Chuyên đề thiết kế và công nghệ đóng sửa tàu thủy hướng dẫn thực hiện bài tập

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG












Chuyên đề
THIẾT KẾ VÀ CÔNG NGHỆ
ĐÓNG SỬA TÀU THỦY











PHẠM THANH NHỰT
1
Chun đề THIẾT KẾ VÀ CƠNG NGHỆ ĐĨNG SỬA TÀU THỦY

HƯỚNG DẪN THỰC HIỆN BÀI TẬP

A. PHẦN 1: XÂY DỰNG BẢN VẼ

u cầu: Vẽ hồn chỉnh đường hình (các mặt đường nước và mặt cắt dọc) của
một tàu composite từ một phần bản vẽ cho trước.
Nhóm 1: Khoảng cách cắt dọc tính từ đường dọc tâm: 140, 280, 800
Khoảng cách đường nước tính từ đường cơ bản: 50, 150, 600
Nhóm 2: Khoảng cách cắt dọc tính từ đường dọc tâm: 150, 300, 700
Khoảng cách đường nước tính từ đường cơ bản: 60, 160, 580
Nhóm 3: Khoảng cách cắt dọc tính từ đường dọc tâm: 160, 320, 850
Khoảng cách đường nước tính từ đường cơ bản: 70, 170, 560
Nhóm 4: Khoảng cách cắt dọc tính từ đường dọc tâm: 170, 340, 650
Khoảng cách đường nước tính từ đường cơ bản: 75, 180, 540
Nhóm 5: Khoảng cách cắt dọc tính từ đường dọc tâm: 180, 360, 880
Khoảng cách đường nước tính từ đường cơ bản: 85, 190, 820
Nhóm 6: Khoảng cách cắt dọc tính từ đường dọc tâm: 190, 350, 900
Khoảng cách đường nước tính từ đường cơ bản: 80, 200, 740
Nhóm 7: Khoảng cách cắt dọc tính từ đường dọc tâm: 200, 370, 680
Khoảng cách đường nước tính từ đường cơ bản: 90, 210, 720
Nhóm 8: Khoảng cách cắt dọc tính từ đường dọc tâm: 210, 380, 840
Khoảng cách đường nước tính từ đường cơ bản: 100, 220, 620
Nhóm 9: Khoảng cách cắt dọc tính từ đường dọc tâm: 220, 390, 860
Khoảng cách đường nước tính từ đường cơ bản: 110, 230, 660


2
1. BẢN VẼ MẪU CHO TRƯỚC:

THÔNG SỐ CHỦ YẾU

80
2200
1000
1200
5900
962
500
1045
Hình 1. Bản vẽ đường hình mẫu
2. CHUẨN BỊ TRƯỚC KHI VẼ
Trước khi thực hiện chúng ta phải chuẩn bò các phần cần thiết như khung
bản vẽ, khung tên, tạo lớp, Mỗi bản vẽ có một nội dung và hình thức thể hiện
khác nhau nên cần phải tiến hành chuẩn bò đầy đủ và phù hợp cho từng bản vẽ.
- Tạo khung bản vẽ phải phù hợp với hình vẽ, tỷ lệ bản vẽ và vùng in.
Nếu bản vẽ được thực hiện có bố trí theo phương ngang lớn hơn phương
thẳng đứng thì ta tạo khung bản vẽ dạng ngang (Landscape), trường hợp ngược lại
ta tạo khung dạng đứng (Portrait). Khi tạo khung phải lưu ý đến kích thước của
khổ giấy và kích thước vùng in mà loại máy in đó nhận biết được.
3
Ví dụ : Trên khổ giấy A
0
(841x1189), máy in loại HP DesignJet 500 chỉ nhận biết
vùng in là 830,96x1154,98. Nghóa là khung được tạo phải có kích thước luôn nhỏ
hơn hoặc bằng kích thước vùng in.
Quy cách khung tên chọn một trong các dạng ở mục 1.5 , khung tên luôn
đặt ở vò trí góc phía dưới bên phải của khung bản vẽ.
Tỷ lệ bản vẽ được chọn theo tiêu chuẩn nhưng phải đảm bảo hình vẽ điền
đầy diện tích khung bản vẽ và đảm bảo cho người đọc có thể nhìn thấy mọi đường
nét trên bản vẽ.
* Lưu ý : Khung bản vẽ và khung tên có thể thực hiện sau khi hoàn thiện bản vẽ.

