ĐỀ CƯƠNG lý THUYẾT PHAO

Câu 4: Định nghĩa tính nổi của tàu.Tính nổi là khả năng của tàu tự duy trì trạng thái cân bằng tại vị trí đã định đối với mặt nước dưới tác dụng của trọng lượng tàu và lực nổi lực nâng

Câu 1: Phân loại tàu và các thuộc tính của tàu

thuỷ…… (2)

Câu 2: Các kích thước chủ yếu…… (3)

Câu 3: Các tỷ số kích thước chính và các hệ số

béo không thứ nguyên… (4)

Câu 4: Định nghĩa tính nổi của tàu… (5)

Câu 5: Tư thế tàu, các thông số đặc trưng cho

Câu 7(2): Thể tích tàu, tâm nổi của tàu, cách

xác định thể tích ngâm nước của tùa khi biết

kích thước chính cùa tàu… (7)

Câu 8: Sự thay đổi chiều chìm khi nhận và dỡ

hàng nhỏ…… (8)

Câu 9: Sự thay đổi chiều chìm khi tải trọng

của nước thay đổi…… (8)

Câu 10: Dự trữ lực nổi và dấu chở hàng…

(9).

Câu 11: Dấu chiều chìm… (11).

Câu 12: Ổn định ban đầu, định nghĩa và các

quy định chung… (13).

Câu 13: Tâm nghiêng và bán kính tâm

nghiêng… (14).

Câu 14: Chiều cao tâm nghiêng… (15).

Câu 15: Công thức tâm nghiêng ổn định…

Câu 21: Những đặc tính cơ bản của cần cầu nổi ( Momen hàng, tốc độ làm việc, tốc độ di chuyển ròng rọc, tốc độ nâng hàng)… (21) Câu 22: Dạng phao của cần trục nổi… (22) Câu 23: Tỷ số kích thước chính của các dạng phao… (23).

Câu 24: Ổn định của cần cẩu nổi… (24) Câu 25: Kết cấu chung của phao…… (25) Câu 26: Bố trí chung phao… (26).

Câu 27: Các thông số cần co sử dụngchọn kích thước phao… (27)

Câu 28: Mục đích của việc lựa chọn kích thước phao, các kích thước đó phải thoả mãn điều kiện gì … (27)

Câu 1: Phân loại tàu và các thuộc tính của

tàu thuỷ.

Tàu thuỷ là phương tiện vận tải nổi có

công dụng chở hàng, chở người trong giao

thông vận tải hoặc phục vụ cho các lĩnh vực

khác của ngành kinh tế quốc dân

• Phân loại tàu theo các dấu hiệu:

- Theo kiểu cấu trúc và kết cấu…

• Tính năng của tàu thuỷ

Câu 2: Các kích thước chủ yếu.

Phương chiều dài:

+ Chiều dài lớn nhất: Lmax (LOA): chiều

dài đo trong mặt phẳng dọc tâm theo phương

dọc tâm từ đầu mút mũi cho đến đầu mút lái

+ Chiều dài đường nước thiết kế: LDWL

BmaxF

+ Chiều dài 2 đường vuông góc: LPP:

chièu dài tính từ đường vuông góc mũi đến

đường vuông góc đuôi ( FP, AP)

Theo phương chiều rộng:

+ Bmax: khoảng cách điểm xa nhất trên

mạn phải đến xa nhất trên mạn trái

+ BDWL: Là chiều rộng đo bởi đường

nước thiết kế

Theo phương chiều cao:

+ D: Chiều cao mạn

+ T: Chiều chìm: đo trong mặt phẳng

sườn giữa theo phương thẳng đứng từ mặt

phẳng C.B đến đường nước thiết kế DWL

+ F: Chiều cao mạn khô: F = D – T

Các hệ số béo không thứ nguyên.

Hệ số béo thể tích đường nước, ký

hiệu là α (hoặc CW) là tỷ số giữa diện tích

đường nước S với diện tích hình chữ nhật

bao quanh có kích thước L và B

α = S / (L.B)

Hệ số béo thể tích sườn giữa, ký hiệu β

(hoặc CM) là tỷ số giữa diện tích phần ngâm

nước với diện tích hình chữ nhật bao quanh

có kích thước B và T

/ ( )B T

β ω= ⊗

Hệ số béo thể tích: δ (hoặc CB) là tỷ số

giữa diện tích phần ngâm nước V của tàu với

thể tích của hình hộp chữ nhật bao quanh có

phần ngâm nước V của tàu với thể tích của

lăng trụ ngoại tiếp nó có diện tích đáy

ω⊗

và chiều cao là L

/ ( )

Hệ số béo thẳng đứng: χ (hoặc CVP): là thể tích phần ngâm nước V của tàu với thể tích của lăng trụ ngoại tiếp có diện tích đáy là

S và chiều cao T

/ ( )

χ =

Câu 4: Định nghĩa tính nổi của tàu.

