Bài giảng KẾT CẤU TÀU

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC -o0o Ths Phạm Thị Thanh Hương Bài giảng KẾT CẤU TÀU LỜI NÓI ĐẦU Tàu thủy phương tiện vận tải đường thủy, cơng trình kiến trúc hoạt động sông, hồ hay biển Tàu luôn chịu tác động bất thường sóng, gió, dịng chảy, vật trơi khác v.v Do u cầu độ bền, độ cứng vững, độ ổn định kết cấu tàu đặc biệt quan trọng trình tàu hành trình neo đậu bến Kết cấu tàu môn học nghiên cứu phân bố tải trọng, hình thức kết cấu tính tốn kết cấu thân tàu để đảm bảo độ bền vững trình khai thác Bài giảng “Kết cấu tàu” biên soạn dành cho sinh viên chuyên ngành Kỹ thuật Tàu thủy, nhằm mục đích giới thiệu kiến thức hình thức kết cấu tàu nói riêng cơng trình nói chung Bài giảng khơng trình bày chi tiết vẽ kết cấu mà trình bày kiến thức Bài giảng biên soạn lần đầu nên khơng tránh khỏi sai sót Rất mong bạn đọc góp ý để tác giả bổ sung, hoàn thiện nâng cao chất lượng, giúp cho sinh viên thuận lợi trình học tập Xin trân trọng cảm ơn MỤC LỤC TÊN CHƯƠNG,MỤC Chương NỘI DUNG Khái quát chung kết cấu tàu thủy TRANG SỐ 1.1 Khái quát kết cấu tàu thủy 1.1.1 Các khái niệm định nghĩa 1.1.2 Khái niệm chi tiết kết cấu 1.1.3 Khảo sát chi tiết kết cấu 1.1.4 Khái niệm khung dàn tàu 1.1.5 Hệ thống khung dầm cấu 12 1.1.6 Những yêu cầu thiết kế kết cấu thân tàu 12 1.1.7 Các phương pháp thiết kế kết cấu thân tàu 13 1.1.8 Danh mục hồ sơ vẽ kết cấu thân tàu 14 1.2 Một số vấn đề thiết kế kết cấu tàu thủy 1.2.1 Phân loại kết cấu thân tàu 15 1.2.2 Phân tích , lựa chọn hình thức bố trí kết cấu 24 1.3 Khái quát sức bền tàu 1.3.1 Khái niệm sức bền tàu 27 1.3.2 Điều kiện làm việc thân tàu 27 1.3.3 Ngoại lực gây uốn tàu 28 1.3.4 Lực cắt mô men uốn 30 1.3.5 Ứng suất mặt cắt ngang thân tàu 34 1.4 Thanh tương đương Chương 1.4.1 Khái niệm tương đương 42 1.4.2 Kiểm tra độ bền thân tàu 44 Nguyên tắc kết cấu 2.1 Nguyên tắc chung 47 2.2 Lỗ khoét 49 2.3 Liên kết cấu 2.4 Khoảng sườn , mép kèm 53 2.5 Kết cấu sóng 57 56 MỤC LỤC TÊN CHƯƠNG,MỤC Chương NỘI DUNG Kết cấu tàu hàng khô 3.1 Kết cấu khoang hàng Chương Chương TRANG SỐ 60 3.1.1 Kết cấu dàn đáy 61 3.1.2 Kết cấu dàn mạn 82 3.1.3 Kết cấu dàn boong 96 3.1.4 Kết cấu dàn vách 3.2 Kết cấu vùng mút 114 126 3.3 Kết cấu khoang máy 147 3.4 Thượng tầng – Lầu 158 3.5 Tôn bao – Tôn sàn Đặc điểm kết cấu loại tàu vận tải 164 4.1 Kết cấu tàu chở hàng lỏng 169 4.2 Đặc điểm kết cấu tàu chở hàng rời 190 4.3 Đặc điểm kết cấu tàu chở hàng Container 4.4 Đặc điểm kết cấu tàu chở khách 200 4.5 Đặc điểm kết cấu đội tàu cơng trình 204 4.6 Đặc điểm kết cấu đội tàu phụ trợ 206 203 Tính toán thiết kế cấu thân tàu 5.1 Chiều dày tối thiểu cấu 208 5.2 Tôn bao 208 5.3 Tính tốn cấu Chương 5.3.1 