- Tạo các lớp tùy theo mức độ phức tạp về đường nét của bản vẽ, nếu ta chưa hình
dung được trên bản vẽ cần vẽ có bao nhiêu loại đường nét thì có thể tạo lớp theo
nguyên tắc bổ sung dần. Nghóa là, trước hết ta tạo một số lớp đường nét cơ bản,
trong quá trình thực hiện nếu phát sinh loại đường nét nào thì tạo lớp đường nét
đó.
3. VẼ ĐƯỜNG HÌNH LÝ THUYẾT TÀU (Lines)
3.1. Khái niệm chung
Là bản vẽ thể hiện hình dạng bên ngoài của vỏ tàu thông qua các đường
biên dạng. Các kích thước theo chiều rộng và chiều cao của tàu đều dựa trên
đường cơ bản (đường chuẩn) và đường dọc tâm.
Đường hình dáng có quan hệ mật thiết đến tốc độ, tính năng hàng hải, tính
điều khiển, bố trí, dung tích chở hàng và công nghệ đóng, sữa chữa tàu. Những
yêu cầu đó có lúc mâu thuẫn nhau, cần phải được cân nhắc, suy tính kỹ.
Không phải hoàn toàn dựa vào lý thuyết để thiết kế đường hình dáng tàu.
Thực tế, phải dựa vào mẫu tàu tốt hoặc tài liệu của mô hình thí nghiệm, căn cứ
vào lý thuyết và các yêu cầu khác mà hiệu chỉnh một cách thích đáng.
3.2. Đặc điểm
Bản vẽ đường hình được thể hiện trên ba hình chiếu :
- Hình chiếu đứng : thể hiện các mặt cắt dọc tàu trên mạng lưới gồm các đường
nước và đường sườn.
- Hình chiếu bằng : thể hiện các mặt đường nước trên mạng lưới gồm các đường
cắt dọc và đường sườn.
- Hình chiếu cạnh (còn gọi là mặt cắt ngang) : thể hiện các khung sườn trên
mạng lưới gồm các đường nước và đường cắt dọc.
4
Khi thực hiện bản vẽ đường hình, thường ta phối hợp vẽ hình chiếu đứng và
hình chiếu bằng, sau đó vẽ hình chiếu cạnh hoặc ngược lại.
3.3. Vẽ đường hình lý thuyết tàu (tham khảo hình 2)
- Phân chia sườn lý thuyết, mặt đường nước (MĐN) và cắt dọc (CD) :
Số sườn lý thuyết được phân chia tùy thuộc vào chiều dài của tàu và sự

phức tạp về hình dáng của tàu. Đối với tàu vỏ thép thường có chiều dài lớn, tổng
số sườn lý thuyết vào khoảng 21 sườn (từ sườn 0 đến sườn 20), có thể nhiều hơn
hoặc ít hơn nhưng phải là số lẻ để luôn có một sườn trùng với mặt cắt ngang giữa
tàu. Đối với các tàu có chiều dài nhỏ như tàu vỏ gỗ hay vỏ composite, tổng số
sườn lý thuyết vào khoảng từ 9 đến 15 sườn. Ở phần mũi và đuôi tàu có hình
dáng phức tạp hơn nên có thể chia thêm sườn lẻ ở các khu vực này.
Khoảng cách sườn lý thuyết thường bằng nhau, các khoảng sườn lẻ ở khu
vực mũi và đuôi tàu thường lấy bằng ½ khoảng sườn chẵn. Khoảng sườn lý thuyết
thường là bội số của khoảng sườn thực.
+ Thứ tự sườn được đánh số : 0, 1, 2, từ đuôi đến mũi.
+ Các sườn lẻ ký hiệu : 0 ½ , 1 ½ , hay 0,5; 1,5;
+ Vò trí sườn giữa được ký hiệu bằng dấu :
Số MĐN được phân chia tùy thuộc vào chiều cao tàu và sự phức tạp về
hình dáng của tàu. Tuy nhiên, đối với hầu hết các loại tàu đều được phân thành
khoảng từ 5 đến 7 MĐN (thường là 6 MĐN) cách đều nhau (chưa kể đường cơ
bản). MĐN trên cùng thường không vượt quá boong chính.
Số thứ tự MĐN được ký hiệu : ĐN1, ĐN2, hay ĐNa, ĐN2a, (a : khoảng
cách MĐN).
Số mặt CD được phân chia tùy thuộc vào chiều rộng tàu và sự phức tạp về
hình dáng của tàu. Thông thường chia khoảng từ 2 đến 4 CD (chưa kể cắt dọc tâm
hay còn gọi là cắt dọc giữa).
Số thứ tự mặt cắt dọc được ký hiệu : CDI, CDII, hay CD1, CD2, , cắt
dọc tâm : DT (cắt dọc giữa: CDG hay CD0).

