THIẾT kế cẩu XUỒNG THỦY lực KIỂU MINHEVIT PHỤC vụ CHO XUỒNG cứu SINH sức CHỨA 20 NGƯỜI

Phân loại thiết bị cứu sinh Thiết bị cứu sinh được phân loại theo sơ đồ sau THIẾT BỊ CỨU SINH Phương tiện cứu sinh Thiết bị để nâng hạ các phương tiện Thiết bị đưa người lên các phươ

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY SẢN

KHOA CƠ KHÍ BỘ MÔN TÀU THUYỀN

PHAN HỒNG TÂM LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

ĐỀ TÀI : THIẾT KẾ CẨU XUỒNG THỦY LỰC KIỂU MINHEVIT PHỤC VỤ CHO XUỒNG CỨU SINH SỨC CHỨA 20 NGƯỜI

NGÀNH : CƠ KHÍ TÀU THUYỀN MÃ NGHÀNH : 18.06.10

MÃ CTTN : 01 / ĐTTN / 42CKTT

Thầy giáo hướng dẫn: Th.s Nguyễn Thái Vũ

Nha Trang, tháng 6 năm 2005

LỜI NÓI ĐẦU

Tàu thuỷ là công trình nổi có kết cấu phức tạp, làm việc trên môi trường hết sức khắc nghiệt Chính vì vậy việc trang bị các thiết bị cứu sinh nói chung và cẩu xuồng cứu sinh nói riêng trên tàu là yêu cầu bắt buộc Hiện nay, có rất nhiều cẩu xuồng như:

Cẩu xuồng trọng lực, Cẩu xuồng lắc, Cẩu xuồng quay Mỗi loại cẩu xuồng đều có những ưu nhược điểm riêng chung quy lại chúng có nhiệm vụ nâng hạ xuồng cứu sinh

Cuối khoá em nhận được đề tài “Thiết kế cẩu xuồng thuỷ lực kiểu MINHEVIT”

Đây không phải là cẩu xuồng trọng lực mà là cẩu xuồng đặc biệt được biết đến bởi chuyển động phức tạp của cần Nội dung của đề tài liên quan đến vấn đề thiết kế sơ bộ cẩu xuồng dựa trên sơ đồ nguyên lý cho trước Cụ thể gồm các chương sau:

Chương 1: Đặt vấn đề Chương 2: Tính toán động lực học cẩu xuồng Chương 3: Tính toán các cơ cấu chính của cẩu xuồng Chương 4: Tính chọn các thiết bị phụ

Chương 5: Tính toán giá thành và kết luận Với sự hướng dẫn nhiệt tình của thầy Nguyễn Thái Vũ em đã hoàn thành đề tài

được giao Trong thời gian thực hiện đề tài em gặp rất nhiều khó khăn vì cẩu xuồng MINHEVIT không được phổ biến nên không được tiếp xúc thực tế Từ đó không tham khảo được kết cấu, bố trí của cẩu xuồng mẫu Hơn nữa do thời gian có hạn và kiến thức còn hạn chế rất mong quý thầy và các bạn đóng góp ý kiến

Nhân đây em xin chân thành cảm ơn thầy Nguyễn Thái Vũ và các thầy trong khoa đã trang bị em kiến thức, xin cảm ơn các bạn trong lớp luôn luôn giúp đỡ tôi trong cả khoá học Xin cảm ơn mẹ người đã nuôi tôi ăn học hơn bốn năm qua và luôn động viên tôi học tập và hoàn thành đồ án tốt nghiệp này

Người viết ký tên Phan Hồng Tâm

CHƯƠNG 1 ĐẶT VẤN ĐỀ

I.TỔNG QUAN VỀ THIẾT BỊ CỨU SINH I.1 Khái niệm về thiết bị cứu sinh

Thiết bị cứu sinh là tổ hợp các trang thiết bị và cơ cấu dùng để cứu sống hành khách, thuỷ thủ khi tàu gặp nạn

Thiết bị cứu sinh gồm các phương tiện cứu sinh và các trang thiết bị phục vụ các phương tiện cứu sinh Yêu cầu cơ bản của các phương tiện cứu sinh là đủ bền và dự trữ tính nổi để có thể cứu sống người gặp nạn ngoài biển

I.2 Phân loại thiết bị cứu sinh Thiết bị cứu sinh được phân loại theo sơ đồ sau

THIẾT BỊ CỨU SINH

Phương tiện cứu sinh Thiết bị để nâng hạ các

phương tiện

Thiết bị đưa người lên các phương tiện cứu

sinh

Thiết bị liên kết các phương tiện cứu sinh vào tàu

Xuồng Phao Phao cá nhân Dụng cụ nổi

Cẩu xuồng Cẩu phao

Như vậy cẩu xuồng cứu sinh là một thiết bị để nâng hạ các phương tiện cứu sinh

I.3 Cẩu xuồng cứu sinh

1 Khái niệm về cẩu xuồng cứu sinh

Cẩu xuồng cứu sinh là trang thiết bị phục vụ xuồng cứu

sinh Cẩu xuồng cứu sinh có nhiệm vụ hạ xuồng cứu sinh có đầy đủ các trang thiết bị và người gặp nạn xuống nước và nâng xuồng lên boong

2 Phân loại cẩu xuồng cứu sinh

Cẩu xuồng cứu sinh thường có 3 loại cơ bản là: Cẩu xuồng

trọng lực, Cẩu xuồng quay, Cẩu xuồng lắc Ngoài ra còn có các loại đặc biệt khác

Cẩu xuồng cứu sinh được phân loại theo sơ đồ sau:

Trong phần này giới thiệu một số loại cẩu xuồng sau:

CẨU XUỒNG CỨU SINH

Cẩu xuồng quay Cẩu xuồng lắc Cẩu xuồng trọng lực Các loại

cẩu xuồng đặc biệt

Có đế Không đế thẳng Cần Iolko cong Cần vòi Có con Có

lăn

Có bản lề

Có con lăn &

bản lề

Di chuyển trên một thanh ray

Di chuyển trên hai thanh ray

Một bản lề Hai bản lề

(venlin) Kiểu ROS Minhevit

2.1 Cẩu xuồng quay: Cẩu xuồng quay có kết cấu như một cần trục

công xon quay, được dùng nhiều trên các loại tàu nội thuỷ và các loại tàu nhỏ có xuồng cứu sinh đặt ở phần đuôi tàu Mỗi xuồng một có hai cẩu xuồng phục vụ

Cẩu xuồng quay có kết cấu đơn giản, dễ chế tạo, nhưng có tầm với nhỏ, quay cần trục tiến hành bằng tay nên rất chậm và khó khăn khi góc nghiêng của tàu lớn Vì vậy chỉ được sử dụng cho các cẩu xuồng nhỏ có khối lượng không lớn hơn 500 kg bao gồm các loại sau:

* Có đế (loại có đế các ổ đỡ đặt trong đế, đế được liên kết chặt với boong tàu)

* Không có đế (loại không có đế các ổ đỡ được liên kết ngay vào thân tàu)

1 Cần; 3 Hệ palăng;

2 Xuồng; 4 Đế

2.2 Cẩu xuồng lắc: Xuồng được đưa từ nơi đặt trên boong ra mạn hoặc

ngược lại nhờ chuyển động lắc của cần cẩu xuồng, Cẩu xuồng lắc gồm nhiều loại, nhiều kiểu kết cấu và được sử dụng nhiều trên tàu Ưu điểm cơ bản của

cẩu xuồng lắc là kết cấu đơn giản, đảm bảo đủ tầm với hạ xuồng khi tàu nghiêng ngang lớn Cẩu xuồng lắc thường được dùng cho những xuồng có khối lượng không quá 2300(kg) trên các Tàu khách, Tàu hàng khô và tàu dầu có trọng tải nhỏ hơn 1600 (tấn) Trên các Tàu nội thuỷ cũng dùng loại cẩu xuồng này

2 Thanh giằng; 7 Cột chống chéo;

3 Đai ốc; 8 Ổ chân cần;

4 Trục vít; 9 Móc câu;

5 Cơ cấu quay; 10 Tay quay

2.2.2 Cẩu xuồng lắc kiểu Iolko: Cẩu xuồng lắc kiểu Iolko giống như

kết cấu của Cẩu xuồng lắc cần thẳng nhưng cơ cấu lắc cần hoàn thiện hơn

1 Cần; 5 Cột chống chéo;

2 Thanh giằng; 6 Chân cần;

3 Ròng rọc dẫn hướng; 7 Móc câu

4 Giá;

2.2.3 Cẩu xuồng lắc cần cong: Có kết cấu giống như cần thẳng nhưng

cần được làm cong để lấy vị trí đặt xuồng Hình dáng của cần được thiết kế tuỳ thuộc vào tuyến hình của xuồng

1 Cần;

2 Cơ cấu lái cần;

3 Giá;

4 Cột chống chéo;

5 Ổ chân cần;

Hình 1.3 Cẩu xuồng lắc kiểu Iolko

2 1

6

2.2.4 Cẩu xuồng lắc có vòi:

Hình 1.5 Cẩu xuồng lắc có vòi

1 Giá; 5 Dây giằng giới hạn quay vòi;

2 Cần; 6 Vòi;

3 Tời cẩu xuồng ; 7 Cáp nâng;

4 Cơ cấu lắc; 8 Móc khuyên

2.3 Cẩu xuồng trọng lực:

Hiện nay trên các đội tàu biển dùng nhiều cẩu xuồng trọng lực Ưu điểm cơ bản của cẩu xuồng này là quá trình hạ xuồng, đưa xuồng từ boong ra mạn được tiến hành nhờ tự trọng của xuồng mà không cần tác động vào Quá trình hạ xuồng có thể được tiến hành khi xuồng có đầy người trong một thời gian ngắn

Bao gồm các loại cơ bản sau:

1

2 3

2.3.1 Cẩu xuồng có con lăn: Cẩu xuồng có con lăn di chuyển trên những

đường ray dẫn hướng trên boong tàu Ray dẫn hướng này có thể là một hoặc hai đường khác nhau

2.3.2 Cẩu xuồng bản lề : Gồm hai loại, loại một và hai bản lề

- Loại một bản lề, quá trình đưa xuồng từ boong ra mạn được tiến hành bởi cần quay quanh bản lề ở ổ chân cần

Hình 1.7 Cẩu xuồng trọng lực một bản lề

Hình 1.6 Cẩu xuồng có con lăn

- Loại hai bản lề quá trình đưa xuồng từ boong ra mạn phức tạp hơn Đầu tiên tay đòn quay quanh bản lề sau đến vị trí tới hạn (tay đòn nằm ngang trên mặt boong) cần quay quanh bản lề trước với tay đòn Vị trí tới hạn của cần giới hạn bằng dây giằng nối từ cần đến bản lề sau của tay đòn

Hình 1.8 Cẩu xuồng trọng lực hai bản lề

2.3.3.Cẩu xuồng có con lăn và bản lề: Cẩu xuồng có con lăn và bản lề

đưa xuồng ra mạn hoặc vào boong nhờ chuyển động phức tạp của cần – vừa chuyển động trên những con lăn, vừa quay quanh các bản lề

Ngoài ba loại cẩu xuồng chính trên còn có các loại khác sau:

2.4 Cẩu xuồng Devon: Cho phép đưa người lên xuống xuồng ở bất kỳ vị trí

nào Các thao tác nâng hạ xuồng do một thuỷ thủ ở trong xuồng điều khiển Cẩu xuồng không cao nhưng diện tích lớn