Tính tốn cấu đáy 220 5.3.2 Tính tốn cấu mạn 228 5.3.3 Tính tốn cấu boong 240 5.3.4 Tính tốn cấu vách 247 5.4 Một số kết cấu khác 253 Bản vẽ kết cấu tàu 6.1 Khái niệm kết cấu vẽ kết cấu tàu 258 6.2 Các quy ước vẽ kết cấu 259 6.3 Các vẽ kết cấu 261 MỘT SỐ KHÁI NIỆM VÀ ĐỊNH NGHĨA CHUNG 1.Chiều dài tàu L(m) Là khoảng cách đo đường nước chở hàng thiết kế lớn nhất, từ mặt trước sống mũi đến mặt sau trụ bánh lái ( tàu có trụ bánh lái ), đến đường tâm trục bánh lái ( tàu khơng có trụ bánh lái ) Tuy nhiên tàu có theo kiểu tuần dương hạm L đo 96% toàn chiều dài đường nước chở hàng thiết kế lớn nhất, lấy giá trị lớn Đường nước chở hàng đường nước ứng với mạn khơ tính theo quy định mạn khơ Đường nước chở hàng thiết kế lớn đường nước ứng với trạng thái toàn tải Chiều dài tàu để xác định mạn khô Lf(m) Là 96% chiều dài, đo từ mặt trước sống mũi đến mặt sau tôn bao cuối đuôi tàu, đường nước 85% chiều cao mạn thiết kế nhỏ tính từ mặt dải tơn đáy chiều dài đo từ mặt trước sống mũi đến đường tâm trục bánh lái đường nước , lấy giá trị lớn Chiều rộng tàu B(m) Là khoảng cách nằm ngang đo từ mép sườn mạn bên đến mép sườn mạn bên , vị trí rộng thân tàu Chiều rộng tàu để xác định mạn khô Bf(m) Là khoảng cách nằm ngang lớn ,đo từ mép sườn mạn bên đến mép sườn mạn bên kia, điểm chiều dài tàu để xác định mạn khô Lf Chiều cao mạn tàu D(m) Là khoảng cách thẳng đứng, đo từ mặt dải tôn đáy đến đỉnh xà boong mạn khô mạn, điểm chiều dài tàu L Trường hợp vách kín nước dâng lên đến boong cao boong mạn khơ, chiều cao mạn đo đến boong vách Chiều cao mạn để tính sức bền Ds(m) Là khoảng cách thẳng đứng, đo từ mặt dải tôn đáy đến đỉnh xà boong thượng tầng mạn boong thượng tầng boong tính tốn, đến đỉnh xà boong mạn khô, đo điểm chiều dài tàu L trường hợp khác Trường hợp khơng có boong phần tàu chiều cao mạn đo theo đường boong tưởng tượng kéo dài dọc theo đường boong tính tốn qua điểm chiều dài tàu L Chiều chìm chở hàng T(m) Là khoảng cách thẳng đứng đo từ mặt dải tôn đáy đến đường nước chở hàng Chiều chìm chở hàng thiết kế cao d(m) Là khoảng cách thẳng đứng đo từ mặt dải tôn đáy đến đường nước chở hàng thiết kế lớn nhất, điểm L Lượng chiếm nước toàn tải W(t) Là lượng chiếm nước thiết kế ứng với trạng thái toàn tải Trọng tải toàn phần DWT Là hiệu số lượng chiếm nước toàn tải W trọng lượng tàu không LWT Trọng lượng tàu khơng LWT Là lượng chiếm nước khơng kể hàng hóa, dầu đốt, dầu bôi trơn, nước dằn nước chứa két, lương thực, thực phẩm hành khách, thuyền viên tư trang họ Tốc độ tàu V(hl/h) Là tốc độ thiết kế mà tàu đạt cơng suất liên tục lớn máy chính, chạy biển lặng, trạng thái ứng với đường nước chở hàng thiết kế lớn 10 Hệ số béo thể tích Cb Là hệ số tính