Bài tập lớn sức bền thân tàu pot

Còn môn Sức bền thân tàu nó góp phần giải quyết những vấn đề về tính an tòan của một con tàu đủ an toàn tránh được những trường hợpnguy hiểm như khi có sóng, tàu lằm trên đỉnh sóng hay t

Trang 1

Triệu Công Thuận/Lớp: 51CTT/MSSV: 51160683 GVHD: Ðỗ Quang Thắng

Môn Lý thuyết tàu là môn cơ sở ngành đầu tiên nó cho chúng em hiểu về đường hình,

đặc điểm, đặc tính, tính chất của con tàu, và môn Kết cấu thân tàu nó hướng chúng em đi đến

kết cấu, liên kết của từng chi tiết cụ thể của tàu Còn môn Sức bền thân tàu nó góp phần giải

quyết những vấn đề về tính an tòan của một con tàu đủ an toàn tránh được những trường hợpnguy hiểm như khi có sóng, tàu lằm trên đỉnh sóng hay tàu lằm trên đáy sóng nó gây ra ứng

suất cụ bộ rất nguy hiểm Vì vậy môn Sức bền thân tàu sẽ giải quyết một phần nào của vấn đề

an toàn nó cho chúng ta biết về cách bố trí hàng hóa như vậy thì mức độ nguy hiểm như thế

nào Môn Sức bền thân tàu sẽ góp phần cho chúng em hiểu rõ hơn về đóng một con tàu an toàn

Em xin chân thành cảm ơn./

Sinh viên thực hiện

Triệu Công Thuận

Trang 2

A.Thông số tàu mẫu:

Tàu hàng khô 2000T:

• Chiều dài lớn nhất : Lmax = 70 m

• Chiều dài thiết kế : Ltk = 67 m

• Khối lượng máy móc : 40T (Sườn 1- Sườn 4)

• Trọng lượng thủy thủ : 2T (Sườn 2 – Sườn 5)

• Trọng lượng nước dằn : 200T (Sườn 4 – Sườn 19)

• Dự trữ : 100T (S1-S4 và S17- S20)

D.Các hệ số so với tàu mẫu:

•

08 1 70

B

B k

Trang 3

Phần I: Cân Bằng Tàu Trên Nước Tĩnh

Tàu có lm=76(m) được chia thành 20 khoảng sườn

-Trước tiên để vẽ được đường phân bố trọng lượng vỏ tàu ta phải xác định các thông sốsau:

650 907 0 20

88 13 20

650 427 0 20

35 38 20

650 18 1 20

1 1

0

Pv m P

Pv m Po

Pv m P

Trong đó: Pv trọng lượng vỏ tàu

1

0,,m m

m các hệ số chọn theo thực ngiệm

Ta chọn m=1.18 (theo đề nghị các nhà đóng tàu Nga)

Xác định m0, m1 theo các biểu thức sau:

m0 = 0.667 + 0.365ξk = 0.667+0.365 x (-0.658) = 0.427

m1 = 0.667 - 0.365ξk = 0.667-0.365 x (-0.658)= 0.907trong đó: ξ - là tỉ số giữa hoành độ trọng tâm vỏ tàu xv và khoảng sườn lý thuyết

5.2

48.2935.386

0783.46

88.1335.386

1 1

0

P P

Po P

δδ

- Vẽ đường phân bố trọng lượng vỏ tàu theo phương pháp gần đúng Theo phươngpháp này đường phân bố trọng lượng vỏ tàu được lập dưới dạng đường bậc thangvới giá trị lớn nhất của đường bậc thang tương ứng với vị trí tập trung trọng lường

vỏ tàu lớn Đồng thời trọng lượng của tàu ở phạm vi giữa tàu có trọng lượng khôngđổi và phân bố đều trên từng khoảng sườn, với chiều dài của đoạn phân bố đều phụthuộc vào hệ số đầy và hệ số lăng trụ tàu

- Bảng phân bố khối lượng vỏ tàu theo từng khoảng sườn được dựa theo các số liệusau đây

Trang 4

650.06Bảng phân bố tải trọng vỏ tàu theo khoảng sườn.

