Đồ án kết cấu tàu thủy ( tàu dịch vụ dầu khí)

Đây là bài mẫu đồ án tính toán thiết kế kết cấu cho tàu dịch vụ dầu khí. Bài này đã đầy đủ nội dung cần tính toán và trình bày gọn, đẹp. Các bạn nào tải file cần bản vẽ CAD thì nhắn lại email mình sẽ gửi bạn.

Nhận xét của giáo viên hướng dẫn

Mục lục

Chương I Giới thiệu chung

1 Giới thiệu chung về tàu dịch vụ dầu khí 4

1.1 Lịch sử về tàu dịch vụ dầu khí 4

1.2 Nhiêm vụ của các loại tàu 5

1.3 Bố trí chung tàu dịch vụ dầu khí 6

1.3.1 Bố trí theo chiều dài thân tàu 6

1.3.2 Bố trí theo chiều cao thân tàu 7

1.4 Kết cấu tàu dịch vụ dầu khí 7

Chương II Các phương pháp thiết kế kết cấu tàu thủy 2 Các phương pháp thiết kế kết cấu thân tàu 9

2.1 Thiết kế theo tàu mẫu 9

2.2 Thiết kế theo phương pháp sức bền 9

2.3 Thiết kế theo quy phạm kết cấu thân tàu 10

Chương III Tính toán kết cấu 3 Các thông số cơ bản 11

3.1 Hệ thống kết cấu cho thân tàu 11

3.2 Vị trí vách và phân khoang 11

3.2.1 Vị trí vách 11

3.2.2 Phân khoang 12

3.3 Vật liệu và thép hình dùng cho tàu 12

3.4 Kết cấu dàn đáy 12

3.4.1 Dàn đáy khu vực giữa tàu 12

3.4.2 Dàn đáy khu vực buồng máy 18

3.4.3 Dàn đáy khu vực mũi và lái 22

3.5 Kết cấu dàn mạn 26

3.5.1 Dàn mạn khu vực giữa tàu 26

3.5.2 Dàn mạn khu vực buồng máy 31

3.5.3 Dàn mạn khu vực mũi và lái 32

3.6 Kết cấu dàn boong 37

3.6.1 Tải trọng tác dụng 37

3.6.2 Dàn boong khu vực giữa tàu 38

3.6.3 Dàn boong khu vực buồng máy 44

3.6.4 Dàn boong khu vực lái 49

3.6.5 Dàn boong khu vực mũi 55

3.7 Dàn vách 60

3.7.1 Vách ngang 60

3.7.2 Vách dọc 66

3.7.3 Vách chống va, vách đuôi 71

Chương IV Kết luận và kiến nghị 4 Kết luận và kiến nghị 75

4.1 Kết luận 75

4.2 Kiến nghị 75

Chương I: GIỚI THIỆU CHUNG

1 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ TÀU DỊCH VỤ DẦU KHÍ

1.1 Lịch sử về tàu dịch vụ dầu khí

Cuối thế kỷ 20, ngành khai thác và sản xuất dầu khí ngoài khơi đã trở thành một trong những hoạt động kinh tế mũi nhọn của thế giới Những mỏ dầu trong đất liền đã gần trở nên cạn kiệt, nên mối quan tâm đã chuyển sang việc thăm dò, phát hiện nguồn tài nguyên dầu khí dưới đáy biển Bằng việc tạo giếng khoan thăm dò, và những cuộc khảo sát địa chấn với mật độ ngày càng tăng lên,

vị trí có trữ lương dầu khí nằm bên dưới thềm lục địa đang được đánh dấu trên bản đồ và có xu hướng tiến dần ra những khu vực có độ sâu lớn và khó xâm nhập hơn

Để khai thác được những nguồn tài nguyên này, cả một nghành công

nghiệp đồ sộ đã được phát triển, sử dụng các giàn khoan nổi, tàu thuyền và các giàn sản xuất cố định hoặc neo đậu trên biển Những công trình nổi này đòi hỏi những loại hình hoạt động hỗ trợ khác nhau và để cung cấp sự trợ giúp cần thiết này, người ta đã cho ra đời nhiều chủng loại tàu qua nhiều năm

Thông thường, các loại tàu hỗ trợ xa bờ được vân hành bởi các chủ tàu, họ hoặc những công ty chuyên trách sở hữu và vận hành các loại tàu này hoặc là những công ty kết hợp vận hành hỗ trợ xa bờ với các hoạt động khác như là lai dắt và cứu hộ, sở hữu tàu theo công ước, hay các hoạt động công nghiệp và thương mại khác Ngành khai thác và sản xuất dầu khí ngoài khơi do một số tổ chức nắm giữ Những tổ chức này có thể là các công ty dầu khí quốc doanh hoặc những tập đoàn gồm các công ty dầu khí cùng với các bên liên quan, cho đến các công ty công nghiệp phụ trách việc cung cấp một số dịch vụ nhất định cho dự án

Những đòi hỏi từ phía các nhà khai thác và sản xuất đối với dịch vụ tàu hỗ trợ được đáp ứng bởi những con tàu hiện có thông qua một số cơ chế khác nhau Đó là thị trường giao nhận trực tiếp rất phát triển, hoạt động như một phương thức thanh toán bù trừ dành cho những hợp đồng ngắn hạn Ví dụ như trường hợp, người điều hành của một giàn khoan nửa chìm nửa nổi cần sử dụng dịch vụ tàu cung ứng kéo và xử lý neo (AHTS) trong thời gian 3 tháng diễn ra hoạt động khoan để di chuyển giàn khoan tới và rời khỏi vị trí khoan Một số lượng tàu loại này hoạt động trên thị trường giao nhận trực tiếp, được phân loại

theo kích cỡ, sức chứa và công suất, với thời gian thay đổi tùy theo khả năng của tàu và phương thức phục vụ và theo nhu cầu thị trường Đối với việc hỗ trợ dài hạn cho những công trình cố định người ta thuê những con tàu bằng những hợp đồng kéo dài nhiều năm, thường cùng quyền lựa chọn gia hạn hoặc kéo dài Hợp đồng thuê tàu kiểu này có thể đủ chặt chẽ để bảo lãnh cho việc đóng một hoặc nhiều con tàu hỗ trợ, mà các đặc tính của chúng được thiết kế phù hợp với những nhu cầu của một giàn khoan hoặc mỏ cụ thể Trong một số trường hợp tàu hỗ trợ có thể giành toàn bộ thời gian hoạt động kinh tế của nó, về cơ bản, để thực hiện một công việc