chia thể tích chiếm nước tương ứng với W cho tích (L.B.d) CHƯƠNG KHÁI QUÁT CHUNG VỀ KẾT CẤU TÀU 1.1 KHÁI QUÁT CHUNG 1.1.1 Khái niệm Tàu thủy cơng trình có khơng có động cơ, chun dùng để hoạt động biển vùng nước liên quan tới biển Phần lớn tàu có dạng thon gọn, thể tích ngâm nước lớn tập trung tàu giảm dần phía mũi tàu Kết cấu tàu chia hai thành phần, phần thân tàu phần thượng tầng – lầu ™ Thân tàu Thân tàu gồm tôn ghép với tạo thành lớp vỏ mỏng kín nước gia cường bên nhờ cấu ghép vng góc với tạo thành hệ thống khung dầm thân tàu Để đảm bảo tính chống chìm, đảm bảo sức bền phòng nguy hiểm hỏa hoạn cho tàu, người ta phân chia tàu thành nhiều khoang, két nhờ vách ngăn Theo chiều dài, từ đuôi lên mũi theo hướng chuyển động, thân tàu chia thành nhiều khoang, vùng nhờ vách ngăn kín nước, kín dầu liên tục từ đáy đến boong theo quy tắc đảm bảo tính chống chìm Mỗi loại tàu có yêu cầu phân khoang khác Vách khoang hàng Vách mũi Vách lái Vách khoang máy H 1.1 Phân khoang theo chiều dài tàu Vùng mút tàu phần thuộc 0,1L tính từ mút tàu (L chiều dài tàu) Phía trước tiên mũi tàu, phía sau tàu (khu vực lái) Khu vực lái thường nơi bố trí máy, thiết bị đẩy, thiết bị lái tàu Trọng tâm buồng máy đặt cách mặt phẳng sườn khoảng 0,3L phía đuôi Đoạn thân tàu thuộc 0,4L nằm phần tàu, cách sườn mũi đuôi khoảng 0,2L.Vùng lại vùng trung gian chuyển tiếp Phân khoang theo chiều rộng tàu thực vách dọc Ngoài mạn ngoài, mạn kép vách dọc (nếu có) Mặt cắt ngang thân tàu khu vực tàu có dạng gần với hình chữ nhật với hai góc phía lượn trịn Mặt cắt ngang dần phía mũi lái bị thu hẹp phía dạng gần với hình tam giác Boong Boong phụ Đáy H 1.2 Phân khoang H 1.3 Phân khoang theo chiều cao tàu theo chiều rộng tàu Phân khoang theo chiều cao tàu thực đáy tầng boong Dưới đáy ngồi, đáy (nếu có), tiếp đến vách hai bên sườn mạn tàu, tầng boong thân chính, tầng boong thượng tầng ™ Thượng tầng – lầu Thượng tầng kiến trúc tạo nên phịng kín (phịng thuyền viên, phịng sinh hoạt, phịng khách … ) bố trí boong chạy suốt từ mạn sang mạn cách mạn không 4% chiều rộng tàu Lầu b ≤ 4%B Thượng tầng (b ≤ 4%B) H 1.4 Thượng tầng lầu Thượng tầng bố trí mũi, lái hay khu vực tàu tùy thuộc yêu cầu cải thiện tính hành hải tàu để có thêm khu vực bổ sung cho trang thiết bị sinh hoạt Mạn boong thượng tầng mũi, lái hay có kết cấu tương tự thân tàu Phía thượng tầng lái hay thường bố trí lầu có buồng điều khiển tàu Lầu kiến trúc che kín mặt boongở boong boong thượng tầng biệt lập nằm cách mạn khoảng cách lớn 4% chiều rộng tàu Hay nói khác đi, lầu thượng tầng chạy phần chiều rộng tàu ( b > 4%B) 1.1.2 Khái niệm chi tiết kết cấu ™ Vỏ mỏng Phần vỏ mỏng bao gồm: Tôn vỏ bao đáy, tôn vỏ bao mạn (tạo