Tính nổi là khả năng của tàu tự duy trì

trạng thái cân bằng tại vị trí đã định đối với

mặt nước dưới tác dụng của trọng lượng tàu

và lực nổi ( lực nâng – lực Ác-si-mét) của

nước

Đơn vị đo tính nổi là lượng chiếm nước

của tàu:

D = γ.VVới: γ – trọng lượng riêng của nước

ngoài mạn, V – thể tích ngâm nước

Câu 5: Tư thế tàu, các thông số đặc trưng

cho tư thế tàu.

A

B

Lz+

+ Chiều cao trung bình d: là độ cao của

điểm cắt giữa mặt phẳng đường nước với trục

0z

+ Góc nghiêng θ: là góc tạo bởi trục 0y

và giao tuyến giữa mặt phẳng đường nước voà mặt phẳng sườn giữa

+ Góc chúi Ψ: là góc tạo bởi trục 0x và gia tuyến của mặt phẳng đường nước và mặt phẳng đối xứng

Câu 6: Điều kiện và phương trình nổi cân

đứng từ trên xuống và đặt tại trọng tâm tàu G

có toạ độ G(xG,yG,zG)

+ Áp lực thuỷ tĩnh tác dụng vuông góc

với bề mặt ngâm nước Các thành phần nằm

ngang cân bằng triệt tiêu nhau còn các thành

phần thẳng đứng tổng hợp lại thành lực

.

γ ∇

đặt tại B là tâm nổi có toạ độ C(xB,yB,zB)

Theo định luật ác-si-mét thì:

+ Lực nổi cân bằng với lực trọng lượng:

∆ = = ∇ → ∆ = ∇

+ Khối lượng tàu cân bằng với khối

lượng nước mà thân tàu chiếm chỗ: M =

Điều kiện nổi.

+ Lực trọng lượng và lực nổi cùng phương, ngược chiều và cùng trị số

+ (zG – zB).tanφ = xB – xG

ZG

ZB

xG xB

Câu 7(1): Xác định trọng lượng và trọng

tâm tàu.

Trọng lượng của tàu:

18 1

i i

i i G

i

i i G

i

i i G

i

P x P

P y y

P

P z z

Câu 7(2): Thể tích tàu, tâm nổi của tàu,

cách xác định thể tích ngâm nước của tùa

khi biết kích thước chính cùa tàu.

3 1

Câu 8: Sự thay đổi chiều chìm khi nhận và

dỡ hàng nhỏ.

Giả sử nhận vào tàu lượng hàng nhỏ

khối lượng m đặt vào toạ độ (x,y), khi đó sẽ

phát sinh trọng lực của mã hàng P = m.g,

chiều chìm trung bình của tàu tăng lên biến

lượng δd ( trường hợp tổng quát thì phát sinh

cả nghiêng và trúi) Giả thiết rằng tàu không

nghiêng và chúi, do nhận hàng vào tàu mà thể

Nếu dỡ hàng khỏi tàu thì khối lượng m

mang dấu âm nên δd

cũng mang dấu âm, tức

là chiều chìm giảm

Trong thực tiễn tính toán ngửoi ta sử

dụng đại lượng q là tấn ( hoặc khối lượng)

trên 1cm chiều chìm Nếu biết q thì gia số

chiều chìm được tính theo công thưc:

Thay (4) vào (3) ta được:

Câu 10: Dự trữ lực nổi và dấu chở hàng.

Dự trữ lực nổi.

Dự trữ lực nổi đảm bảo rằng thể tích kín

nước thân tàu nằm cao hơn đường nước chở

hàng và bao gồm các khoang giới hạn bởi mặt

bong kín nước trên cùng, các thượng tầng,

lầu

Dự trữ lực nổi xác định tải trọng bổ

sung có thể nhận vào tàu tới khi tàu mất khả

năng nổi trên mặt nước

Dự trữ lực nổi biểu thị qua số % của thể

tích chiếm nước:

+ Tàu chở hàng, tàu hàng: 25 – 30 %/

+ Tàu dầu: 10 - 15%

+ Tàu khách 80 – 100 %

Để đảm bảo dự trữ lực nổi cần thiết tàu

phải có trị số mạn khô tối thiểu, đủ và an toàn

khi chạy trong khu vực xác định và mùa nhất

định trong năm

Fmin = D – T

Dấu chở hàng.