1.2 Nhiệm vụ của các loại tàu

Nhiệm vụ chung của các loại tàu hỗ trợ xa bờ là hỗ trợ cho nghành khai thác và sản xuất dầu khí ngoài khơi Nhiệm vụ chung này có thể được chia thành nhiều nhiệm vụ cụ thể Một con tàu có thể được thiết kế để thực hiện một nhiệm vụ cụ thể đơn lẻ, nhưng thông thường người ta thường thiết kế tàu để thực hiện kết hợp một số loại nhiệm vụ Khi phải giải quyết nhiều nhiệm vụ cùng lúc, thì chủ tàu phải đưa ra quyết định để có được cán cân thăng bằng nhất giữa những yêu cầu đối nghịch nhau, và người thiết kế tàu phải hiện thực hóa các nhiệm vụ đó vào trong con tàu, đáp ứng được các yêu cầu về mặt vận hành

và các bộ luật an toàn tương ứng

Các loại tàu hỗ trợ xa bờ gồm:

Tàu dịch vụ dầu khí (Offshore Support Vessels) là các tàu trực tiếp tham

gia dịch vụ các giàn khoan thăm dò và khai thác dầu khí Tàu dịch vụ dầu khí phục vụ mục đích chung là đảm bảo an toàn cho người và công việc thăm dò, khai thác dầu khí ngoài khơi Những tàu cỡ lớn đảm bảo lắp ráp và bảo dưỡng giàn khoan, trang thiết bị giàn, giếng những tàu cỡ nhỏ hơn đảm bảo công tác cung ứng, dịch vụ các giàn, đảm bảo chăm sóc y tế, sức khỏe người làm việc trên giàn ngoài khơi, đảm bảo an toàn công việc lặn biển

Những chức năng của đội tàu dịch vụ dầu khí bao gồm:

- Theo dõi động đất vùng biển có đặt các giàn khoan thăm dò và khai thác dầu khí

- Chuyên chở các giàn di động từ xưởng sản xuất đến vị trí khai thác Bố trí hệ thống neo - buộc giàn tại vị trí đã định

- Chuyên chở các giàn cố định từ bờ ra vị trí lắp đặt, định vị vị trí đặt giàn

và hạ giàn

- Cung ứng dịch vụ cho giàn di động, giàn cố định những vật dụng, thiết vị cần thiết, chuyên chở người làm việc đến giàn, chuyên chở thực phẩm,

dự trữ đến giàn và chở từ giàn những mẫu bùn, đất, dầu, vật thải

Tàu cung ứng dịch vụ dầu khí ( Platform Supply Vessels - PSV): Tàu

nhóm này ra đời cùng công nghiệp khai thác dầu khí ngoài khơi Tàu cung ứng dịch vụ cho các giàn khoang trên biển Đặc tính chung của tàu nhóm này là tính

cơ động cao, khả năng đi biển rất tốt, tính ổn định đảm bảo, độ bền kết cấu đảm bảo Ngày nay nhóm này mang tên gọi đồng nghĩa với PSV là OSV - Offshore Supply Vessels Tàu nhóm này cung ứng định kỳ cho giàn nhiên liệu, nước sinh hoạt cho người làm việc, lương thực, thực phẩm, thiết bị và các loại chất lỏng phục vụ khoan

Tàu thả neo (Anchor Handling Tug Supply Vessel - AHTS): nhóm này

với số lượng rất lớn Đến năm 2010 tàu thuộc nhóm thao tác với neo đã vào khoảng 1500 chiếc Tên gọi của tàu nêu đủ chức năng tổng hợp của nó: vận chuyển neo, thả neo, kéo neo và hệ thống neo-buộc giàn khoan di động Tàu AHTS tham gia kéo giàn khi có yêu cầu, bố trí giàn tại vị trí đã xác định theo kế hoạch

Tàu đa chức năng (Multifunctional Vessel): Tàu nhóm này thường được

cải tiến từ tàu thả neo (AHTS) Ngoài những công việc đã kể cho AHTS, tàu đã chức năng còn giải quyết các công việc thuộc phần dưới nước của các giàn khoan như khảo sát dưới nước và bảo dưỡng đường ống, thân giàn

1.3 Bố trí chung tàu dịch vụ dầu khí

1.3.1 Bố trí theo chiều dài thân tàu

✓ Từ sườn mút đuôi tàu đến khoảng sườn -5 dài 2,75 m là két chứa nước dằn

✓ Từ sườn -5 đến sườn số 1 dài 3,3 m là khoang máy lái

✓ Từ sườn số 1 đến sườn số 7 dài 3,3 được chia làm hai bên dùng để chứa nước dằn lái

✓ Từ sườn số 7 đến sườn số 29 dài 12,1 m được chia làm hai bên ngăn cách bởi vách dọc kín nước là khoang chứa nước kĩ thuật

✓ Từ sườn số 29 đến sườn số 55 dài 14,3 m là khoang máy dùng để bố trí máy chính, máy phụ, các hệ thống và các thiết bị phục vụ cho các hoạt động các máy trên tàu Hai bên mạn tàu là kết chứa dầu dự trữ

✓ Tại khoang máy tàu được trang bị 2 máy chính lai 2 chân vịt

Loại máy MAN B&W có công suất 4000BHP x 2, type 12V28/32A-VO

có các thông số sau: dài 7044 mm, rộng: 1500 mm, cao: 2952 mm, trọng lượng máy: 29,5 T, trọng lượng hộp số: 8,5 T

✓ Từ sườn số 55 đến sườn số 76 dài 11,55 m là khoang hàng, được ngăn cách bởi các vách dọc, dùng để chứa những vật dụng, trang thiết bị, thực phẩm dữ trữ đến các giàn khoan và chở từ giàn những mẫu bùn, đất, dầu, vật thải