5

Hỡnh 2. Baỷn veừ ủửụứng hỡnh taứu
6
- Vẽ các đường bao :
Việc vẽ đường bao của tàu nhằm đònh dạng được hình dáng con tàu trước
khi thực hiện các bước tiếp theo.
Căn cứ vào các số liệu trong bảng tọa độ, vẽ đường be chắn sóng và đường
DT ở hình chiếu đứng, đường be chắn sóng ở hình chiếu bằng, be chắn sóng và
sườn giữa ở hình chiếu cạnh tương ứng theo các sườn, đường nước và cắt dọc đã
phân chia. Sau đó vẽ các đường biên dạng của mũi và đuôi tàu theo tàu mẫu hoặc
theo kinh nghiệm.
- Vẽ các đường còn lại :
Có thể vẽ các đường sườn trên bản vẽ chiếu cạnh, từ đó khai triển các
đường CD trên bản vẽ chiếu đứng và các ĐN trên bản vẽ chiếu bằng hay có thể
thực hiện trên hình chiếu đứng và chiếu bằng trước rồi suy ra hình chiếu cạnh.
Tiến hành chỉnh sữa các đường nét cho trơn đều và kiểm tra độ chính xác của các
giao điểm tương ứng trên ba hình chiếu.
- Vẽ đường kiểm tra :
Để kiểm tra biên dạng của vỏ tàu có trơn đều hay không ta có thể vẽ đường

kiểm tra, thực hiện như sau : Trên bản vẽ chiếu cạnh, dựng đường thẳng a và b
bất kỳ cắt đường DT và ĐCB (hình 3) sao cho đường thẳng a đi qua nhiều sườn
nhất và đi qua đoạn cong của các sườn (thường đi qua hông tàu).
Trên đường thẳng a, b, đo khoảng cách từ O (giao điểm của đường kiểm
tra và đường DT) đến giao điểm với các sườn và lấy các khoảng cách đó làm
chiều cao tương ứng trên các sườn ở hình chiếu đứng, nối các điểm này lại ta được
đường kiểm tra trên hình chiếu đứng.
Để biên dạng của vỏ tàu trơn đều thì đường kiểm tra cũng phải trơn đều.
Nếu đường kiểm tra bò gãy khúc tại khoảng sườn nào đó ta phải hiệu chỉnh lại cả
ba hình chiếu tại khu vực khoảng sườn đó cho đến khi có được đường kiểm tra
theo ý muốn.
- Ghi các chú thích cần thiết vào bản vẽ như : số sườn, ĐN, CD, be chắn sóng,
boong chính, boong dâng,
- Ghi các kích thước cần thiết như : khoảng cách sườn, ĐN, CD, khoảng cách từ be
chắn sóng đến boong, từ vách đuôi đến sườn 0, từ mũi đến sườn cuối cùng,



7

Hình 3. Cách vẽ đường kiểm tra
- Đo trên đường hình đã vẽ để xây dựng bảng tọa độ đường hình đặt ở góc trên
bên trái của bản vẽ (hình 4).
Hình 4. Bảng tọa độ đường hình tàu


8
Bảng ghi các thông số chủ yếu của tàu đặt ở góc trên bên phải của bản vẽ,
nội dung của bảng này thường bao gồm :
+ Chiều dài lớn nhất : L
max
, m
+ Chiều dài thiết kế : L
TK
, m
+ Chiều rộng lớn nhất : B
max
, m
+ Chiều rộng thiết kế : B
TK
, m
+ Chiều cao mạn : D, m
+ Chiều chìm : d, m
+ Hệ số béo thể tích : Cb ()
+ Lượng chiếm nước : W (), Tấn

+ Trọng tải (đối với tàu hàng) : P
hh
(D
w
), Tấn
+ Hành khách (đối với tàu khách) : người
+ Thuyền viên : người
+ Công suất máy chính : Ne, KW (HP,CV)
+ Quy phạm áp dụng,

9
B. PHẦN TÍNH TỐN

u cầu: Tính tốn các các yếu tố tính nổi, kiểm tra góc nghiêng dọc và ổn định
ban đầu cho các trường hợp tải trọng theo TCVN6259-2008.