Từ mép trên của dấu đường boong, theo

phương thẳng đứng xuống dưới bằng trị số

mạn khô của tàu đặt 1 đoạn dài nằm ngang

dài 450mm Điểm giữa mép trên của đoạn

thẳng này là tâm của vòng tròn đường kính

300mm Vòng tròn này bị cắt bởi đường

thẳng nằm ngang và được coi là dấu chở hàng

hay vòng tròn đăng kiểm

TrÞ sè m¹n kh« mïa hÌ 300

450

W S

WNA

T F

TF LTF

LF LT

LS LW LWNA

§­ êng­boong

Đường tải trọng mùa hè S (Summer) tương ứng với trị số mạn khô tối thiểu mùa hè

Đường tải trọng mùa đông W ( Winter)

có được bằng cách tăng mạn khô mùa hè lên 1/48 chiều chìm mùa hè

Đường tải trọng nhiệt đới T (Tropical)

có được bằng cách giảm mạn khô mùa hè 1/48 chiều chìm mua hè

Đường tải trọng vùng nước ngọt F (Fresh), tương đương với trị só mạn khô tối thiểu mùa hè khi bằng cách tính toán sự thay đổi của chiều cao mạn khô tối thiểu khi đi từ vùng nước biển bào nước ngọt

Đường tải trọng màu đông ở bắc đại tây dương WNA

Câu 11: Dấu chiều chìm.

Để kiểm tra chiều chìm của tàu bằng

mắt thường khi tải trọng thay đổi và xác định

được độ chúi của tàu người ta sử dụng các

thang chia trên mạn tại vùng giữa, vùng mũi

và vùng đuôi được gọi là dấu chiều chìm

Phụ thuộc vào dạng sống mũi, sống đuôi

tàu, dấu chiều chìm đặt lui vào 1 khoảng lH và

lK so với đường vuông góc mũi và vuông góc

đuôi Dấu chiều chìm ở giữa đặt cách sườn

giữa 1 khoảng là lM ( do mf sườn giữa có dấu

chở hàng )

LPP

Các dấu này có thể xác định được khi

đặt đường nước lên sơ đồ dấu chiều chìm

hoặc tính chính xác theo công thức:

Câu 12: Ổn định ban đầu, định nghĩa và

các quy định chung.

Định nghĩa: Ổn định ban đầu là khả

năng của tàu dưới tác dụng của ngoại lực bị

nghiêng trong mặt phẳng thẳng đứng khỏi vị

trí cân bằng ban đầu và trở về vị trí cân bằng

sau khi ngoại lực gây nghiêng dừng tác động

Các quy định chung:

+ Khi nghiêng cứu ổn định ngừoi ta

phân ra làm ổn định góc nhỏ (ổn định ban

đầu) và ổn định góc lớn

+ Trong nghiên cứu,chúng ta khảo sát

độ lệch của tàu trong 2 mf tương ứng ngang

và dọc:

Sự nghiêng trong mặt phẳng ngang

thẳng đứng đặc trưng bởi góc nghiêng được

tương tự nhau trước và sau khi nghiêng mà

thể tích phần ngâm nước không thay đổi

đường nước tương đương

Do vậy ta giả thiết thế tích ngâm nước V

không thay đổi

Để mô tả nghiêng ngừoi ta dùng đường

nước trong mặt phẳng sườn giữa mà không

dùng bản thân tàu

Câu 13: Tâm nghiêng và bán kính tâm

Đường cong tâm nổi CC1: là đường

cong tập hợp của các tâm nối khi tàu nghiêng

Tâm nghiêng : m: là tâm cong của

đường cong tâm nổi

Bán kính tâm nghiêng r: là khoảng cách

từ tâm nghiêng đến tâm nổi (mC)

Tâm trúi: M, bán kính tâm nghiêng dọc

Câu 14: Chiều cao tâm nghiêng.

Định nghĩa: Độ chênh độ cao giữa tâm

nghiêng ban đầu và trọng tâm tàu gọi là chiều

cao tâm nghiêng ban đầu hay đơn giản là

chiều cao tâm nghiêng Chiều cao tâm

nghiêng sẽ dương khi tâm nghiêng cao hơn

trọng tâm của tàu và âm khi ngược lại

Kí hiệu: h, H

B z

Câu 15: Công thức tâm nghiêng ổn định.

m

GBz

y

K

B0

?

