Giáo Trình Kết Cấu Tàu – KS. Phan Sơn Hải

Hệ thống kết cấu ngang thờng đợc áp dụng cho những tàu có chiều dài nhỏ vìnhững tàu này chịu mô men uốn dọc nhỏ mà chủ yếu chịu tải trọng ngang đó là áp lực ép ngang của nớc lên ,các lực

1.2 Ph©n chia thÓ tÝch bªn trong th©n tµu thµnh c¸c khoang 3

Chơng 1 Kết cấu thân tàu

1.1 Sơ đồ chung kết cấu thân tàu

Trong kết cấu thân tàu ngời ta coi tàu thủy là công trình nổi có hai thành phần:Thân tàu

Lầu đợc xác định từ yêu cầu về

diện tích của các loại buồng: buồng ở,

buồng công tác, buồng sinh hoạt công

cộng, v.v ở tàu hàng, lầu thờng đợc

bố trí trên buồng máy, đôi khi ở

khoang đuôi để bố trí buồng ở cho

thuyền viên và che khoang máy lái

Trên các tàu lớn có thể bố trí lầu ở

riêng phần mũi để dễ dàng quan sát

Chiều dài lầu đợc giới hạn tối

thiểu để có diện tích mặt boong lớn

nhất ở vùng khoang hàng, do vậy làm

lầu nhiều tầng Số tầng lầu sao cho từ

lầu lái có thể quan sát dễ dàng trong

khoảng không gian gần nhất trớc mũitàu

Ngời ta so sánh chiều rộng của thợng tầng và lầu với chiều rộng của tàu (B) Tại vịtrí đó:

Nếu b ≤ 4%B thì cấu trúc đó gọi là thợng tầng

Nếu b > 4%B thì kiến trúc đó gọi là lầu

Dung tích đăng ký đợc chia thành 2 loại:

Tổng dung tích (GRT) nó biểu diễn dung tích toàn bộ của tàu, dùng làm cơ sở tínhgiá thành đóng tàu, giá mua bán tàu, thuê tàu, tính các chi phí nh: hoa tiêu, cầu bến,qua kênh đào

Dung tích tinh (NRT): là phần dung dung tích của tàu để chở hàng

1.2 Phân chia thể tích bên trong thân tàu thành các khoang khoang

1.2.1 Phân khoang theo chiều dài tàu

Để đảm bảo tính chống chìm cho tàu, thể tích bên trong thân tàu sẽ đợc ngăn rathành nhiều khoang (yêu cầu các khoang phải kín nớc) theo chiều dài tàu bằng cácvách ngang kín nớc

Việc phân khoang nhằm mục đích:

-Cách ly các khoang có những công dụng khác nhau

2

b<4 %B Lầu

Thợng tầngợng tầng

Hình 1.1 Thợng tầng và lầu

-Đảm bảo sức bền ngang và sức bền dọc thân tàu.

-Đảm bảo tính chống chìm cho tàu

-Đề phòng nguy hiểm hỏa hoạn lan tràn toàn tàu khi một khoang bị cháy

* Số vách ngang tối thiểu

Mỗi loại tàu có những yêu cầu phân khoang khác nhau Tuy nhiên chúng phải đảmbảo số vách ngang tối thiểu theo quy phạm của Đăng kiểm các nớc, tàu có L ≥ 65 á 85

m, chạy bằng động cơ, phải có tối thiểu 4 vách ngang Khi chiều dài của tàu tăng thêm

20 m thì phải có thêm 1 vách ngang Số vách ngang tối thiểu gồm: vách mũi, vách lái,

vách trớc và vách sau khoang máy, vách phân khoang hàng

Số lợng và chiều dài khoang không nhất thiết phải bằng nhau Thờng chủ tàu yêucầu khoang hàng có dung tích bằng nhau để thao tác xếp dỡ hàng đối với các khoang

đều nhau và dễ dàng Nhng cũng có trờng hợp chủ tàu phải chở hàng có kích thớc lớn

do đó chiều dài khoang phải lớn Vách ngang khoang mũi phải đợc kéo lên tới boongnâng mũi

* Chiều dài khoang mũi và lái

Vách mũi phải nằm cách đờng thẳng góc mũi là 0,05L Mặt khác theo công ớc Quốc tế 1960, khoảng cách này không nên vợt quá: 0,05L + 3,05 m Đối với tàu hệ số

béo thân tàu nhỏ (d = 0,67) thì vách mũi nên đặt cách đờng vuông góc mũi 0,07L

Tr-ờng hợp buồng máy bố trí ở đuôi, để có độ nghiêng dọc thích hợp khi tàu chạy ở trạng

thái dằn thì chiều dài khoang mũi có thể đến 0,1.L tính từ đờng thẳng góc mũi.

Chiều dài khoang đuôi phụ thuộc kết cấu vùng đuôi, chiều dài đờng trục Khoảng

cách của vách lái đến đờng vuông góc đuôi bằng 0,04L đối với tàu có hệ số béo thântàu d lớn, bằng 0,07L đối với tàu có hệ số béo thân tàu d nhỏ và tàu nhỏ

* Khoang máy

Chiều dài khoang máy phụ thuộc công suất máy chính, vị trí buồng máy theo chiềudài tàu, loại buồng máy

Ngoài ra kích thớc chủ yếu của tàu nh chiều rộng B và hệ số béo thân tàu d cũng

ảnh hởng chiều dài khoang máy

* Chiều dài và vị trí các khoang hàng

Chiều dài khoang hàng và cách

phân khoang ở tàu hàng có buồng

máy ở giữa tàu và số vách ngang:

1.2.2 Phân khoang theo chiều rộng tàu

Phân khoang theo chiều rộng của tàu đợc thực hiện bởi các vách dọc

ở tàu hàng khô, vách dọc thờng là vách không kín nớc đặt ở mặt phẳng dọc tâmtàu, chia thành 2 phần ở các đoạn ngoài miệng hầm

hàng Vách dọc nhằm chống boong thay cho cột

chống và hạn chế sự xô dạt hàng hóa khi tàu bị lắc

ngang, nhất là trờng hợp tàu chở hàng hạt

Trên tàu dầu, ở vùng khoang hàng, ngoài các

vách ngang kín dầu còn có các vách dọc Phụ thuộc

kích thớc chủ yếu của tàu, tàu dầu có thể có (1 á 3)

vách dọc theo chiều dài khoang hàng nhằm đảm bảo

sức bền dọc tàu

Tàu hàng rời cũng có các vách dọc nhằm đảm

bảo sức bền dọc tàu và các tính năng khác của tàu

Váchợng tầng mũi Váchợng tầng khợng tầngoang hợng tầngàng

Váchợng tầng lái Váchợng tầng khợng tầngoang máy

Hình 1.2 Phân khoang theo chiều dài tàu

Hình 1.3 Phân khoang

theo chiều rộng của tàu

1.2.3 Phân chia theo chiều cao tàu

Phân chia theo chiều cao tàu bởi các tầng boong và đáy đôi

* Đáy đôi

Tàu biển với chiều dài L ≥ 50 m phải có đáy đôi, nhằm chứa nhiên liệu và nớc dằn,

đáy đôi bảo vệ tàu khi va chạm đáy vào đá hoặc vào các vật khác Đối với tàu dầu còn

để chống ô nhiễm biển do dầu bị tràn ra ngoài khi tàu bị thủng ở đáy ngoài Nếu cóthể, đáy đôi phải chạy liên tục suốt chiều dài tàu từ vách mũi tới vách lái

