được ứng dụng rộng rói tại nước ta.
2.4.1.1 Phương phỏp hạ thuỷ bằng đà tàu:
*) Đà tàu là cụng trỡnh thuỷ cú dạng mặt nghiờng dựng để đúng mới tàu. Tàu sau khi đúng xong, dưới tỏc dụng của trọng lượng bản than sẽ trượt xuống nước (quỏ trỡnh hạ thuỷ) theo đường trượt nghiờng (Hỡnh 4.1).
Đà tàu chỉ cú thể đưa tàu xuống nước mà khụng thể đưa tàu lờn bờ được nờn chỉ dung để đúng mới tàu.
*) Cỏc thụng số cơ bản để xõy dựng đà tàu:
1. Độ dốc đường trượt: Đõy là một trong những thong số quan trọng của đà tàu , cú ảnh hưởng trực tiếp đến giỏ thành cụng trỡnh và an toàn của tàu khi hạ thuỷ.
Những yếu tố ảnh hưởng đến độ dốc đường trượt là kớch thước và trọng lượng hạ thuỷ tàu, hệ số ma sỏt giữa dầm đường trượt với xe trượt. Điều kiện cần là phải đảm bảo điều kiện hạ thuỷ, dưới tỏc dụng của trọng lực, tàu cú thể tự xuống nước được.
Độ dốc lớn cú thể giảm bớt chiều dài đà tàu, giỏ thành cụng trỡnh hạ nhưng lại cú những nhược điểm là: Tạo ra ỏp lực đầu tàu lớn dễ gõy biến dạng thõn tàu và ảnh hưởng đến kết cấu đường trượt; Đỉnh đà tàu cao so với mặt bằng chung của nhà
mỏy, làm hạn chế một phần khả năng làm việc của thiết bị cẩu; Làm cho đuụi tàu dễ lao cắm xuống nước gõy nguy hiểm cho tàu trong quỏ trỡnh hạ thuỷ.
Độ dốc đà tàu thường do yờu cầu cụng nghệ của nhà mỏy: -Tàu cỡ lớn, chiều dài tàu trờn 150 m, độ dốc i = 1:24 ữ 1:20; -Tàu cỡ vừa, chiều dài tàu từ 80 ữ 150 m, độ dốc i = 1:20 ữ 1:16;
-Tàu cỡ nhỏ, chiều dài tàu dưới 80 m, độ dốc i = 1:16 ữ 1:12;
2. Mực nước hạ thuỷ: Mực nước thiết kế trong đà tàu cũng gồm mực nước cao thiết kế (MNCTK) và mực nước thấp thiết kế (MNTTK). Mực nước thấp thiết kế thường lấy làm mực nước hạ thuỷ (MNHT) và là một trong những thụng số quan trọng cú ảnh hưởng nhiều tới quy mụ và giỏ thành xõy dựng cụng trỡnh. Nếu MNTTK lấy với tần suất cao thỡ việc hạ thuỷ khỏ thuận lợi, ớt phải chờ con nước nhưng giỏ thành cụng trỡnh lại cao. Ngược lại, nếu lấy với tần suất thấp thỡ việc hạ thuỷ phải chờ con nước nhưng giỏ thành xõy dựng lại thấp hơn.
Vỡ vậy, việc chọn MNHT phải dựa trờn đỏnh giỏ phõn tớch cỏc chỉ tiờu kinh tế kỹ thuật của từng nhà mỏy.
3. Độ sõu đầu mỳt đà tàu: Độ sõu đầu mỳt đà tàu h (Hỡnh 4.11) ảnh hưởng đến giỏ thành và an toàn của tàu khi hạ thuỷ. Trị số của nú phải thoả món yờu cầu khi đầu tàu trượt đến mỳt đà thỡ tàu phải hoàn toàn nổi lờn. Cú thể xỏc định gần đỳng h theo cụng thức sau: Z L B Q h t t. .δ. = (Tài liệu [6]) (2.1) Trong đú:
h- Độ sõu đầu mỳt đà tàu, tớnh từ MNHT;
Q- Trọng lượng hạ thuỷ của tàu (theo kinh nghiệm thường bằng 1/3 lượng gión nước khi chở đầy hàng;
Bt, Lt - Chiều rộng và chiều dài tàu;
δ - Hệ số xột đến hỡnh dạng thõn tàu, δ=0,7 ữ0,8 Z - Hệ số xột đến sự khụng đồng đều mớn nước, Z=0,8.
