đồ án kết cấu tàu kéo

SV: PHẠM THẾ ĐÔNG GVHD: TS VŨ NGỌC BÍCH
PHẦN I. GIỚI THIỆU CHUNG
I. TÌM HIỂU ĐỀ TÀI
1. Đề tài.
- Tính toán thiết kế kết cấu tàu dịch vụ kéo cứu hỏa
- Tàu chạy trong vùng ven biển hạn chế cách xa bờ hoặc nơi trú ẩn không quá 20 hải lý < hạn chế cấp II >
- Tàu hai chân vịt
2. Quy phạm
áp dụng.
- Tàu có chiều dài 42 m do vậy được thiết kế theo " QUY PHẠM PHÂN CẤP VÀ
ĐÓNG TÀU BIỂN VỎ THÉP " - Phần 2B : Kết cấu thân tàu và trang thiết bị tàu dài 20 m đến dưới 90 m - TCVN 6259 - 2003
II. THÔNG
SỐ CƠ BẢN
1. Thông số
chính
Chiều dài
thiết kế L
Chiều rộng
thiết kế B
Chiều cao
mạn D
Chiều chìm
Hệ số béo thể
tích CB
Vận tốc
2. Các tỉ số
cần quan
tâm
Tỉ số Giá trị Ảnh.hưởng
L/B 5
Nói lên tính

di động của
tàu
B/d 2 Nói lên tính
ĐAMH: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ KẾT CẤU TÀU DỊCH VỤ KÉO CỨU HỎA Trang 1
SV: PHẠM THẾ ĐÔNG GVHD: TS VŨ NGỌC BÍCH
ổn định, sức
cản và tính
quay trở của
tàu
III. VẬT
LIỆU ĐÓNG
TÀU
Ta dùng thép
có độ bền
thông thường,
giới hạn chảy
là 235MPa
IV. PHÂN KHOANG
1. Khoảng sườn
-
Khoảng cách
giũa các sườn
ngang :
a = 2L + 450
Chọn
Đối với khu
vực mũi, lái ,
khoang hàng
ta chọn a =
480

-
Khoảng cách
giũa các sườn
dọc :
a = 2L + 550
Chọn
- Ta chọn kết
cấu theo hệ
thống ngang,
ĐAMH: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ KẾT CẤU TÀU DỊCH VỤ KÉO CỨU HỎA Trang 2
SV: PHẠM THẾ ĐÔNG GVHD: TS VŨ NGỌC BÍCH
đáy đơn.
2. Phân
khoang
+
Từ sau lái đến
sườn 9
+
Từ sườn 9 đến
sườn 20 Két nước
+
Từ sườn 20
đến sườn 28 Bơm
+
Từ sườn 28
đến sườn 45 Buồng máy
+
Từ sườn 45
đến sườn 64 Buồng ở
+

Từ sườn 64
đến sườn 72 Kho
+
Từ sườn 72
đến sườn 81 Khoang mũi
-
Vị trí buồng
máy ta đặt ở
giữa tàu
PHẦN II.
TÍNH TOÁN
KẾT CẤU.
I.
K
- Tàu cỡ
nhỏ có
chiều
dài 42
m nên
ta chọn
ĐAMH: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ KẾT CẤU TÀU DỊCH VỤ KÉO CỨU HỎA Trang 3
SV: PHẠM THẾ ĐÔNG GVHD: TS VŨ NGỌC BÍCH
theo hệ
thống
đáy
đơn
- Chiều
dày tôn
đáy :
4.7S