Đáy đôi đợc chia thành nhiều két với mục đích sử dụng khác nhau Sống chính đáy

đôi chia các két ở mặt phẳng tâm tàu ở mặt cắt ngang các két đợc phân chia bằng các

đà ngang kín nớc hay kín dầu

Mỗi loại nhiên liệu dự trữ nên bố trí ở hai két ở vị trí khác nhau, trong trờng hợpmột két bị thủng ở đáy đôi thì nhiên liệu dự trữ vẫn còn ở két kia Nhiên liệu dự trữ vànớc ngọt nên ở gần buồng máy để tiết kiệm chiều dài đờng ống dẫn Két dầu đợc cách

ly với két nớc ngọt ít nhất một khoảng sờn thực để tránh dầu bị ngấm sang khoangchứa nớc

* Các tầng boong

Đối với tàu chở hàng bách hóa có chiều cao hầm hàng lớn có thể đợc bố trí từ (1 á4) boong với mục đích để phân chia hàng thành nhiều tầng, để giảm áp lực của hàng,tránh bị h hỏng hàng nhất là hàng dễ vỡ đồng thời đảm bảo độ bền chung và cục bộcho thân tàu và đợc phân biệt nh sau:

Boong chính: là boong nằm ở phía trên cùng của thân tàu kéo dài liên tục hết chiềudài tàu có tác dụng để đảm bảo kín nớc cho thể tích bên trong thân tàu Boong chính có

độ cong dọc và cong ngang boong với mục đích hạn chế nớc hắt lên mặt boong và cókhả năng tự thoát nớc sang hai bên mạn, tăng độ bền cho thân tàu

Boong phụ: là các boong nằm ở phía dới boong chính, không kéo dài hết chiều dàitàu, không cần kín nớc, không có độ cong dọc và cong ngang boong, đợc bố trí sao chokhoảng cách từ boong phụ thấp nhất tới đáy trên 4 á 6(m) Khoảng cách giữa các

boong còn lại (2,45 á 3,65) m.

Chú ý: đối với tàu có nhiều boong kể cả các

boong ở phía trên thợng tầng của tàu chở khách để

phân biệt ngời ta thờng đánh số thứ tự theo vần chữ

cái A, B, C hoặc theo chữ số La mã I, II, v.v từ

trên xuống dới

ở tàu hàng rời không nhất thiết phải phân

khoang bằng các boong vì nh vậy việc bốc xếp

Tôn vỏ bao tạo nên màng mỏng kín nớc (tôn đáy, tôn mạn, tôn boong) đảm bảo sựnổi của con tàu, tạo diện tích bố trí hàng hóa, bố trí phòng làm việc trên tàu

Hình 1.5 Bản vẽ rải tôn

1.3.2 Các cơ cấu thân tàu

Là bộ khung xơng dùng để gia cờng cho vỏ bao tàu Nó đợc cấu tạo từ các thanhthép hình (L, T, U, I) đợc nối ghép với nhau đặt vuông góc với nhau và hàn vỏ bao tàu.Dựa theo chiều đặt của các cơ cấu dàn tàu mà ngời ta chia làm 2 loại: cơ cấu ngang

và cơ cấu dọc

* Cơ cấu ngang

Cơ cấu ngang là các cơ cấu đặt theo chiều ngang tàu Tùy theo vị trí mà đợc quy ớc

và gọi tên nh sau:

Cơ cấu gia cờng cho boong: xà ngang boong

th-ờng, xà ngang boong khỏe, xà ngang boong cụt

Cơ cấu gia cờng cho đáy: đà ngang thờng, đà

ngang giảm nhẹ, đà ngang đầy, đà ngang kín nớc

Cơ cấu gia cờng cho mạn: sờn thờng, sờn đồng

loại, sờn khỏe

Các cơ cấu tạo thành một khung đợc gọi là

khung sờn Dọc theo chiều dài tàu có rất nhiều

khung sờn, có số lợng phụ thuộc vào chiều dài của

tàu Khoảng cách 2 khung sờn gọi là khoảng sờn

Đối với kết cấu hợng tầngệ thợng tầngống ngang khợng tầngoảng sờn tínhợng tầng

thợng tầngeo: a = 0,2L + 450 mm.

Đối với kết cấu hợng tầngệ thợng tầngống dọc khợng tầngoảng sờn tínhợng tầng

thợng tầngeo: a = 0,2L + 550 mm.

Trong mọi trờng hợng tầngợp kết cấu của các cơ cấu a

khợng tầngông nhợng tầngỏ hợng tầngơn 0,1L Khợng tầngoảng sờn ở vùng giữa tàu

lớn hợng tầngơn vùng mũi và vùng lái một chợng tầngút bởi vì vùng

này chợng tầngịu tác động của sóng tơng đối lớn, thợng tầngờng

xuyên chợng tầngịu va đập của sóng và vật trôi nổi Tải trọng tác dụng lên vùng này chợng tầngủ yếu là tải trọng ngang và tải trọng cục bộ Vùng đuôi chợng tầngịu chợng tầngấn động mạnhợng tầng do hợng tầngệ thợng tầngống lực chợng tầngong chợng tầngóng - bánhợng tầng lái gây ra.

Những khung sờn có kích thớc lớn hơn các khung sờn khác gọi là cơ cấu khỏe, cònlại gọi là các cơ cấu thờng Để phân biệt các khung sờn khác nhau ngời ta đánh số thứ

Cơ cấu gia cờng cho boong: xà dọc boong, sống dọc boong

Các cơ cấu có kích thớc lớn gọi là sống dọc, các cơ cấu có kích thớc nhỏ gọi là xàdọc

Bản thành

Bản cánh (mép)

Hình 1.6 Các cơ cấu

thân tàu

Để phân biệt các cơ cấu có cùng tên gọi ngời ta đánh số thứ tự từ giữa sang hai bên

1.4.1 Hệ thống kết cấu ngang

Hình 1.7 Sơ đồ hệ thống kết cấu thân tàu

Là hệ thống mà trong đó các cơ cấu ngang đóng vai trò chủ yếu, có số lợng nhiềunhng kích thớc nhỏ còn các cơ cấu dọc có số lợng ít nhng kích thớc lớn, nó dùng để đỡcác cơ cấu ngang

Hệ thống kết cấu ngang thờng đợc áp dụng cho những tàu có chiều dài nhỏ vìnhững tàu này chịu mô men uốn dọc nhỏ mà chủ yếu chịu tải trọng ngang đó là áp lực

ép ngang của nớc lên ,các lực va chạm theo phơng ngang tàu

1.4.2 Hệ thống kết cấu dọc

Hệ thống kết cấu dọc là hệ thống mà trong đó các cơ cấu dọc đóng vai trò chủ yếu,

có số lợng nhiều nhng kích thớc nhỏ còn các cơ cấu ngang có số lợng ít nhng kích thớclớn, nó dùng để đỡ các cơ cấu dọc

Hệ thống kết cấu dọc áp dụng cho những tàu có chiều dài lớn, vì những tàu nàychịu mô men uốn dọc lớn, phải bố trí nhiều cơ cấu dọc để tăng thiết diện ngang chịulực

1.4.3 Hệ thống kết cấu hỗn hợp

Hệ thống kết cấu hỗn hợp là hệ thống kết cấu đợc áp dụng cả 2 loại hệ thống kếtcấu dọc và hệ thống kết cấu ngang trên cùng một con tàu tại các vùng khác nhau để saocho phù hợp với điều kiện làm việc của nó

Ví dụ: Vùng giữa tàu chợng tầngịu mô men uốn dọc lớn nên áp dụng hợng tầngệ thợng tầngống kết cấu dọc còn vùng mũi và lái áp dụng hợng tầngệ thợng tầngống kết cấu ngang vì 2 vùng này chợng tầngịu tải trọng ngang.