lực cho thân tàu); tôn boong, tôn mạn thượng tầng, tôn vỏ bao vách (tăng tính chống chìm, chống hắt nước); dải tơn sàn boong dạng tôn bao sàn khác (tạo bề mặt diện tích để bố trí hàng hóa, phịng ở, phòng làm việc tàu) Vỏ bao đáy, mạn sàn boong gồm thép hàn lại với Các thép thường đặt cho chiều dài chúng chạy dọc tàu dãy hàn với theo cạnh ngắn tạo thành dải tôn vỏ Các dải tôn cấu trực tiếp nhận tải trọng chúng hàn liên kết với Dải tôn đáy nằm chiều rộng tàu gọi ky ngang Hai dải tôn kề với ky ngang hai phía dải tơn ghép mộng Dải tôn chuyển tiếp từ mạn sang đáy gọi dải tôn hông Dải tôn vỏ mạn gọi dải tôn mép mạn Dải tơn ngồi sàn boong gọi dải tôn mép boong Giao vỏ mạn mũi lái tạo thành sống mũi sống lái Đây cứng, chúng định hình dáng phần mũi tàu nhìn từ mạn tàu ™ Cơ cấu gia cường Cơ cấu gia cường cấu cấu tạo từ thép L,U,I,T … Bản thành Chúng nối ghép vng góc với hàn với tơn vỏ bao tàu với mục đích gia cường cho tơn vỏ bao dải tôn khác nhằm đảm bảo độ Bảncánh (mép) bền cục độ bền chung thân tàu H 1.5 Cơ cấu thân tàu 1.1.3 Khảo sát chi tiết kết cấu H 1.6 Kết cấu chung thân tàu Mũi tàu Boong mũi Lầu Be chắn gió, mạn giả Lan can, tay vịn Tôn mạn 13 Miệng quầy ngang 14 Sống mũi 15 Sống đuôi Buồng lái Lầu lái Đi (vịm lái) 10 Đáy 11 Miệng hầm hàng 12 Miệng quầy dọc 16.Đường boong 17 Mối hàn dọc 18 Mối hàn ngang H 1.7 Các kết cấu tổ hợp tàu Thượng tầng đuôi Boong Boong dạo Boong xuồng cứu sinh Boong dạo Boong điều khiển Boong la bàn Thượng tầng mũi Bong thứ hai 10 Buồng máy lái 11 Hầm trục lái 12 Két đuôi tàu 13 Két mạn tầu 14 Hầm trục chân vịt 15 Két sâu 16 Buồng máy 17 Khoang hàng 18 Hầm xích neo 19 Két mũi 20 Thành miệng buồng máy 21 Sống đuôi 22 Đà ngang dâng cao 23 Vách 24 Vách kín nước 25 Vách sóng 26 Bệ máy 27 Đáy đơi 28 Vách dọc tâm 29 Sống boong 30.Vách chống va 10 H 1.8 Mặt cắt sườn tàu hệ thống kết cấu dọc Ky, dải tơn đáy Sống đáy Sống phụ đáy Dầm dọc đáy Dầm dọc đáy Sườn Sống dọc mạn Sườn khoẻ 9.Mã hơng 10.Tơn đáy ngồi 11.Đà ngang 12.Tôn đáy 13 Vây giảm lắc 14.Tôn mạn 15.Dải tôn mép mạn 16.Nẹp mép boong 17.Dải tôn mép boong 18.Boong 19.Dầm dọc boong 20.Tơn mạn chắn sóng 21.Cột nẹp mạn chắn sóng 22.Lan can, tay vịn 23.Sống miệng hầmhàng 24.Thành dọc miệng hầmhàng 25.Cột chống 26.Xà ngang miệng hầm 27.Mã chống vặn 28.Mã 29.Mã xà 30.Tấm mặt, mép 31.Lỗ người chui 32.Lỗ giảm trọng lượng 33.Lỗ đường ống chui qua 34.Sống đáy 35.Vách dọc 36.Tấm mặt 37.Nẹp gia cường 38.Xà phía 39.Xà ngang đáy 40.Sống phụ đáy 41.Sống phụ 11 H 1.9 Mặt cắt sườn tàu hệ thống kết cấu dọc Sống 18.Xà ngang boong thứ hai 36.Vây giảm lắc Sống phụ 19.Mã xà ngang 37.Mã gia cường sống Dầm dọc đáy 20.Bong thứ hai 38.Mã gia cường sống hông Dầm dọc đáy 21.Bong 39.