- Khoản
g cách
các cơ
cấu
ngang
A. Kết cấu
vùng khoang
hàng
1. Sống chính
( Phù hợp
theo tiêu
chuẩn hạn chế
cấp II )
- Sống chính gồm một bản thành và một bản mép, sống chính chạy dọc từ mũi đến lái kết hợp với kết cấu hệ thống ngang tạo thành hệ trực giao
a. Bản thành :
- Chiều dày bản thành sống chính không nhỏ hơn trị số tính theo công thức sau:
- Ngoài ra chiều dày này có thể giảm dần ở khu vực giữa tàu, ở khu vực mũi và đuôi còn có thể giảm bằng 85% chiều dày đoạn giữa tàu.
- Chiều cao
tiết diện bản
thành không
nhỏ hơn chiều
ĐAMH: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ KẾT CẤU TÀU DỊCH VỤ KÉO CỨU HỎA Trang 4
SV: PHẠM THẾ ĐÔNG GVHD: TS VŨ NGỌC BÍCH
cao tiết diện
của đà ngang
đáy
b. Bản mép :
- Chiều dày bản mép phải không nhỏ hơn chiều dày bản thành ở đoạn giữa tàu.
- Bản
mép

phải
được
kéo dài
từ vách
chống
va đến
vách
đuôi.
- Diện
tích tiết
diện
bản
mép
phải
không
được
nhỏ
hơn trị
số tính
theo
ĐAMH: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ KẾT CẤU TÀU DỊCH VỤ KÉO CỨU HỎA Trang 5
SV: PHẠM THẾ ĐÔNG GVHD: TS VŨ NGỌC BÍCH
công
thức
sau :
- Ngoài ra diện tích này có thể giảm dần ở khu vực giữa tàu, ở khu vực mũi và đuôi còn có thể giảm bằng 85% diện tích đoạn giữa tàu.
- Chiều rộng bản mép phải không được nhỏ hơn trị số tính theo công thức sau:

2. Sống
phụ

- Bố trí trong vùng từ sống chính đến tôn mạn, khoảng cách giữa các sống phụ với mạn phải đặt cách nhau không xa quá 2.5 m
- Tàu chuyên dùng để kéo do vậy sống phụ gồm một bản thành liên tục và một bản mép và được kéo dài về phía mũi và đuôi tàu càng tốt
a. Bản thành:
- Ở đoạn
giữa
tàu
chiều
dày
bản
thành
sống
phụ
phải
không
nhỏ
hơn trị
số tính
theo
công
thức
sau :
ĐAMH: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ KẾT CẤU TÀU DỊCH VỤ KÉO CỨU HỎA Trang 6
SV: PHẠM THẾ ĐÔNG GVHD: TS VŨ NGỌC BÍCH
- Ngoài ra chiều dày này có thể giảm dần ở khu vực giữa tàu, ở khu vực mũi và đuôi
còn có thể giảm bằng 85% chiều dày đoạn giữa tàu.
- Trong buồng máy, chiều dày của bản thành phải không nhỏ hơn chiều dày bản thành
của sống chính.
b. Bản mép:
- Chiều dày bản mép sống phụ phải không nhỏ hơn chiều dày yêu cầu của bản thành
- Diện

tích tiết
diện
bản
mép
phải
không
được
nhỏ
hơn trị
số tính
theo
công
thức
sau :
- Ngoài ra diện tích này có thể giảm dần ở khu vực giữa tàu, ở khu vực mũi và đuôi có thể giảm bằng 85% diện tích bản mép ở đoạn giữa tàu.
3. Đà ngang
tấm
a. Khoảng cách chuẩn của đà ngang phải thỏa mãn giống khoảng cách của hệ sườn
Với khu vực
khoang hàng
ĐAMH: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ KẾT CẤU TÀU DỊCH VỤ KÉO CỨU HỎA Trang 7
SV: PHẠM THẾ ĐÔNG GVHD: TS VŨ NGỌC BÍCH
- Mép trên của đà ngang không được nằm thấp hơn mép trên của nó ở dọc tâm
- Đối với tàu kéo, chiều cao của đà ngang đáy ở đường dọc tâm tàu phải được tăng thích đáng.
- Bản
mép
gắn lên
đà
ngang
phải

