Thiết kế môn học kết cấu tàu Phần 1. Giới thiệu chung 1.1. Đặc điểm tàu thiết kế - Tàu thiết kế là tàu hàng khô hoạt động trong khu vực biển không hạn chế có các thông số sau: - Chiều dài thiết kế L = 96,7 (m) - Chiều rộng thiết kế B = 14,0 (m) - Chiều cao mạn D = 8,8 (m) - Chiều chìm tàu d = 6,0 (m) - Hệ số béo thể tích C b = 0,77 - Vận tốc tàu V = 13 (hải lý / giờ ) 1.2. Quy phạm áp dụng - Tàu thiết kế có các thông số phù hợp Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia Quy Phạm phân cấp và đóng tàu biển vỏ thép (QCVN 21: 2010/BGTVT) phần 2A. Vậy ta sử dung Quy Phạm này để thiết kế kết cấu cho tàu. 1.3. Vật liệu đóng tàu - Vật liệu sử dụng để làm tôn vỏ và các cơ cấu gia cờng là thép CT3C có giới hạn chảy )(235 MPaR eH = hoặc thép có độ bền và tính năng tơng đơng. 1.4. Thông số máy chính - Kí hiệu máy chính: MAN B $WL28/32A - Kích thớc máy: LxBxH = 4340 x1300 x3880 E P : Công suất máy : 2000 (CV) M D : Trọng lợng máy : 22,8 (Tấn) Trang - 1 - Thiết kế môn học kết cấu tàu Phần 2. Khoảng sờn, Phân khoang 2.1. Lựa chọn hệ thống kết cấu cho các vùng, các dàn - Tàu có một boong và đáy đôi - Khoang hàng: + Dàn đáy kết cấu ở hệ thống dọc + Dàn boong kết cấu ở hệ thống hỗn hợp, vùng từ hai thanh quây dọc ra mạn kết cấu hệ thống dọc, vùng trong hai thanh quây dọc kết cấu hệ thống ngang. + Dàn mạn kết cấu ở hệ thống ngang + Vách ngang kết cấu gồm nẹp đứng có các nẹp đứng khoẻ - Khoang máy: + Dàn boong, dàn đáy kết cấu ở hệ thống ngang + Dàn mạn kết cấu ở hệ thống ngang + Vách ngang kết cấu gồm nẹp đứng sống đứng - Khoang mũi, khoang đuôi: + Dàn boong, dàn đáy dàn mạn kết cấu ở hệ thống ngang + Vách ngang kết cấu gồm nẹp nằm, sống đứng 2.2. Khoảng sờn (Điều 5.2 QP Tr 216, 217) - Vùng giữa tàu: + Khoảng cách giữa các cơ cấu ngang : )(4,6434507,96.24502 mmLS =+=+= + Khoảng cách giữa các cơ cấu dọc : )(4,7434507,96.25502 mmLa =+=+= - Vùng mút tàu: Khoảng cách giữa các sờn ngang không vợt quá khoảng cách sờn vùng giữa, và 610(mm) - Vùng khoang máy : Khoảng cách giữa các sờn ngang không đợc vợt quá khoảng cách sờn vùng giữa. - Chọn: + Khoảng sờn trong vùng đuôi là 600 mm + Khoảng sờn trong vùng khoang máy là 600 mm + Khoảng sờn trong vùng khoang hàng là 600 mm + Khoảng sờn trong vùng mũi là 600 mm + Khoảng cách giữa các cơ cấu dọc là 700 mm 2.3. Phân khoang (Điều 11.1 QP Tr 259) - Số lợng vách kín nớc tối thiểu với chiều dài tàu 7,96=L là 5. Vậy chọn số vách kín nớc của tàu là 5. + Chiều dài khoang mút:6 )3%5;%8max()10;%5min( mLLLmL ffmuif + mL mui )835,7835,4( ữ= + Chiều dài khoang máy: mLL may )505,1467,9()%1510( ữ=ữ= Trang - 2 - Thiết kế môn học kết cấu tàu + Chiều cao đáy đôi tối thiểu )(908,016/ 0 mBd == - Chọn: + Chiều dài khoang đuôi là 6 (m) + Chiều dài khoang máy là 12 (m) + Chiều dài của 3 khoang hàng là nh nhau và bằng 24 (m) + Chiều dài khoang mũi là 6,7 (m) + Chiều cao đáy đôi là 1 (m) Tên khoang Chiều dài khoang (m) Khoảng sờn (mm) Số sờn Sờn Khoang đuôi 6 600 10 0ữ10 Khoang máy 12 600 20 10ữ30 Khoang hàng 1 24 600 40 30ữ70 Khoang hàng 2 24 600 40 70ữ110 Khoang hàng 3 24 600 40 110ữ150 Khoang mũi 6,7 600 11 150ữ161 + Sơ đồ phân khoang Khoang mỏy Khoang hng 1 Khoang hng 2 Khoang hng 3 Khoang mui Khoang duụi 6000 12000 24000 24000 24000 6700 Sn0 Sn10 Sn30 Sn70 Sn110 Sn150 Sn161 Trang - 3 - Thiết kế môn học kết cấu tàu PHầN 3. KếT CấU khoang hàng 3.1. Kết cấu dàn vách 3.1.1. Sơ đồ kết cấu - Dàn vách khoang hàng kết cấu nẹp đứng có nẹp khoẻ xen kẽ: + Khoảng cách giữa các nẹp đứng thờng là 700 (mm) + Khoảng cách giữa các nẹp đứng khoẻ là 2100 (mm) + Các khoảng cách khác cho trên sơ đồ. 700 700 700 700 2100 2100 2100 2 1 S S S S S S S S S 2000 ì 10 2000 ì 8 2000 ì 8 1800 ì 8 1000 2000 2000 2000 1800 1 - Nẹp thờng 2 - Nẹp khoẻ 3.1.2. Tính chiều dày tôn vách (Điều 11.2 QP Tr 259) - Chiều dày tôn vách không nhỏ hơn trị số tính theo công thức: )(5,22,3 mmhSt += Trong đó : )(7,0 mS = - Khoảng cách giữa các nẹp. h là khoảng cách từ mép dới tấm đến boong vách tại mặt phẳng dọc tâm, trong mọi trờng hợp lấy )(4,3 mh +)Tấm 1 : có chiều rộng là )(610 1 mmb , ta chọn )(2000 1 mmb = )(4,3)(08,81 50 14 8,8 50 01 mmh B Dh >=+=+= )(87,915,208,87,0.2,3 1 mmt =++= , ta chọn )(10 1 mmt = +) Tấm 2 : có chiều rộng là )(2000 2 mmb = )(4,3)(08,6208,8 112 mmbhh >=== )(02,85,208,67,0.2,3 2 mmt =+= , ta chọn )(8 2 mmt = +) Tấm 3 : có chiều rộng là )(2000 3 mmb = )(4,3)(08,4208,6 223 mmbhh >=== Trang - 4 - Thiết kế môn học kết cấu tàu )(02,75,208,47,0.2,3 3 mmt =+= , ta chọn )(8 3 mmt = +) Tấm 4 : có chiều rộng là )(1800 4 mmb = )(4,3)(28,28,108,4 334 mmbhh <=== , ta lấy )(4,3 4 mh = )(63,65,24,37,0.2,3 4 mmt =+= , ta chọn )(8 4 mmt = STT Tấm tôn S (m) h (m) t (mm) Chọn 1 Tấm 1 0,7 8,08 9,87 10 2 Tấm 2 0,7 6,08 8,02 8 3 Tấm 3 0,7 4,08 7,02 8 4 Tấm 4 0,7 3,4 6,63 8 3.1.3. Tính cơ cấu vách (Điều 11.2.3 QP Tr 260) a. Nẹp thờng - Mô đun chống uốn của tiết diện nẹp vách: )(6,41308,8.04,4.7,0.8,0.8,28,2 322 cmCShlZ === Trong đó : 8,0=C - Hệ số phụ thuộc liên kết mút nẹp (tra bảng 2A/11.2 - QP Tr 261) )(08,8 ml = - Nhịp nẹp tính cả chiều dài liên kết. )(7,0 mS = - Khoảng cách giữa các nẹp. )(04,450/2/ 0 mBldDh =+= - Khoảng cách tính từ trung điểm của nhịp nẹp tới đỉnh boong vách tại tâm tàu. - Chọn thép: + Mép kèm: Chiều rộng: )(600)700;600min();5/min( mmSlb === Chiều dày: )(8 mmt = Vậy kích thớc mép kèm là: 8600 ì=ìtb + Thép làm nẹp vách là thép góc không đều cạnh. Bảng chọn thép : - Thép làm nẹp thờng là thép không đều cạnh Ta có bảng chọn thép : Trang - 5 - Thiết kế môn học kết cấu tàu 600x8 L200x125x14 Vậy nẹp thờng có quy cách 14125200 ìì L b. Nẹp khoẻ - Mô đun chống uốn của tiết diện nẹp khoẻ: )(7,124008,8.04,4.1,2.8,0.8,28,2 322 cmCShlZ === Trong đó: )(1,2 mS = - Khoảng cách giữa các nẹp khoẻ. 8,0=C - Hệ số phụ thuộc kiểu liên kết mút nẹp, (tra bảng 2A/11.2-QC Tr 261). )(08,8 ml = - Nhịp nẹp )(04,450/2/ 0 mBldDh =+= - Khoảng cách tính từ trung điểm của nhịp nẹp tới đỉnh boong vách tại tâm tàu. Trang - 6 - Thiết kế môn học kết cấu tàu - Chọn thép: + Mép kèm: Chiều dày MK: )(8 mmt = Chiều rộng MK: )(600)2100;600min();5/min( mmSlb === Kích thớc MK là 8600 ì=ìtb + Thép làm nẹp khoẻ vách là thép chữ T. Bảng chọn thép: - Kích thớc của nẹp phải thỏa mãn điều kiện: C A W Z Z C + 0 . 7,17361,17 8,104 348,80 4,1323 7,1240 .7,17 =+ (thỏa mãn) Trong đó: )(7,1240 3 0 cmZ = là modun chống uốn yêu cầu của nẹp )(4,1323 3 cmZ = là modun chống uốn thực của nẹp 7,17=C )(8,104 2 cmA = )(348,80 kNhbSW == là tải trọng dọc tâm nẹp )(1,2 mS = là khoảng cách các trung điểm của nhịp sống boong kề với nẹp )(4,2 mb = là khoảng cách các trung điểm của khoảng cách các sống boong kề với nẹp )(942,15 kNh = là tải trọng tác dụng lên sống boong Trang - 7 - Thiết kế môn học kết cấu tàu 600x8 8 210 500 8 90 Vậy thép làm nẹp khoẻ có quy cách 8500 8210 ì ì T là thoả mãn. 3.1.4. Liên kết (bảng 2A/1.3 QP Tr 184) - Các cơ cấu của dàn vách liên kết với dàn đáy và dàn boong bằng mã. Cụ thể là: - Các nẹp của dàn vách liên kết với dàn boong, dàn đáy bằng mã bẻ: chiều dài mã )(10108/80808/ mmll m == . Với )(8080 mml = là chiều dài nhịp nẹp. Chọn mã có mép bẻ, chiều rộng mép 100, kích thớc mã 121050ì . 