4. Độ sõu phớa trước mỳt đà: Độ sõu phớa trước mỳt đà H (Hỡnh 4.11) phải đảm bảo khi đầu tàu rời khỏi đà khụng va phải đỏy.
34 5. Cao trỡnh bệ tàu: Bệ tàu phải đặt ở cao trỡnh đảm bảo điều kiện sản xuất bỡnh thường của nhà mỏy, cú thể lấy như sau:
- Ở vựng cú thuỷ triều, bệ phải đặt cao hơn mực nước cao nhất, nếu đà cú đờ quai thỡ cú thể đặt thấp hơn.
- Ở vựng khụng cú thuỷ triều, bệ đặt ngang cao trỡnh nhà mỏy theo mực nước cao thiết kế tương ứng với một tần suất nào đú cú thể cho phộp ngập một thời gian ngắn khi cú lũ và phụ thuộc vào cấp của nhà mỏy.
6. Kớch thước mặt bằng của đà tàu: Đõy là kớch thước liờn quan đến quy hoạch vị trớ địa lý và quy mụ chung của nhà mỏy. Do đú nú được tớnh toỏn, xem xột rất kỹ để phự hợp với mở rộng hay xõy dựng mới.
*) Ưu và nhược điểm của hạ thuỷ bằng phương phỏp sử dụng đà tàu
Ưu điểm nổi bật của đà tàu là cú giỏ thành xõy dựng thấp hơn so với cỏc loại cụng trỡnh nõng hạ tàu khỏc, kết cấu đơn giản nờn cụng tỏcduy tu bảo dưỡng ớt vbà cú thể đúng mới tàu đến 50.000 DWT. Mặc dự điều kiện sử dụng khai thỏc cú phần hạn chế nhưng vẫn được coi là phương ỏn khả thi.
Nhược điểm của đà tàu: trước đõy, khi đúng mới tàu, phần lớn cỏc cụng việc như phúng vỏ, hàn, lắp mỏy … đều được tiến hành trờn đà nờn thời gian đúng một con tàu là rất lõu, hiệu suất sử dụng đà là rất thấp. Ngày nay, với cụng nghệ hiện đại, đà cú ý nghĩa như một bệ tàu và tại đõy chỉ tiến hành lắp ghộp cỏc phõn đoạn tàu thành một thõn tàu hoàn chỉnh. Tuy thời gian tàu nằm trờn đà đó rỳt ngắn được đỏng kể, song vẫn bị hạn chế về mặt điều kiện sử dụng so với cỏc cụng trỡnh khỏc như triền, ụ và sàn nõng (những cụng trỡnh này phục vụ được nhiều bệ). Một nhược điểm chủ yếu của đà tàu là việc hạ thuỷ thường khụng an toàn, ỏp lực đầu tàu gõy ứng suất phụ làm biến dạng thõn tàu, kỹ thuật hạ thuỷ tương đối khú khăn, trước đõy đối với tàu lớn phải làm dầm đường trượt tạm thời (thường là 2 đường) dẫn đến tăng khối lượng cụng việc khi hạ thuỷ.
Khoảng mấy chục năm về trước, đà tàu là loại cụng trỡnh chủ yếu trong cỏc nhà mỏy đúng mới tàu cỡ vừa và nhỏ. Ngày nay, ngành cụng nghiệp đúng tàu phỏt triển mạnh mẽ nhằm đỏp ứng nhu cầu vận tải bằng đường biển ngày càng tăng . Điều này dẫn đến vai trũ thống trị của đà tàu khụng cũn nữa nhất là từ khi Nhà mỏy
đúng tàu Hạ Long - Quảng Ninh hạ thuỷ tàu 53.000 DWT bằng đà tàu gặp sự cố vào cuối năm 2006 thỡ việc hạ thuỷ cỏc tàu cú tải trọng lớn đang được xem xột lại.
2.4.1.2 Phương phỏp hạ thuỷ bằng triền
*) Triền tàu là một dạng cụng trỡnh thuỷ cụng mỏi nghiờng trong nhà mỏy đúng tàu mới hoặc sửa chữa tàu thuỷ mà trờn mỏi cú hệ thống đường ray cho xe triền đỡ tàu trực tiếp hoặc đỡ tàu giỏn tiếp qua xe chở tàu, để hạ thuỷ hoặc đưa tàu lờn bờ.
Theo lịch sử phỏt triền thỡ triền tàu xuất hiện sau đà tàu, trước ụ và sàn nõng. Cú thể núi lịch sử triền tàu gắn liền với cuộc cỏch mạng cơ khớ toỏn thế giới vỡ nú gắn liền với xe triền, xe chở tàu, xe đường hào, bàn quay để di chuyển tàu theo ý muốn của con người.
Triền tàu khả phổ biến trong cỏc nhà mỏy đúng mới và sửa chữa tàu thuỷ, cũng như cỏc phương tiện nổi ở trong và ngoài nước, đặc biệt rất thớch hợp với cỏc loại tàu vừa và nhỏ. Hầu hết cỏc nhà mỏy đúng tàu ở Việt Nam đều cú triền tàu: Bạch Đằng, Hạ Long, Biến Kiền, Sụng Thu, Sụng Hàn, nhất là triền cú mặt ở cỏc nhà mỏy của tỉnh do sở quản lý.
*) Cỏc thụng số cơ bản khi xõy dựng triền tàu. 1. Độ dốc i của đường triền
Độ dốc i đường triền chủ yếu phụ thuộc vào địa hỡnh và địa chất sau đú pụ thuộc vào hệ thống cơ khớ (xe, tời…)
Theo kinh nghiệm độ dốc i cú thể chọn theo bảng sau:
Bảng 4: Độ dốc i đối với triền tàu (Theo tài liệu [6])
N0 Loại đường triền Độ dốc i
1 Triền ngang a. Tàu 100 ữ 250 DWT b. Tàu ≤ 1000 DWT 1:8 ữ 1:4 1:12 ữ 1:8 2 Triền dọc: a. Tàu 100 ữ 250 DWT b. Tàu ≤ 1000 DWT c. Tàu ≥ 1000 DWT 1:6 ữ 1:10 1:10 ữ 1:14 1:14 ữ 1:20 2. Chiều sõu mỳt đường triền
36 a. Triền dọc xe giỏ bằng
Chiều sõu mỳt đường triền Hm được tớnh theo:
Hm = T + k + ax + Lx sinα (2.2) Trong đú:
T: Mớn nước khụng tải hay mớn nược hạ thuỷ
K: Độ sõu dự trữ giữa đệm tàu, đỏy tàu và chiều cao đệm kờ k ≈ 0,3ữ0,4m. Lưu ý: Chiều cao đệm kờ thường lấy 0,2ữ0,3m, cũn độ dự trữ 0,1ữ0,15m
ax: Chiều cao giỏ xe bằng; ax = 0,8ữ0,15m Lx=(0,85ữ0,9)Lt
α: Gúc nghiờng của triền dọc lấy theo bảng (4)
Lưu ý: Hm lấy mốc từ mực nước khai thỏc (mực nước hạ thuỷ)
Hỡnh 2.17 Sơ đồ xỏc định chiều sõu mỳt đường triền dọc xe giỏ bằng b. Triền dọc xe giỏ nghiờng (Hỡnh 2.17)
Hm = T + k + ∑ai (2.3) T và k cú ý nghĩa như trờn
∑ai: Tổng chiều cao cỏc tầng xe: ∑ai = at + ac
at:Chiều cao xe đường triền lấy ở mộp ngoài; ac: Chiều cao xe chở tàu (xe giỏ bằng). c. Triền ngang 3 tầng xe
Hm = T + k + ∑ai + Lx sinα (2.4) Trong đú: ai (i=1-3) là chiều cao của cỏc tầng xe.
Hm = T + k + at + ac + Lx sinα (2.5) Trong đú:
at: Chiều cao giỏ trong xe giỏ nghiờng đường triền at = 1,0ữ 1,6m; at: chiều cao xe giỏ bằng chở tàu ac = 1,0ữ 1,6m;
Lx: Chiều dài của xe nghiờng;
e. Triền ngang ray lệch trờn mỏi, hai tầng xe.
