo khu vực hàng hải ta có loại tàu nh sau: a Tàu biển: Tàu viễn dơng (vùng hoạt động không hạn chế) Tàu hạn chế cấp I tàu đợc phép hoạt động vùng biển hở hạn chế cách xa bờ nơi trú ẩn không 200 hải lý Tàu hạn chế cấp II tàu đợc phép hoạt động vùng ven biển hạn chế cách xa bờ nơi trú ẩn không 50 hải lý Tàu hạn chế cấp III tàu đợc phép hoạt động vùng ven biển hạn chế cách xa bờ nơi trú ẩn không 20 hải lý b Tàu chạy sông, hồ: Tàu cấp SI: đợc phép hoạt động vùng nớc có chiều cao sóng lớn 2.0m Tàu cấp SII: đợc phép hoạt ®éng ë nh÷ng vïng níc cã chiỊu cao sãng lín 1.2m c Tàu chạy cảng *, Theo vật liệu đóng tàu ta có loại tàu nh: tàu gỗ, tàu thép, tàu xi măng lới thép, tàu hợp kim nhôm, tàu chất dẻo, *, Theo hệ thống động lực ta có loại tàu nh: tàu chạy nớc, tua - bin khí, nguyên tử, động đốt trong, diezel, *, Theo thiết bị đẩy ta có loại tàu nh: - Tàu không tự hành: ụ nổi, sà lan, - Tàu tự hành: guồng, chong chóng, thiết bị phơt, … *, Theo tèc ®é ta cã thĨ cã loại tàu nh: tàu chạy chậm (9 - 12 hải lý), trung bình, nhanh (tàu lớt, tàu cánh ngầm, tàu đệm khí) Môn học: tĩnh học tàu Chuyên ngành: vỏ tàu thủy Trờng Đại học Hàng Hải Khoa Đóng tàu thiết kế tàu Bài Tổ môn: Lý thuyết - Hệ trục tọa độ khảo sát tàu Trong trình tính toán thân tàu ngời ta đa hai hệ thống mặt phẳng tọa độ với gốc tọa độ O giao mặt phẳng toạ độ Một hệ thống tọa độ Oxyz; hệ thống gắn liền với tàu, hai hệ thống tọa độ Oxyz quay quanh trục Ox Mặt phẳng đối xứng mặt phẳng dọc thẳng đứng chia đôi chiều rộng tàu (còn gọi mặt phẳng dọc tâm) Mặt phẳng sờn vuông góc với mặt phẳng đối xứng chia đôi chiều dài tính toán tàu Mặt phẳng mặt phẳng nằm ngang vuông góc với hai mặt phẳng qua điểm thấp đáy tàu Đối với tàu đáy mặt phẳng trùng với đáy tàu *, Trục Ox giao tuyến mặt phẳng đối xứng mặt phẳng bản, chiều dơng hớng mũi tàu *, Trục Oy giao tuyến mặt phẳng mặt phẳng sờn giữa, chiều dơng hớng bên phải *, Trục Oz giao tuyến mặt phẳng đối xứng mặt phẳng sờn giữa, chiều dơng hớng lên Trong hƯ thèng täa ®é thø hai Oxyθzθ trơc Ozθ cã phơng lên vuông góc với mặt phẳng đờng nớc nghiêng Còn trục Oy song song với vết mặt phẳng đờng nớc nghiêng chiều dơng phía mạn phải Hệ thống tọa độ quay quanh trục Ox góc so với hệ toạ độ cố định Công thức để tính chuyển từ hệ toạ độ cố định sang hệ quay Oxyz có dạng : y = y.cosθ + z.sinθ zθ = z.cosθ - y.sinθ (1) y mang dấu Đối với điểm mạn phải dấu dơng, mạn trái dấu âm Môn học: tĩnh học tàu Chuyên ngành: vỏ tàu thủy Trờng Đại học Hàng Hải Khoa Đóng tàu thiết kế tàu Tổ môn: Lý thuyÕt - zθ z yθ dθ θ y H×nh Hệ trục tọa độ khảo sát tàu Bài Bản vẽ tuyến hình tàu Các tính tàu phụ thuộc vào kích thớc hình dáng vỏ bao tàu Bởi vậy, trớc tính toán tính chúng cần mô tả hình dáng vỏ bao tàu Việc mô tả hình dáng vỏ bao tàu công thức, số hay đồ thị gần tàu có hình dáng vỏ bao phức tạp (hiện với trợ giúp máy vi tính nâng cao độ xác mô tả hình dáng vỏ bao tàu) Phơng pháp mô tả hình dáng vỏ bao thân tàu đợc áp dụng chủ yếu phơng pháp hình học (sử dụng mặt cắt) Dùng hàng loạt mặt phẳng cắt song song với ba mặt phẳng tọa độ mặt phẳng đối xứng, mặt phẳng sờn mặt phẳng ta lần lợt có giao tuyến với mặt phẳng với vỏ bao tàu đờng cắt dọc, đờng sờn đờng nớc Hệ thống mặt phẳng song song với mặt phẳng đối xứng đợc gọi mặt cắt dọc, giao tuyến chúng với vỏ bao thân tàu cho