3.2. Kết cấu dàn đáy 3.2.1. Sơ đồ kết cấu Trang - 8 - Thiết kế môn học kết cấu tàu - Đáy đôi kết cấu ở hệ thống dọc: + Chiều cao đáy đôi là )(1 0 md = + Khoảng cách các dầm dọc đáy là 700 (mm) + Khoảng cách giữa các đà ngang đặc không lớn hơn 3,5 (m). Chọn khoảng cách này là 2,4 (m) + Khoảng cách giữa các sống phụ, khoảng cách từ sống chính đến sống phụ trong cùng, khoảng cách từ sống hông đến sống phụ ngoài cùng không lớn hơn 4,6 (m). + Chọn khoảng cách từ sống chính tới sống phụ và giữa các sống phụ với nhau là 2,1 (m) S S S S 2400 2400 2400 700aaa21002100 8 5 4 7 3 2 6 1 9 FB FB DTFB FB FB FB FB FB FB FB FB FB FB FB FB FB FB FB FB FB FB FB FB FB FB FB FB FB FB FB FB FB FB FB FB FB FB FB FB FB FB FB FB FB FB FB FB FB FB FB FB FB FB FB FB FB FB FB FB FB FB FB FB 1 - Sống chính đáy 6 - Mã ngang 2 - Sống phụ đáy 7 - Nẹp gia cờng cho sống phụ 3 - Dầm dọc đáy 8 - Mã trong hông 4 - Vách ngang 9 - Nẹp gia cờng cho sống chính 5 - Đà ngang 3.2.2. Tính kích thớc tôn đáy, sống hông và tôn bao đáy a. Chiều dày tôn đáy ngoài (Điều 14.3 QP Tr 287) - Chiều dày tôn tối thiểu : )(834,97,96 min mmLt === - Chiều dày tôn đáy tính theo tải trọng : )(294,115,2'035,0 121 mmhLdSCCt =+++= Chọn )(12 mmt = Trong đó: C 1 , C 2 là các hệ số đợc xác định nh sau: 1 1 =C khi với )(230 mL Trang - 9 - Thiết kế môn học kết cấu tàu 101,4 .5,1524 13 2 = = xf C B 9,0= B f là tỉ số giữa mô đun chống uốn của tiết diện ngang thân tàu tính theo quy phạm và mô đun chống uốn thực của tiết diện ngang thân tàu lấy đối với đáy tàu. Chọn 1 3,0 == L X x với LX 3,0= là khoảng cách từ mũi đến phần đang xét (với tấm ở trớc sờn giữa) hoặc từ đuôi đến phần đang xét (với tấm ở phía sau sờn giữa). )(7,0 mS = là khoảng cách giữa các cơ cấu dọc đáy )(6 md = là chiều chìm tàu )(7,96' mL = là chiều dài tàu 0)1)(2017.( 4 9 2 1 == xCh b là chiều cao cột áp b. Chiều dày tôn đáy trên (Điều 4.5.1 QP Tr 210) - Chiều dày tôn đáy trên không nhỏ hơn trị số tính theo công thức: )407,10;806,7max();max( 21 == ttt . Chọn )(12 mmt = )(086,75,2 1.1000 6.14.9,3 5,2 1000 2 0 2 1 mm d dCB t =+=+= )(407,105,208,8.7,0.974,35,2' 2 mmhSCt =+=+= Trong đó: )(1 0 md = - Chiều cao tiết diện sống chính. )(7,0 mS = - Khoảng cách giữa các dầm dọc đáy. )(08,8 mh = - Khoảng cách thẳng đứng tính từ tôn đáy trên đến boong thấp nhất đo tại đờng tâm tàu. C là hệ số phụ thuộc vào tỷ số H l B Có )(24 ml H = là chiều dài khoang hàng, )(14 mB = là chiều rộng tàu 6,0583,0 24 14 4,0 <==< H l B Do đó hệ số 0 bC = , tra theo bảng 2A/4.4 QP Tr 210 ta có 9,3 0 == bC . C là hệ số phụ thuộc vào tỷ số S l , )(4,2 ml = là khoảng cách các đà ngang. Ta có 5,3429,3 7,0 4,2 <== S l nên 974,35,243,0' =+= S l C c. Tôn sống hông + Chiều dày: 907,115,1 =+= dtsh tt chọn )(12 mmt sh = + Chiều rộng dải tôn sống hông: sống hông phải có đủ chiều rộng và phải phủ sâu vào phần phía trong tàu tính từ đờng chân của mã hông. d. Dải tôn sống nằm (Điều 14.2 QP Tr 287) Trang - 10 - [...]