1.4.4 So sánh các hình thức kết cấu

* Độ bền

Hệ thống kết cấu dọc làm tăng diện tích tiết diện cơ cấu, làm tăng mô men chốnguốn tiết diện ngang thân tàu, giảm ứng suất do uốn dọc chung thân tàu, có lợi cho độbền dọc chung thân tàu Ngợc lại, hệ thống kết cấu ngang có lợi cho độ bền ngang thântàu

Tàu đi trong vùng biển nên dùng hệ thống kết cấu dọc, tàu đi trong vùng vịnh, sôngnên dùng hệ thống kết cấu ngang vì nó phù hợp với điều kiện tải

6

Cơ cấu ngang

-* Điều kiện thi công

Hệ thống kết cấu dọc, các cơ cấu dọc nhiều do vậy các chi tiết liên kết nhiều, tínhliên tục của các cơ cấu dễ bị vi phạm hơn, số lợng mối nối tăng lên rất nhiều, áp dụngquy trình công nghệ tiên tiến gặp rất nhiều khó khăn nên hệ thống kết cấu dọc không

có lợi Hệ thống kết cấu ngang rất lợi trong thi công và lắp ráp

* Tính sử dụng

Khi hệ thống kết cấu dọc cơ cấu chiều cao nhiều dễ làm mất dung tích chở hàng

đồng thời việc vệ sinh khoang hàng gặp rất nhiều khó khăn nhất là đối với tàu hàng rời,tàu hàng lỏng Hệ thống kết cấu ngang có lợi hơn

Vì vậy: việc lựa chọn hệ thống kết cấu phải đảm bảo độ bền, độ ổn định nhng sửdụng thuận tiện, công nghệ dễ dàng, giá thành thấp nhất

1.4.5 Các hình thức kết cấu của một số loại tàu

* Tàu hàng khô

Với chiều dài L = 80 á 100 m, khoang máy ở giữa tàu thì dàn boong, đáy, mạn hệ

thống kết cấu ngang giúp cho tàu khi không hàng sẽ cân bằng tốt hơn

Khi: L > 100 m, khoang máy ở giữa tàu thì boong, mạn hệ thống kết cấu ngang,

đáy hệ thống kết cấu dọc giúp việc vệ sinh khoang hàng dễ dàng, sử dụng dung tíchtriệt để

Nếu: L ằ 100 m, khoang máy ở đuôi tàu thì boong và đáy hệ thống kết cấu dọc,

1.5.1 Định nghĩa và vị trí của sức bền tàu nói chung

Sức bền tàu là khả năng của nó chống lại ngoại lực, xuất hiện trong quá trình khaithác tàu, không vi phạm sự nguyên vẹn đến vỏ tàu nói chung cũng nh các yếu tố kếtcấu của nó Độ bền vỏ tàu nói chung nhất thiết phải phù hợp với độ cứng, nghĩa là khảnăng chịu đợc ngoại lực, không làm biến dạng kết cấu

Nghiên cứu sức bền các tàu nổi trên mặt nớc, chúng ta xem thân gồm vỏ mỏng, cácdầm kết cấu biến đổi theo chiều mặt cắt ngang, dới tác dụng của hệ lực phức tạp: trọnglực, lực quán tính, áp lực thủy động của nớc xuất hiện khi tàu chuyển động và v.v Tấtcả các lực này kết hợp lại làm biến dạng vỏ tàu mà trong thực tế tính toán ban đầu đợcphân chia thành: biến dạng do uốn chung dọc tàu, uốn ngang và biến dạng của các yếu

tố kết cấu Tơng ứng chúng ta nghiên cứu độ bền dọc chung, độ bền ngang và độ bềncục bộ của thân tàu

Đặc trng đối với tàu biển là sự phù hợp giữa chiều cao mạn và chiều rộng tàu đảmbảo độ bền chung trong điều kiện nổi thông thờng trên mặt biển có sóng tuần hoàn

cũng nh đảm bảo độ bền ngang mà chỉ kiểm tra trong các trờng hợp đặc biệt (ví dụ khitàu trên ụ)

Ngoài các lực xuất hiện khi uốn chung thân tàu ra, các kết cấu riêng của nó còntiếp nhận các tải trọng khác nhau, ví dụ nh dàn boong và tôn boong tiếp nhận tải trọngphân bố lên boong, dầm dọc mạn - chịu tác dụng của áp lực nớc và v.v

Sự kiểm tra bền các kết cấu này dới tác dụng đồng thời của các tải trọng đó là bàitoán tính bền nói chung đối với vỏ tàu

1.5.2 Ngoại lực gây uốn chung thân tàu

Khi kiểm tra độ bền dọc chung thân tàu, chúng ta phải xem xét trong điều kiện tảitrọng tác dụng lên nó chỉ theo phơng thẳng đứng - trọng lực và thành phần áp lực thủytĩnh và thủy động của nớc theo phơng thẳng đứng Thành phần nằm ngang của ngoạilực (lực đẩy của chong chóng, sức cản của nớc) không tính đến cũng nh các lực nhỏliên quan đến ứng suất chung của thân tàu đợc bỏ qua

Hiện tợng uốn chung thân tàu khi nổi trên mặt nớc có sóng là sơ đồ chung nhất.Các mô men uốn chung xuất hiện trên những mặt cắt ngang khác nhau của vỏ tàu, cóthể đợc chia thành ba thành phần: mô men uốn chung xuất hiện khi tàu nổi trên mặt n-

ớc yên lặng; mô men uốn bổ sung xuất hiện khi tàu nổi trên sóng do lực nổi phân bốtheo chiều dài tàu thay đổi và mô men uốn do lực thủy động bổ sung tác động theochiều dài tàu có tính chu kỳ khi tàu hành trình trên sóng Ngời ta chia lực cắt trên cácmặt cắt ngang của vỏ tàu một cách tơng tự

Trọng lực phân bố theo chiều dài tàu xác định theo đờng trọng lực bậc thang (hợng tầngìnhợng tầng

7.1, a) và lực nổi cũng phân bố theo đờng bậc thang (hợng tầngìnhợng tầng 7.1, b) bằng diện tích sờn

tàu nhân với tỷ trọng của nớc Hiệu số giữa đờng cong lực nổi hình bậc thang và đờngcong trọng lực trung bình hình bậc thang đó cho đờng cong tải trọng hình bậc thang q

= q(x) (hợng tầngìnhợng tầng 7.1, c) Tơng ứng với đờng cong này sẽ cho đờng cong lực cắt Q (hợng tầngìnhợng tầng 7.1,

d) và mô men uốn M (hợng tầngìnhợng tầng 7.1, e) Tất cả các thao tác khi xây dựng đợc chỉ ra là tổng

tung độ các đờng cong khi đặt tàu trên nớc tĩnh

Tung độ đờng cong trọng lực, với một tỷ lệ đợc lựa chọn nào đó, là trọng lực tácdụng lên một đơn vị chiều dài tàu Để xây dựng đờng cong này ngời ta chia chiều dàitàu thành 20 phần bằng nhau - tức thành khoảng sờn lý thuyết Để đơn giản hoá việctính toán, cho phép chúng ta hiểu rằng, trong giới hạn mỗi một khoảng sờn, trọng lựcphân bố đều, vì thế đờng cong của nó nhận đợc là dạng bậc thang Hồ sơ ban đầu đểxây dựng đờng trọng lực bậc thang là bảng tải trọng chi tiết của tàu cũng nh hình vẽdọc tàu, xắp xếp thành những điều khoản tải trọng riêng theo khoảng sờn lý thuyết Cómột vài khả năng để xây dựng đờng cong này Chúng ta xem xét chi tiết khả năng nàyvới điều kiện đúng là diện tích của nó phải bằng lợng chiếm nớc của tàu và tọa độtrọng tâm diện tích đờng cong và tọa độ trọng tâm tàu phải trùng hợp

