Phân tích và thiết kế kết cấu một mẫu tàu câu vỏ gỗ, chương 10 pps

Chương 10:
TÍNH TOÁN KIỂM TRA SỨC BỀN
CHUNG VỎ TÀU
3.3.1 Khái quát về bài toán sức bền chung thân tàu:
Bài toán sức bền thân tàu là bài toán tính sức bền của toàn bộ kết
cấu thân tàu nhàm mục đích xác định các ứng lực và biến dạng chung
của thân tàu xuất hiện trong mặt phẳng dọc thân tàu. Tải trọng tính
toán trường hợp t
àu chịu tải trọng ở tải trọng nguy hiểm nhất.
Theo mô hình do A .Simanski đề xuất thì kết cấu thân tàu được xem
như một thanh th
ành mỏng tương đương đặt trên nền đàn hồi. Về mặt
kết cấu thân tàu, sức bền chung của thân tàu được đảm bảo bởi các kết
cấu dọc bao gồm: khung xương dọc, sống chính, sống dọc đáy, xà
ngang boong, xà d
ọc mạn, các tấm mặt boong, các tấm đáy, các vách
ngăn dọc đáy t
àu và các gân chịu lực của tàu.
Khi tính toán và ki
ểm tra sức bền dọc chung thân tàu thường
không tính đến th
ành phần tải trọng nằm ngang như lực đẩy của các
thiết bị đẩy và lực cản của môi trường vì ứng suất chung trong kết cấu
do các lực trên gây ra thường là không lớn và có thể bỏ qua, do đó
trong tính toán thường xem thân t
àu chịu tác dụng của ngoại lực
thẳng đứng.
Thân tàu thủy thông thường là kết cấu vỏ mỏng, chịu tác dụng của
2 lực ngược chiều nhau là trọng lượng thân tàu với hàng hóa và lực
đẩy của nước. Dưới tác dụng củ
a tổng hợp các lực thân tàu bị uốn. Xét

thân tàu trong trường hợp uốn chung n
ày gọi là sức bền chung. Quá
trình tác dụng của trọng lượng và lực đẩy lên của các thành phần riêng
l
ẻ thuộc kết cấu thân tàu được xem dưới dạng sức bền cục bộ thân tàu.
Các k
ết cấu thân tàu phụ thuộc theo nhiệm vụ được phân thành nhóm.
C
ụ thể kết cấu chính trong thân tàu đảm đương nhiệm vụ như sau:
+ Tấm đáy và tấm boong:
Làm việc ở chế độ kéo hoặc nén lúc tàu bị uốn chung , ứng suất
kéo hoặc nén đạt đến giá trị lớn nhất của các tấm này. Đồng thời các
tấm này còn chịu tải trọng cục bộ do áp lực nước hoặc hàng hóa tác
động theophương vuông góc với tấm. Trong liên kết với kết cấu dọc (
đà dọc đáy, x
à dọc boong ) tấm đáy có vai trò mép kèm, bởi vậy khi
kết cấu dọc bị uốn cục bộ mép kèm phải làm việc trong chế độ kéo, vỏ
còn xuất hiện ứng suất gây ra.
+ Tôn mạn và vách dọc:
Đóng vai tr
ò là thành đứng của kết cấu dầm chịu lực, giữ điều
hòa cho hoạt động của đáy và boong, gánh chịu gần như toàn bộ lực
cắt khi tàu bị uốn chung. Tôn mạn trực tiếp tiếp xúc với nước, nó chịu
tác động cục bộ của h
àng hóa từ bên trong và nước bên ngoài. Khi tàu
b
ị xoắn chung, tôn mạn phải chịu thêm tác dụng của ứng suất xoắn.
+ Sống chính, sống dọc đáy, xà dọc boong:
Chịu ứng suất kéo hoặc nén lúc tàu bị uốn chung và uốn cục bộ
của khung giàn đáy và boong. Xà dọc mạn chịu tác dụng của uốn cục

bộ.
+ Sườn t
àu:
Ch
ịu tác động uốn cục bộ trên khung giàn mạn của tàu.
3.3.2 Sức bền chung vỏ tàu:
3.3.2.1 Xác định đường cong phân bố ngoại lực tác dụng lên
thân tàu:

Khi nổi câ bằng trên nước tĩnh hay trên sóng thì các thành phần
ngoại lực tác dụng dọc theo chiều dài tàu là cân bằng với nhau. Tuy
nhiên, dọc theon chiều dài tàu các ngoại lực nói trên phân bố theo các
quy luật khác nhau, do đó cần xác định được quy luật phân bố của
trọng lượng các tải trọngb và lực nổi.
a)Xác định đường cong phân bố tải trọng theo khoảng sườn lý
thuyết:
* Một số thông số cơ bản trong quá trình tính toán:
-Chi
ều dài thiết kế: L
TK
= 16.20 m
-Chi
ều rộng thiết kế: B
TK
= 4.76 m
-Chi
ều cao mạn: H = 2.4 m
-Chiều chìm: T = 1.73 m
-Tr
ọng lượng máy chính: 1.5 tấn

-Trọng lượng nhiên liệu và dầu nhờn: 8 tấn
-Trọng lượng cá: 30 tấn
-Trọng lượng đá: 20 tấn
-Trọng lượng lương thực và nước ngọt: 4.5 tấn
-Trọng lượng thuyền viên và hành lý: 0.80 T
* Xác định trọng lượng của vật liệu gỗ:
Ngày nay do sự khan hiếm của nguồn tài nguyên thiên nhiên cho
nên trong công ngh
ệ đóng tàu đánh cá thường sử dụng các loại gỗ
nhóm II, III và có thể sử dụng gỗ nhóm IV, V cho một số kết cấu
không quan trọng.
Theo TCVN 1072.71 trọng lượng riêng của gỗ được cho trong bảng
sau:

Bảng 3.2
Nhóm gỗ
Khối lượng riêng

( Kg/dm
3
)
I
II
III
IV
V
VI
0,86 tr
ở lên
0,73


0,85
0,62

0,72
0,55

0,61
0,50

0,54
0,49 tr
ở xuống
Căn cứ vào TCVN 1072.71 thì đối với các kết cấu thân tàu được
làm từ vật liệu gỗ nhóm II lấy

= 0,85 ( tấn/m
3
), gỗ nhóm III lấy

= 0,72 ( tấn/m
3
)
Để tính sức bền thân tàu thường tiến hành xác định mômen uốn và
l
ực cắt đối với các trường hợp tải trọng nguy hiểm nhất và được quy
định
trong các quy phạm tàu biển.
Những trường hợp đặc trưng cho các trường hợp khai thác và sử
dụng tàu là:

+ Tàu ra ngư trường với 100% dự trữ.
+ Tàu có tải trọng toàn phần với 10% dự trữ.
+ Tàu có trạng thái 70% hàng hóa và 25% dự trữ.



Qua bảng phân bố trọng lượng vỏ tàu ta phân bố trọng lượng các tải
trọng trên các khoảng sườn lý thuyết ứng với từng trường hợp tải
trọng .
Để tính
sức bền thân tàu ta chọn trường hợp tải trọng tính toán là
100% d
ự trữ. Bởi vì nếu như trong trường hợp tàu có tải trọng lớn
nhất mà vẫn làm việc an toàn có nghĩa là tàu chịu mọi tác động của
ngoại lực trong quá trình làm việc.
Ta có bảng phân bố tải trọng trên các khoảng sườn lý thuyết:


Từ kết quả bảng trên ta tìm được X
g
như sau:
30.76
. *0.81 0.356
70.51
g
m
X L
p

     (m)

Từ chiều dài thiết kế L
TK
=16.20(m)

/ 16.20 / 20 0.81
TK
L L n   