1. GIỚI THIỆU CHUNG
1.1. Loại tàu
Nêu tên tàu, công dụng (ngành nghề đối với tàu đánh cá hoặc loại hàng đối
với tàu hàng,…), công suất máy chính,…
1.2. Vùng hoạt động
Vùng hạn chế I, II, III hoặc không hạn chế đối với tàu chạy biển, sùng SI,
SII đối với tàu chạy sông, hồ, vònh kín gió.
1.3. Qui phạm
Tàu được thiết kế phù hợp với quy phạm tương ứng với các vùng hoạt động
trên. Ví dụ:
- Qui phạm phân cấp và đóng tàu biển vỏ thép, TCVN 6259 : 2008.
- Qui phạm phân cấp và đóng tàu sông, TCVN 5801 : 2005.
Hoặc áp dụng nhiều Quy phạm khác nhau cho từng phần thiết kế. Ví dụ với
tàu vỏ composite cao tốc thì phần kết cấu theo Quy phạm TCVN 6282 – 2003,
phần tính năng theo Quy phạm TCVN 6451 – 2004.
1.4. Các thông số cơ bản dùng để tính
TT
Tên gọi

Ký hiệu
Đơn vị tính
Giá trị
1

Chiều dài lớn nhất
L
max


m


2
Chiều dài thiết kế
L
tk


m


3
Chiều rộng lớn nhất
B
max


m


4
Chiều rộng thiết kế
B
tk

m


5
Chiều cao mạn
D

m


6
Chiều chìm trung bình
d

m


7
Lượng chiêm nước
W

Tấn


8
Cơng suất máy chính
Ne

CV


9
Hệ số béo


-




10
1.5. Lượng dự trữ
- Tổng dung tích nhiên liệu dự trữ.
- Tổng dung tích nước ngọt dự trữ.
- Dự trữ khác nếu có
1.6. Biên chế
Số lượng thuỷ thủ đoàn gồm:
- Thuyền trưởng
- Máy trưởng.
- Thuỷ thu û
- Nhân viên phục vụ,ï…
2. ĐẶC ĐIỂM TUYẾN HÌNH
Nêu các đặc điểm cơ bản của tuyến hình như dạng sườn giữa tàu, mũi tàu,
đuôi tàu, vòm đuôi, sống mũi,….
3. TÍNH TOÁN CÁC YẾU TỐ THỦY LỰC:
Áp dụng lý thuyết tính toán các yếu tố thủy lực trong lý thuyết tàu thủy để
tính các yếu tố như V, D, S, X
f

, X
c
, Z
c
, R, r,  Kết quả tính toán nên trình
bày dưới dạng bảng để tiện tra cứu, nội suy. Dựa vào kết quả tính toán xây dựng
bản vẽ đường cong thủy lực.
4. TÍNH TRỌNG TÂM, TRỌNG LƯNG TÀU KHÔNG:
Từ bản vẽ tiến hành lập bảng tính chi tiết trọng lượng và trọng tâm của
từng chi tiết. Kết quả cuối cùng cần đạt được 3 thông số:
Trọng lượng tàu không P
TK
= tấn
Hoành độ trọng tâm tàu không X
G
= m
Cao độ trọng tâm tàu không Z
G
= m
5. KIỂM TRA TÍNH ỔN ĐỊNH:
5.1. Tính cân bằng dọc và kiểm tra ổn tính tàu không:
Để kiểm tra tình trạng của tàu trong trường hợp không tải, không dự trữ, ta
phải kiểm tra cân bằng dọc và kiểm tra ổn tính tàu không. Để thuận tiện cho việc
tính toán cho các trường hợp khác nhau, can lập bảng tính như bảng 1.