Đờng cong lực nổi đợc xây dựng theo các sờn lý thuyết, tung độ của nó là tích sốcủa diện tích sờn với tỷ trọng của nớc ngoài mạn có để ý đến tỷ lệ khi xây dựng đờngcong Để đơn giản hóa việc tính toán, ta nhận đờng cong lực nổi có diện tích bằng diện

tích đờng bậc thang của nó (hợng tầngìnhợng tầng 7.1, b) Rõ ràng rằng, diện tích và tọa độ trọng tâm

của đờng trọng lực bậc thang và lực nổi bậc thang phải phù hợp trùng khớp với vị trícân bằng của tàu

8

Hình 1.8 Để xác định lực cắt và mô men uốn tàu trên nớc tĩnh

Tung độ đờng cong lực cắt và mô men uốn chung tại mặt cắt có hoành độ x xác

0

2 X x

0

Q

(7.1)

Đờng cong lực cắt và đờng cong mô men uốn cũng nh đờng cong tải trọng có quan

hệ tích phân với nhau nên có các tính chất sau: đờng cong tải trọng cắt đờng so sánh ở

điểm có hoành độ của điểm cực trị của đờng cong lực cắt Đờng cong lực cắt giao vớitrục so sánh tại điểm cực trị của đờng cong mô men uốn Giá trị cực trị của đờng conglực cắt tơng ứng với điểm uốn của đờng cong mô men uốn

Khi tàu nổi cân bằng trên mặt biển, lực cắt, lực nổi theo chiều dài tàu liên tục phátsinh do prôfin sóng thẳng góc chiều dài tàu đã thay đổi trên hành trình khi chiều gióthay đổi và chòng chành tàu Cuối cùng, xuất hiện lực cắt bổ sung vào ngoại lực lên vỏtàu mà dẫn đến lực cắt và mô men uốn bổ sung

Khi tàu chòng chành sống chính và thẳng đứng có gia tốc, cũng xuất hiện lực vàmô men uốn bổ sung do lợng chiếm nớc thay đổi Ngoài ra ở điều kiện chòng chànhkhi hành trình ngợc sóng có chu kỳ ở phía cuối phần mũi tàu; khi hành trình trong nớc,lực thủy động tác dụng theo phơng thẳng đứng có giá trị đáng kể tơng ứng gây uốn

Hình 1.9 T thế của tàu trên sóng

a - tàu trên đỉnh sóng; b - tàu trên đáy sóngTheo lý thuyết uốn dọc chung vỏ tàu trên sóng thông thờng, cho phép nhận thấy độbền dọc chung không thuận lợi nhất là vị trí tàu khi sờn giữa của nó đặt trên hoặc là

đỉnh sóng hoặc là đáy sóng, nếu đỉnh của nó vuông góc với mặt phẳng đối xứng của

tàu và ở giữa chiều dài tàu, còn chiều dài bằng với chiều dài tàu (hợng tầngìnhợng tầng 7.2, a) thì lực nổi

tham gia khi đó tăng lên sau đó giảm xuống Trong trờng hợp này vỏ tàu uốn võngxuống

Ngợc lại khi tàu nằm trên đáy sóng (hợng tầngìnhợng tầng 7.2, b), lực nổi ở giữa tàu giảm và tàu bị

uốn vồng lên

Trong trờng hợp ngọn sóng không vuông góc với mặt phẳng đối xứng của tàu, vỏtàu ngoài chịu uốn dọc chung nó còn chịu xoắn Song sự xoắn, theo nguyên tắc là nhân

tố nhỏ đối với các tàu vân tải biển, ngoại trừ một vài tàu có kết cấu đặc biệt nh tàu kiểu

hở (với chiều rộng miệng hầm hàng lớn) Đối với các tàu này tồn tại các phơng pháptính toán đặc biệt

Lực cắt và mô men uốn bổ sung xuất hiện khi tàu bơi trên sóng cùng kết quả với lực cắt và mô men uốn khi tàu nổi ở t thế thẳng có thể xác định sau khi tính toán với tên gọi là đặt tàu tĩnh trên đỉnh hoặc đáy sóng Khi đó ngời ta không sử dụng đờng lực nổi

và đờng trọng lực tính toán trên nớc tĩnh mà chỉ xây dựng đờng cong tải trọng bổ sung,lấy tích phân theo chiều dài tàu, ta nhận đợc ẩn số phải tìm là đờng cong lực cắt và mô men uốn bổ sung của tàu trên sóng Song việc tính toán này gặp nhiều khó khăn, do đó ngời ta sử dụng các công thức gần đúng tơng ứng Phơng pháp gần đúng này cũng áp dụng cho việc xác định các thành phần tải trọng động của sóng

1.6.1 Dàn đáy đơn

Đáy đơn thờng đợc sử dụng cho các tàu loại nhỏ Kết cấu dàn đáy bao gồm:

10

b)

Hình 1.11.

Hình dạng đà ngang đáy đơn

ã Theo chiều dọc tàu: tại mặt phẳng dọc tâm (đối xứng) đặt 01 sống chính đáy có tiếtdiện hình chữ T, đi liên tục từ mũi đến lái nhng gián đoạn tại các vách ngang kín nớc

và đợc hàn vào các vách ngang đó Hai bên sống chính đáy đợc đặt các sống phụ đáy cũng có tiết diện hình chữ T, các sống phụ này gián đoạn tại các đà ngang đáy và đợc hàn vào các đà ngang đáy Số lợng các sống phụ đáy phụ thuộc vào chiều rộng của tàu nhng đảm bảo điều kiện khoảng cách giữa các sống đáy với nhau và với mạn tàu ở

vùng giữa tàu không vợt quá 2,2 m, còn ở vùng mũi và đuôi tàu khoảng cách này không vợt quá 1,1 m.

ã Theo chiều ngang tàu: đặt các đà ngang đáy tại mỗi khoảng sờn thực, đà ngang

đáy có tiết diện hình chữ T, cao bằng các sống đáy Đà ngang đáy đi liên tục từ mạnnày đến mạn kia và chỉ gián đoạn tại sống chính đáy và đợc hàn vào các sống đáy.Trên bản thành của đà ngang đáy đợc khoét lỗ để giảm trọng lợng Tại chỗ giao nhaugiữa đà ngang đáy với sống đáy chúng đợc hàn chắc chắn vào nhau để các cơ cấukhông dịch chuyển đợc so với nhau và cùng chịu tác dụng của ngoại lực khi làm việc

Theo Qui phạm, đối với các tàu có chiều dài L ³ 50 m cần phải có kết cấu đáy đôi.

Tôn đáy trên, nếu có thể, chạy suốt từ vách mũi đến vách lái nhng có thể hoặc chạy hết(đối với tàu mạn đơn) hoặc không chạy hết (đối với tàu mạn kép) sang hai bên mạn củatàu

Hình 1.12 Sơ đồ kết cấu đáy đôi, mạn kép và vách phẳng

Hình 1.13 Kết cấu các dàn vùng giữa tàu của tàu có két hông,

két đỉnh mạn, đáy đôi, mạn đơn và vách sóng.