liên
tục.
b.
Chiều cao
tiết diện ở
đường tâm
tàu không
nhỏ hơn trị
số sau;
- l là khoảng cách giữa các đỉnh của mã sườn ở hai bên mạn đo ở giữa tàu
cộng thêm 0.3 l =
c. Chiều dày đà ngang tấm so sánh 12 mm với giá trị sau lấy trị số nào nhỏ hơn
10do + 4
- Trong
đó
chiều
cao tiết
diện đà
ngang
tấm
d. Mô đun
ĐAMH: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ KẾT CẤU TÀU DỊCH VỤ KÉO CỨU HỎA Trang 8
SV: PHẠM THẾ ĐÔNG GVHD: TS VŨ NGỌC BÍCH
chống uốn
của tiết diện:
Trong đó :
- S là
khoảng
cách
giữa

các đà
ngang
- h là d
hoặc
0.66D
lấy trị
số nào
lớn
hơn
*
M
ép
kè
m
:
- Chiều dày
-
Chiều rộng b=
min(0.5a,
0.2l) = 275 mm
ĐAMH: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ KẾT CẤU TÀU DỊCH VỤ KÉO CỨU HỎA Trang 9
SV: PHẠM THẾ ĐÔNG GVHD: TS VŨ NGỌC BÍCH
STT F (cm
2
) z (cm) F.z (cm
3
) F.z
1 28 21.2 593.6 12584.32
2 28 10.5 294
3 27.5 0 0

83.5 887.6
z = 10.63 cm
z
max
= 11.27 cm
Vậy cơ cấu
đã chọn thỏa
mãn quy
phạm
e. Mã sườn
- Mã phải được đưa lên đến chiều cao lớn hơn hai lần chiều cao tiết diện đà ngang đáy ở đường tâm tàu so với mặt trên của tôn giữa đáy.
- Chiều dài của cạnh mã đo từ mép tự do của sườn đến đỉnh mã dọc theo mép trên cảu đà ngang đáy phải không nhỏ hơn chiều cao tiết diện của đà ngang đáy ở đường tâm tàu.
- Chiều
dày
của mã
không
nhỏ
hơn
chiều
dày
của đà
ĐAMH: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ KẾT CẤU TÀU DỊCH VỤ KÉO CỨU HỎA Trang 10
SV: PHẠM THẾ ĐÔNG GVHD: TS VŨ NGỌC BÍCH
ngang
đáy.
f.
Lỗ thoát
nước :
- Lỗ thoát nước phải đặt ở tất cả các đà ngang đáy ở mỗi bên của đường tâm tàu
g.

Lỗ khoét
giảm trọng
lượng
- Đà ngang đáy có thể có lỗ khoét để giảm trọng lượng. Khi đó chiều cao tiết diện
của đà ngang đáy phải tăng hợp lý.
4. Dầm dọc
đáy
a. Khoảng
cách
- Khoản
g cách
chuẩn
của
dầm
dọc
đáy
được
tính
theo
công
thức
sau :
2L + 550
Chọn
b. Mô đun chống uốn của tiết diện dầm dọc đáy phải không nhỏ hơn trị số tính theo công thức sau :
ĐAMH: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ KẾT CẤU TÀU DỊCH VỤ KÉO CỨU HỎA Trang 11
SV: PHẠM THẾ ĐÔNG GVHD: TS VŨ NGỌC BÍCH
Trong đó :
- l là khoảng
cách giữa các

đà ngang đặc
- S là khoảng
cách giữa các
dầm dọc đáy:
- h là khoảng cách thẳng đứng từ các dầm dọc đáy đến điểm ở d + 0.026L cao hơn mặt trên của tôn giữ đáy.
h = 4.5
c. Mép kèm
Chiều dày S = 10
Chiều rộng b
= min (0,5a;
0,2l) = 325 mm
d. Quy cách
kết cấu
1. Bản cánh
2. Bản thành
3. Mép kèm
STT F (cm2) z (cm) F.z (cm3) F.z2 (cm4) J (cm4)
1 12 11.1 133.2 1479
2 12 5.5 66 363
3 32.5 0 0 0
Tổng 56.5 199.2 1908.58
z = 4 cm
z max = 8 cm
ĐAMH: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ KẾT CẤU TÀU DỊCH VỤ KÉO CỨU HỎA Trang 12
SV: PHẠM THẾ ĐÔNG GVHD: TS VŨ NGỌC BÍCH
Vậy cơ cấu
đã chọn thỏa
mãn quy
phạm
B. Kết cấu