Ưu điểm cơ bản của cẩu xuồng này là hệ thống liên kết xuồng, nhờ có hệ thống này mà xuồng không bị lắc khi tàu chòng chành

1.Cáp nâng; 5 Xe con;

2 Áo phủ; 6 Tay đòn nhả dây chằng;

3.Cần; 7 Ray dẫn hướng;

4 Thanh điều chỉnh tốc độ hạ; 8 Dây điều chỉnh tốc độ hạ

2.5 Cẩu xuồng Vrenqdenhil: Cho phép hạ xuồng khi tàu nghiêng ở bất

cứ góc độ nào Xe con mang xuồng có các bánh xe lăn theo mạn tàu xuồng nước Xuồng được giải phóng khỏi xe khi nó hoàn toàn rơi xuống nước

Hình 1.9 Cẩu xuồng Devon

Hình 1.10 Cẩu xuồng Vrenqdenhil

2.6 Cẩu xuồng Sectơ Velin: Có cấu tạo Sectơ ở phần dưới cần ăn khớp

với thanh răng liên kết với boong Chuyển động của cần được giới hạn bởi con lăn, lăn theo ray dẫn hướng Cẩu xuồng này có chiều cao nhỏ nhưng tầm với lớn

2.7 Cẩu xuồng kiểu Ros: Làm việc có độ tin cậy cao hơn cẩu xuồng có

lăn thông thường, vì một trong hai con lăn được thay thế bằng bản lề Do còn có con lăn nên loại này không dùng trên những tàu đi biển xa

1 Con lăn;

2 Ray dẫn hướng;

3 Tay đòn

2.8 Cẩu xuồng Boizenburg: Để tăng tầm với đối với cẩu xuồng hai bản

lề, cẩu xuồng của hãng Boizenburg có bản lề chân cần đưa ra ngoài đường sống xuồng

2 Thanh giới hạn tầm với

2.9 Cẩu xuồng Minhevit: Trên một vài tàu không thể bố trí cẩu xuồng

trọng lực do hạn chế về chiều cao Cẩu xuồng Minhevit có chiều cao không lớn hơn nhiều so với chiều cao xuồng Tỉ số giữa tầm với và chiều cao cẩu xuồng thường đạt tới 1,5 lần

Hình 1.12 Cẩu xuồng kiểu ROS

Hình 1.13 Cẩu xuồng Boizenburg

Hình 1.14 Cẩu xuồng kiểu Minhevit

1 Cần 1 ; 5 Xi lanh thuỷ lực;

2 Cần 2 6 Gía kê xuồng;

3 Cần 3 7 Gía cần 3

II TẦM QUAN TRỌNG CỦA CẨU XUỒNG CỨU SINH

Cẩu xuồng cứu sinh là một thiết bị rất quan trọng vì có nhiệm vụ hạ xuồng cứu sinh có đầy đủ các trang thiết bị và người gặp nạn xuống nước và nâng xuồng lên boong trong quá trình sản xuất hay khi tàu gặp nạn đảm bảo cứu sống hành khách và tài sản của người đi biển Chính vì vậy việc tính toán thiết kế cẩu xuồng cứu sinh phải đảm bảo đủ độ bền, làm việc tin cậy, hiệu quả để cứu sống người gặp nạn trong mọi trường hợp xảy ra trên tàu

III NHIỆM VỤ, YÊU CẦU III.1 Nhiệm vụ Thiết kế là một quá trình làm việc sáng tạo của người Kỹ sư dựa

trên những cơ sở lý thuyết đã có theo yêu cầu đã đặt ra của nhiệm vụ thư

Việc thiết kế phải đảm bảo khả năng thực hiện được các giải pháp kỹ thuật nghĩa là phải có sự phù hợp giữa các đặc tính kỹ thuật như máy thiết kế phải có năng suất cao, hiệu suất cao, ít tốn năng lượng, độ chính xác cao và giá thành của các sản phẩm hạ…Đồng thời kích thước, trọng lượng cần cố gắng thật nhỏ, gọn Với giới hạn của đề tài em được giao nhiệm vụ “Thiết kế kết cấu cẩu xuồng thuỷ lực kiểu Minhevit phục vụ cho xuồng cứu sinh sức chứa 20 người”

Bao gồm các bước:

- Chọn xuồng theo tiêu chuẩn có sức chứa 20 người

- Tính toán tải trọng tác dụng lên cẩu xuồng

- Tính chọn kích thước của cẩu xuồng

- Tính toán động lực học cẩu xuồng dựa trên tải trọng tác dụng lên cẩu xuồng và kích thước cẩu xuồng đã tính ở trên

- Từ kết quả về lực học ta đi tính toán kết cấu cẩu xuồng ở mặt cắt nguy hiểm đảm bảo đủ bền trong mọi trường hợp chuyển động và bố trí lắp đặt trên tàu sao cho phù hợp chuyển động của cẩu xuồng và thiết bị khác trên tàu

- Tính chọn thiết bị phụ cho cẩu xuồng

- Tính chọn giá thành và kết luận

III.2 Yêu cầu

1 Những yêu cầu chung 1.1 Đánh giá, thử nghiệm và duyệt các thiết bị cứu sinh:

a) Thiết bị cứu sinh phải được chính quyền hành chính xét duyệt

b) Trước khi chấp nhận thiết bị cứu sinh mới, chính quyền hành chính

phải đảm bảo rằng các phương tiện cứu sinh:

-Đã thử nghiệm để xác định rằng chúng thoả mãn các yêu cầu đã được quy định, phù hợp với các khuyến nghị của các tổ chức

- Đã qua thử nghiệm thành công thoả mãn các yêu cầu của chính quyền hành chính và các thử nghiệm đó về cơ bản là tương đương với những thử nghiệm quy định trong các khuyến nghị