Đối với các tàu chở hàng cỡ lớn, mô men uốn dọc chung và lực cắt do uốn chung

thân tàu khá lớn Vùng đáy tàu là vùng đóng vai trò là bản cánh của thanh tơng

đ-ơng, khi nghiên cứu độ bền dọc chung thân tàu Vùng này chịu ứng suất kéo (hoặcnén) là lớn nhất khi tàu bị uốn, đặc biệt là khi tàu hành trình trên sóng với chiều dàisóng bằng chiều dài tàu, nhất là khi phơng truyền sóng cùng phơng chuyển động củatàu và vận tốc truyền sóng bằng với vận tốc của tàu (lúc này coi nh đặt tàu tĩnh trên

nh khi tàu chở hàng nhẹ, nớc dằn đợc dùng để hạ thấp trọng tâm tàu nhằm tăng tính ổn

định cho tàu Hơn nữa, đáy đôi vùng mũi và đuôi tàu còn dùng để điều chỉnh độnghiêng dọc của tàu Đáy đôi, thậm chí còn đảm bảo đợc tính nổi khi đáy ngoài của tàu

bị h hỏng do tai nạn

12

Hình 1.14 Sơ đồ kết cấu đáy đôi hệ thống dọc

1 - tôn vỏ bao; 2 – sờn; 3 - tôn đáy trên; 4 - nẹp đứng vách; 5 - vách ngang;

6 - đà ngang đầy; 7 - mã liên kết; 8 - sống chính; 9 - xà dọc đáy dới; 10 - sống phụ đáy Các hình thức kết cấu đáy đôi bao gồm:

Hình 1.15 Đáy đôi hệ thống ngang

1 - tôn đáy ngoài; 2 - nẹp của đà ngang; 3 - đà ngang đầy; 4 - sống chính đáy;

5 - dải tôn ky đáy; 6 - sống phụ đáy; 7 - tôn đáy trên; 8 - đà ngang kín nớc

ã Đáy đôi kết cấu ở hệ thống ngang:

+ Theo chiều dọc tàu: tại mặt phẳng dọc tâm đặt sống chính đáy đi liên tục khôngkhoét lỗ, chỉ gián đoạn tại các vách ngang kín nớc Hai bên sống chính đặt các sốngphụ gián đoạn tại các đà ngang đáy, số lợng sống phụ đáy phụ thuộc vào chiều rộngcủa tàu (lấy theo Qui phạm) Trên bản thành của sống phụ đáy có khoét lỗ để giảmtrọng lợng

Hai bên hông tàu đặt các sống hông để giới hạn thể tích không gian đáy đôi

Hình 1.16 Đà ngang khung (hở)

Hình 1.17 Đà ngang đầy

1 - sống chính; 2 - sống phụ; 3 - sờn; 4 - mã liên kết+ Theo chiều ngang tàu đặt các đà ngang đáy ở mỗi khoảng sờn Có 03 loại đàngang đáy: đà ngang đáy kín nớc - đợc đặt dới chân các vách ngang kín nớc; đàngang đầy đợc đặt cách nhau một vài khoảng sờn, trên đà ngang đầy đợc khoét lỗ đểgiảm trọng lợng; đà ngang hở (đà ngang khung) đợc đặt ở các khoảng sờn còn lại, đàngang hở đợc cấu tạo bởi 02 thanh thép góc và đợc hàn với tôn đáy trên và đáy dới tạicác vị trí tơng ứng, tại chỗ gặp sống đáy và sống hông chúng đợc hàn với nhau bằngcác mã nối, giữa hai thanh thép góc còn có các thanh chống thờng đợc đặt tơng ứng với

vị trí của các xà dọc đáy

ã Đáy đôi kết cấu ở hệ thống dọc:

+ Các cơ cấu theo hớng dọc tàu

Sống chính đáy: kín nớc, đợc đặt tại mặt phẳng dọc tâm của tàu và chạy liên tục từvách ngang kín nớc này đến vách ngang kín nớc kia, đợc hàn với tôn đáy trên và đáy d-

ới của tàu

Sống phụ đáy: đặt hai bên sống chính đáy, số lợng sống phụ đáy phụ thộc vàochiều rộng tàu Sống phụ đợc khoét lỗ để giảm trọng lợng và gián đoạn tại các đàngang đáy

Xà dọc (dầm dọc) đáy trên và xà dọc đáy dới là những thanh thép hình đợc hàn vớitôn đáy trên và tôn đáy dới tại các vị trí tơng ứng, chúng chạy suốt từ vách ngang kínnớc này đến vách ngang kín nớc kia Tại các vị trí gặp vách kín nớc, chúng đợc liênkết với vách bằng các mã ở khoảng giữa các vách và giữa các đà ngang đầy, ngời ta

đặt các cột chống có dạng thép hình là thanh gia cờng - nếu khoảng cách này lớn hơn

2,5 m Xà dọc đáy đợc đặt tại khoảng cách giữa các sống, khoảng cách giữa chúng

thông thờng bằng khoảng sờn thực

+ Các cơ cấu theo hớng ngang:

Cách một vài khoảng sờn thực (từ 3 đến 5 khoảng sờn) ngời ta đặt các đà ngang

đầy để làm nhiệm vụ gối đỡ cho dầm cơ cấu theo hớng dọc (xà dọc đáy) Đà ngang đầy

đi liên tục từ mạn đến sống chính Tại vị trí gặp xà dọc đáy, trên thành của của đàngang đầy đợc khoét lỗ để cho xà dọc đáy chui qua Đà ngang đầy cũng đợc khoét lỗ

để giảm trọng lợng và cho ngời làm nhiệm vụ kiểm tra, vệ sinh đáy đôi có thể chui qua(lỗ khoét này có vai trò và qui cách nh lỗ khoét trên sống phụ đáy)

Đà ngang kín nớc: đợc đặt dới chân của các vách ngang kín nớc hoặc nếu cần ngăndung tích đáy đôi thành những thể tích riêng biệt, đà ngang kín nớc sẽ đợc đặt theo yêucầu của thiết kế

1.7 Kết cấu dàn mạn

Dàn mạn chủ yếu chịu tải trọng ngang, đó là áp lực ngang của nớc ngoài mạn, nhất

là khi có sóng, gió hoặc va chạm với các tàu khác

Một phần dàn mạn nằm gần trục trung hòa, do đó nếu áp dụng hệ thống kết cấudọc để chịu uốn chung thì ít hiệu quả hơn

14

33

4

Hình 1.18 Một số sơ đồ kết cấu của dàn mạn

a - dàn mạn ở hệ thống ngang có toàn sờn thường; b - dàn mạn ở hệ thống ngang có toàn sờnthờng và sống dọc mạn; c - dàn mạn ở hệ thống ngang có sờn thờng, sờn khỏe và sống dọcmạn; d - dàn mạn ở hệ thống dọc có sờn khỏe và xà dọc mạn

ã Theo chiều ngang tàu: đặt các sờn thờng và sờn khoẻ tại mỗi khoảng sờn Số lợngsờn khỏe phụ thuộc vào kích thớc, điều kiện từng vùng của tàu và ở từng loại tàu cụthể Đối với tàu hàng khô, dàn mạn trong khu vực khoang hàng thờng cứ 03 khoảng s-

ờn thì đặt 01 sờn khỏe Đối với dàn mạn khoang máy, các sờn khỏe đặt cách nhaukhông quá 05 khoảng sờn

