Phân tích và thiết kế kết cấu một mẫu tàu câu vỏ gỗ, chương 2 doc

Chương 2:
PHÂN TÍCH ĐẶC ĐIỂM KẾT CẤU
TÀU ĐÁNH CÁ VỎ GỖ KHU VỰC
BÌNH ĐỊNH
2.1 ĐẶC ĐIỂM CHUNG TÀU ĐÁNH CÁ BÌNH ĐỊNH:
Bình Định là một tỉnh nằm trong khu vực miền Trung có ngành
đóng tàu phát triển rất mạnh, nhưng tất cả đều dựa trên cơ sở của
kinh nghiệm của ông cha ta qua nhiều năm, từ khâu thiết kế đến
chế tạo, sử dụng vật liệu, cho đến hình dáng con tàu.
V
ật liệu: Ván vỏ phần chìm dưới nước bắt buộc phải là Sao,
S
ửng, vì nó có độ ẩm thấp và ít bị hư mục bởi nước biển. Những
kết cấu chính như khung xương, ván vỏ thường sử dụng loại gỗ
nhóm II,III ( Sao, da đá, ch
ò…). Những kết cấu phụ như ván lót,
vách ngăn, kết cấu thượng tầng, ván boong sử dụng gỗ nhóm III,IV
( Đ
ình linh, sao đen…).
Kết cấu: Hầu hết tàu đánh cá tại Bình Định được đóng theo hệ
thống ngang, sử dụng một ky chính ( không có sống trên đáy ),
những con tàu cỡ lớn có sử dụng 2 ky phụ nằm dưới mút đà, sống
mũi tạo với phương thẳng đứng một góc từ (15÷20
0
) cắt sóng tốt
đồng thời quay trở tốt, tránh va đập của sóng, chủ yếu d
ùng khung
xương kín (trước đây có dùng khung xương hở), hiện nay kết cấu tàu
được đóng không dùng sống dọc mạn và sống dọc boong.
Cabin: kết cấu cabin có dạng hình hộp chữ nhật, thấp và được bố
trí ở phía đuôi

Hình dáng mặt cắt ngang của mũi tàu hình chữ V, càng lên cao
càng m
ở rộng nhưng với mức độ vừa phải tạo điều kiện thuận lợi cho
việc bố trí ngư cụ và xích neo.
Hình th
ức liên kết chủ yếu bằng bulông, đinh chì, chốt gỗ, mối
nối ngạnh.
Hình dáng đáy tàu là đáy bằng, vòm đuôi cong đều, mặt cắt
phần đuôi có dạng chữ U và ván chắn sau đuôi hơi nghiêng về phía
sau 1 góc khoảng ( 10÷15
0
) so với phương thẳng đứng.
Hình dáng boong có d
ạng mu rùa, dễ dàng thoát nước do sóng
tràn lên hoặc do nước mưa, ván boong của tàu câu cá ngừ đại
dương phải lớn hơn ván boong của các t
àu có nghề khác.
Ngày nay trong kết cấu vỏ tàu thường có phủ thêm một lớp
Compozit ở ngoài vỏ tàu nhằm chống thấm bảo vệ ván vỏ. Tuy
nhiên, qua thực tế nhận thấy, mặc dù những con tàu được đóng
theo kinh nghiệm đã đạt yêu cầu khi đi biển nhưng cũng còn hạn
chế, kết cấu còn nhiều điểm chưa hợp lý, tốc độ tàu chưa cao, tai
nạn còn thường xuyên xảy ra, hiệu quả kinh tế còn thấp. Do đó vấn
đề đặt ra l
à hãy kết hợp giữa kinh nghiệm và khoa học để nâng
chất lượng kết cấu -vỏ tàu ngày càng hoàn chỉnh và hiệu quả hơn.
2.2 ĐẶC ĐIỂM CHUNG KẾT CẤU TÀU ĐÁNH CÁ TẠI BÌNH
ĐỊNH:
2.2.1 Khoảng sườn:
Theo số liệu điều tra, khoảng cách sườn các tàu đánh cá tại