- Có tiểu chuẩn an toàn ít nhất là tương đương với các yêu cầu đã được quy định và đánh giá thử nghiệm phù hợp với các kiến nghị của các tổ chức

- Đã được đánh giá thử nghiệm thành công thoả mãn các tiêu chuẩn của chính quyền hành chính và việc đánh giá thử nghiệm đó về cơ bản là tương đương với các khuyến nghị nói trên

c) Trước khi chấp nhận các trang thiết bị cứu sinh chưa qua chính quyền

hành chính xét duyệt, chính quyền hành chính phải đảm bảo rằng trang thiết bị cứu sinh đó thoả mãn các yêu cầu đã được quy định

d) Các trang thiết bị cứu sinh không có các yêu cầu kỹ thuật cụ thể cho

chúng thì phải thoả mãn các yêu cầu của chính quyền hành chính

1.2 Thử nghiệm khi chế tạo: Chính quyền hành chính phải yêu cầu các

trang thiết bị cứu sinh được thử nghiệm và chế tạo theo đúng tiêu chuẩn mẫu đã xét duyệt

1.3 Vật liệu chế tạo

- Được chế tạo với chất lượng và vật liệu thích hợp

- Không bị hư hỏng khi cất giữ trong khoảng thay đổi nhiệt độ không khí từ 300C đến 650C

- Làm việc tốt trong khoảng thay đổi nhiệt độ nước biển từ -10C đến

300C nếu chúng phải tiếp xúc với nước biển

- Chính quyền hành chính phải xác định thời gian sử dụng của các trang thiết bị cứu sinh có xu hướng bị hư hỏng theo thời gian

1.4 Vị trí lắp đặt: Vị trí lắp đặt cẩu xuồng phải được bố trí sao cho đảm

bảo hạ phương tiện cứu sinh xuống nước được an toàn, sau khi đã lưu ý đến khoảng cách chân vịt của tàu và các phần nhô ra của thân tàu, đồng thời phải lưu ý đến các cẩu xuồng cứu sinh được thiết kế đặc biệt để hạ xuồng theo phương pháp rơi tự do Phương tiện cứu sinh có thể hạ xuống nước ở vùng mạn phẳng của tàu Nếu được bố trí ở phía trước tàu thì phải được bố trí sau vách chống va hoặc trong khu vực được bảo vệ Chính quyền hành chính đặc biệt quan tâm đến độ bền của thiết bị hạ

1.5 Các chỉ dẫn khi sử dụng: Phải có các bản hướng dẫn hoặc các ký hiệu ở

trên hay gần các trang thiết bị cứu sinh và vị trí các thiết bị điều khiển hạ phương tiện cứu sinh

- Minh hoạ công dụng của các thiết bị điều khiển và trình tự sử dụng các thiết bị đó, và nêu được các hướng dẫn hoặc lưu ý có liên quan

- Dễ nhìn thấy được trong điều kiện chiếu sáng sự cố

- Dùng các ký hiệu phù hợp với các khuyến nghị của các tổ chức

1.6 Hạ và kéo xuồng cứu sinh lên tàu a) Phải trang bị thiết bị hạ thoả mãn các yêu cầu của quy định cho tất

cả các phương tiện cứu sinh

b) Mỗi phương tiện cứu sinh phải được trang bị một thiết bị nâng hạ

và ở trong trạng thái sẵn sàng làm việc hiệu quả

c) Các thiết bị để hạ và chuyển xuồng cứu sinh đó về chỗ cũ phải sao

cho người sử dụng thiết bị đó ở trên tàu có khả năng quan sát được phương tiện cứu sinh trong suốt thời gian hạvà chuyển xuồng cứu sinh đó về chỗ cũ trên tàu

d) Đối với mọi phương tiện cứu sinh giống nhau được trang bị trên tàu,

chỉ được dùng một kiểu cơ cấu để giải phóng phương tiện

e) Việc chuẩn bị và thao tác phương tiện cứu sinh tại trạm hạ bất kỳ

không làm cản trở việc chuẩn bị và thao tác nhanh chóng phương tiện cứu sinh hoặc xuồng cứu sinh

f) Các cáp hạ, nếu dùng phải có độ dài để phương tiện cứu sinh đạt tới

mặt nước khi tàu ở trạng thái không tải nhỏ nhất, trong điều kiện chúi bất lợi và nghiêng ngang 200 về phía mạn bất kỳ

g) Trong quá trình chuẩn bị và hạ phương tiện cứu sinh, thiết bị hạ đó

và khu vực mặt nước hạ phải được chiếu sáng đầy đủ bằng các đèn lấy từ nguồn điện sự cố

h) Phải có biện pháp ngăn ngừa nước trong tàu xả vào phương tiện

cứu sinh trong thời gian rời tàu(lúc nâng hạ)

i) Nếu có nguy cơ vây giảm lắc của tàu làm hư hỏng phương tiện cứu

sinh đã được hạ, thì phải có thiết bị dừng từ nguồn năng lượng sự cố, để thu các vây giảm lắc vào trong tàu, trên lầu lái phải có các dụng cụ chỉ báo việc dùng nguồn năng lượng sự cố để biết tư thế các vây giảm lắc

j) Nếu tàu được trang bị các xuồng cứu sinh thoả mãn các yêu cầu của

quy định(xuồng cứu sinh có mái che một phần, xuồng cứu sinh có mái che một phần tự phục hồi về tư thế cần bằng) thì phải có dây chằng giữa hai cần hạ xuồng, có kèm theo ít nhất là hai dây cứu sinh có đủ độ dài để đạt tới mặt nước khi tàu ở trạng thái không tải thấp nhất trong điều kiện chúi bất lợi và nghiêng ngang 150 về phía mạn bất kỳ