✓ Từ sườn 76 đến sườn 97 dài 11,55 m là khoang chứa nước ngọt phục vụ cho giàn khoan, được ngăn bởi các vách dọc và vách ngang

✓ Từ sườn 97 đến sườn số 107 dài 5,5 m là khoang chứa nước sinh hoạt và

từ sườn 107 đến sườn 122 dài 8,25 m được ngăn bởi các vách là khoang chứa nước ngọt, dùng cho các thành viên trên tàu và cung cấp cho giàn khoang Phía trên là buồng ở cho các thuyền viên

✓ Từ sườn 122 đến sườn 130 là khoang mũi dùng để chứa nước dằn

1.3.2 Bố trí theo chiều cao thân tàu

✓ Tàu có kết cấu đáy đôi vùng từ vách mũi (vách chống va) đến vách lái, 1 boong chính, thượng tầng và lầu được bố trí phía mũi tàu, trên boong chính Hệ thống mạn chắn sóng được bố trí xung quanh boong chính

1.4 Kết cấu tàu thiết kế

✓ Tàu vỏ thép, kết cấu hàn Tàu có 1 hầm hàng, thượng tầng đặt ở mũi và buồng máy đặt ở giữa tàu Tàu có 7 vách kín nước đặt tại các sườn sn07, sn29, sn55,sn76, sn97, sn107 và sn116

✓ Tàu được thiết kế theo hệ thống hỗn hợp: Đáy đôi, boong chính vùng khoang hàng và khoang nước kĩ thuật kết cấu theo hệ thống dọc, vùng còn lại và mạn kết cấu theo hệ thống ngang Đáy ở khu vực mũi và lái là đáy đơn

❖ Khoảng sườn thực:

✓ Theo điều 5.2.1 QP-2B quy định khoảng cách chuẩn (a) của các sườn hệ

thống ngang được tính theo công thức:

a = 450 + 2L = 450 + 2.70 = 590 mm

➢ Chọn khoảng sườn ngang bằng: 550 mm

✓ Theo điều 5.2.2 QP-2B quy định khoảng cách chuẩn (S) của các sườn hệ thống dọc được tính theo công thức:

S = 550 + 2L = 550 + 2.70 = 690 mm

➢ Chọn khoảng sườn dọc bằng 650 mm

✓ Các chi tiết thân tàu được thiết kế thỏa mãn theo yêu cầu của quy phạm

và các tiêu chuẩn đã ban hành

✓ Máy chính được đặt trên bệ máy trong buồng máy

✓ Các vách được bố trí như trên bản vẽ Vách tàu có kết cấu tấm được gia cường bởi các nẹp đứng, sống đứng và sống nằm

✓ Boong chính kết cấu hàn Các vị trí lắp thiết bị được tăng cường bằng các dải tôn gia cường

✓ Lan can bảo vệ bằng thép ống tráng kẽm cao 1m bố trí xung quanh boong chính Tại các lối lên tàu và phía trước mũi, phần lan can gián đoạn được

bố trí thêm xích bảo vệ

Chương II: CÁC PHƯƠNG PHÁP THIẾT KẾ KẾT CẤU TÀU THỦY

2 Các phương pháp thiết kế kết cấu thân tàu

✓ Thiết kế kết cấu tàu là quá trình xác định kích thước, hình dáng, quy cách bố trí các kết cấu để đáp ứng các yêu cầu về độ bền, độ cứng, độ ổn định của kết cấu thân tàu và phù hợp với điều kiện làm việc của tàu

✓ Có ba phương pháp thiết kế kết cấu chính

2.1 Thiết kế theo tàu mẫu

✓ Dựa trên cơ sở kết cấu tàu mẫu, kết hợp với kiến thức lý thuyết và kinh nghiệm của người thiết kế để phân tích và lựa chọn kích thước các kết cấu cho tàu đang tính

✓ Phương pháp đơn giản, dễ thực hiện nhưng cần chọn được tàu mẫu phù hợp

✓ Tàu mẫu có tính năng tốt, hoạt động an toàn trong nhiều năm, có kết cấu hợp

lý, cùng nhóm tàu và các đại lượng đặc trưng như: chiều dài, chiều rộng, chiều cao, tỷ lệ các kích thước L/H, L/B, T/L, hệ số béo CB, lượng chiếm nước, giá trị mô men uốn dọc và lực cắt, bố trí khoảng sườn, các khoang hàng, miệng hầm, lỗ khoét gần với các đại lượng tương ứng của tàu thiết kế

2.2 Thiết kế theo phương pháp sức bền

✓ Xây dựng trên cơ sở lý thuyết cơ học kết cấu, kếp hợp với kết quả tính độ bề thân tàu để thiết kế kết cấu chịu được độ bền chung và độ bền cục bộ

✓ Quá trình tính được thực hiện bằng cách mô hình hóa kết cấu và tải trọng tác dụng, giải bài toán cơ học kết cấu để xác định kích thước và quy cách bố trí các kết cấu

✓ Có độ chính xác khá cao, cho phép chọn được kết cấu hợp lý vừa đảm bảo

đủ độ bền, vừa tối ưu về kinh tế, nhưng phức tạp nên thường chỉ áp dụng đối với tàu làm việc theo nguyên lý mới, tàu có kích thước không bình thường

và yêu cầu đặc biệt về kết cấu

✓ Dùng để kiểm tra lại độ bền kết cấu sau khi tính theo các phương pháp khác

- Điều kiện và môi trường làm việc của kết cấu

- Mô hình kết cấu và tải trọng tác dụng

- Giá trị ứng suất cho phép của vật liệu chế tạo các kết cấu

2.3 Thiết kế theo quy phạm kết cấu thân tàu

✓ Phương pháp đơn giản, hầu như đảm bảo được độ bền kết cấu thân tàu nên thường áp dụng cho nhiều loại tàu thông dụng khác nhau, không có yêu cầu cao về độ bền

✓ Điều kiện áp dụng phương pháp là loại tàu, vùng hoạt động, các kích thước chính, tỷ lệ các kích thước, các đặc trưng của tàu nằm trong phạm vi áp dụng của quy phạm