Hm = T + k + hx1 + hx2 + iB/2 (2.6) Trong đú:
T: Mớn nước tàu
Hx1: Chiều cao xe tầng dưới: hx1 = 1,0ữ 1,6m Hx2: Chiều cao xe tầng trờn: hx2 = 1,0ữ 1,2m i: độ dốc đường triền lấy theo bảng 4.
k = 0,3 – 0,4 m (đệm kờ thường bằng gỗ)
B: Khoảng cỏch hai bỏnh xe của cụm bỏnh xe tự quay 0,8 – 1,2 m. g. Triền ngang ray lệch trờn mặt bói, hai tầng xe
Hm = T + k + h’x1 +ibx1+ hx2 + iB/2 (2.7) Trong đú:
h'x1: Chiều cao phớa trong xe giỏ nghiờng; hx1: chiều cao phớa ngoài xe giỏ nghiờng
hx1 = h’x1 + ibx1
bx1: Khoảng cỏch giữa tõm hai bỏnh xe triền 3. Chiều dài đường triền
a. Đối với triền dọc:
i Hm H L p + = (2.8) Trong đú:
Hm: Chiều sõu mỳt đường triền được xỏc định theo cỏc cụng thức trờn Hp: Độ chờnh lệch giữa MNCTK và MNHT
Hp= MNCTK – MNHT b. Đối với triền ngang:
38 ( ) i H H a H L − + p + m = 0 (2.9) H0: Độ chờnh giữa MNCTK với cao độ mặt đất nhà mỏy.
*) Ưu và nhược điểm của phương phỏp hạ thuỷ bằng triền.
Phạm vi ứng dụng của triền tàu thường hướng tới cỏc điều kiện sau đõy: - Nhà mỏy cú chức năng sửa chữa vượt trội chức năng đúng mới.
- Tàu đúng mới và sửa chữa là tàu vừa và nhỏ: sà lan, tàu đỏnh cỏ, tàu kỹ thuật, tàu khỏch nội địa, tàu quõn sự loại nhỏ, tàu chở hang ≤3000DWT
- Vị trớ nhà mỏy nằm trờn cỏc triền sụng, cỏc vịnh nhỏ, cỏc hồ nhõn tạo, hồ tự nhiờn mà mỏi dốc nền đất cho phộp m= 6 – 20.
- Nền đất đủ sức chịu tải do xe và tàu truyền xuống, luụn luụn đảm bảo cỏc đường ray đạt cỏc chỉ tiờu kỹ thuật.
- Khụng hạn chế bởi độ chờnh mức nước giữa mực nước cao và thấp.
- Ít bị tỏc động xõm thực của nước cũng như mụi trường khụng khớ làm gỉ sắt đường ray xe triền, cũng như sự bồi lắng của phự sa và cỏc yếu tố tự nhiờn khỏc. - Điều kiện cuối cựng hướng tới triền là vốn đầu tư khụng lớn. So với ụ khụ, ụ nổi, ụ nước và sàn nõng, vốn đầu tư cho triền thường chỉ bằng 1/3 – 2/3 vốn đầu tư của ụ khụ.
Bảy điều kiện trờn được xột đồng bộ cho việc quyết định chọn hay khụng chọn phương ỏn triền tàu.
2.4.1.3 Phương phỏp hạ thuỷ bằng sàn nõng:
*) Sàn nõng tàu là một sàn với mục đớch duy nhất để nõng tựa cựng với hệ khung bao gổm cả xe chở tàu, tới cao trỡnh phự hợp để chuyển tàu vào bờ. Thiết kế sàn nõng phải quan tõm tới hai khớa cạnh sau:
- Kết cấu cú dạng trọng lượng nhẹ để giảm ỏp lực kộo của tời cũng như lực kộo của cỏc thiết bị cơ khớ khỏc khi nõng tàu. Kết cấu sàn cú thẻ bằng bờ tụng cốt thộp, bằng thộp hoặc liờn hợp cả bờ tụng cốt thộp và thộp.
- Sàn đủ độ bền chịu cả tải trọng tĩnh và tải trọng động khi nõng tàu. Mấu chốt độ bền của kết cấu sàn là kết cấu khung gồm dầm ngang chớnh và dầm dọc phụ. Cỏc đầu dầm chớnh đều gắn vào tời kộo. Cỏc khung dầm chớnh được bố trớ cỏch đều
nhau dọc theo chiều dài sàn với khoảng cỏch bằng đỳng khoảng cỏch đặt tời trờn mặt bến.