vùng khoang
máy.
1. Sống chính
và sống phụ:
Bố trí kết cấu
giống như
khu vực giữa
tàu.
2. Đà ngang
tấm.
a. Khoảng cách chuẩn của đà ngang phải thỏa mãn giống khoảng cách của hệ sườn
Với khu vực
khoang máy
- Mép trên của đà ngang không được nằm thấp hơn mép trên của nó ở dọc tâm
- Đối
với tàu
kéo,
chiều
cao của
đà
ngang
đáy ở
đường
dọc
ĐAMH: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ KẾT CẤU TÀU DỊCH VỤ KÉO CỨU HỎA Trang 13
SV: PHẠM THẾ ĐÔNG GVHD: TS VŨ NGỌC BÍCH
tâm tàu
phải
được
tăng

thích
đáng.
- Bản
mép
gắn lên
đà
ngang
phải
liên
tục.
b.
Chiều cao
tiết diện ở
đường tâm
tàu không
nhỏ hơn trị
số sau;
0.0625l =
0.4
- l là khoảng cách giữa các đỉnh của mã sườn ở hai bên mạn đo ở giữa tàu cộng thêm 0.3 mm
L = B
= 8.3 m
Chọn
L = 8.5 m
c. Chiều dày đà ngang tấm so sánh 12 mm với giá trị sau lấy trị số nào nhỏ hơn
Trong đó
chiều cao tiết
ĐAMH: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ KẾT CẤU TÀU DỊCH VỤ KÉO CỨU HỎA Trang 14
SV: PHẠM THẾ ĐÔNG GVHD: TS VŨ NGỌC BÍCH
diện đà ngang

tấm
d.
Mô đun
chống uốn
của tiết diện:
Trong đó :
-
S là khoảng
cách giữa các
đà ngang
-
h là d hoặc
0.66D lấy trị
số nào lớn
hơn
*
Mép kèm :
- Chiều dày
-
Chiều rộng b=
min(0.5a,
0.2l) = 250 mm
1. Bản cánh
ĐAMH: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ KẾT CẤU TÀU DỊCH VỤ KÉO CỨU HỎA Trang 15
SV: PHẠM THẾ ĐÔNG GVHD: TS VŨ NGỌC BÍCH
2. Bản thành
3. Mép kèm
STT F (cm
2
) z (cm) F.z (cm

3
) F.z
2
(cm
4
) J (cm
1 24 21.1 506.4 10685.04 2.88
2 24 10.5 252 2646 800
3 25 0 0 0 2.08
S 73 758.4
z = 10.39 cm J = 6255.5
z
max
= 11.31 cm W = 553.09
Vậy cơ cấu
đã chọn thỏa
mãn quy
phạm
e. Mã sườn
- Mã phải được đưa lên đến chiều cao lớn hơn hai lần chiều cao tiết diện đà ngang đáy ở đường tâm tàu so với mặt trên của tôn giữa đáy.
- Chiều dài của cạnh mã đo từ mép tự do của sườn đến đỉnh mã dọc theo mép trên cảu đà ngang đáy phải không nhỏ hơn chiều cao tiết diện của đà ngang đáy ở đường tâm tàu.
- Chiều
dày
của mã
không
nhỏ
hơn
chiều
dày
của đà

ngang
đáy.
f.
Lỗ thoát
nước :
- Lỗ thoát nước phải đặt ở tất cả các đà ngang đáy ở mỗi bên của đường tâm tàu
g.
Lỗ khoét
giảm trọng
ĐAMH: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ KẾT CẤU TÀU DỊCH VỤ KÉO CỨU HỎA Trang 16
SV: PHẠM THẾ ĐÔNG GVHD: TS VŨ NGỌC BÍCH
lượng
- Đà ngang đáy có thể có lỗ khoét để giảm trọng lượng. Khi đó chiều cao tiết diện của đà ngang đáy phải tăng hợp lý.
C. Sống mũi,
sống lái.
1. Sống mũi:
- Chiều dày của sống mũi tấm phải không nhỏ hơn trị số tính theo công thức sau:
0.1L + 4 = 8.2 mm
Chọn = 10 mm
- Ở đoạn từ sống đáy nên đến đường nước chở hàng, phải đặt sống mũi tiết diện hình
chữ nhật đặc theo quy cách sau:
+
Chiều rộng
tiết kiệm theo
phương ngang
tàu:
0.5L + 25 = 46 mm
+
Chiều dài tiết
kiệm theo