Khảo sát sự nghiên tương đương của tàu

ổn định ở tư thế cân bằng thẳng đứng trong

mặt phẳng ngang chính

Công thức tính tâm nghiêng ổn định:

+ Xét tam giác mKG: l h= .sinθ

+ Momen hồi phục được xác định theo

Công thức trên là công thưc xác định

tâm nghiêng ngang ổn định

Tương tự ta có công thưc xác định tâm

nghiêng dọc ổn định:

.

hp

Công thức xác định tâm nghiêng ổn định

của tàu còn đúng khi góc nghiêng là nhỏ

Trên thực tế công thức này vẫn có thể sử

dụng khi góc θ = 10 – 12 * nhưng nước

không được vượt quá góc mép boong vào nước hoặc hông tàu nhô ra khỏi nước

Câu 16: Sự thay đổi tư thế và ổn định của

tàu khi di chuyển hàng.

Di chuyển hàng từ điểm có toạ độ A(x1,

y1, z1) sang điểm có toạ độ B(x2, y2, z2) có thể

khảo sát như sự di chuyển của khối hành //

z

−∆

.Chiều cao tâm nghiêng sau khi dịch chuyển

.sinh θ

∆

os sin

tan

Chuyển hàng theo phương dọc tàu.

C C 1

M

d

WW1

z

x

Tương tự khi di chuyển theo phương

dọc tàu:

tan

.

x

p l H

∆

Không làm ổn định của tàu thay đổi mà

chỉ làm tư thế thay đổi

Câu 17: Sự thay đổi tư thế và ổn định của

tày khi nhận hàng nhỏ.

Bước 1: Tàu nhận thêm khối hàng p

vào toạ độ (x f ,0,z p ) tức là không làm tàu

nghiêng, chúi mà chỉ thay đổi chiều biến đổi

1 lượng là δd, trọng tâm tàu di chuyển 1 đoạn

δzG, tâm nổi di chuyển 1 đoạn δzB

Chiều cao tâm nghiêng của tàu sau khi

Tàu nghiêng và trúi với các góc nhỏ, được

tính theo công thức sau:

Câu 18: Phân loại cần cẩu nổi ( trình bày

các đặc điểm chung của các dạng cần cẩu

nổi)

Phân loại theo công dụng:

+ Cần cẩu nổi chuyên bốc dỡ hàng hoá (

có loại chuyên bốc xếp hàng rời, than, quặng,

xi măng…)

+ Cần cẩu nổi chuyên dùng để sửa và

đóng mới các phương tiện vận tải

+ Cần cẩu nổi dùng cho các công trình

kĩ thuật ( nạo vét kênh mương, sông hồ.)

Phân loại theo kiểu cần của cần cẩu

Phân loại theo sức nâng:

+ Cần cẩu nổi sức nâng nhỏ: Q < 25T

+ Cần cẩu nổi sức nâng trung bình Q =

25 - 150 T

+ Cần cẩu nổi sức nâng lớn: Q > 150 T

Phân loại theo biểu hiện của sự

+ Loại không cân bằng: dùng động cơ

có công suất lớn để quay cần

+ Loại cân bằng từng phần: với hàng

trong mặt phẳng ngang

+ Loại cân bằng hoàn toàn: nhờ đối trọng

Câu 19: Công dụng của cần trục nổi:

Cần trục nổi dùng để lắp ráp: Sử dụng

để sửa chữa và lắp ráp , đóng mới tàu thuỷ

Trong các công trình cảng, làm cầu, gia

cường cho bến cảng, đập chắn sóng…

Cần trục nổi dùng để nâng hạ hàng:

thường dùng cần cao có sức nâng lớn để nâng

hàng qua thượng tầng của tàu Theo tính chất

khai thác, dốc dỡ hàng hoá ngừoi ta chia cần

cẩu nổi thành cần cẩu bốc xếp hàng rời, bao

kiện, máy móc, linh kiện…

Cần trục nổi dùng để nạo vét, lạch sông

Sử dụng để nạo vét, khai thác cát hoặc

khoáng sản, thường kết hợp với sà lan

Cần trục nổi dùng để làm những công

việc đặc biệt: như nhổ cọc cũ hoặc phá những

bức tường chắn sóng…

Câu 20: Những đặc tính cơ bản của cần

cầu nổi ( Sức nâng Q, tầm với, chiều cao

mép trước của phao đến điểm chiều xuống

của móc hàng trên mf ngang

Đối với cần cẩu có sức nâng lớn và trung bình thì:

'

0,5 .tan

(hoặc Ψ)Trong đó: B: chiều rộng của phao, z – làkhoảng cách từ móc treo đến đường nước, θ

là góc nghiêng đối với cần cẩu quay, Ψ là gócchúi với cần cẩu cố định

Tầm với ứng với sức phụ phải thoả mãn điều kiện để hàng có thể được đưa sang mạn đối diện