✓ Quy phạm đóng tàu là tập hợp kiến thức lý thuyết, kết hợp với kinh nghiệm thức tế nên kết quả khá chính xác và luôn được bổ sung, hoàn chỉnh cho phù hợp nhiều hơn

✓ Các đòi hỏi trong quy phạm tuy nghiêm ngặt nhưng không thể phản ảnh hết thực tế nên nhiều khi phải chấp nhận tốn kém vật liệu và tăng trọng lượng tàu vì kết cấu tính theo quy phạm chưa phải ở dạng hợp lý nhất

✓ Do hình dáng, yêu cầu và việc bố trí trên các tàu khác nhau thường không giống nhau, nhất là đối với những tàu lớn hay tàu có tính năng đặc biệt nên các quy phạm đóng tàu không thể bao gồm hết tất cả và vẫn thiết kế theo phương pháp tính toán lý thuyết

❖ Kết luận

➢ Chọn phương pháp thiết kế tàu dựa trên "Quy Phạm Phân Cấp Và Đóng Tàu Biển Vỏ Thép" ( QCVN 21 : 2010/BGTVT)

Phần 2B - KẾT CẤU THÂN TÀU VÀ TRANG THIẾT BỊ

(Tàu dài từ 20 mét đến dưới 90 mét)

Chương III: TÍNH TOÁN KẾT CẤU

3 Các thông số cơ bản

• Loại tàu Dịch vụ dầu khí

• Chiều dài thiết kế Ltk = 70,00 m

3.1 Hệ thống kết cấu cho thân tàu

✓ Vì tàu dài hơn 60 m nên phải bố trí đáy đôi kéo dài từ vách chống va đến vách khoang đuôi, ở khu vực mũi và lái là đáy đơn để thuận tiện cho quá trình thi công và ít tốn kém

✓ Ở khoang máy vì là nơi chịu phần lớn tải trọng trọng điều kiện làm việc nặng nề và phức tạp nên đáy và boong ở khoang máy được thiết kế theo

hệ thống ngang Các đà ngang đáy đều là đà ngang đặc

✓ Khung dàn mạn có thể theo hệ thống dọc hoặc ngang vì khung dàn mạn nằm gần trục trung hòa nên chụi mô men uốn dọc nhỏ nên hệ thống

ngang phù hợp hơn Vì vậy chọn mạn tàu là mạn đơn được thiết kế theo

hệ thống ngang gồm sườn khỏe, sườn thường và sống dọc mạn

✓ Boong và đáy ở khu vực giữa tàu được thiết kế theo hệ thống dọc vì tàu

có tỷ số L/B lớn và vì kết cấu này nằm cách xa trục trung hòa nên chụi tác dụng của mô men uốn dọc lớn Ở khu vực mũi và lái được thiết kế theo hệ thống ngang để tăng độ bền cục bộ

✓ Các vách được bố trí nhằm để phân khoang chống chìm, tăng khả năng chống xoắn cho tàu, giảm hiệu ứng môi trường chất lỏng và là thành phần truyền tải trọng từ boong xuống đáy

3.2 Vị trí vách và phân khoang

3.2.1 Vị trí vách

✓ Chiều dài vách chống va không nhỏ hơn 0,05L = 3,5 m, tính từ mút trước của chiều dài đo mạn khô, nhưng không lớn hơn 0,08L = 5,6 hoặc 0,05L + 3 = 6,5 m ( 11.1.1 QP-2B)

✓ Tàu có các vách kín nước ở khu vực giữa tàu đặt ở các vị trí sn29, sn55, sn76, sn97 và sn105

3.2.2 Phân khoang

• Từ sườn -10 đến sườn -5 Két nước dằn 2,75 m

• Từ sườn -5 đến sườn 1 Khoang máy lái 3,3 m

• Từ sườn 1 đến sườn 7 Khoang nước dằn lái 3,3 m

• Từ sườn 7 đến sườn 29 Khoang nước kỹ thuật 12,1 m

• Từ sườn 29 đến sườn 55 Khoang máy 14,3 m

• Từ sườn 55 đến sườn 76 Khoang hàng 11,55 m

• Từ sườn 76 đến sườn 97 Khoang nước ngọt 11,55 m

• Từ sườn 97 đến sườn 107 Khoang nước sinh hoạt 5,5 m

• Từ sườn 107 đến sườn 122 Khoang nước ngọt 8,25 m

• Từ sườn 122 đến sườn 130 Khoang mũi 4,4 m

Hình 3.1: Sơ đồ phân khoang

11.Khoang mũi

3.3 Vật liệu và thép hình dùng cho tàu

✓ Toàn bộ thân tàu dùng thép có giới hạn chảy 𝛿ch = 235 Mpa

✓ Thép hình dùng để thiết kế cơ cấu là thép L dùng cho các cơ cấu

thường và thép T dùng cho các cơ cấu khỏe

3.4 Kết cấu dàn đáy

3.4.1 Dàn đáy khu vực giữa tàu :

✓ Dàn đáy khu vực giữa tàu được thiết kế theo hệ thống dọc gồm: Sống chính, sống phụ xen lẫn dầm dọc và đà ngang

• Khoảng cách giữa các sống phụ : 1,95 m

• Khoảng cách giữa các đà ngang : 1,65m

✓ Sơ đồ kết cấu

Hình 3.4.1: Sơ đồ kết cấu dàn đáy khu vực giữa tàu

3.4.1.1 Chiều dày tôn đáy

❖ Chiều dày tôn đáy trên và chiều dày tôn đáy dưới

✓ Chiều dày của tôn đáy (gồm cả tôn hông, trừ tôn giữa đáy) ở đoạn

giữa tàu phải được xác định theo các yêu cầu ở (2) sau đây :

(2) Nếu đáy tàu kết cấu theo hệ thống dọc thì chiều dày tôn đáy phải

không nhỏ hơn trị số tính theo công thức sau:

t = 4,0 S√𝑑 + 0,035𝐿 +2,5 = 9,22 mm (14.3.4 QP-2B) Trong đó:

+ d = 4,24 m - Chiều chìm tàu

+ S = 0,65 m - Khoảng cách giữa các cơ cấu dọc

+ L = 70 m - Chiều dài tàu

➢ Chọn chiều dày tôn đáy t = 10 mm

✓ Chiều dày của tôn đáy trên không nhỏ hơn trị số tính theo công thức:

t = 3,8S d +2,5=7,59 mm (4.7.1 QP-2B)

➢ Chọn chiều dày tôn đáy trên t = 8 mm

❖ Chiều rộng và chiều dày tôn giữa đáy (tôn ki)

✓ Theo quy chuẩn thì trên suốt chiều dài tàu, thì chiều rộng tôn giữa đáy không được nhỏ hơn trị số tính theo công thức sau:

✓ Theo quy chuẩn thì trên suốt chiều dài tàu, chiều dày của tôn giữa đáy

ít nhất phải không nhỏ hơn chiều dày tôn đáy tính toán theo yêu cầu ở 14.3.4 QP-2B tăng lên 1,5 mm

➢ Vậy ta chọn chiều dày tôn giữa đáy t = 12 mm

3.4.1.2 Chiều cao đáy đôi

➢ Chọn bằng chiều cao đáy đôi 0,8 m

✓ Chiều dày tấm sống chính phải không nhỏ hơn trị số tính theo công thức:

➢ Chọn chiều dày t = 8 mm

✓ Chiều rộng mã: chọn bằng khoảng sườn: 650 mm

✓ Khoảng cách đặt mã: Theo QP 2B 4.2.5 khoảng cách đặt mã không quá 1,75 m và nếu lớn hơn 1,25 m thì phải dùng nẹp gia cường cho sống chính

➢ Chọn khoảng cách đặt mã a = 550 mm

3.4.1.4 Sống phụ đáy

✓ Khoảng cách giữa các sống phụ là: 1,95 m

✓ Chiều cao sống phụ bằng chiều cao sống chính 0,8 m

✓ Chiều dày sống phụ không nhỏ hơn trị số tính theo công thức:

t = 0,65 L +2,5=7,94 mm (4.3.2 QP-2B)

➢ Chọn chiều dày sống phụ t = 8 mm

❖ Lỗ khoét giảm trọng lượng:

✓ Trong phạm vi 10% chiều dài kể từ đầu của khoan, đường kính lỗ khoét giảm trọng lượng ở sống phụ phải nhỏ hơn 1/3 chiều cao tiết diện sống

1/3.800 = 267 mm 1/3.1650 = 550 mm

➢ Chọn chiều cao lỗ khoét bằng 250 mm

+ l = 1,65m - Khoảng cách giữa các đà ngang đặc

+ h = 6,06 - Khoảng cách thằng đứng từ dầm dọc đáy đến điểm d+ 0,026L cao hơn mặt trên của tôn giữa đáy

+ C = 8,6 - Đối với dầm dọc không có thanh chống

+ S = 0,65 m - Khoảng cách giữa các dầm dọc đáy

❖ Mép kèm:

✓ Chiều dày mép kèm bằng chiều dày của tôn bao t = 10 mm

✓ Bề rộng mép kèm

b = min (0,5S;1/6l;50t ) = 275 mm Với 0,5S = 325 mm

+ t = 10 mm - Chiều dày tôn đáy tại vị trí đang xét

+ l = 1,65 m - Khoảng cách giữa các đà ngang đặc

+ h = 5,26 - Khoảng cách thẳng đứng từ dầm dọc đáy điểm d + 0,026L cao hơn mặt trên của tôn giữa đáy

+ C = 6,2 - Đối với dầm dọc có thanh chống dưới kết sâu

+ S = 0,65 - Khoảng cách giữa các dầm dọc đáy

Với 0,5S = 325 mm 1/6l = 275 mm 50t = 400mm Trong đó:

✓ Đà ngang đặc đặt cách nhau 3 khoảng sườn với khoảng cách 1,65 m

✓ Chọn chiều cao đà ngang đặc bằng chiều cao đáy đôi tức bằng 0,8 m

✓ Chiều dày của đà ngang đặt đối với đáy tàu kết cấu theo hệ thống dọc

có trị số không nhỏ hơn trị số tính theo công thức:

36,85,27

,

➢ Chọn chiều dày đà ngang t = 10 mm

➢ Vậy quy cách đà ngang đặc 800x10

✓ Nẹp đứng được đặt ở các đà ngang đặc tại vị trí mỗi khoảng dầm dọc đáy Nẹp đứng là thanh thép dẹt có chiều dày bằng chiều dày đà

ngang, và có chiều cao tiết diện không nhỏ hơn 0,08𝑑𝑜 (𝑑𝑜là chiều cao ki đáy)

➢ Vậy chọn chiều cao nẹp đứng bằng chiều cao đà ngang tương ứng với nẹp

➢ Chọn chiều dày tiết diện nẹp t = 10 mm

✓ Lỗ khoét trọng lượng

➢ Trong phạm vi 0,1 B kể từ tôn mạn, đường kính lỗ khoét giảm trọng lượng của các đà ngang đặc ở giữa chiều dài của khoang phải không lớn hơn 1/5 chiều cao tiết diện của đà ngang

3.4.1.8 Mã hông

✓ Mã hông đặt cách nhau 3 khoảng sườn: 1,65 m

✓ Chiều dày của mã liên kết sườn khoang với sống hông phải được tăng 1,5 mm so với giá trị được tính theo công thức ở 4.2.5 QP-2B:

52,75,26

3.4.1.9 Mã liên kết giữa sườn và đáy ( mã đứng)

✓ Chiều cao của mã đứng phải bằng hoặc lớn hơn chiều cao của tiết diện sườn tương ứng, ta chọn chiều cao này bằng 1,5 lần chiều cao tiết diện sườn

✓ Chiều rộng mã đứng được chọn bằng khoảng cách từ tôn mạn tới mặt phẳng dầm dọc đáy trên và mặt phẳng đáy dưới gần nhất

3.4.2 Dàn đáy khu vực buồng máy

✓ Được kết cấu theo hệ thống ngang bao gồm sống chính, sống phụ, và các đà đặc dâng cao được đặt tại mỗi khoảng sườn thực và được xác