1.7 Sẵn sàng hoạt động, bảo dưỡng, kiểm tra

a) Sẵn sàng hoạt động: Trước khi rời cảng và tại mọi thời điểm trong

quá trình hành trình, cẩu xuồng phải ở trạng thái sẵn sang làm việc

b) Bảo dưỡng: Phải trang bị cho tàu các hướng dẫn về bảo dưỡng tại tàu

các trang thiết bị cứu sinh theo yêu cầu của quy định(chỉ dẫn về bảo dưỡng trên tàu) Các chỉ dẫn về bảo dưỡng trên tàu, các thiết bị cứu sinh phải dễ hiểu, minh hoạ ở những chỗ có thể được và ở mức độ thích hợp, bao gồm những vấn đề sau đây:

- Bảng kê để sử dụng khi thực hiện kiểm tra

- Chỉ dẫn về bảo dưỡng sửa chữa

- Lịch bảo dưỡng định kỳ

- Sơ đồ những điểm cần bôi trơn và chất bôi trơn nên dùng

- Danh mục các chi tiết có thể thay thế được

- Danh mục các nguồn chi tiết dự trữ

- Sổ nhật ký để ghi nhận các đợt kiểm tra và bảo dưỡng

Thay cho các hướng dẫn trên, chính quyền hành chính có thể chấp nhận một chương trình bảo dưỡng theo kế hoạch do tàu đề ra theo các yêu cầu của quy định(chỉ dẫn về bảo dưỡng trên tàu)

c) Kiểm tra:

· Kiểm tra hàng tuần: Hàng tuần phải tiến hành các đợt kiểm tra và thử nghiệm Tất cả các phương tiện cứu sinh, Thiết bị hạ phải được kiểm tra bằng mắt thường để tin tưởng rằng chúng đã sẵn sàng để sử dụng

· Kiểm tra hàng tháng: Việc kiểm tra các trang thiết bị cứu sinh phải tiến hành hàng tháng bằng cách sử dụng danh mục kiểm tra, để tin tưởng rằng chúng đều đầy đủ và ở trạng thái tốt nhất, kết quả kiểm tra phải ghi vào sổ nhật ký

2 Yêu cầu của cẩu xuồng

2 1 Cẩu xuồng cùng với tất cả các máy móc để hạ và đưa thiết bị về

chỗ cũ phải thiết kế sao cho phương tiện cứu sinh với đầy đủ các trang thiết bị có thể hạ xuồng xuống nước an toàn khi nghiêng ngang 150 và nghiêng dọc100

2.2 Mặc dù các yêu cầu ở mục (1.), thiết bị hạ xuồng cứu sinh đối với

tàu dầu, tàu chở hoá chất, tàu chở khí hoá lỏng còn phải thoả mãn các yêu cầu riêng của từng loại tàu

2.3 Thiết bị nâng hạ xuồng cứu sinh phải làm việc tin cậy hiệu quả trong

mọi trường hợp như tàu toàn tải, tàu không tải và tàu gặp trường hợp sự cố

Nguồn năng lượng của cẩu xuồng phải độc lập nguồn năng lượng của tàu để không bị ảnh hưởng về năng lượng khi tàu gặp sự cố

2.4 Cơ cấu hạ phải được thiết kế sao cho có thể khởi động bởi một người

ơ ûbên trong phương tiện cứu sinh Người đứng trên boong đang điều khiển cơ cấu hạ phải nhìn thấy phương tiện cứu sinh đang hạ

2 5 Mỗi cẩu xuồng phải có kết cấu sao cho việc bảo dưỡng cần thiết

thường xuyên được giảm nhẹ đến khối lượng có thể Tất cả các chi tiết cần được thuyền viên bảo dưỡng thường xuyên, phải dễ đến gần và dễ bảo dưỡng

2.6 Các phanh tời của thiết bị hạ có đủ độ bền để chịu được:

- Thử tĩnh với tải trọng không ít hơn 1,5 lần tải trọng làm việc tối đa

- Thử động với tải trọng không ít hơn 1,1 lần tải trọng làm việc tối đa

ở tốc độ tối đa

2.7 Thiết bị hạ và các phụ kiện của nó trừ các phanh tời phải có đủ độ

bền để chịu được thử tĩnh với tải trọng bằng 2,2 lần tải trọng làm việc tối đa

Ngoài các phụ tùng và các thiết bị sửa chữa của cẩu xuồng phải được trang bị đầy đủ, các thành phần có khả năng chịu hao mòn quá mức hoặc bị thanh lý và cần phải thay thế thường xuyên

2.8 Các phần kết cấu và tất cả các ròng rọc, dây cáp hạ, dây chằng, các

tay vấu, các móc nối và tất cả các phụ tùng khác được thiết kế với hệ số an toàn không nhỏ hơn hệ số an toàn tối thiểu, trên cơ sở của tải trọng làm việc tối đa và độ bền tới hạn của vật liệu được sử dụng để chế tạo Phải lấy hệ số an toàn tối thiểu bằng 3 cho cáp hạ, xích mắc nối và ròng rọc

2.9 Mỗi cẩu xuồng phải duy trì được tính làm việc có hiệu quả trong

điều kiện băng giá, đến mức độ có thể thực hiện được

2.10 Việc bố trí cẩu xuồng phải sao cho người có thể vào phương tiện

cứu sinh phải an toàn

2.11 Các dây hạ xuồng phải là dây cáp thép kiểu không xoắn và không

gỉ và được đổi đầu vào khoảng thời gian không quá 30 tháng và phải được thay đổi mới khi cần thiết như bị hư hỏng hay những thời điểm không quá 5 năm

2.12 Trong trường hợp tời có nhiều trống tang trừ khi có lắp đặt cơ cấu

bù trừ có hiệu quả, các dây hạ được bố trí sao cho chúng tách ra khỏi các trống tang với cùng một tốc độ hạ và quấn vào các trống tang một cách đều đặn với cùng một tốc độ khi nâng