... theo cơ cấu có chiều dày lớn hơn, chiều dài cạnh m không nhỏ hơn chiều cao cơ cấu liên kết và không nhỏ hơn l / 8 - Sờn liên kết với xà ngang boong bằng m có m p bẻ Chiều dài m : l m l / 8 = 3600 / 8 = 450(mm) Chọn m có kích thớc 450 ì 450 ì 8 ,chiều rộng m p là 50 (mm) 3.4 Kết cấu dàn boong Trang - 25 - Thiết kế m n học kết cấu tàu 3.4.1 Sơ đồ kết cấu a Kích thớc miệng khoang hàng (Theo m c 2-A/18.2... áp c Chiều dày tôn m p m n ở đoạn giữa tàu (Điều 14.3.3 QP và 1.1.11) - Chiều dày dải tôn m p m n kề boong tính toán không nhỏ hơn 0,75 chiều dày của tôn m p boong tính toán Trong m i trờng hợp chiều dày của tôn m p m n phải không nhỏ hơn chiều dày của tôn m n kề với nó: t mm = max( 0,75tmb ; tm ) = max(10,5;12) = 12(mm) Chiều rộng không nhỏ hơn : bmm = 5 .96,7 + 800 = 12383,5 (m) , chọn b = 1400(mm) -... QP) - Chiều cao của thành miệng khoang tính từ m t trên của boong ít nhất phải bằng 600 (mm) Chọn chiều cao thành miệng khoang là 1000 (mm) - Chiều dày của thành miệng khoang không nhỏ hơn 11 (mm) với L = 96,7( m) < 100(mm) : t = 6 + 0,05 L = 10,835(mm) Chọn chiều dày thành miệng khoang là 11 (mm) - Thành miệng khoang hàng có chiều cao là 1000(mm) lớn hơn 760(mm) do đó phải đặt th m nẹp gia cờng Chiều. .. B = 0,9 là tỷ số giữa m đun chống uốn tiết diện ngang thân tàu tính theo QP và m đun chống uốn thực của tiết diện ngang thân tàu L = 96,7( m) là chiều dài tàu d = 6,0 (m) là chiều ch m tàu - Chọn thép + M p k m: Chiều dày m p k m t = 12(mm) Chiều rộng m p k m: b = min(l / 5; S ) = min(480;700) = 480(mm) Kích thớc m p k m: b ì t = 480 ì 12 + Thép l m d m dọc đáy dới là thép góc không đều cạnh Ta có bảng... của m 750 ì 10 chiều rộng m p bẻ 70 mm - M trong hông đặt trong m i m t sờn kéo tới cặp d m dọc đáy gần nhất có chiều dày tính nh trên t = 0,6 L + 2,5 = 8,4(mm) , lấy t = 10(mm) - M liên kết giữa d m dọc đáy và đà ngang kín nớc Đặt m tại m i vị trí của d m dọc đáy Chọn m có m p bẻ, Tra bảng 2A/1.3 ta chọn m có quy cách 300x7/ m p bẻ 40 Trang - 17 - Thiết kế m n học kết cấu tàu 4200 3600 3.3 Kết. .. 