định như đã tính toán ở phần đáy đôi

3.4.2.1 Chiều dày tôn đáy

✓ Tại buồng máy được thiết kế theo hệ thống ngang nên chiều dày tôn đáy ( bao gồm tôn hông, trừ tôn ki) không được nhỏ hơn trị số tính theo công thức sau:

t =4,7S d+0,035L+2,5=9,19

Trong đó:

+ d = 4,24 m - Chiều chìm tàu

+ S = 0,55 m - Khoảng cách giữa các cơ cấu ngang

+ L = 70 m - Chiều dài tàu

➢ Chọn chiều dày tôn đáy dưới t = 10 mm

✓ Chiều dày tôn đáy trên thiết kế theo hệ thống ngang cho khoang máy

có chiều dày không nhỏ hơn trị số tính bởi công thức sau cộng thêm 2

mm

8 , 6 5 , 2 8

,

➢ Chọn chiều dày tôn đáy trên t = 10 mm

✓ Chiều rộng và chiều dày của tôn giữa đáy (tôn ki) được xác định như

đã tính toán ở khu vực khoang hàng

3.4.2.2 Đà ngang đặc

✓ Đà ngang đặc dâng cao đặt tại mỗi khoảng sườn

✓ Chọn chiều cao đà ngang đặc dâng cao bằng chiều cao đáy đôi, bằng 0,8 m

✓ Chiều dày đà ngang phải không nhỏ hơn trị số tính bởi công thức sau,

ở trong buồng máy phải được tăng thêm 1,5 mm

94 , 7 5 , 2 65

3.4.2.4 Cột chống trong buồng máy

✓ Cột được đặt tại vị trí mặt phẳng đối xứng nơi giao nhau của sống chính và đà ngang đặc tại vị trí sườn số 38 và sườn số 47

✓ Diện tích tiết diện A của cột phải không nhỏ hơn trị số tính theo công thức sau:

8 , 15 72

, 2

223 , 0

▪ S = 4,675 m - Khoảng cách giữa các trung điểm của hai nhịp kề nhau của sống boong được đỡ bởi cột hoặc nẹp vách hoặc sống vách

▪ b = 6,25 m - Khoảng cách giữa các trung điểm của hai nhịp kề nhau của xà boong mà cột hay mã xà phải đỡ

▪ h = 5,78 kN/m² - tải trọng boong quy định cho boong mà cột

đỡ

▪ 𝑤0 - Tải trọng boong mà chiếc cột nội boong ở trên phải đỡ 𝑤0

= 0 vì không có cột phía trên

✓ Từ số liệu trên chọn cột chống có tiết diện là tròn rỗng có đường kính cột 𝑑𝑝= 150 mm với chiều dày nhỏ nhất tính theo điều 9.2.3.1 QP-2B:

t = 0,022𝑑𝑝 + 4,6 = 7,9 mm

➢ Chọn t = 8 mm

✓ Chọn sơ bộ cột chống quy cách Φ = 150x8 => đường kính trong cột chống 𝑑𝑡= 134 mm

✓ Trên cơ sở đó tính nghiệm lại cột chống theo quy phạm với hệ số ƞ = 0,9

✓ Ngoài ra sống phụ điều chỉnh phải là sống phụ dâng cao để dành

khoảng trống giữa hai sống vừa với đáy của máy tàu

✓ Đà ngang dâng cao ở dưới bệ máy cũng được khoét một lượng phù hợp sao cho chiều sâu phần khoét (tính từ mặt phẳng đáy trên) của đà cộng với chiều cao sống phụ bổ sung phải không nhỏ hơn chiều cao tính từ phần dưới cùng của máy tới mặt dưới của dải vây gắn bu lông của máy

a Chiều dày bản mép bệ máy

✓ Chiều dày bản mép bệ máy được tính không nhỏ hơn trị số tính bởi công thức sau:

=+

=

C

S t

Với

205,2

➢ Chọn chiều dày bản mép t = 20 mm

b Chiều dày bản thành

99,1310

11

65,0

3.4.3 Dàn đáy khu vực mũi và lái

✓ Dàn đáy khu vực mũi và lái là được thiết kế theo hệ thống ngang nên tại vị trí mỗi sườn thực đều đặt đà ngang đặc

✓ Sơ đồ kết cấu

Hình 3.4.3: Sơ đồ kết cấu dàn đáy khu vực mũi và lái

3.4.3.1 Chiều dày tôn đáy

a Chiều dày tôn đáy khu vực mũi

✓ Chiều dày tôn đáy ở đoạn 0,3L kể từ mũi tàu phải không nhỏ hơn trị

số tính theo công thức:

67,85,234

+ S = 0,55 m - Khoảng cách giữa các sườn ngang

✓ Nhưng theo 14.4.1 QP-2B thì chiều dày tôn đáy tối thiểu phải không nhỏ hơn trị số tính bởi công thức:

t = 0 , 044 L + 5 , 6 = 8 , 68mm

➢ Chọn chiều dày tôn đáy khu vực mũi t = 10 mm

b Chiều dày tôn đáy khu vực đuôi

✓ Chiều dày tôn đáy ở đoạn 0,3L kể từ đuôi tàu phải không nhỏ hơn trị

số tính theo công thức sau

1 Mạn

2 Sống phụ

3 Đà ngang đáy khỏe

+ S = 0,55 m - Khoảng cách giữa các sườn ngang

✓ Nhưng theo 14.4.1 QP-2B thì chiều dày tôn đáy tối thiểu phải không nhỏ hơn trị số tính bởi công thức

➢ Vậy quy cách sống chính là T

10800

10450

x x

8 450

x x

t = 10dₒ + 4 = 12 mm hoặc 12 mm, lấy trị số nào nhỏ hơn

✓ Chiều dày của đà ngang tấm ở khu vực mũi và lái có thể còn bằng 0,85 lần khu vực giữa tàu

➢ Chọn chiều dày đà ngang đặc t = 12 mm

c Mô đun chống uốn của tiết diện

Z = 4,27Shl² = 1631,46 cm³ Trong đó:

+ S = 0,55 m - Khoảng cách giữa các đà ngang

+ h = 4,24 m - d = 4,24 m hoặc 0,66D = 4,2 , lấy trị số nào lớn hơn + l = 12,8 m - Khoảng cách giữa các đỉnh của các mã sườn ở hai bên mạn tàu đo ở giữa tàu cộng 0,3 m