Hình

1.19 Sơ đồ kết cấu dàn mạn điển hình

a - dàn mạn kết cấu ở hệ thống ngang có sờn thờng, sờn khỏe xen kẽ và

sống dọc mạn; b - dàn mạn kết cấu ở hệ thống dọc với sờn khỏe và xà dọc mạn

Sơ đồ dàn mạn kết cấu HTN

S

s s s

Hình 1.20 Dàn mạn kết cấu theo hệ thống ngang

có sống mạn, sờn thờng và sờn khỏe xen kẽ

ã Theo chiều dọc tàu: ngời ta đặt 01 hoặc vài sống dọc mạn để đỡ các sờn, các sốngdọc mạn có thể kéo dài suốt chiều dài tàu hoặc chỉ đặt tại một vùng nào đó

(vùng khoang hàng, vùng mút mũi, lái hoặc vùng mạn khoang máy) Khoảng cách giữa

các sống dọc mạn, giữa sống dọc mạn với đáy hoặc boong tàu không vợt quá 2,5 m,

chúng thờng có tiết diện là thép hình chữ T, thép mỏ, Trên thành sống dọc mạn đ ợckhoét lỗ để sờn thờng chui qua, ở hai đầu của sờn sẽ đợc nối ghép với với cơ cấu củadàn boong và dàn đáy bằng các mã

Nơi nào có sờn khỏe thì tơng ứng có xà ngang boong khỏe và sờn thờng thì tơngứng là xà ngang boong thờng Tức là các cơ cấu khỏe hay thờng trên các dàn, theonguyên tắc, phải tạo thành một khung phẳng song song với 03 mặt phẳng cơ bản củatàu

16

Hình 1.21 Sơ đồ kết cấu của mặt cắt ngang sờn thờng

1.8 Kết cấu dàn boong

1.8.1 Dàn boong kết cấu ở hệ thống ngang:

ã Theo chiều dọc tàu, thờng đặt các sống dọc boong bằng thép có tiết diện chữ T tạinhững vị trí tơng ứng với các sống dọc đáy Tức là cũng có sống chính boong và sốngphụ boong tơng ứng

ã Theo chiều ngang tàu, ngời ta đặt các xà ngang boong thờng và xà ngang boongkhỏe tơng ứng với vị trí sờn thờng và sờn khỏe của dàn mạn Các xà ngang boong th-ờng chạy từ mạn này sang mạn kia, vì vậy trên bản thành của các sống boong đợckhoét lỗ cho các xà ngang boong thờng chui qua Các xà ngang boong khỏe liên kếtvới các sống boong bằng các mã và nó chỉ gián đoạn tại sống chính boong

Dọc theo chiều dài boong có những lỗ khoét có kích thớc rất lớn để làm miệng hầmhàng, buồng máy, cửa lên xuống, Vì vậy các sống dọc và xà ngang boong sẽ bị gián

đoạn tại đây Vùng xung quanh lỗ khoét, cơ cấu phải đợc tăng cờng kích thớc để làmquầy miệng hầm Ngoài ra, dới quầy miệng hầm hàng còn bố trí các cột chống hoặccác vách dọc, chạy từ miệng hầm hàng đến vách ngang kín nớc, thay thế cho cộtchống Nếu bố trí cột chống thì số lợng cột chống phụ thuộc vào mỗi khoang nhng nóichung không quá 04

Trên xà ngang boong khỏe có khoét lỗ để cho xà dọc boong chui qua Các xà dọcboong đi liên tục từ vách ngang kín nớc này đến vách ngang kín nớc kia và liên kết vớivách ngang kín nớc đó bằng hàn hay bằng các mã.

1.9 Kết cấu dàn vách kín nớc

Vách kín nớc dùng để phân chia phần không gian thân tàu thành các thể tíchkhoang riêng biệt với mục đích đảm bảo tính chống chìm và ngoài ra còn để ngăn chặncác đám cháy lan truyền từ khoang này đến khoang khác

Hiện nay, các vách ngăn đợc sử dụng trên tàu là vách phẳng hay vách sóng

Vách ngăn kín nớc có thể có các hình thức kết cấu nh: Nẹp nằm kết hợp với sống

đứng, hoặc toàn nẹp đứng, hoặc nẹp đứng với sống nằm, Sống vách thờng là cơ cấukhỏe Nẹp vách chỉ có loại nẹp thờng, đặt tơng ứng với các cơ cấu thờng hoặc khỏe củadàn mạn, dàn đáy và dàn boong

B

B-B A-A

Hình 1.24 Sơ đồ kết cấu các dàn vách phẳng

a.váchgồmtoànnẹpđứng;b.vá

c-

Hình b Cơ cấu loại I- Sóng tiết diện sóng

s

t

Hình d Cơ cấu loại 2 - Sóng tam giác l ợn đỉnh

Hình 1.28 Kết cấu vách sóng loại II

1.10 Kết cấu vùng mút mũi và mút đuôi

1.10.1 Kết cấu vùng mũi tàu:

Điều kiện làm việc của vùng mũi rất nặng nề, thờng xuyên chịu sự va đập của sóng

và nớc, nhất là khi tàu chạy ngợc sóng, gió, chịu sự va đập của băng, vật trôi nổi, đángầm và bãi cạn, Do vậy vùng mũi chủ yếu chịu tác dụng của lực nén ngang lớn cònchịu uốn dọc chung là nhỏ Vì vậy về mặt kết cấu, vùng mũi thờng đợc áp dụng bởi hệthống kết cấu ngang cho tất cả các dàn và cho tất cả các loại tàu

ã Tại dàn boong: theo chiều ngang của tàu đợc đặt các xà ngang boong thờng vàcác xà ngang boong khỏe xen kẽ tại mỗi khoảng sờn Khoảng sờn ở vùng mũi có giá trịnhỏ hơn khoảng sờn ở giữa tàu Theo chiều dọc tàu, ngời ta đặt các sống dọc boong.Trên bản thành sống dọc boong có khoét lỗ cho các xà ngang boong thờng chui qua

ã Hai bên mạn: theo chiều ngang tàu, đặt các sờn thờng và các sờn khỏe xen kẽ tạicác vị trí tơng ứng với xà ngang boong thờng và xà ngang boong khỏe Theo chiều dọc,

đặt các sống dọc mạn, thờng có cấu tạo là thép chữ T Số lợng sống dọc mạn sao cho

khoảng cách giữa chúng với boong và đáy không vợt quá 2 m ở phía đầu của sống dọc

mạn đợc hàn vào sống mũi hoặc vách ngang có chuyển tiếp để tránh tập trung ứng suấttại mặt cắt ngang thân tàu Sống mũi là một cơ cấu cứng ở chính giữa mũi tàu, nó là nơitiếp nhận các lực va đập lớn của nớc và truyền lực ấy cho các cơ cấu của thân tàu, do

đó phải đợc chế tạo một cách chắc chắn và đợc nối ghép chắc chắn với các cơ cấu củathân tàu Sống mũi có hình dáng của mũi tàu đợc chế tạo bằng nhiều phơng pháp khácnhau nh: đúc, rèn, hàn

Để tăng cờng khả năng chịu áp lực ngang của nớc, ngời ta bố trí các hàng xà ngangphụ, đó là các thanh chống độc thân từ mạn này đến mạn kia, hai đầu đợc gối vào sốngdọc mạn Để giảm nhẹ trọng lợng, ngời ta có thể thay thế hàng xà ngang phụ này bằngnhững sàn có khoét lỗ