Đà ngang kín nước Đà ngang đặc 40.Mã gia cường đà ngang 22.Tấm mép boong Dải tôn đáy kín nước 23.Mã chống vặn Dải tơn liền kề với 41.Nẹp đứng 24.Xà ngang boong dải tôn đáy 42.Thanh chống 25.Dầm dọc boong Tôn đáy 43.Lỗ khoét cho đường hàn 26.Sống boong Dải tôn hông chui qua 27.Thành miệng khoang hàng 10.Tôn mạn 44.Lỗ khoét giảm trọng 28.Xà ngang boong khỏe 11.Dải tôn đỉnh mạn lượng 29.Sừờn khỏe 12.Dải tôn mép mạn 45.Sống hông nghiêng 30.Cột chống khoang 13.Tôn đáy 46.Lỗ khoét người chui 31.Cột chống nội boong 14.Mã hơng 47.Vách kín nước 32.Tơn mạn chắn sóng 15.Tấm ốp 48.Nẹp vách 33.Tay vịn 16.Sườn khoang 49.Tấm đệm chân cột chống 34.Cột nẹp mạn chắn sóng 17.Sườn nội boong 35.Nẹp nằm 12 H 1.10 Mặt cắt sườn tàu hệ thống kết cấu ngang 16.Vây giảm lắc Tấm tôn đáy Sống đáy 17.Tơn mạn chắn sóng Dải tơn đáy 18.Sườn Sống phụ đáy 19.Mã hông Sống hông 20.Mã xà ngang boong Tôn đáy 21.Xà ngang boong Tơn đáy ngồi 22.Boong Lỗ người chui 23.Nẹp nằm Đà ngang đáy 24 Cột nẹp be chắn sóng 10.Dầm ngang đáy 25 Thanh thép góc mép mạn 11.Dầm gang đáy 26.Tay vịn mạn chắn song 12.Dải tôn hông 27.Tấm ốp lườn 13.Dải tôn mép mạn 28.Thành quây dọc miệng hầm hàng 14.Tôn mạn 29.Xà ngang miệng hầm hàng 15.Boong 30 Sườn khỏe 13 H 1.11 Mặt cắt sườn tàu hệ thống kết cấu ngang Tấm tôn đáy Sống đáy Dảitơn giữađáytrên Sống phụ đáy Sống hông nằm ngang Tôn đáy Tơn đáy ngồi Đà ngang đáy Lỗ người chui 10.Dầm ngang đáy 11.Dầm gang đáy 12.Dải tôn hông 13.Dải tôn mép mạn 14.Tôn mạn 15.Boong 16 Vây giảm lắc 17.Mạn giả 18.Sườn 19.Mã hông 20.Mã xà 21.Xà ngang boong 22.Boong che 23.Nẹp nằm 24 Thanh thép góc mép mạn 25.Cột nẹp be chắn sóng 26.Tay vịn 27.Thành quây miệng hầm hàng 14 1.1.4 Khái niệm khung dàn tàu H 1.12 Khung dàn tàu Mã liên kết Khung dàn boong Khoang két Khung dàn mạn Khung dàn đáy Bảng 1.1 Kết cấu khung dàn tàu Khungdàn Giới hạn theo chiều dọc Dàn đáy Dàn mạn Hai vách ngăn ngang kề Mạn với vách ngăn dọc gần hai vách ngăn dọc kề hai mạn tàu Hai vách ngăn ngang kề Đáy tàu boong gần hai boong kề đáy boong Dàn boong Hai vách ngăn ngang kề Dàn vách Giới hạn theo chiều ngang Các tầng boong với tầng boong với đáy Mạn vách ngăn dọc gần hai vách ngăn dọc kề hai mạn tàu Mạn vách ngăn dọc gần hai vách ngăn dọc kề hai mạn tàu Hệ khung gia cường cho lớp vỏ mỏng kín nước gồm cấu chạy dọc ngang thân tàu, liên kết với liên kết với vỏ đáy, vỏ mạn sàn boong Hệ khung phẳng cấu thành từ hệ khung nằm mặt phẳng liên kết cứng với nút Do liên kết cứng với nên khung bị uốn gây uốn cho lại 15 Khung chịu tác dụng tải trọng nằm mặt phẳng khung Các khung tham gia vào thân tàu phân loại theo hình dạng hợp thành, khung thẳng khung cong Khung thẳng cấu thành từ thẳng gần thẳng Khung cong khung mà phần hợp thành có dạng cong Hệ khung dàn hệ thống hệ khung hàn với nhau, hàn với lớp vỏ với vành đế Thanh theo hướng có vai trị hỗ trợ để chạy theo hướng cịn lại, có độ cứng lớn ta gọi giằng Các cịn lại hướng (thanh bản) Vành đế thường có dạng gần chữ nhật hình thàng Vành đế khung dàn khung dàn khác tạo thành Các khung dàn nằm mặt phẳng vng góc với mặt phẳng khung dàn xét Tập hợp tất dàn đáy, dàn mạn, dàn boong, dàn vách tàu tương ứng tạo thành đáy tàu, mạn tàu, boong tàu vách tàu Boong chạy suốt chiều dài chiều rộng tàu, bị đứt đoạn khu vực buồng máy Boong lửng chiếm phần chiều dài phần chiều rộng tàu Các boong boong lửng gồm sàn gia cường khung gọi tên theo thứ tự từ xuống dưới: boong boong thứ nhất, tiếp đến boong thứ hai v.v boong Mạn giả kết cấu khơng kín nước boong theo mép mạn có độ cao xấp xỉ 1m, gia cường cột thượng tầng mũi thượng tầng thượng tầng thượng tầng lái Kết cấu nhằm nâng cao độ an toàn cho thuyền viên, chống hắt nước lên boong điều kiện sóng gió, đảm bảo an tồn hàng hóa boong Phần mũi tàu thơng thường có mạn giả dù thượng tầng mũi có khơng Lan can tay vịn gồm cột đỡ cho dãy dây cáp ống để bảo vệ cho thuyền viên không rơi khỏi mạn Các vách ngăn kết cấu phẳng dạng gia cường, phân chia thân tàu thành khoang Vách ngăn kín nước, kín dầu phân chia thân tàu thành khoang riêng biệt Vách ngăn song song với mặt cắt dọc tâm tàu gọi vách dọc Vách ngăn nằm mặt cắt ngang tàu gọi vách ngang Vách ngăn ngang tính từ mũi vách chống va mũi Phần không gian giới hạn vách chống va mũi hai mạn gọi khoang chống va mũi Vách ngăn ngang sau tính từ mũi vách chống va lái Phần không gian giới hạn vách chống va lái hai mạn gọi khoang chống va lái 16 1.1.5 Hệ thống khung dầm cấu Vỏ tàu gia cường cấu giao chạy dọc ngang thân tàu tạo thành hệ khung dầm cấu Các cấu ngang tạo thành hệ khung dầm ngang, dọc tạo thành hệ khung dầm dọc Các cấu ngang gia cường vỏ đáy đà ngang đáy, gia cường vỏ mạn sườn, gia cường sàn boong xà ngang Sườn khỏe, xà khỏe có kích thước lớn so với cấu tên Chúng đặt xen kẽ với sườn , xà Các đà ngang đáy, sườn xà ngang thường đặt mặt cắt ngang thân tàu chúng liên kết với nhờ mã tạo thành khung sườn Mã hông liên kết sườn với đà ngang đáy Mã xà liên kết sườn với xà ngang Các cấu dọc thường cắt cấu ngang góc xấp xỉ 90° Cơ cấu dọc cắt đà ngang đáy dầm dọc đáy Cơ cấu dọc đặt mặt cắt dọc tâm tàu sống đáy (ky đứng) Các dầm dọc nằm gần mạn đặt hông tàu ky hông Cơ cấu dọc đỡ sườn sống dọc mạn Cơ cấu dọc đỡ xà ngang sống dọc boong Nẹp dọc cấu dọc có kích thước nhỏ sống dầm nhằm tăng độ ổn định cho vỏ sàn Phần lớn đà ngang đáy sống dọc đáy có chiều cao phủ phía sàn kín nước tạo thành