phương dọc
tàu :
1.6L + 100 = 167 mm
Chọn =
- Lên đến đỉnh, qui cách tiết diện có thể giảm đến còn bằng 85% trị số nói trên.
2. Sống đuôi
- Chiều dày u đỡ trục chân vịt phải không nhỏ hơn trị số tính theo công thức sau:
0.9L + 10 = 48
Chọn =
- Riêng đối với tàu kéo, kích thước các bộ phận cảu trụ chân vịt phải được tăng thích đáng ( khoảng từ 15-20%)
3. Ky sống
đuôi
- Chiều dày của các tấm thép tạo nên phần chính của ky sống đuôi dạng tấm thép phải không nhỏ hơn chiều dày của thép tấm tạo nên phần chính của trụ chân vịt. Ở các gân ngang phải được bố trí dưới trụ chẫn vịt dưới các tấm mã và ở các vị trí cần thiết khác.
II.
KẾT CẤU
DÀN MẠN
1.
ĐAMH: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ KẾT CẤU TÀU DỊCH VỤ KÉO CỨU HỎA Trang 17
SV: PHẠM THẾ ĐÔNG GVHD: TS VŨ NGỌC BÍCH
C
- Chiều dày 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 :
4.1S
- Trong
đó S là
khoảng
sườn
ngang
hoặc
sườn
dọc

-
Khoảng cách
giữa các dầm
dọc mạn = 0.6 m
-
Khoảng cách
giữa các sườn
khỏe = 2.2 m
-
Khoảng cách
giữa các sống
dọc mạn = 2.5 m
A.
Kết cấu dàn
mạn khoang
hàng

1. Dầm dọc
mạn
- Mô đun
ĐAMH: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ KẾT CẤU TÀU DỊCH VỤ KÉO CỨU HỎA Trang 18
Ld 04.0
+
SV: PHẠM THẾ ĐÔNG GVHD: TS VŨ NGỌC BÍCH
chống uốn tiết
diện dầm dọc
mạn ở đoạn
giữa tàu trong
mọi trường
hợp không

nhỏ
hơn 30cm3,
và phải nhỏ
hơn trị số sau
lấy trị số nào
lớn hơn.
8.6 S h l2 = 110 Cm
3
2.9 √L S l2 = 50 Cm
3
Lấy =
Trong đó :
- S :
Khoản
g cách
giữa
các
dầm
dọc = 0.5 m
- l :
Khoản
g cách
giữa
các
sườn
khỏe,
ĐAMH: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ KẾT CẤU TÀU DỊCH VỤ KÉO CỨU HỎA Trang 19
SV: PHẠM THẾ ĐÔNG GVHD: TS VŨ NGỌC BÍCH
hoặc từ
vách

đến
sườn
khỏe,
l = 2.2 m
- h : Khoảng cách thẳng đứng từ dầm dọc mạn đang xét đến điểm ở ( d + 0.044L - 0.54 ) cao hơn mặt tôn giữa đáy :
- Mép
kèm :
Chiều dày S =
Chiều rộng b
= min (0,5a;
0,2l) = 275 mm
STT F (cm2) z (cm) F.z (cm3) F.z2 (cm4)
1 12 11.1 133.2 1478.52
2 12 5.5 66 363
3 27.5 0 0 0
Tổng 51.5 199.2
z = 3.87 cm
z max = 7.83 cm
Vậy cơ cấu
đã chọn thỏa
ĐAMH: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ KẾT CẤU TÀU DỊCH VỤ KÉO CỨU HỎA Trang 20
SV: PHẠM THẾ ĐÔNG GVHD: TS VŨ NGỌC BÍCH
mãn quy
phạm
- Ở đoạn giữa tàu mô đun chống uốn có thể giảm dần về phía mũi và đuôi tàu bàng 85% giá trị
trên.
- Chiều cao tiết diện của thanh thép dẹt dùng làm dầm dọc mạn phải không lớn hơn 15 lần . chiều dày của nó.
- Mô đun chống uốn tiết diện dầm dọc hông không cần lớn hơn mô đun chống uốn tiết diện . dầm dọc đáy
2. Sườn
khỏe