- Từ số liệu trên ta dùng Ms Excel để lược đồ phân bố khối lượng vỏ tàu theo phươngpháp gần đúng( hình thang)

Trọng lượng vỏ tàu đoạn giữa tàu có giá trị không đổ và phân bố đều trên từngkhoảng sườn, với chiều dài đoạn phân bố đều phụ thuộc vào hề số đầy thể tích và hệ

Trang 5

Biểu đồ phân bố trọng lượng vỏ tàu theo khoảng sườn

-Vẽ biểu đồ phân bố lượng tải trọng trên tàu:

Trường hợp tải trọng đề bài đã cho: 25% hàng hóa; 50% dự trữ; 25% dằn

Trang 6

Từ bảng trên ta tính được tọa độ trọng tâm tàu:

m P

x p x

n

i i i

953.1291

5853.39045.4

= ∑

=

 Biểu đồ phân bố trọng lượng máy móc theo khoảng sườn

Trang 7

 Biểu đồ phân bố trọng lượng hàng hóa theo khoảng sườn

 Biểu đồ phân bố trọng lượng dằn theo khoảng sườn

bố như sau:

Trang 8

 Biểu đồ phân bố trọng lượng thủy thủ theo khoảng sườn

Tàu có tải trọng thủy thủ là 2T, phân bố từ S2-S5, nên ta phân bố như sau:

Trang 9

Từ đó ta vẽ được biểu đồ phân bố tổng tải trọng phân bố lên các khoảng sườn cho toàn tàu:

II Xác định đường phân bố lực nổi theo chiều dài tàu khi tàu nằm cân bằng trên nước tĩnh.

Trang 10

1.Cân bằng dọc tàu trên nước tĩnh.

Để tàu nổi cân bằng trên nước cần thỏa mãn điều kiện về lực và mômen tác dụng lên tàu như sau:

Từ kết quả P=1291.953 tấn, sử dụng đồ thị đường cong thủy tĩnh của tàu ta xác định

các thông số cơ bản sau: (sau khi đo trên tàu mẫu ta nhân với các hệ số kb, kh tương ứng ra số liệu tàu thiết kế)

Phần trên ta đã tính được tổng tải trọng tác dụng lên tàu là P = 1291.953 tấn

Theo tỷ lệ của D: 1mm = 1 tấn nên trong bản vẽ ta lấy D ra 1 đoạn bằng 1291.953 mm

Trang 11

Từ đó ta tính được các thông số sau:

 Mớn nước trung bình:

m mm

Hm Ttb

4.5

6

*78.2500

*23.332

Ltk

*001.0

 Diện tích mặt đường nước tại mớn nước xác định:

S = 564.77*1* =

Bm

Btk Lm

Ltk

4.5

667

Btk Lm

Ltk

4.5

68.10

1267

76

1761.47( m3)

 Bán kính nghiêng dọc R:

 Tọa độ zc đượcxác định như sau:

m Hm

Htk Lm

Ltk Rm

4.5667

76

*.0

*52.1051

Trang 12

R(m) Zc (m) xG

(m)

xf(m)

Xc(m)

Ttb(m)

D( tấn)Giá trị 710.40 1761.47 122.90 1.185 -1.14 -0.186 0.376 2.77 1291.95

 Từ bảng trên ta xác định được giá trị Tm và Tđ của tàu đang thiết kế:

=

m R

x x x

L T T

m R

x x x

L T T

c g f tb

d

c g f tb

m

239.390

.122

376.014.1186.02

7677.22

296.290

.122

376.014.1)186.0(2

7677.22

Thay giá trị Tm và Tđ vào đồ thị Bonjen (Tm, Tđ đã 2) để xác định diện tích các mặt cắt ngang

i

ϖ trên mặt nước tĩnh Sau khi đo ta nhân ωi với tỉ lệ xích là ra các ωi tàu thiết kế như sau:

Trang 13

Trang 14

*8.3(3)



.)1.005.0(

%5.176

)0016.0(14.1

)

5.01.0(

%5.2595

.1291

982.162095

.1291

1 1

D

D D

c G

Trang 15

=+

=

−+

=+

=

−

m S

T T

m S

T T

D D đ d

D D m m

79.280

.710

*025.1

982.1620863

.1291239

.3

84.180

.710

*025.1

982.1620863

.1291296

.2

1 1

1 2

γγ

Trang 16

*8.3(3)



.)1.005.0

%(

06.076

)09.1(14.1

)

5.01.0(

%9.2863

.1291

91.1329863

.1291

2 2

D

D D

c G

Trang 17

=+

=

−+

=+

=

−

m S

T T

m S

T T

D D đ d

D D m m

738.280.710

*025.1

91.1329863

.129179

.2

788.180.710

*025.1

91.1329863.129184

.1

2 2

3

2 2

3

γγ

Trang 18

*8.3(3)



.)1.005.0(

%07.076

)116.1(14.1

)