' tan

Chọn tầm với sao cho phải lớn hơn khoảng cách từ cầu tàu ( thành bờ ) đến trục của đường sắt

Chiều cao nâng hàng:

Chiều cao nâng hàng zθ với các cần cẩu

có sức nâng nhỏ là 25m

Chiều cao nâng hàng zθ với các cần cẩu

có sức nâng lớn là 60m

Câu 21: Những đặc tính cơ bản của cần

cầu nổi ( Momen hàng, tốc độ làm việc, tốc

độ di chuyển ròng rọc, tốc độ nâng hàng)

Momen hàng (M)

Momen hàng là đặc tính cơ bản của cần

cẩu nổi, nó phản ánh tính chất khai thác của

cần cẩu nổi

Momen hàng được xác định bằng tích

của sức nâng lớn hơn và tầm với tính toán:

M = Q.RĐối với cần cẩu quay, tầm với R là

khoảng cách tính tứ tâm cột quay đến đường

dóng thẳng đứng của móc treo hàng

Đối với cần cẩu cần cố định, tầm với

bằng tầm với có ích cộng với khoảng cách từ

mép trước đến trọng tâm của phao R = A +

L/2

Momen của sức nâng phụ không thể lớn

hơn moen của sức nâng chính

Tốc độ làm việc (V k )

Tốc độ làm việc của cần cẩu nổi nằm

trọng 1 khoang rất rộng từ (0,8 – 60)m/ph

Tốc độ làm việc của cần cẩu nổi phụ

thuộc vào sức nâng Q, có thể tính như sau:

Tốc độ nâng hàng.

Đối với cần cẩu có sức nâng nhỏ, tốc độ nâng hàng phụ thuộc vào năng suất của cần cầu, năng suất của cần cẩu là hàm số của số lần nâng hoặc số chu kỳ làm việc

P = n.Q (KN/h)Trong đó: n – số lần nâng trong 1 giời ( lần/h)

Câu 22: Dạng phao của cần trục nổi.

Hình dạng phao của cần trục nổi có

quan hệ đến phương pháp ổn định

Hình dạng phao của cần trục nổi quyết

định đến tính hoạt động của cần trục nổi

Đối với cần trục nổi hoạt động tại các

bến cảng, phao có hình dạng đơn giản, chủ

yếu là hình chữ nhật, Ở phần mũi phao mở

rộng đê tăng lực nổi

Đối với cần trục nổi hoạt động ven biển,

phao có hình dạng gần giống tàu thuỷ Đường

nước phải đảm bảo dễ thoát nước mặt dù hơi

béo Hình dáng sườn giữa thường là đáy

bằng, hông tròn, mạn ngả hoặc thẳng đứng

Đối với cần cẩu nổi tự hành, kết cấu

phao thường là đáy bằng, vát ở đuôi và mũi,

có độ cong ngang và dọc so với mặt bong độ

cong ngang mặt boong thường từ 1/50 –

1/100 B

z

x z

y

z y

Câu 23: Tỷ số kích thước chính của các

dạng phao.

Đối với phao hình chữ nhật

Các tỷ số kích thước:

L/B = 2L/D = 11B/D = 5,7T/D = 0,5

Hệ số béo thể tích: CB = 0.8 – 0,9

Hệ số béo sườn giữa, CM = 0,95 – 0,98

Hệ số béo đường nước, CW = 0,85 – 0,95

L/B = 1,75 – 3L/D = 10 – 15B/D = 4 – 6,5

Hệ số bảo thể tích: C

Hệ số béo sườn giữa: C

Hệ số béo đường nước:C

Hệ số béo dọc: C

Hệ số béo thẳng đứng: C

Câu 24: Ổn định của cần cẩu nổi.

Dưới tác dụng của gió bão, ổn định của cần cẩu nổi mang hàng được coi là ổn định nếu:

Góc nghiêng động khi cần cẩu hoạt động có mang hàng, dưới tác dụng dưới gió giật có áp suất p = 40kG/m2 là θd < 6*

Các cần cẩu nổi không có sự cân bằng

của tài trọng có ích ( dằn) , độ nghiêng phao khi cẩu hàng lớn nhất θd < 4*

Dứoi tác dụng của gió bão, cần cẩu nổi không màng hàng phải đảm bảo sự ổn định cần thiết.

2

chp n

M K M

Với Mccp – momen nghiêng cho phép,

Mn – momen nghiêng do tác động của gió bão, k – hệ số an toàn

Khi nhấc hàng, xuất hiện góc nghiêng động.