+ dₒ = 0,8 m - Chiều cao tiết diện đà ngang tấm ở đường tâm tàu

d Mép kèm

✓ Chiều dày mép kèm bằng chiều dày tôn bao t = 10 mm

✓ Chiều rộng mép kèm

b = min(0,5S;1/6l;50t) = 275 mm Với 0,5S = 275 mm

1/6l = 275 mm

50t = 500 mm Trong đó :

+ S = 550 mm - Khoảng cách giữa các đà ngang đặc + l = 1650 mm - Chiều dài nhịp

+ t = 10 mm - Chiều dày tôn đáy tại vị trí đang xét

 141,50 5347,80 275869,75

J = 73756,93 cm4 Z = 1703,1 cm3

➢ Vậy quy cách đà ngang đã chọn thỏa mãn yêu cầu

❖ Chú ý: Tại khu vực mũi và lái các cơ cấu gia cường bao gồm mã gia cường ki đáy, thanh chống cho dầm dọc và nẹp đứng cho sống phụ và

đà ngang đặc được bố trí tương tự như khu vực giữa tàu Chiều cao các cơ cấu gia cường phụ thuộc vào đà ngang dâng cao

3.5.1 Dàn mạn khu vực giữa tàu

✓ Dàn mạn được thiết kế theo hệ thống ngang bao gồm sườn thường xen lẫn sườn khỏe và sống dọc mạn

✓ Sơ đồ kết cấu

Hình 3.5.1: Sơ đồ kết cấu dàn mạn khu vực giữa tàu

3.5.1.1 Chiều dày tôn mạn

✓ Chiều dày của tôn mạn, trừ tôn mép mạn, ở dưới boong tính toán ở đoạn giữa tàu phải không nhỏ hơn trị số tính theo công thức sau:

8,48 mm (14.3.2 QP-2B)+ = +

Trong đó:

+ S = 0,55 m - Khoảng cách sườn ngang

+ d = 4,24 m - Chiều chìm

+ L = 70 m - Chiều dài tàu

➢ Chọn tôn có chiều dày t = 10 mm

✓ Chiều dày của dải tôn mép mạn kề với boong tính toán phải không nhỏ hơn 0,75 lần chiều dày của dải tôn mép boong tính toán Tuy nhiên, trong mọi trường hợp chiều dày của dải tôn mép mạn phải không nhỏ hơn chiều dày của tôn mạn kề với nó

➢ Vậy ta chọn chiều dày tôn mép mạn t = 12 mm

3.5.1.2 Sườn thường

a Modun chống uốn tiết diện:

✓ Mô đun chống uốn tiết diện sườn thường hệ thống kết cấu ngang không nhỏ hơn trị số tính bởi công thức dưới nhưng trong mọi trường hợp phải không nhỏ hơn 30cm³

Z = CShl2 = 66,09 cm3 (5.3.2 QP-2B) Trong đó:

+ C = 2,6 - Hệ số lấy được đối với các sườn nằm trong phạm vi từ 0,15L kể từ mũi tàu đến vách đuôi

+ l = 2,78 m - Khoảng cách thẳng đứng từ mặt đáy trên đến mặt trên của xà boong ở đỉnh sườn

+ h = 5,98 - Khoảng cách thẳng đứng đo từ mút đưới của l đến điểm d + 0,044L - 0,54 cao hơn mặt trên giữa đáy

+ S = 550 mm - Khoảng cách giữa các sườn thường

+ l = 2780mm - Chiều dài nhịp

+ t = 10 mm - Chiều dày tôn đáy tại vị trí đang xét

c Quy cách kết cấu

a Chiều cao tiết diện

✓ Chiều cao phải lớn hơn

d = 0,1.l = 0,1.5,56 = 0,556 m

➢ Chọn chiều cao tiết diện sườn khỏe là d = 0,6 m

b Mô đun chống uốn tiết diện

✓ Mô đun chống uốn tiết diện của sườn khỏe không nhỏ hơn trị số tính theo công thức sau đây,nhưng trong mọi trường hợp phải không nhỏ hơn 30 cm³

Z = C1Shl2 = 1905,89 cm3 (5.4.2-2 QP-2B) Trong đó:

+ C1 = 4,7 - Hệ số tra bảng cho đoạn sau 0,15L từ mũi

+ S = 1,65 m - Khoảng cách giữa các sườn khỏe

+ h = 5,98 m - Khoảng cách thằng đứng tính từ trung điểm l tới điểm d + 0,044L - 0,54 trong mọi trường hợp không lấy nhỏ hơn 1,43l = 7,95 m

Chọn h = 7,95 m

+ l = 5,56 m - Khoảng cách thẳng đứng từ mặt tôn đáy trên đo ở mạn đến đỉnh sườn khỏe

c Chiều dày bản thành

✓ Chiều dày bản thành không nhỏ hơn trị số tính theo công thức sau:

mm (5.4.2 QP 2B) Trong đó:

+ S = 1,65 m - Khoảng cách giữa các sườn khỏe

+ C2 = 45 - Đối với các sườn nằm ở phía sau 0,15L kể từ mũi tàu + l = 5,56 - Khoảng cách từ mặt tôn đáy trên đo ở mạn đến đỉnh sườn khỏe

+ d1 = 0,6 m - Chiều cao tiết diện sườn khỏe

+ h = 5,98 m - Khoảng cách thẳng đứng từ trung điểm của l đến điểm d + 0,044L - 0,54 m trong mọi trường hợp không lấy nhỏ hơn 1,43l = 7,95 m

+ S = 1650 mm - Khoảng cách giữa các sườn khỏe

+ l = 5560 mm - Chiều dài nhịp

+ t = 10 mm - Chiều dày tôn đáy tại vị trí đang xét

e Quy cách kết cấu

97 , 7 5 , 2

a Chiều cao tiết diện bản thành

✓ Chiều cao tiết diện bản thành bằng 2,5 lần lỗ khoét cho sườn thường chui qua t = 2,5.0,11 = 0,275 m