Bình Định hiện nay chủ yếu nằm trong khoảng ( 350

400)mm.
Kho
ảng sườn phụ thuộc vào chiều dài của tàu, nó có ảnh hưởng rất
lớn đến độ bền và kích thước của kết cấu như: ky chính, đà ngang
đáy, cong gian hay xà ngang boong. Khoảng sườn c
àng nhỏ thì độ
bền của tàu càng cao, và ngược lại khoảng sườn quá lớn sẽ làm
gi
ảm độ bền tàu, buộc kích thước các kết cấu khác phải lớn. Như
vậy cân nhắc như thế nào cho hợp lý nhất vừa đảm bảo độ bền mà
c
ũng tiết kiệm được vật liệu và thời gian thi công.
2.2.2 Ky chính:
Kết cấu ky chính là một thanh gỗ thẳng dài có mặt cắt ngang là
hình ch
ữ nhật hoặc hình vuông (hiện nay đa số làm theo kiểu tiết
diện vuông). Lý do mọi người đều làm như vậy mà không theo quy
ph
ạm, tôi nghĩ người dân chúng ta đã đúng, nếu so sánh hai chi tiết
có cùng tiết diện mà chi tiết nào có chiều cao lớn hơn sẽ có độ bền
uốn dọc tốt hơn vì có môđun chống uốn lớn hơn.
u
W
I
z


trong đó

2
.
12
F h
I 
Mà h
1
>h
2


I
1
> I
2

W
u1
>W
u2
Ky chính có khối lượng tương đối lớn, kích thước tùy thuộc
vào chiều dài tàu. Sống chính nằm dọc theo mặt cắt dọc giữa tàu,
nó ch
ạy dài từ mũi đến đuôi tàu. Ky chính là một kết cấu chịu uốn
dọc chính của tàu, có tác dụng liên kết và đỡ tất cả các chi tiết
khung xương như: cong gian, ván và mê đà…Phía mũi của Ky
chính liên kết với sống mũi, ở phía lái ky chính liên kết với sống
đuôi tạo nên khung xương chính của t
àu.

2.2.3 Sống mũi:
Sống mũi thường là một thanh gỗ lớn, có tiết diện ngang khá lớn
để đảm bảo độ cứng vững của mũi t
àu, chịu sự va đập của sóng, gió,
vật nổi, cầu cảng khi cập bến…Sống mũi liên kết với ky chính bằng
liên kết bulông được đặt nghiêng về phía trước của tàu một góc (
15÷20
0
) so với mặt thẳng đứng.
2.2.4 Sống đuôi:
Sống đuôi là xương sống
của tàu ở phía đuôi, thường
làm bằng gỗ tấm có chiều dài
kho
ảng (1/3÷1/4) chiều dài
c
ủa ky chính và liên kết với
ky chính bằng bulông, sống
đuôi có dạng cong đều n
ên
vi
ệc tạo dáng cho sống đuôi
được thực hiệ
n bằng phương
pháp hỏa công. Nó có tác
dụng làm tăng độ cứng vững cho vòm đuôi và liên kết với đà ngang
đáy để tạo thành vòm đuôi tàu. Hình 2.1


2.2.5 Cong gian ( Sườn ):

Số lượng cong
gian bố trí nhiều
hay ít phụ thuộc
vào chiều dài tàu,
kho
ảng cách sườn
và hệ thống kết cấu
của tàu. Đa số kết
cấu tàu cá vỏ gỗ
khu vực Bình Định
là hệ thống kết cấu
ngang. Các cong
gian được bố trí ở
hai bên mạn tàu,
người dân Bình
Định thường đóng cong gian khu vực mũi lớn hơn khu vực giữa
tàu và đuôi. Để tăng thêm độ cứng vững cho t
àu, Hình
2.2
các cong gian được liên kết với xà ngang boong, đà ngang đáy và
sống dọc hông tạo nên bộ khung xương vững chắc cho tàu.