5.01.0(

%12.0863

.1291

401.1293863.1291

3 3

D

D D

c G

Trang 19

Biểu đồ phân bố lực nổi

Trang 20

Biểu đồ phân bố trọng lượng

Trang 21

Trang 22

Biểu đồ Moment uốn

Trang 23

kính R lăn không trượt theo một đường thẳng Do đó để vẽ được một profin sóng có chiều dài λ = 69.00 và chiều cao h thì chọn bán kính đường tròn lăn là

69 + = 4.3m + r=h/2=2.15 (m)

z

-1 -0.932 -0.742 0.47 -0.158 Sườn lý thuyết 5:15 4:16 3:17 2:18 1:19 0:20

Trên đỉnh sóng r

z

0.154 -0.158 -0.47 -0.742 -0.932 -1 Trên đáy sóng r

z

0.154 0.441 0.667 0.845 0.963 1

Thay giá trị r = 2.15 vào bảng trên ta được giá trị của z trong bảng sau đây

Sườn lý thuyết 10 9:11 8:12 7:13 6:14 5:15 4:16 3:17 2:18 1:19 0:20 Trên đỉnh

sóng 2.15 2.07 1.82 1.45 0.95 0.33 -0.34 -1.01 -1.6 -2 -2.15Dưới đáy sóng -2.15 -2.00 -1.60 -1.01 -0.34 0.33 0.95 1.434 1.8 2.07 2.15

Trang 24

Đây là prophin tàu theo lý thuyết tuy nhiên trong thực tế mạn tàu không vuông góc với mặt nước nên phải có 1 đoạn hiệu chỉnh e.

Với

Như vậy ta phải hạ đường prophin xuống 1 đoạn 0.22m

Sau khi có prophin sóng đã hiệu chỉnh ta tiến hành đo giá trị diện tích mặt đường nước, và ta tính được giá trị trong bảng sau:

Trang 25

Số thứ tự

sườn lý thuyết

(1)

Diện tích mặt cắt ngang trên nước tĩnh (2)

Hệ số cánh tay đòn (3)

ω t *k (2)*(3) (4)

Diện tích trên sóng thiết kế (5)

Hiệu hai diện tích

ω s- ω t

(5)-(2) (6)

(ω s- ω t)*k(6)*(3) (7))

Σ = Σ’-e 332.3 -101.91 106.942 15.264 -1572.01

Bảng cân bằng tàu trên sóng

Từ bảng trên ta thay các giá trị đó vào hệ phương trình sau đây:

2 /

()

(

L

L dx x

Trang 26

Sau khi hiệu chỉnh prophin sóng theo và ta được prophin sóng khi tàu đã được cân bằng trên đỉnh sóng.

Trang 27

Từ số liệu bảng trên ta vẽ được biểu đồ sau đây

Trang 29

B CÂN BẰNG TÀU DƯỚI ĐÁY SÓNG

Từ số liệu phần A ta vẽ được prophin sóng tàu nằm trên đáy sóng

Đây là prophin tàu theo lý thuyết tuy nhiên trong thực tế mạn tàu không vuông góc với mặt nước nên phải có 1 đoạn hiệu chỉnh e

Với

Như vậy ta phải nâng đường prophin lên 1 đoạn 0.64m

Sau khi hiệu chỉnh e xong ta tính được bảng cân bằng tàu trên đáy sóng:

ω t *k (2)*(3) (4)

Diện tích trên sóng thiết kế (5)

Hiệu hai diện tích

ω s- ω t

(5)-(2) (6)

(ω s- ω t)*k(6)*(3) (7))

Trang 30

(

L

L dx x

Giải hệ phương trình ta được kết quả sau:

Sau khi hiệu chỉnh prophin sóng theo và ta được prophin sóng khi tàu đã được cân bằng trên đáy sóng

Trang 31

Vẽ được prophin này xong ta đo diện tích mặt đường nước rồi tình được bảng tính sau:

Từ bảng tính ta vẽ được biểu đồ sau đây:

Trang 33

PHẦN III KIỂM TRA ĐỘ BỀN CHUNG THÂN TÀU

A XÁC ĐỊNH ỨNG SUẤT PHÁP.