11
Bảng 1. Tính cân bằng dọc và kiểm tra ổn tính tàu không
TT
ĐẠI LƯNG

KÝ HIỆU
ĐV
TÀU KHÔNG
01
Lượng chiếm nước
W
T

02
Thể tích chiếm nước
V
m
3


03
Chiều chìm trung bình
d
m

04
Hoành độ trọng tâm
X
g

m

05
Hoành độ tâm nổi
X

c

m

06
Độ cao trọng tâm
Z
g

m

07
Bán kính ổn tâm dọc
R
m

08
Độ cao tâm nổi
Z
c

m

09
Chiều cao ổn tâm dọc
H = R + Z
c
- Z
g

m

10
Chiều dài tàu
L
m

11
Nghiêng dọc
T = (X
g
-X
c
).L/H
m

12
Hoành độ MĐN
X
f

m

13
Nghiêng dọc mũi
T
m
= (L/2-X
f
). T/L

m

14
Nghiêng dọc lái
T
l
= -(L/2+X
f
). T/L
m

15
Chiều chìm mũi
T
m
= d - T
m

m

16
Chiều chìm lái
T
l
= d+ T
l

m

17

Bán kính ổn tâm ngang
r
m

18
Chiều cao ổn tâm ban đầu
h
o
= r + Z
c
- Z
g

m

Nhận xét: về tính ổn định của tàu trong trường hợp tàu không so với yêu cầu quy
phạm.
5.2. Kiểm tra ổn tính ban đầu cho các trường hợp tải trọng:
Đối với tàu hàng, tàu được kiểm tra ổn tính cho bốn trường hợp tải.
Trường hợp 1: Tàu rời bến với 100% dự trữ và hàng hóa
TT
CHI TIẾT
P
(T)
X
G

(m)
M
X

(T.m)
Z
G

(m)
M
Z

(T.m)
01
Tàu không





02
Lương thực thực phẩm





03
Thuyền viên + Hành lý

04
Nước





05
Nhiên liệu





06
Hàng hóa





07
…

Tổng hợp





12
Trường hợp 2: Tàu rời bến với 100% dự trữ , không hàng
TT
CHI TIẾT
P
(T)
X
G

(m)
M
X

(T.m)
Z
G

(m)
M
Z

(T.m)
01
Tàu không

02
Lương thực thực phẩm





03
Thuyền viên + Hành lý





04
Nước





05
Nhiên liệu

06
Hàng hóa
0
0
0
0
0
07
…






Tổng hợp





Trường hợp 3: Tàu về bến 10% dự trữ, 100% hàng hóa:
TT
CHI TIẾT
P
(T)
X

G

(m)
M
X

(T.m)
Z
G

(m)
M
Z

(T.m)
01
Tàu không





02
Lương thực thực phẩm





03

Thuyền viên + Hành lý





04
Nước





05
Nhiên liệu





06
Hàng hóa





07
…

Tổng hợp





Trường hợp 4: Tàu về bến với 10 dự trữ, không hàng
TT
CHI TIẾT
P
(T)
X
G

(m)
M
X

(T.m)
Z
G

(m)
M
Z

(T.m)
01
Tàu không





02
Lương thực thực phẩm





03
Thuyền viên + hành lý





04
Nước ngọt

05
Nhiên liệu





06
Hàng hóa
0
0
0
0
0
07
…






Tổng hợp





Trong đó:
- Các mục tàu không, thuyền viên của tất cả các trường hợp là giống nhau.

- X
G
= M
x
/P
- Z
G
= M
z
/P
Ngoài một trường hợp nêu trên, tùy theo loại và công dụng tàu mà Quy phạm
yêu cầu kiểm tra ổn đònh cho một số trường hợp bổ sung.
13
Bảng 2. Bảng tính ổn đònh ban đầu
TT
ĐẠI LƯNG
KÝ HIỆU
ĐV
CÁC TRƯỜNG HP TẢI
1
2
3
4
01
Lượng chiếm nước
W
T

02
Thể tích chiếm nước
V
m
3





03
Chiều chìm trung bình
d
m




04
Hoành độ trọng tâm
X
g

m




05

Hoành độ tâm nổi
X
c

m




06
Độ cao trọng tâm
Z
g

m




07
Bán kính ổn tâm dọc
R
m




08
Độ cao tâm nổi
Z

c

m




09
Chiều cao ổn tâm dọc
H = R + Z
c
- Z
g

m




10
Chiều dài tàu
L
m




11
Nghiêng dọc
T = (X

g
-X
c
).L/H
m




12
Hoành độ MĐN
X
f

m




13
Nghiêng dọc mũi
T
m
= (L/2-X
f
). T/L
m

14
Nghiêng dọc lái
T
l
= -(L/2+X
f
). T/L
m




15
Chiều chìm mũi
T
m
= d - T
m

m




16
Chiều chìm lái
T
l
= d+ T

l

m




17
Bán kính ổn tâm ngang
r
m




18
Ch.cao ổn tâm ban đầu
h
o
= r + Z
c
- Z
g

m




Nhận xét: Về tính ổn định của tàu trong các trường hợp trên so với yêu cầu Quy

phạm.

6. KẾT LUẬN

- Kết luận về thông số kích thước tàu.
- Kết luận đường hình của tàu.
- Kết luận về tính ổn đònh ban đầu của tàu.