- Sườn khỏe đỡ dầm hệ thống dọc mạn phải được đặt cách nhau không xa quá 4.8 m tại tiết diện có
đà ngang đặc.
- Chiều cao tiết diện phải không được nhỏ hơn trị số tính theo công thức sau :
0.1 l
2.5 chiều cao
lỗ khoét để
dầm dọc
xuyên qua
- Mô
đun
chống
uốn
của tiết
diện
không
nhỏ
hơn trị
số sau :
- Chiều
dày
bản
thành
không
ĐAMH: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ KẾT CẤU TÀU DỊCH VỤ KÉO CỨU HỎA Trang 21
SV: PHẠM THẾ ĐÔNG GVHD: TS VŨ NGỌC BÍCH
nhỏ
hơn trị
số sau :
Trong đó :
-

S: Khoảng
cách sườn
khỏe =
-
l : Khoảng
cách thẳng
đứng từ mặt
tôn đáy trên
hoặc tù mặt
trên
của đà ngang
đáy đơn đo ở
mạn đến đỉnh
sườn khỏe
-
d1 : Chiều cao
tiết diện sườn
khỏe = 0.2 m
-
h : Khoảng
cách thẳng
đứng từ trung
điểm của l
đến điểm ở
( d + 0.044L -
ĐAMH: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ KẾT CẤU TÀU DỊCH VỤ KÉO CỨU HỎA Trang 22
SV: PHẠM THẾ ĐÔNG GVHD: TS VŨ NGỌC BÍCH
0.54 ) cao hơn
mặt tôn giữa
đáy. Mọi

trường hợp
không
nhỏ hơn 1.43 l
-
C1, C2 tra
bảng 2B/5.1
quy phạm 2B
- Mép kèm :
Chiều dày
Chiều rộng b
= min (0,5a;
0,2l) = 420 mm
STT F (cm2) z (cm) F.z (cm3) F.z2 (cm4)
1 19.2 17.1 328.32 5614.27
2 19.2 8.5 163.2
3 42 0 0
Tổng 80.4 491.52
z =
ĐAMH: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ KẾT CẤU TÀU DỊCH VỤ KÉO CỨU HỎA Trang 23
SV: PHẠM THẾ ĐÔNG GVHD: TS VŨ NGỌC BÍCH

z max = 11.59 W
Vậy cơ cấu
đã chọn thỏa
mãn quy
phạm
II.
Kết cấu dàn
mạn khoang
máy

1. Sườn hệ
thống ngang
khoang.
-
Khoảng cách
chuẩn của
sườn trong hệ
thống ngang :
- Ở
khoang
mũi
hoặc
khoang
đuôi,
đoạn từ
vách
chống
va dến
ĐAMH: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ KẾT CẤU TÀU DỊCH VỤ KÉO CỨU HỎA Trang 24
SV: PHẠM THẾ ĐÔNG GVHD: TS VŨ NGỌC BÍCH
0.2L
tính từ
mũi
tàu,
khoảng
cách
sườn
ngang
phải

không
lớn
hơn
610
mm.
- Mô
đun chống
uốn của tiết
diện sườn hệ
thống ngang
trong mọi
trường hợp
không nhỏ
hơn
30
cm
3
và nhỏ
hơn trị số sau:
Trong đó :
- S :
Khoản
ĐAMH: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ KẾT CẤU TÀU DỊCH VỤ KÉO CỨU HỎA Trang 25