Dựa vào mặt cắt ngang ta tính ứng suất pháp

Trang 34

Bước 1: Chọn trục so sánh

Bước 2: Tính các yếu tố của mặt cắt ngang dầm tương đương theo công thức sau:

Trang 35

I0i moment quán tính riêng của diện tích mặt cắt ngang kết cấu đang xét

FiZ2

0 moment quán tính chuyển dời từ trục so sánh của kết cấu đang xét đến trục trung hòa

Vị trí so sánh không ảnh hưởng đến kết quả tính nên thuận lợi ta chọn trục so sánh nằm giữa mặt cắt ngang tính toán tốt nhất là gần trục trung hòa dự kến

Từ thiết diện mặt cắt ngang tàu mẫu ta phải suy ra các chi tiết trên mặt cắt ngang tàu thiết kế

1 Dầm dọc mạn T(100x10/250x8)(số lượng 2 chi tiết)

Sau khi nhân với tỉ lệ tàu thiết kế(kb = 1.11, kh=1.11)

Ta có kích thước dầm dọc tàu đang thiết kế là : T(111x11.1/277.5x8.88)

Trang 36

Moment quán tính riêng phần của diện tích:80976406 mm4

4 Sống chính : tàu mẫu (750x12), tàu thiết kế (832.5x13.32)

Diện tích: 11088.9 mm2

5 Hai sống phụ: (750x10), tàu thiết kế (832.5x11.1)

6 Tôn đáy giữa đáy ngoài (750x12), tàu thiết kế(832.5x13.32)

Moment quán tính riêng phần của diện tích:163951.604 mm4

7 Tôn đáy ngoài (3750x10), tàu thiết kế(4162.5x11.1)

Moment quán tính riêng phần của diện tích:474.397 mm4

8 Tôn boong (8x3160;10x2240), tàu thiết kế (8.88x3507.6;11.1x2486.4)

Diện tích: 31147.5+27599 =58746.5 mm2

Moment quán tính riêng phần của diện tích:204676+283373 = 488049 mm4

9 Tôn mạn (10x4650), tàu thiết kế (11.1x5161.5)

10 Vây giảm lắc (220x12/50x8), tàu thiết kế (244.2x13.32/55.5x8.88)

11 Tôn đáy trong (5400x10), tàu thiết kế (5994x11.1)

Diện tích:683131.7 mm2

Moment quán tính riêng phần của diện tích: mm4

12 Tôn hông (1257x10), tàu thiết kế (1395.27x11.1)

Moment quán tính riêng phần của diện tích: 7986152.32mm4

Trang 37

 Bước 2: Moment quán tính của mặt cắt ngang dầm với trục trung hòa

Từ đó ta thay số liệu trên vào công thức sau:

Từ đó ta tính được ứng suất dọc trong kết cấu trong kết cấu (Mpa)(trên đáy sóng và trên đỉnh sóng) dựa theo công thức

Trong đó Mmax là moment uốn lớn nhất trên đỉnh sóng và đáy sóng

I: (cm2.m2) quán tính của mặt cắt ngang đang xét đến đường trung hòa

Zi (m) : khoảng cách từ đường trung hòa đến kết cấu

Từ bảng trên đó ta rut ra được

Z0=B/A=-1889.43/2981.56=-0.63 (m)

56.2981

)43.1889(51.182272

)(

2

A

B C Z

A C

i

=

σ

Trang 38

Từ trên ta suy ra hai vị trí W đạt giá trị nhỏ nhất là boong và đáy.

- Mođun chống uốn của mặt cắt ngang so với điểm xa nhất của mặt boong là:

62 3

34

cm m Z

- Mođun chống uốn của mặt cắt ngang so với điểm xa nhất ở đáy:

36.2

34

mcm Z

Trang 39

Ứng suất tiếp trong các kết cấu được tính theo công thức:

Trong đó: N – Lực cắt tác dụng trong mặt cắt ngang thân tàu đang xét

I – Moment quán tính của mặt cắt ngang thân tàu đối với trục trung hòa của mặt cắt

t - tổng chiều dầy các kết cấu dọc của thân tàu tại vị trí xác định ứng suất tiếp

- moment tĩnh diện tích mặt cắt ngang đối với trục trung hòa

Trang 40

Sau khi ta tính được giá trị trong bảng ta tiến hành kiểm tra bền:

56.2981

)43.1889(51.182272

)(

2

A

B C Z

A C

 Kiểm tra theo giá trị ứng suất pháp và ứng suất tiếp:

Trong 2 bảng vừa tính được ta thấy

Tiêu đề	Bài tập lớn sức bền thân tàu pot
Tác giả	Triệu Công Thuận
Người hướng dẫn	Ðỗ Quang Thắng
Trường học	Đại Học Giao Thông Vận Tải Hà Nội
Chuyên ngành	Kỹ Thuật Sức Bền Thân Tàu
Thể loại	Bài tập lớn
Năm xuất bản	2023
Thành phố	Hà Nội

Định dạng
Số trang	40
Dung lượng	3,22 MB