2.2.6 Đà ngang đáy:
Đà ngang đáy khu vực giữa tàu có dạng thẳng hình chữ nhật,
còn khu vực mũi tàu có dạng chữ V. Khu vực buồng máy do rung
động của máy chính nên đà ngang chịu tải trọng cục bộ rất lớn, do
đó thường l
àm kết cấu này lớn hơn khu vực giữa tàu. Khu vực mũi
cũng vậy, do chịu tác động lớn của sóng gió va đập, nên để đảm
bảo độ cứng vững cho mũi đà ngang đáy cũng được làm lớn hơn.

Kích thước của đà ngang đáy phụ thuộc v
ào tàu có sống trên
đáy hoặc không có sống trên đáy; khoảng sườn thưa hay dày.
2.2.7 Khung giàn boong:

Tham gia bảo đảm độ bền chung tàu với tư cách là mép trên của
dầm tương đương.
Tham gia bảo đảm độ bền cục bộ dưới tác dụng của tải trọng
phân bố trên mặt hay tải trọng tập trung như: trọng lượng hàng hóa
và trang thi
ết bị trên boong, áp lực nước trang lên boong…
Hình thành di
ện tích bố trí hàng hóa, trang thiết bị, phòng, nơi
đi lại v
à thao tác…
Làm vành đế và điểm tựa vững chắc cho khung giàn mạn và khung
giàn vách.
Đảm bảo tính kín nước và chống sự tràn nước vào các khoang
khi nước tràn lên boong.
khung giàn boong làm vi
ệc trong điều kiện phức tạp:
Ứng suất pháp do quá trình uốn chung toàn tàu gây ra thường đạt giá
trị lớn nhất.
Ứng suất uốn xuất hiện do tác dụng của các tải trọng cục bộ tác
dụng lên boong như như trọng lượng hàng hóa và trang thiết bị
trên boong, áp lực nước trang lên boong…

Ứng suất xuất hiện do quá trình xoắn chung toàn tàu gây ra.

Ứng lực trong các vành đế do các kết cấu khung giàn khác gây

ra.
Boong tàu là m
ột tổ hợp liên kết giữa các xà ngang boong, xà
d
ọc boong tạo thành một tấm cong phẳng.
Boong tàu được khoét lỗ tạo miệng buồng máy, miệng hầm h
àng.
T
ại các miệng khoét đều có thành quây. Tại miệng hầm hàng có
n
ắp gỗ miệng hầm hàng đặt lên xà dọc và xà ngang miệng khoang.
2.2.8 Kết cấu hầm cá (khoang):Tham gia đảm bảo độ bền
chung và độ bền ngang, chống xảy ra biến dạng cho các kết cấu
khi tàu lắc, làm vành đế cho các khung giàn khác. Chia thành các
khoang kín nước để chống chìm.
Ch
ịu tác dụng của các tải trọng trong mặt phẳng khung giàn
vách như áp lực nước, tải trọng trên boong truyền qua các khung
giàn liên kết với vách, tải trọng va đập tại các vùng mũi và đuôi
truyền qua khung giàn mạn, phản lực do uốn ngang tàu gây ra…
Ch
ịu tác dụng của các tải trọng vuông góc mặt phẳng khung
giàn vách như áp lực thủy tĩnh của nước khi ngập khoang, áp lực
của hàng lỏng chứa trong các khoang, tải trọng do nước hoặc hàng
l
ỏng trong các khoang gây ra khi tàu lắc.
Kết cấu khung giàn vách tàu cá có dạng phẳng gồm các nẹp
vách và ván vách. Nẹp vách có tác dụng làm thanh gia cường cho
khung giàn vách và ván vách. Với tàu cá một số vách được kết cấu
từ một lớp xốp đặt giữa hai lớp ván vách, với kết cấu này thì lớp

xốp có nhiệm vụ cách nhiệt giữa các khoang và với môi trường bên
ngoài, hai l
ớp ván vách có tác dụng kín nước và bảo vệ lớp xốp.
Số lượng vách: ngoài vách mũi, hai vách buồng máy còn có
nh
ững vách chia hầm hàng nó phụ thuộc vào số lượng hầm hàng
thi
ết kế.