đáy Đáy với đáy ngồi tạo thành đáy đơi Các cấu dọc thường đỡ vách ngăn ngang Các vách ngăn ngang bao gồm cấu thẳng đứng gọi nẹp đứng Nếu độ cao nẹp đứng lớn cần gia cường nẹp ngang gọi nẹp nằm Ngồi cịn có cấu dọc có kích thước lớn cấu loại nhằm tăng độ ổn định cho vỏ sàn, nẹp dọc Thông thường cấu dàn hệ thống dầm cấu phải bố trí mặt phẳng liên kết chắn với để tạo thành khung cứng khung khỏe tàu 17 Bảng 1.2 Hệ thống cấu Dàn tàu Đáy Mạn Boong Loại Cơ cấu Cơ cấu ngang Dầm dọc đáy (tàu đáy đơn) Dầm dọc đáy Thường Dầm dọc đáy ngồi (đáy đơi) Sống phụ giảm nhẹ (thay dầm dọc) Sống đáy Khỏe Sống hộp thay cho sống Sống phụ đáy Sống phụ đáy bổ sung Thường Xà dọc mạn ( dầm dọc mạn) Đà ngang thường Đà ngang khung Đà ngang giảm nhẹ Khỏe Sườn khỏe Sống dọc mạn Thường Xà dọc boong Khỏe Vách Cơ cấu dọc Sống dọc boong Thường Nẹp nằm Khỏe Sống nằm vách dọc Đà ngang kín nước Đà ngang khỏe (đà ngang đặc đà ngang đầy) Sườn thường Xà ngang boongthường Xà ngang boong cụt Xà ngang boong khỏe Bán xà ngang boong khỏe (dầm công xon) Nẹp đứng Sống đứng vách dọc Bảng 1.3 Hệ thống khung dầm cấu Loại khung dầm Khung cứng Khung ngang Khung khỏe Khung cứng Khung dọc Khung khỏe Khung cứng Khung nằm Khung khỏe Cơ cấu Đà ngang thường Sườn thường , Nẹp đứng Xà ngang boong thường Đà ngang đầy Sườn khỏe , Sống đứng Xà ngang boong khỏe Dầm dọc đáy , Nẹp đứng vách ngang Xà dọc boong Sống (sống phụ) Sống đứng vách, Sống boong Nẹp khỏe vách ngang Xà dọc mạn Nẹp nằm vách ngang Nẹp nằm vách dọc Sống mạn , Vách dọc Sống nằm vách ngang 18 1.1.6 Những yêu cầu thiết kế kết cấu thân tàu ƒ Tính an toàn Dưới tác dụng ngoại lực, tàu phải đảm bảo độ bền, độ cứng độ ổn định cần thiết Hay nói khác đi, kết cấu với chức hoạt động bình thường trình khai thác tàu Ngoài kết cấu cần phải có độ dự trữ bền cần thiết ƒ Tính sử dụng Việc bố trí kết cấu lựa chọn kích thước kết cấu phải phù hợp với yêu cầu kinh doanh, yêu cầu khai thác sử dụng tàu Nghĩa kết cấu khơng làm dung tích chứa hàng, không cản trở thao tác cho việc xếp dỡ hàng hóa, khơng cản trở thao tác thuỷ thủ, thuyền viên hành khách tàu ƒ Tính hồn chỉnh Vì tàu kiến trúc phức tạp mặt nước nên việc bố trí thiết kế kết cấu phải đồng với bố trí tổng thể bố trí thiết bị, tạo nên thể thống hoàn chỉnh, đảm bảo hoạt động ăn khớp tất phận tàu ƒ Tính công nghệ Phải đảm bảo khả áp dụng quy trình cơng nghệ tiên tiến đồng thời phải phù hợp với điều kiện thực tế nước Khi thiết kế phải đảm bảo thi công dễ dàng, giảm nhẹ cường độ lao động nâng cao suất lao động, tiện lợi sửa chữa bảo dưỡng Áp dụng rộng rãi phương pháp hàn, cắt kim loại giới hóa, giảm khối lượng cơng việc điều chỉnh lắp ráp hàn ƒ Tính thẩm mỹ đại Kết cấu phải tạo cho