2.13 Phải trang bị bộ truyền động cơ khí điều khiển bằng tay (nếu cẩu

xuồng trang bị truyền động điện) có hiệu quả để nâng phương tiện cứu sinh lên

tàu Các tay quay hoặc vô lăng của bộ truyền động cơ khí không được quay bởi các chi tiết chuyển động của tời khi phương tiện cứu sinh đang được hạ hoặc khi nó được nâng lên bằng cơ giới

2.14 Nếu các cần hạ được nâng về vị trí ban đầu thì phải được trang bị

cơ cấu an toàn, cơ cấu này sẽ tự động ngắt năng lượng trước khi các cần đạt tới

vị trí tới hạn để tránh quá tải cho dây hạ hoặc cần, trừ khi động cơ nâng được thiết kế để tránh quá tải đó

2.15 Tốc độ hạ tối đa do chính quyền hành chính quy định có xét đến

kết cấu của xuồng cứu sinh, việc bảo vệ các người trên xuồng tránh các lực quá mức và sức bền của thiết bị hạ lưu ý đến các lực quán tính khi ngừng đột ngột

Trong thiết bị hạ phải có phương tiện để đảm bảo rằng tốc độ đó không vượt quá giới hạn

2.16 Cẩu xuồng phải trang bị phanh có khả năng ngừng việc hạ xuồng

cứu sinh và giữ chặt nó ở vị trí đó khi nó chở đủ số người trang bị, nếu cần thiết các má phanh phải được bảo vệ chắn nước và dầu

2.17 Các phanh làm việc bởi sức người phải có kết cấu sao cho nó luôn

luôn ở tư thế làm việc, trừ khi nó được người điều khiển hoặc cơ cấu được tác động bởi người điều khiển giữ cần điều khiển phanh ở vị trí mở

IV TÍNH TOÁN CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN BAN ĐẦU IV.1 Nguyên lý hoạt động của cẩu xuồng

· Khi muốn hạ xuồng cứu sinh : Tháo gỡ liên kết xuồng và thiết bị liên kết Hệ thống dẫn động thuỷ lực làm việc, piston trong xy lanh thuỷ lực sẽ đẩy cần 2 quay ra mạn tàu, tác động đến đầu cần và đưa xuồng từ mặt boong ra phía mạn tàu Tiếp đó tiến hành hạ xuồng xuống nước

IV.2 Số lượng người cho phép trên xuồng Số người cho phép trên xuồng là m và m1 Trong đó

- m: Số người cho phép trên xuồng khi hạ xuồng giá trị này được lấy bằng sức chứa cho phép trên xuồng là 20 người

- m1: Số người cho phép trên xuồng khi nâng hoặc đưa xuồng từ mạn vào boong Với m = 20<40 nên ta có m1 = 2 người

Hình 1.16 Sơ đồ chuyển vị của cẩu xuồng

IV.3 Góc nghiêng tàu lớn nhất Góc nghiêng tàu lớn nhất là góc nghiêng ngang (φ) và góc nghiêng

dọc (ψ) lớn nhất cho phép khi nâng và hạ xuồng

+ góc nghiêng ngang φ:

- 15 là giá trị lớn nhất cho phép khi hạ và đưa xuồng tư boong ra mạn

- 8 là giá trị lớn nhất cho phép khi nâng và đưa xuồng vào vị trí xếp đặt trên boong Ngoài ra còn áp dụng khi cẩu xuồng phục vụ xuồng công tác hoặc các xuồng khác

+Góc nghiêng dọc ψ (góc chúi ) : -10 là giá trị lớn nhất cho phép khi đưa xuồng ra mạn và hạ xuồng

- 5 là giá trị lớn nhất cho phép khi nâng xuồng

- 2 là giá trị lớn nhất cho phép đối với xuồng công tác và các xuồng khác

IV.4 Tính chọn sơ bộ xuồng cho cẩu xuồng

Để chọn được các thông số của xuồng cho cẩu xuồng ta phải dựa vào sức chứa của xuồng để chọn Với sức chứa của xuồng là 20 người thì ta dựa vào bảng 4.5(STTBTT tập 2) ta chọn được các thông số cơ bản của xuồng làm bằng chất dẻo ký hiệu CWT25/24

+ Chiều dài xuồng: L= 6,70 (m)

+ Chiều rộng xuồng: B = 2,26(m)

+ Chiều cao xuồng : H = 1,35(m)

+ Khoảng cách các móc nâng: A = 5,50(m)

+ Lượng chiếm nước: D = 3,10(tấn )

+ Khối lượng xuồng có trang bị (không có khách ): P = 1,23tấn

IV.5 Tải trọng tác dụng lên một cặp cẩu xuồng

1 Tải trọng tác dụng lên một cặp cẩu xuồng khi hạ và đưa xuồng từ vị trí xếp đặt trên boong ra mạn

Khi hạ xuồng và nâng xuồng từ vị trí xếp đặt trên boong ra mạn

được tính bằng công thức sau:

Q = [(p1+q.m).k+(q1+q2 )].k (1) (công thức 4.15-Sổ Tay Thiết Bị

Tàu Thuỷ-Tập 2-Phạm Văn Hội-Nhà xuất bản Giao Thông Vận Tải ) Trong đó :

- k = 1,1 là hệ số tải trọng không đều

- p1 = 1230 (kg) là trọng lượng xuồng có trang thiết bị nhưng không có người

- q = 75 (kg) là trọng lượng trung bình một người

- q1 = (2-2,5)% p1 = (40 –50)kg; chọn q1 = 50kg là khối lượng của hệ pa lăng nâng xuồng bao gồm ròng rọc trên và khối lượng của ròng rọc dưới, xích hãm cáp

- q2 khối lượng đà trượt Ở đây không có đà trượt suy ra q2 = 0

- m = 20 người là số lượng người cho phép trên xuồng

Thay tất cả vào công thức (1) ta có:

Q =[1230+20.75).1,1+50].1,1=3358,3 Chọn Q =3360kg( đây là trường hợp tải trọng lớn nhất tác dụng lên cặp cẩu xuồng) Q =3360kg = 33600N là tải trọng tác dụng lên một cặp cẩu xuồng Vì vậy khi tính toán kết cấu của một cẩu xuồng ta có tải trọng là

Q/2 =16800N

2 Tải trọng tác dụng lên cặp cẩu xuồng khi nâng và đưa xuồng từ

mạn vào boong

Q1 = [(p1+q.m1).k+(q1+q2 )].k (2) (công thức 4.16-Sổ Tay

Thiết Bị Tàu Thuỷ-Tập 2-Phạm Văn Hội-Nhà xuất bản Giao Thông Vận Tải)

Đây là trường hợp tải trọng nhỏ nhất tác dụng lên cặp cẩu xuồng Vì vậy

tải trọng tác dụng lên một cẩu xuồng là Q1/2 = 7840N Tải trọng này dùng để xác định công suất của tời điện khi nâng xuồng còn khi hạ, xuồng được rơi tự do và được hãm nhờ hệ thống phanh băng đặt tại tang quấn cáp

IV.6 Tính toán kích thước của cẩu xuồng Việc tính toán kích thước của cẩu xuồng phải đảm bảo đủ tầm với

để tránh va vào mạn tàu khi tàu nghiêng ngang 150 và nghiêng dọc 100 đang ở đường nước không tải nhỏ nhất Đồng thời kích cẩu xuồng cũng đảm bảo bố trí thích hợp các chi tiết khác trên boong tàu

Hình 1.17 Sơ đồ tính toán kích thước cẩu xuồng

- Đầu tiên là khoảng cách giữa mạn tàu và mạn xuồng b khi tàu ở đường nước không tải nhỏ nhất Khoảng cách này đảm bảo điều kiện khi tàu nghiêng ngang 150 về phía không hạ xuồng thì mạn xuồng không chạm vào mạn tàu và nó được xác định theo công thức

b = h.tgφ = 6.tg150=1600mm Trong đó :

b: Khoảng cách mạn tàu đến mạn xuồng

h: Chiều cao từ đầu cần cẩu xuồng đến đường nước không tải nhỏ nhất và nghiêng ngang 150 về phía không hạ xuồng chọn h=6m

- Vị trí đặt cẩu xuồng trên tàu thì mạn xuồng phải nằm trong mạn tàu và chân giá của cẩu xuồng đặt cách mạn tàu một khoảng là chọn c = 270mm

Vậy ta có tầm với a là:

a ≥ b +c +B/2 = 1600 +270 + 1130 = 3000mm (B chiều rộng xuồng) Xuồng ký hiệu : CIII Л.25/24 có B = 2,26m, H =1,35m

Vậy ta chọn sơ bộ chiều cao của cẩu xuồng là 2,4m và bằng phương pháp vẽ ta xác định kích thước của cẩu xuồng (hình 1.18)

CHƯƠNG 2 TÍNH TOÁN ĐỘNG LỰC HỌC CẨU

XUỒNG MINHEVIT

I TÍNH TOÁN ĐỘNG HỌC CẨU XUỒNG I.1 Khái quát chung

Nhiệm vụ: Đi xác định qui luật chuyển động của cơ cấu khi đã biết lược đồ động của cơ cấu và quy luật chuyển động của khâu dẫn

Nội dung đi thực hiện ba bài toán sau:

- Xác định vị trí các khâu và quỹ đạo của một điểm nào đó trên khâu vẽ

ra trong quá trình chuyển động Vẽ đồ thị chuyển vị của khâu dẫn và tính hệ số năng suất

- Xác định vận tốc từng điểm trên khâu và vận tốc góc của khâu trong cơ cấu

- Xác định gia tốc từng điểm trên khâu và gia tốc góc của khâu

Mục đích:

- Khi biết quy luật chuyển vị, quy luật vận tốc, quy luật gia tốc, người ta có thể dễ dàng tìm hiểu tính năng của cơ cấu hay máy, nhất là trong những cơ cấu chuyển động tịnh tiến thành chuyển động quay và ngược lại

- Phân tích động học cơ cấu chính được ứng dụng để thiết kế máy

- Để cải thiện chuyển động của máy, người ta phải biết quy luật biến thiên vận tốc, gia tốc

I.2 Bài toán vị trí

- Vị trí 1: Cẩu xuồng xếp đặt trên boong

- Vị trí 2: Cẩu xuồng đang ở vị trí mà cần 2(OB) chịu lực nén lớn nhất

- Vị trí 3: Cẩu xuồng có tầm với lớn nhất

Hình 2.1 Chuyển vị các điểm của cẩu xuồng

Hình 2.2 Quỹ đạo của điểm D

2 Quỹ đạo của điểm B

Ta thấy điểm B quay quanh trục cố định O nên quỹ đạo của điểm B là cung tròn bán kính OB được giới hạn bởi vị trí cẩu xuồng xếp đặt trên boong và cẩu xuồng có tầm với lớn nhất

3 Quỹ đạo của điểm A: Ta có điểm A quay quanh trục cố định O1 nên quỹ đạo của điểm A là một cung tròn bán kính O1A Được giới hạn bởi vị trí cẩu xuồng xếp đặt trên boong và vị trí cẩu xuồng có tầm với lớn nhất

Hình 2.4 Quỹ đạo của điểm A

Hình 2.3 Quỹ đạo của điểm B

4 Quỹ đạo của điểm C: ABC chuyển động song phẳng Tại mỗi vị trí của

cẩu xuồng ta đều xác định được điểm A và B Từ B vẽ một cung tròn bán kính

BC Nối dài AB cắt cung tròn trên tại một điểm điểm này là điểm C Vậy tại mỗi vị trí của cẩu xuồng ta đều xác định được điểm C nên ta có quỹ đạo của điểm C