➢ Chiều cao tiết diện chọn t = 350 mm

+ S = 5,56 m - Chiều rộng của diện tích được đỡ bởi sống dọc mạn + h = 4,82 - Khoảng cách thẳng từ trung điểm của S đến điểm ở 0,12L cao hơn mặt tôn giữa đáy, nhưng trong mọi trường hợp không được nhỏ hơn 0,06L = 4,2 m

+ l = 1,65 m - Khoảng cách các đế tựa của sống dọc mạn

d Mép kèm:

✓ Chiều dày mép kèm bằng chiều dày tôn bao t = 10 mm

✓ Chiều rộng mép kèm

b = min (0,5S;50t;1/6l) = 275 mm Trong đó:

➢ Vậy cơ cấu thép đã chọn thỏa mãn quy phạm

3.5.2 Dàn mạn khu vực buồng máy

✓ Chiều dày tôn bao mạn và chiều dày tôn mép mạn ở buồng máy bằng với chiều dày tôn cùng loại ở khu vực giữa tàu, tức:

Hình 3.5.2: Sơ đồ kết cấu dàn mạn khu vực khoang máy

3.5.3 Dàn mạn khu vực khoang mũi và khoang lái

✓ Dàn mạn khu vực lái được thiết kế theo hệ thống ngang bao gồm sườn thường xen lẫn sườn khỏe kết hợp thêm nữa là sống dọc mạn

✓ Khoảng cách các sườn khỏe là 1,65 m

✓ Sơ đồ kết cấu

Hình 3.5.3: Sơ đồ kết cấu dàn mạn khu vực mũi và lái

3.5.3.1 Chiều dày tôn bao

✓ Chiều dày tôn bao tại khu vực 0,3L tính từ mút mũi tàu phải không nhỏ hơn trị số tính bởi công thức sau:

8,66 mm (14.4.2 QP 2B)

➢ Chọn chiều dày tôn bao t = 10 mm

✓ Chiều dày tôn bao tại khu vực 0,3L tính từ mút lái tàu phải không nhỏ hơn trị số tính bởi công thức sau:

8,02 mm (14.4.2 QP 2B)

➢ Chọn tôn có chiều dày t = 10 mm

Trong đó: S = 0,55 m - Khoảng cánh sườn thực

3.5.3.2 Chiều dày tôn mép mạn

✓ Dải tôn mép mạn không được nhỏ hơn 0,75 lần dải tôn mép boong,

nhưng trong mọi trường hợp thì dải tôn mép mạn không được nhỏ hơn dải tôn mạn liền với nó

➢ Vậy ta chọn dải tôn mép mạn tăng thêm 2 mm so với dải tôn mạn,

chọn t = 12 mm

3.5.3.3 Sườn thường

a Modun chống uốn tiết diện:

✓ Mô đun chống uốn tiết diện của sườn ngang phải không nhỏ hơn trị số tính theo công thức sau đây, nhưng trong mọi trường hợp phải không nhỏ hơn 30 cm³

1/6l = 463,3 mm

= +

= 1 , 34 S L 2 , 5

t

= +

= 1 , 2 S L 2 , 5

t

➢ Chọn chiều cao tiết diện sườn khỏe bằng 0,6 m

b Mô đun chống uốn tiết diện

✓ Mô đun chống uốn tiết diện sườn khỏe phải không nhỏ hơn trị số tính theo công thức sau đây, nhưng trong mọi trường hợp phải không nhỏ hơn 30 cm³

2

d Shl C

➢ Chọn t = 10 mm

Trong đó:

+ S =1,65 m - Khoảng cách giữa các sườn khỏe

+ C1 = 6 - Đối với các sườn nằm trong phạm vi từ 0,15L kể từ mũi tàu đến vách chống va

+ C2 = 58 - Đối với các sườn nằm trong phạm vi từ 0,15L kể từ mũi tàu đến vách chống va

+ l = 5,56 m - Khoảng cách thẳng đứng từ mặt đáy trên đến mặt trên của xà boong ở đỉnh sườn khỏe

+ d1 = 0,6 m - Chiều cao tiết diện sườn khỏe

+ h= 5,98 m - Khoảng cách thẳng đứng đo từ trung điểm của l đến điểm (d + 0,044 L - 0,54) trong mọi trường hợp không lấy nhỏ hơn 1,43l = 7,95 m Chọn h = 7,95 m

d Mép kèm

✓ Chọn chiều dày bằng chiều dày tôn mạn t = 10 mm

✓ Chiều rộng mép kèm

b = min (1/6l;0,5S;50t) = 500 mm Với 1/6l = 926,67 mm

0,5S = 825 mm 50t = 500 mm

Trong đó:

+ l = 5560 mm - Chiều dài nhịp

+ S = 1650 mm - Khoảng cách sườn khỏe

+ t = 10 mm - Chiều dày tôn đáy tại vị trí đang xét

e Quy cách kết cấu

3 Mkèm (mm) 500 10

TT F i (cm 2 ) Z i (cm) F i Z i

(cm 3 )

F i Z i 2 (cm 4 ) Jo(cm

a Chiều cao tiết diện bản thành

✓ Chiều cao tiết diện bản thành bằng 2,5 lần lỗ khoét cho sườn thường chui qua t = 2,5.0,135 = 0,3375 m

➢ Chiều cao tiết diện chọn t = 350 mm

+ l = 1,65 m - Khoảng cách các đế tựa của sống dọc mạn

d Mép kèm:

✓ Chiều dày mép kèm bằng chiều dày tôn bao t = 10 mm

✓ Chiều rộng mép kèm

b = min (0,5S;50t;1/6l) = 275 mm Trong đó:

✓ Đối với boong thời tiết, tải trọng tác dụng không được nhỏ hơn trị số tính bởi công thức sau đây:

h = a(0,067.b.L - y) KN/m² Trong đó:

+ a và b: Được cho ở bảng 2B/15.1 tùy thuộc vị trí ở boong

+ y = D - d: khoảng cách thẳng đứng từ đường nước chở hàng thiết kế cực đại đến boong thời tiết đo ở mạn

+ L : chiều dài tàu

BẢNG CÁCH HỆ SỐ (a),( b) TÍNH TOÁN CHO TỪNG LOẠI CƠ CẤU