tàu có kiểu dáng đẹp, hấp dẫn, kết cấu đại phù hợp trình độ phát triển khoa học kĩ thuật thị hiếu khách hàng ƒ Tính kinh tế Phải tối ưu hóa thiết kế để tiết kiệm nguyên vật liệu, giảm khối lượng kết cấu nhằm giảm trọng lượng tàu không tới mức tối ưu, giảm giá thành đóng tới tối thiểu, cho giá trị kinh tế cao Các yêu cầu có quan hệ mật thiết với Vì nhiệm vụ người thiết kế phải dung hòa cách hợp lý mâu thuẫn thiết kế định hoàn thiện kết cấu thân tàu hiệu kinh tế kỹ thuật khai thác tàu 19 1.1.7 Các phương pháp thiết kế kết cấu thân tàu ƒ Thiết kế theo tàu mẫu Phương pháp chủ yếu dựa vào hình thức kết cấu, kích thước kết cấu, thực tế hàng hải tàu mẫu, kết hợp với kinh nghiệm thiết kế kiến thức lý thuyết thiết kế tính chuyển cho tàu mới.Tàu mẫu thường tàu kiểu với tàu thiết kế có thơng số sát với điều kiện khai thác, hệ thống kết cấu tương tự Cần tránh lặp lại, copy trực tiếp làm giảm hiệu phương pháp tính tốn Phương pháp chủ yếu dựa vào tàu mẫu kinh nghiệm nên việc lựa chọn phân tích tàu mẫu thích hợp cần thiết có tính chất định Thiết kế theo phương pháp nhanh, độ tin cậy cao, áp dụng thiết kế loại tàu thông thường ƒ Thiết kế theo quy phạm kết cấu thân tàu Quy phạm kết cấu thân tàu tập hợp kinh nghiệm thiết kế kết cấu, chế tạo, sửa chữa sử dụng tàu Phương pháp đơn giản, thực dụng, thường đảm bảo sức bền thân tàu ứng dụng rộng rãi thiết kế tàu dân dụng Tuy nhiên hạn chế kết cấu thường lạc hậu, loại tàu có kích thước tính đặc biệt, cần phải xét riêng biệt Bên cạnh đó, nhược điểm quy phạm kích thước đảm bảo điều kiện bền liên kết thân tàu xác định theo kích thước Điều khơng tính đến đặc thù riêng ảnh hưởng đến lựa chọn kích thước kết cấu liên kết tàu Ví dụ , mơ men uốn chung thân tàu thay đổi phụ thuộc vào cách xếp hàng, vị trí buồng máy, nhiên liệu, dự trữ, tuyến hình ƒ Thiết kế theo tính tốn lý thuyết Do hình dáng thân tàu, loại máy bố trí tàu không giống Đặc biệt tàu cỡ lớn, loại tàu đặc biệt, quy phạm bao gồm tất đặc trưng Vì cần phải vận dụng kiến thức học kết cấu xây dựng mơ hình, dùng phương pháp tính toán sức bền để thiết kế kết cấu thân tàu Hiện nay, nhờ máy tính điện tử, việc ứng dụng phương pháp tính tốn sức bền thiết kế kết cấu thân tàu ngày hoàn thiện Phương pháp thết kế áp dụng để thiết kế loại tàu mới, tàu đặc biệt Và đặc biệt áp dụng kiểm tra lại kết cấu sau thiết kế theo quy phạm Tuy nhiên khối lượng tính tốn theo phương pháp lớn, phức tạp Tóm lại, vào đặc điểm tàu mà đưa lựa chọn phương pháp thiết kế thích hợp Đối với tàu dân dụng thông thường, chủ yếu dựa vào quy phạm để thiết kế kết cấu thân tàu Khi cần thiết, dùng phương pháp tính tốn sức bền để kiểm nghiệm nhằm bổ sung điểm chưa hoàn hảo quy phạm 20