287) t min = L = 96,7 = 9,834( mm) b Chiều dày tôn m n ở đoạn giữa tàu (Điều 14.3.2 QP Tr 288) - Chiều dày của tôn m n trừ tôn m p m n phải không nhỏ hơn trị số tính theo công thức sau : t = C1C 2 S d 0,125 D + 0,05L'+ h1 + 2,5 = 10,381( mm) , chọn t = 12( mm) Trong đó: S = 0,6 (m) là khoảng cách giữa các sờn ngang d = 6,0 (m) là chiều ch m tàu D = 8,8 (m) là chiều cao m n L' = 96,7( m) là chiều dài thiết... 4681,390(cm 4 ) - Chọn thép + M p k m: Chiều dày m p k m t = 12(mm) Chiều rộng m p k m b = min(l / 5; S ) = min(480;1203) = 480(mm) Quy cách nẹp b ì t = 480 ì 12 + Thép l m sống dọc là thép chữ T Bảng chọn thép 12 80 300 12 480x12 Vậy thép l m sống dọc boong có quy cách T Trang - 35 - 80 ì 12 thoả m n 300 ì 12 Thiết kế m n học kết cấu tàu f Sống dọc l m thanh quây miệng h m hàng (theo m c 2-A/10.2-QP) - Chiều. .. học kết cấu tàu Bảng chọn thép: 10 120 140 340 10 Vậy thép l m sống dọc m n có quy cách T 360x10 80 ì 10 thoả m n 340 ì 10 3.3.4 Liên kết - Sờn khoang phải đè lên m hông m t đoạn l 1,5 chiều cao sờn - M liên kết chân sờn thờng có chiều dài cạnh liên kết l m l / 8 = 4200 / 8 = 525(mm) , tra bảng ta chọn kích thớc m là 550 ì 550 ì 8,5 chiều rộng m p bẻ là 55 (mm) - M liên kết cơ cấu khoẻ: Chiều. .. t m tàu C '= 0,54 là hệ số ứng với trờng hợp có thanh chống ở khoảng giữa các đà ngang l = 2,4 (m) , S = 0,7 (m) , f B = 0,9 đợc xác định ở trên - Chọn thép: + M p k m: Chiều dày m p k m t = 12(mm) Chiều rộng m p k m b = min(l / 5; S ) = min(480;700) = 480(mm) Kích thớc m p k m: b ì t = 480 ì 12 + Thép l m đ m dọc đáy trên là thép góc không đều cạnh Bảng chọn thép Trang - 15 - Thiết kế m n học kết cấu. ..Thiết kế m n học kết cấu tàu Dải tôn sống n m phải đợc giữ nguyên trên suốt chiều dài tàu + Chiều rộng: bsn = 2 L + 1000 = 1193,4(mm) + Chiều dày: t sn = t + 2 = 12,062 + 2 = 14,062(mm) Chọn kích thớc sống n m là b ì t = 1500 ì 16 Trong đó: L = 96,7( m) là chiều dài tàu t = 12,062(mm) là chiều dài tôn đáy ngoài e Dải tôn hông đoạn giữa tàu (Điều 14.3.5 QP Tr 290) 3 a + b2 . với chiều dài tàu 7,96=L là 5. Vậy chọn số vách kín nớc của tàu là 5. + Chiều dài khoang m t:6 )3%5;%8max()10;%5min( mLLLmL ffmuif + mL mui )835,7835,4( ữ= + Chiều dài khoang m y: mLL may )505,1467,9()%1510(. - 6 - Thiết kế m n học kết cấu tàu - Chọn thép: + M p k m: Chiều dày MK: )(8 mmt = Chiều rộng MK: )(600)2100;600min();5/min( mmSlb === Kích thớc MK là 8600 ì=ìtb + Thép l m nẹp khoẻ vách. thép + M p k m: Chiều dày m p k m )(12 mmt = Chiều rộng m p k m: )(480)700;480min();5/min( mmSlb === Kích thớc m p k m: 12480 ì=ìtb + Thép l m d m dọc đáy dới là thép góc không đều cạnh Ta