ta đờng cắt dọc, đờng cắt dọc đợc đánh số từ mặt phẳng dọc tâm mạn tàu (ví dụ: CDI, CDII, ) Hệ thống mặt phẳng song song với mặt phẳng đợc gọi mặt phẳng ®êng níc, giao tun cđa chóng víi vá bao th©n tàu cho ta đờng nớc, đờng nớc đợc đánh số từ đáy tàu lên phía (ví dụ: ĐN0, ĐN1000, ĐN2000) Môn học: tĩnh học tàu Chuyên ngành: vỏ tàu thủy Trờng Đại học Hàng Hải Khoa Đóng tàu thiết kế tàu Tổ môn: Lý thuyết - Hệ thống mặt phẳng song song với mặt phẳng sờn đợc gọi mặt phẳng sờn (thờng dùng 11, 21 mặt phẳng sờn), giao tuyến chúng với vỏ bao thân tàu cho ta đờng sờn, đờng sờn đợc đánh số từ phía đuôi tàu lên phía mũi ngợc lại (ví dụ: Sn0, Sn1, Sn2, , Sn19, Sn20) Số lợng mặt phẳng tùy thuộc vào phức tạp độ cong vỏ bao tàu Bản vẽ tuyến hình tàu tài liệu thiết kế Nó đợc dùng để tính toán tính tàu, để lập sơ đồ bố trí chung, để kiểm tra việc lắp ráp tôn bao đóng tàu v.v Trên vẽ tuyến hình biểu diễn hình dáng vỏ bao ba dạng hình chiếu: hình chiếu đứng, hình chiếu bằng, hình chiếu cạnh Bản vẽ tuyến hình tàu bao gồm: hình chiếu đứng, hình chiếu hình chiếu cạnh Hình chiếu đứng (hình chiếu mạn) hình chiếu giao tuyến lên mặt phẳng đối xứng tàu Trên hình chiếu này, đờng cắt dọc thể hình dáng thật chúng, đờng nớc đờng sờn đoạn thẳng (đờng ô mạng) Hình chiếu hình chiếu giao tuyến lên mặt phẳng tàu Trên hình chiếu này, đờng nớc thể hình dáng thật chúng, đờng cắt dọc đờng sờn đoạn thẳng (đờng ô mạng) Hình chiếu cạnh hình chiếu giao tuyến lên mặt phẳng sờn tàu Trên hình chiếu này, đờng sờn thể hình dáng thật chúng, đờng cắt dọc đờng nớc đoạn thẳng (đờng ô mạng) Giao điểm đờng nớc, đờng cắt dọc đờng sờn ba hình chiếu phải tơng ứng với theo nguyên tắc hình chiếu điểm hình học họa hình Ngoài vễ tuyến hình biểu diễn đờng mép boong, mạn giả, sống mũi, sống lái Đờng nớc vẽ tơng ứng với tàu chở đầy hàng khai thác (ở tàu hàng) đợc gọi đờng nớc chë hµng thiÕt kÕ lín nhÊt DWL (Designed Water Line) Môn học: tĩnh học tàu Chuyên ngành: vỏ tàu thủy Trờng Đại học Hàng Hải Khoa Đóng tàu thiết kế tàu Tổ môn: Lý thuyết - Be gió Be gió Boong dâng mũi Mép boong Đ N3500 § N3500 19 § N2800 18 § N2800 17 § N2100 § N1400 § N700 -14 R900 1575 § N1400 15 § N0 § N2100 16 CDii 1500 CDi 1500 1500 CDi 1500 CDii § N700 § N0 1575 -14 1100 Be giã 2100 900 1000 1000 824 Boong d©ng mòi Be giã MÐp boong 4651 3010 § N2100 774 § N1400 CDi c d ii CDi 1168 1492 80 § N2800 112 § N2100 103 § N1400 R7 00 § N700 6163 § N3500 c dii § N2800 5704 § N3500 § N700 § N0 § N0 ∆L = 2590 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 Kho¶ng s ên a = 500 MB - BG 10 § N3500 15 20 § N2800 § N2100 25 § N1400 30 § N700 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 § N0 85 § N0 § N700 90 § N1400 95 § N2100 § N2800 100 § N3500 BN 105 BG c dii c dii CDi CDi dt dt 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 H×nh Bản vẽ tuyến hình tàu Bài Các kích thớc hệ số béo thân tàu Kích thớc chÝnh a ChiỊu dµi tµu: - ChiỊu dµi lín nhÊt L max: khoảng cách hai điểm xa phía mũi phía đuôi tàu, đo mặt phẳng đối xứng - Chiều dài hai đờng vuông góc LPP: khoảng cách hai đờng vuông góc mũi (FP) đờng vuông góc đuôi (AP) Đờng vuông góc mũi (FP) đờng thẳng đứng qua giao điểm đờng nớc chở hàng mùa hè (Summer Load Line) với mặt trớc sống mũi Đờng vuông góc đuôi (AP) đờng thẳng đứng qua tâm trục lái - Chiều