Hình 1.29 Kết cấu vùng mũi tàu có mũi quả lê

1 - mạn giả; 2 – thợng tầng mũi; 3 - tôn boong thợng tầng mũi; 4 - tôn vỏ bao của tàu;

5 – sờn; 6 - hầm xích neo; 7,9 - tấm sàn; 8 - vách ngăn khoang mũi; 10 - sống chính;

11 - vách ngang; 12 - đà ngang đầy của đáy; 13 - vách dọc; 14 - sống mũi;

15 - boong chính; 16 - mã ngang của sống mũi

22

Hình 1.30 Kết cấu vùng mũi hình cầu

1 - sống mũi; 2 - sàn; 3 - vách dọc mũi; 4 - tôn bao; 5 - sống dọc mạn;

6 - tấm chắn thẳng; 7 - thanh giằng; 8 – sờn sống mũi; 9 - vách dọc hầm xích neo;

10 - vách ngang; 11 - boong chính; 12 - xà ngang boong; 13 – sờn; 14 - xà dọc boong

ã Vùng đáy: theo chiều ngang tàu đợc đặt các xà ngang đáy tại mỗi khoảng sờn.Các đà ngang này có mép bẻ và đợc nâng cao dần lên theo độ cong của mũi tàu, chúng

đợc khoét lỗ để giảm trọng lợng, bẻ mép để tăng mô men chống uốn Theo chiều dọc,

có các sống dọc đáy có chiều cao bằng chiều cao của các đà ngang đáy và gián đoạntại các đà ngang đáy

1.10.2. Kết cấu vùng đuôi tàu:

Hình 1.31 Kết cấu vùng khung giá lái ở đuôi tàu

a - loại một bánh lái; b - loại hai bánh lái

Hình 1.32 Sống đuôi tàu 01 chong chóng

1 - kết cấu sống; 2 - đầu tròn lắp ống bao; 3 - ky đuôi;

4 - ổ trục ky; 5 - trụ lái; 6 - bản lề; 7 - khung giá lái; 8 - vòm cuốn Tơng tự vùng mũi, vùng đuôi tàu cũng đợc kết cấu theo hệ thống ngang và cũng cócác chi tiết tơng tự

Sống đuôi: có tác dụng đỡ bánh lái - trục lái và trục chong chóng Nó chịu ứng lựclớn khi bẻ lái bánh lái sang hai bên để quay tàu, chịu ứng lực do chấn động của chongchóng khi làm việc Vì vậy sống đuôi phải có kết cấu vững chắc Hình dáng và kết cấu 24

sống đuôi phụ thuộc vào hình dáng đuôi tàu, kích thớc và hình dáng bánh lái, số lợng

và kích thớc chong chóng Nó đợc chế tạo bằng các phơng pháp: đúc, hàn hoặc rèn

ã Dàn boong: có xà ngang boong thờng và xà ngang boong khỏe đặt xen kẽ tại mỗikhoảng sờn Khoảng sờn vùng này cũng nhỏ hơn khoảng sờn vùng giữa tàu theo chiềudọc tàu cũng đặt các sống dọc boong

ã Dàn mạn: theo chiều ngang có sờn thờng và sờn khỏe có số lợng và vị trí tơngứng với xà ngang boong thờng và xà ngang boong khỏe Theo chiều dọc có sống dọcmạn Cũng có các hàng xà ngang phụ (cột chống hoặc sàn) chạy từ mạn này đến mạnkia

ã Dàn đáy: đặt các đà ngang đầy tại mỗi khoảng sờn Các đà ngang này đợc nângcao hơn trục chong chóng, phía trên có bẻ mép và đợc khoét lỗ cho ống bao trục chongchóng đi qua Theo chiều dọc tàu có các sống đáy, các sống này gián đoạn tại các đàngang đáy

1.11 Kết cấu thợng tầng

1.11.1 Khái niệm về thợng tầng và lầu:

Thợng tầngợng tầng: là kiến trúc tạo nên phòng kín bố trí trên boong chính, chạy suốt từ

mạn này tới mạn kia hoặc nằm cách một trong hai mạn tàu không quá 4% B

Lầu: là kiến trúc che kín mặt boong ở boong trên hoặc ở thợng tầng biệt lập, nằm

cách dù chỉ một trong hai mạn một khoảng lớn hơn 4% B (hay là những thợng tầng chỉchạy trên một phần chiều rộng tàu)

1.11.2 Tải trọng tác dụng lên thợng tầng:

Đối với các thợng tầng đủ điều kiện tham gia vào uốn dọc chung chúng thờngxuyên chịu ứng suất pháp phát sinh do uốn dọc Ngoài ra nó còn chịu các tải trọng cục

bộ sau:

- Tải trọng do nớc hắt lên boong (tải trọng quy ớc)

- Trọng lợng các trang thiết bị bố trí trên boong thợng tầng

- Tải trọg của các trọng lợng của các tầng trên truyền thống

1.11.3 Sự làm việc của thợng tầng:

Khi thân chính của tàu chịu uốn dọc chung (khi đó trên thành dọc của thợng tầng

và lầu phát sinh ứng suất pháp, tiếp), nó kéo theo thành dọc thợng tầng cũng làm việcthông qua lực tiếp tuyến, pháp tuyến dọc theo đờng liên kết

- Tại thợng tầngợng tầng: ứng suất xuất hiện ở đờng liên kết nối mạn tàu với mạn thợng

tầng

- Tại lầu: ứng suất phát sinh tại đờng liên kết giữa thành dọc lầu với tôn boong

thợng tầng hoặc boong biệt lập

Lực tiếp tuyến: trị số cực đại xuất hiện tại mút thợng tầng hoặc lầu, chúng đổi

h-ớng qua giữa thợng tầng

Lực pháp tuyến: cực đại tại mút thợng tầng Khi có mã chuyển tiếp, ứng suất có

sự phân bố lại: trị số giảm, vị trí lớn nhất chuyển sang trọng tâm mã

l

l/2 l/2

Thuợng tầng Thân chính

Thuợng tầng Thân chính

Sơ đồ phân bố ứng suất

Hình 1.33 Sơ đồ phân bố ứng suất

Tuỳ theo loại thợng tầng có hay không tham gia vào uốn chung thân tàu mà có biệnpháp kết cấu cụ thể của các vách mút thợng tầng với thân tàu

(4) Điều kiện để thợng tầng tham gia vào uốn dọc chung:

(15% Ltk, 6hTT)

- Điều kiện đủ: đảm bảo mối nối, có nghĩa là:

+ Thành dọc của thợng tầng trùng với mạn tàu

+ Thân chính và thợng tầng nối với nhau ít nhất bằng 3 mối nối ngangcứng (vách ngang thợng tầng trùng vách ngang thân chính, hoặc thânchính và thợng tầng liên kết với nhau thông qua khung ngang cứng có giacờng cột chống)

Thông thờng, trên tàu có thợng tầng mũi, giữa, đuôi

Các tấm tôn vách mút của thợng tầng phải đợc gia cờng bởi các cơ cấu Nói chungkhoảng cách giữa các cơ cấu của vách dọc mạn lấy nh thân chính Các đầu nẹp củavách trớc cũng nh vách đuôi phải đợc hàn vào các boong nhờ mã nối

Đối với xà ngang boong, sống boong ở thợng tầng lấy nh ở thân chính

Sờn ở thợng tầng cũng lấy giống nh ở thân chính

Chơng 2 Thiết bị tàu

2.1 Thiết bị neo

2.1.1 Khái niệm chung

Khi đứng yên, tàu chịu tác dụng của gió, lực cản của dòng nớc chảy, lực va đập củasóng và các ngoại lực ngẫu nhiên khác Neo là một thiết bị dùng để giữ cho tàu đứngyên dới tác dụng của các ngoại lực đó Hay nói một cách khác: neo là một tổ hợp kếtcấu dùng để neo tàu