I.3 Tính toán vận tốc, gia tốc của các điểm, các khâu của cẩu xuồng

Hình 2.6 Sơ đồ tách khâu

Hình 2.5 Quỹ đạo của điểm C

Cơ cấu của cẩu xuồng gồm các khâu:

- Khâu 1 xylanh thuỷ lực

- Khâu 2 piston thuỷ lực

- Khâu 3 OB tức cần 2 quay quanh 0

- Khâu 4 O1A tức cần 3 quay quanh O1

- Khâu 5 ABC tức cần 1 chuyển động song phẳng

Tại vị trí xuồng xếp đặt trên boong thì ta có các góc hợp giữa OB với phương ngang một góc 30 0 và xy lanh thuỷ lực hợp với phương ngang một góc 150 suy ra góc O ˆ D E = 1350 Bài toán động học nhằm giải quyết chuyển động của cẩu xuồng từ trên boong ra mạn thoả mãn thời gian là t = 10giây Ta tính được góc quay của cần 2 tại vị trí xuồng xếp đặt trên boong và cần 2 tại vị trí cẩu xuồng có tầm với lớn nhất là 980 từ đó tính được chu vi cung tròn tại vị trí cần 2 xếp đặt trên boong và vị trí cần 2 cẩu xuồng có tầm với lớn nhất là s = 1,5m Vậy vận tốc đầu cần của cần 2 là v = m s

t

10

5 ,

1 =

= Do đó vận tốc tại điểm B là 0,15m/s Vì vậy vận tốc góc của khâu 3 là w3 = 0 , 059rad / s và gia tốc là của điểm B aB=ω 3*OB=0,008m/s2

I.3.1 Tại vị trí 1: Tại vị trí cẩu xuồng xếp đặt trên boong

1 Vận tốc, gia tốc của điểm D

Do piston thuỷ lực nối với OB tại điểm D một khớp quay nên điểm D

vừa thuộc khâu 3 và khâu 2 nên

VD2 = VD3

VD2 = VD3 = w3*OD = 0,059*0,57 = 0,03 (rad/s) Có chiều theo chiều chuyển động của xylanh thuỷ lực Đồng thời ta tính được gia tốc aD3=ω 3OB =(0,059)2*0,57=0,0019m/s2

3 Vận tốc của điểm A: Điểm A thuộc khâu 4, và khâu 5, quay quanh trục

cố định O

Ta lại có ABC chuyển động song phẳng nên ta có

VB5=VA5+VA5B5 (4) Trong đó: VA5=VA4 có phương vuông góc với OA

VA5B5 là vận tốc tương đối của B5 đối với A5 có phương vuông góc với AB

Như vậy phương trình (4) chỉ còn lại 2 ẩn là giá trị của VA5 và VA5B5

do vậy có thể giải bằng phương pháp hoạ đồ chọn tỷ lệ xích

µV12= = 0 , 000375 ( m / s / mm )

40

15 , 0

= 5 P

V 12 V

5 B

Vẽ vectơ pv1b5 biểu diển vận tốc của điểm B5 hay B4 từ b5 vẽ phương của vận tốc VB5A5 tức là vuông góc với AB Từ PV1 vẽ phương của VA5 vuông góc với O1A Giao điểm của phương VA5 và phương VA5B5

chính là mút A4 hay A5 Vectơ pv1b5 biểu thị vectơ của VB5, a5b5 biểu thị vectơ của VA5B5, Pv1a5 là biểu thị vectơ của VA5 giá trị được tính như sau:

VA5=VA4 = µV12*PV12a5 = 0,000375.53 = 0,02m/s

VB5A5 = µV12*a5b5=0,000375*38 = 0,014m/s

s / m 01 , 0

= 82 , 1

02 , 0

= A O

V

= ω

1

A5

là: a4=ω 4*O1A=0,0001m/s2

4.Vận tốc điểm C

ABC chuyển động song phẳng nên

VC5=VB5+VB5A5

Trong đó : VC5 là vận tốc của điểm C chưa biết phương

Hình 2.8 Vận tốc điểm A

VB5 là vận tốc của điểm B đã biết phương chiều và độ lớn

VB5C5 làvận tốc tương đối của điểm C5 đối với điểm B5

Được tính như sau:

012 , 0

= 14 , 1

014 , 0

= 5 B 5 A

V

=

ω A 5 B 5 5

B 5

Lại có ω A 5 B 5=ω B 5 C 5=ω A 5 B 5 C 5=ω ABC

Mà VB5C5 =ω B 5 C 5*B5C5=0,012*1,42=0,017m/s (B5C5=BC=1,42m)

Vậy vận tốc của điểm C là:

Vẽ véc tơ Pv1b5 biểu diễn vận tốc của điểm B5 Từ b5 vẽ phương VB5C5 vuông góc với

BC và có độ lớn là b5c5 = VB5C5/ µV12 = 0,017/0,000375=45mm Từ đó ta có vận tốc của điểm C

I.3.2 Vị trí thứ 2: Vị trí cần 2 chịu lực nén lớn nhất được tính toán tương

tự như trường hợp 1

Ta có kết quả được lập thành bản sau:

Hình 2.10 Sơ đồ cẩu xuồng tại vị trí cần 2 chịu lực nén lớn nhất

Hình 2.11 Họa đồ tính vận tốc của các điểm ở vị trí 2

Bảng 1 Bảng ghi giá trị vận tốc, gia tốc

I.3.2 Vị trí thứ 3: Cẩu xuồng ở tầm với lớn nhất

Tính toán tương tự như trường hợp thứ nhất và thứ 2

Thứ nguyên

Giá trị biểu diễn

Giá trị thật

Thứ nguyên