*) Một số vấn đề nũng cốt của việc thiết kế sàn: a. Kết cấu sàn: gồm cú sàn nối khớp và sàn kết cấu cứng b. Kớch thước sàn
- Chiều dài sàn: Ls = (0,9 – 0,95) Lt (Lt là chiều dài thiết kế) - Chiều rộng sàn: Bs = (1,7 – 2,0) Bt
Bt: Chiều rộng tàu thiết kế. - Chiều cao hs của sàn: hs = 2,0 – 2,5 m - Chiều sõu õu sàn:
H = T0 + h1 + h +∑Zi (2.10)
Trong đú:
T0: Mớn nước khụng hang của tàu định vào sửa chữa. Thường khi nõng tàu khụng cú nước dẫn.
h1: Chiều cao xe chở tàu kể cả khối kờ. Đõy là xe giỏ bằng cú thể lấy h1 = 1,0 -1,2 m
hs: Chiều dày hay chiều cao sản thường: hs=2 – 2,5 m
∑Zi: Tổng dự trữ chiều sõu do sa bồi, do sàn nghiờng khi điều khiển tời, do cỏc yếu tố động lực biển, cú thể tham khảo trong cỏch tớnh độ sõu bến.
- Chiều cao nõng sàn: phụ thuộc vào sức nõng của tời *) Ưu nhược điểm của sàn nõng:
- Trong việc sử dụng sàn nõng đũi hỏi cỏc cụng trỡnh thuỷ cụng gồm nhiều hạng mục:
+ Kết cấu bến hay kết cấu đài đặt tời + Sàn đặt tàu
+ Kết cấu bến phụ trợ hoặc kố lõn cận cạnh kết cấu đài đặt tời, số lượng chiều dài, độ sõu hạng mục cụng trỡnh này phụ thuộc vào mặt bằng cụng trỡnh cụ thể của khu nước và khu lónh thổ toàn nhà mỏy;
+ Luồng vào õu
- Sử dụng cỏc thiết bị cơ khớ: Tời điện, kớch điện, tời hoặc kớch thuỷ lực; kớch thuỷ lực cú cỏc bụ kẹp, pớt tụng thuỷ lực, hệ trục vớt dài, dàn cần cẩu cao hơn chiều
40 cao tàu…trong trường hợp này thời gian nõng tàu lõu hơn so với tời gấp đụi lần. Hiện tại chưa được sử dụng rộng rói tại Việt Nam, chỉ được sử dụng tại nhà mỏy đúng tàu Sụng Thu do đầu tư tốn kộm…
2.4.1.4 Phương phỏp hạ thuỷ bằng ụ khụ:
Ụ khụ được thiết kế và xõy dựng là một vấn đề xõy dựng vụ cựng quan trọng và khú khăn bởi phải giải quyết một cỏch hài hoà đồng thời cả về kỹ thuật và kinh tế.
Bước đầu phải xỏc định kớch thước của ụ: Chiều dài, chiều rộng, dộ sõu và cỏc thụng số hỡnh học khỏc kốm theo. Cỏc kớch thước này phải thoả món tàu thiết kế lớn nhất vào ụ cho cả tuổi thọ lõu dài (50-100) năm. Do xu huớng tàu đúng mới hoặc tàu sửa chữa cú trọng tải ngày càng lớn vỡ vậy bài toỏn kinh tế được xuyờn suốt tuổi thọ của ụ. Tàu càng to vấn đề đầu tư xõy dựng ụ khụ càng cao. Vấn đề mấu chốt là thời gian hoàn vốn càng ngắn càng cú lợi.
Ba thụng số chiều dài, chiều rộng, độ sõu của ụ khụ cú quan hệ khăng khớt với nhau do đú cần phải chọn cho được cỏc kớch thước ấy tối ưu nhất.Cỏc nhà mỏy đúng tàu thường đặt trong một bể cảng đó tồn tại và gắn với cỏc trung tõm cụng nghiệp đương mở rộng và phỏt triển. Từ kinh nghiệm thực tế, địa điểm chọn xõy dựng một ụ khụ phải thoả món cả từ phớa nước lẫn phớa lónh thổ.
- Từ phớa khu nước:
+ luồng vào đủ độ sõu, ngắn nhất, tàu khụng bị va chạm. + Tàu chờ vào ụ được neo đậu gần cửa ụ nhất.
+ Hướng cửa cho phộp tàu thiết kế lớn nhất vào với sự giỳp đỡ của hai tàu lai dắt, đồng thời trỏnh xa những vướng vớu đến sự vận tải khỏc trong luồng.
+ Tàu được bảo vệ tốt dưới tỏc dụng của giú, súng, dũng chảy trong quỏ trỡnh ra vào ụ, hạ xuống ụ và neo buộc.