Trên mỗi một con tàu thờng đợc trang bị neo chính và neo phụ Neo chính thờng

đặt ở mũi còn có tên gọi là neo dừng, vì rằng mũi tàu có dạng thoát n ớc nên làm giảmsức cản tốt hơn Hơn nữa khoang mũi thờng không đợc sử dụng để chở hàng, nên dùnglàm hầm xích neo rất thuận tiện Neo phụ đợc đặt ở phía đuôi tàu còn đợc gọi là neohãm Bởi vì việc bố trí neo ở đuôi tàu sẽ không thuận lợi cho sự va đập của dòng nớcchảy vào chong chóng và bánh lái Thông thờng neo chính và neo phụ không đợc thảcùng một lúc

26

Hình 2.1 Bố trí thiết bị neo

1 - neo; 2 - xích neo; 3 - hãm neo; 4 - tời neo; 5 - lỗ luồn dây neo;

6 - hầm xích neo; 7 - thiết bị nhả nhanh gốc xích neo; 8 - lỗ thả neo trên boong;

9 - lỗ thả neo mạn; 10 - ống chứa neo; 11 - hãm xích neo

Mặt khác, neo có cán càng dài thì lực bám càng tăng đồng thời càng làm tăng tính

ổn định của neo trên nền đất Vì vậy ở một số trờng hợp ngời ta làm thanh ngang đểtăng độ ổn định của neo

Nếu gọi lực bám của neo là: T , kG thì: T = k.GN

trong đó: GN - trọng lợng của neo, kG.

k - hệ số bám của neo, xác định nhờ thực nghiệm và tuỳ theo loại neo, tùytheo nền đất

2.1.1.2 Chiều sâu thả neo

28

Hình 2.2 Chiều sâu thả neo

Trong khai thác, ở điều kiện thuận lợi có thể đỗ tàu bằng neo thì chiều dài cáp neo

(là chiều dài từ lỗ thả neo đến vị trí neo nằm ở nền đất l phụ thuộc vào chiều sâu nơi

2.1.1.3 Phân loại thiết bị neo

Tuỳ thuộc vào từng loại tàu, vào công dụng và đặc tính làm việc của tàu mà lựachọn thiết bị neo theo loại thiết bị neo có hốc hay không có hốc, theo máy tời neo đứnghay nằm, v.v

2.1.2 Phân loại neo và các đặc trng cơ bản của neo

Neo có thanh ngang gồm neo: Matroxov, neo Hải quân, neo một lỡi, neo nhiều

l-ỡi, neo chuyên dùng, v.v

Neo không có thanh ngang nh: neo Holl, v.v

- góc gập lỡi:  (góc nghiêng giữa lỡi và trục cán neo), độ.

- góc tấn: a - góc tạo bởi phơng của lỡi neo và nền bùn đất, độ.

- chiều dài cán neo: AN, m

- chiều dài lỡi neo, chiều dày cán neo, chiều dày lỡi neo và các tỷ số kíchthớc của neo

2.1.3 Các đặc điểm kết cấu của các loại neo

2.1.3.1 Neo Holl

Neo Holl đợc sử dụng rộng rãi nhất hiện nay trên hầu hết các tàu cỡ lớn và nhỏ, tàubiển, tàu sông và tàu hồ, v.v Bởi vì loại neo này có tính cơ giới hoá cao, không cầnchuẩn bị thời gian thả neo, còn khi kéo neo, neo tỳ vào mạn bằng ba điểm (1 điểm ở

đế, 2 điểm ở hai lỡi), việc tháo lắp sửa chữa neo cũng dễ dàng Mặt khác việc sử dụng

loại neo này có xu hớng làm giảm chiều dài mỏ neo, đặc biệt ở tàu mạn thấp, neo Hollkhông đợc sử dụng hết phần lớn chiều dài cán neo.

Đặc điểm kết cấu của loại neo này là, cán neo và đế neo đợc đúc rời nhau, lỡi neo cóthể quay so với cán neo một góc  = 450, hai lỡi có thể đồng thời cùng bám vào nền

đất Trọng lợng neo thờng là: GN = (100 á 8000) kG và lực bám: T = (3 á 6).GN, kG,

Góc uốn của lỡi (góc gập):  = 450

Chú ý: Neo Holl làm việc ở mọi loại nền đất

2.1.3.2 Neo Hải quân

Hình 2 4 Cấu tạo neo Hải quân.

1- cán neo; 2- đế neo; 3 – lỡi neo; 4 - chốt hãm; 5 - thanh ngang; 6 - quai neo

30

Loại neo này khi thả chỉ bám vào nền đất bằng một lỡi, còn một lỡi quay ngợc lênphía trên gây khó khăn cho sự đi lại của các tàu khác, nhất là ở vùng n ớc nông Loạineo này không đợc cơ giới hóa khi thả và khi kéo (dùng cần cẩu để kéo neo).

Hiện nay loại neo này chỉ dùng với các tàu nhỏ, thờng dùng làm neo dừng đối vớitàu biển chuyên dụng có độ sâu thả neo nhỏ, neo phụ đối với tàu sông hoặc biển, hoặcdùng đồng thời cả neo dừng, neo phụ đối với tàu hồ, hoặc tàu sông không tự hành, v.v.Các thông số cơ bản của neo Hải quân

Kích thớc neo đợc xác định theo chiều rộng cán neo:AN, mm.

Trọng lợng và kích thớc cơ bản của neo không theo tiêu chuẩn

Đặc điểm kết cấu của neo là: đế và cán neo đợc đúc liền một khối

Hình 2.5 Cấu tạo neo một lỡi.

1- cán neo; 2- lỡi neo; 3- đế neo; 4 - móc neo; 5 - thanh ngang

h = (4,3 á 4,6).AN

Góc tấn: a = 370, góc uốn:  = 110

2.1.3.4 Neo nhiều lỡi

Gồm có neo 4 lỡi, neo 6 lỡi, v.v thờng đợc dùng cho đội tàu kỹ thuật nh: tàu cuốc,tàu hút, tàu công trình, v.v

Kết cấu chủ yếu là dạng có trọng lợng GN = (5 á700) kG; Góc tấn: a = 510, Gócuốn:  = 320

Đặc điểm: loại neo này chỉ dùng trên đất mềm và thờng dùng trên các tàu nội thuỷ

Hình 2 6 Cấu tạo neo Matroxov

1- lỡi neo; 2- cán neo; 3- quai neo (móc neo); 4- thanh ngang; 5- trục quay

2.1.4 Xác định trọng lợng neo

Trọng lợng của neo cũng nh các thông số cơ bản của nó có thể đợc xác định theoQui phạm cho những tàu đợc đóng dới sự giám sát của Đăng kiểm thông qua đặc trngcung cấp của thiết bị: EN (NC) hoặc đợc tính toán theo phơng pháp lý thuyết cho nhữngtàu đợc đóng ngoài Qui phạm

2.1.4.1 Đối với tàu biển hoạt động vùng không hạn chế

Đặc trng cung cấp: EN của thiết bị đợc tính nh sau:

trong đó: f - khoảng cách thẳng đứng tại giữa tàu từ đờng nớc chở hàng thiết kế lớn

nhất đến mặt trên của xà boong liên tục trên cùng tại mạn, m.

32