dài đờng nớc LDWL chiều dài đờng nớc chở hàng mùa hè, đo mặt phẳng đối xứng - Chiều dài thiết kế: (điều 1.2.16 Quy phạm Phân cấp Đóng tàu biển vỏ thép, TCVN 6259-2003) chiều dài tàu khoảng cách tính mét đo dờng nớc chở hàng thiết kế lớn (ứng với trạng thái toàn tải), từ mặt trớc sống mũi đến mặt sau trụ bánh lái, tàu có trụ bánh lái, đến đờng tâm trục bánh lái tàu trụ bánh lái Tuy nhiên, tàu có đuôi kiểu tuần dơng hạm L đợc đo nh 96% toàn chiều dài đờng nớc chở hàng thiết kế lớn nhất, lấy giá trị lớn Môn học: tĩnh học tàu Chuyên ngành: vỏ tàu thủy Trờng Đại học Hàng Hải Khoa Đóng tàu thiết kế tàu Tổ môn: Lý thuyết - b Chiều rộng tàu - Chiều rộng lớn Bmax khoảng cách hai điểm xa hai bên mạn tàu, đo mặt phẳng sờn Z AP FP d L PP L DWL L.O.A Y Hình Các kích thớc thân tàu - Chiều rộng thiết kế B: chiều rộng đờng nớc chở hàng mùa hè đo mặt phẳng sờn (hay khoảng cách mép sờn mạn đến mép sờn mạn đờng nớc chở hàng mùa hè đo mặt phẳng sờn giữa) c Chiều cao mạn D: Là khoảng cách thẳng đứng từ mặt phẳng đến mép dới tôn boong đo mặt phẳng sòn d Chiều chìm tàu d: Là khoảng cách thẳng đứng tính từ mặt phẳng đến đờng nớc chở hàng mùa hè đo mặt phẳng sờn - Chiều chìm mũi: df khoảng cách thẳng đứng từ giao điểm đờng vuông góc mũi đờng kéo dài mép ky đáy đến đờng nớc chở hàng mùa hè - Chiều chìm đuôi: da khoảng cách thẳng đứng từ giao điểm đờng vuông góc đuôi đờng kéo dài mép ky đáy đến đờng nớc chở hàng mùa hè Môn học: tĩnh học tàu Chuyên ngành: vỏ tàu thủy Trờng Đại học Hàng Hải Khoa Đóng tàu thiết kế tàu Tổ môn: Lý thut - - ChiỊu ch×m trung b×nh: dm = 1/2(da + df) e Chiều cao mạn khô: F = D - d (là thớc đo độ dự trữ tính tàu) f Các kích thớc tơng đối Là tỷ số kích thớc dùng để so sánh đoàn tàu đánh giá tính nã nh tû sè L/B, B/d, D/d M«n häc: tÜnh học tàu Chuyên ngành: vỏ tàu thủy Trờng Đại học Hàng Hải Khoa Đóng tàu thiết kế tàu Tổ môn: Lý thuyết - Hình Môn học: tĩnh học tàu Chuyên ngành: vỏ tàu thủy Trờng Đại học Hàng Hải Khoa Đóng tàu thiết kế tàu Tổ môn: Lý thuyết - Các hệ số béo tàu Để đặc trng cho hình dáng vỏ bao tàu, ngời ta dùng tỷ số kích thớc hệ số béo : B Tỷ số L đặc trng cho tính di động tàu B Tỷ số d đặc trng cho tính ổn định, chòng chành tính di động tàu D Tỷ số d đặc trng cho tính ổn định nghiêng góc lớn tính chống chìm a Hệ số béo đờng nớc CWP tỷ số diện tích đờng nớc S với diện tích hình chữ nhật bao có kích thớc L vµ B C WP = S LB CWP hay = AW LWL B (2) Hình Hệ số béo đờng nớc b Hệ số béo sờn CM tỷ số diện tích phần ngâm nớc sờn với diện tích hình chữ nhật bao có kích thớc B d CM = ϖ Bd hay CM = AM Bd (3) ϖ Hình Hệ số béo sờn c Hệ số bÐo thĨ tÝch (hƯ sè bÐo chung) C B lµ tỷ số thể tích phần ngâm nớc tàu V với thể tích hình hộp chữ nhật bao có kích thớc L, B d CB = V LBd (4) M«n häc: tÜnh häc tàu Chuyên ngành: vỏ tàu thủy 10 Trờng Đại học Hàng Hải Khoa Đóng tàu thiết kế tàu Tổ môn: Lý thuyết - Hình Hệ số béo thể tích d Hệ số béo thẳng đứng CVP tỷ số thể tích phần ngâm nớc tàu V với thể tích hình trụ bao có đáy diện tích đờng nớc đờng sinh chiều chìm tàu d C VP = V Sd (5) H×nh HƯ sè bÐo däc, hƯ sè bÐo thẳng đứng e Hệ số béo dọc tàu C P tỷ số thể tích phần ngâm nớc tàu V với thể tích hình trụ bao có đáy diện tích phần ngâm nớc sờn đờng sinh chiều dài tàu L CP = V L Môn học: tĩnh học tàu Chuyên ngành: vỏ tàu thủy (6) 11