Bài Giảng Kết Cấu Thân Tàu _ www.bit.ly/taiho123

Tàu thuỷ là công trình kỹ thuật làm việc trong điều kiện nổi và vận động
trên nước thực hiện nhiều chức năng như vận chuyển, tuần tra, thăm dò, đánh
bắt thủy sản v..v…,


 Đặc điểm, yêu cầu về mặt kết cấu thường khác nhau đối với các loại tàu
 Tàu thủy được phân loại theo nhiều cách khác nhau, cụ thể như sau.


VÙNG HOẠT ĐỘNG
Vùng không hạn chế
(Sea going Ship)

Vùng hoạt động
cách bờ trên 200 hl

Vùng hạn chế

Vùng hạn chế I Vùng hạn chế II
Vùng hạn chế III
(Vùng xa bờ)
(Vùng cận hải)

Do điều kiện làm việc Cách xa bờ hoặc Cách xa bờ hoặc Cách xa bờ hoặc
phức tạp nên yêu cầu nơi trú ẩn cuối nơi trú ẩn cuối
nơi trú ẩn cuối
cầu KC tương đối cao cùng dưới 200 hl cùng dưới 50 hl
cùng dưới 20 hl

Vùng đặc biệt

Vùng ven biển,
sông hồ, vònh ...
Gồm cả tàu pha
sông biển hay tàu
pha biển sông


VẬT LIỆU VỎ TÀU

Tàu vỏ kim loại

Phổ biến nhất
là thép đóng tàu

Thép hợp kim và
nhôm ...

Dùng cho đa số tàu
nhất là các loại tàu
cỡ trung và cỡ lớn

Tàu vỏ phi kim loại

Tàu vỏ gỗ

Tàu vỏ nhựa
(Tàu vỏ Composite)

Xuất hiện lâu đời nhất, Xuất hiện trên 50 năm,

có kích thước nhỏ
chủ yếu là loại vỏ nhựa
(L < 60 m, D < 500 tấn) cốt sợi thuỷ tinh (FRP)

Tàu ximăng cốt thép

Vỏ ximăng lưới thép,
bêtông cốt thép hoặc
dùng bọc vỏ tàu thép

Chủ yếu để đánh cá Tàu cở nhỏ như tàu cá,
Tàu kéo chạy sông,
ven biển, vận chuyển tàu quân sự, tàu du lòch, tàu khách , sà lan nội đòa
tuyến đường ngắn
xuồng cứu sinh ...
cầu tàu nổi, ụï nổi …


CÔNG DỤNG TÀU

Tàu quân sự
Tàu vận tải (tàu hàng) Tàu chở khách
(Cargo Ship)
(Passenger Vessel)
Xuất hiện sớm nhất,
đa dạng

Tàu chở trên 12
khách (SOLAS)

Tàu dân sự
Tàu đánh bắt
& chế biến cá
Chiếm 5% tải
trọng đội tàu

Tàu chuyên ngành
Công trình nổi
(tàu công trình)
Phục vụ cứu hộ
và lónh vực riêng

Hoạt động như
các tàu cỡ lớn

Yêu cầu cao về Đánh cá hoặc là Kết cấu thật vững Rất ít di chuyển
Thượng tầng ở trên
buồng máy để dành cứu sinh, cứu hoả, cơ sở chế biến và và máy mạnh để hoặc di chuyển
chống chìm …
bảo quản cá
hđ ở mọi điều kiện
tốc độ thấp
không gian chứa hàng


TÀU ĐÁNH CÁ
TÀU VẬN TẢI

Tàu chế biến
(Bulk Carrier)

Tàu đánh cá
(Fishing Boat)

Tàu chở hàng khô
(General Cargo Ship)
Tàu Container
(Container Ship)
Tàu chở sà lan
Tàu RO-RO
(Ro Ro Vessel)
Tàu chở hàng lạnh
(Reefer Vessel)
Tàu chở hàng rời
(Bulk Carrier)
Tàu chở hàng lỏng
(Ro Ro Vessel)

CÔNG TRÌNH NỔI
TÀU CHỞ KHÁCH

Kho chứa và cấp dầu
không bến (FPSO)
Cần cẩu nổi
(Crane Barge)
Tàu khoan
(Drill Ship)
Giàn khoan tự nâng
(Jack up Self)
Giàn khoan bán chìmø

(Semi Submersible)

Tàu hoạt động trên
tuyến cố đònh (Liner)
Tàu du lòch
(Bulk Carrier)
Tàu phà
(Ferry Car)


1.Tàu vận tải (Cargo Ship)
Xuất hiện sớm nhất và được gọi bằng tên chung nhất là tàu chở hàng.
Đa dạng và phát triển rất nhanh nhằm đáp ứng nhu cầu vận tải biển
Thượng tầng thường được bố trí trên buồng máy để dành không gian
bố trí các khoang hàng và nơi thao tác bốc dỡ hàng hóa trên tàu .


2.Tàu chở hàng tổng hợp hay tàu chở hàng khô (Cargo Ship)
 Chiếm hơn 50% số lượng tàu vận tải.
Bố trí nhiều khoang hàng và cần trục điện hay thủy lực để chở nhiều loại hàng
 Sức chở thấp (4.000 đến 10.000 tdw), lớn nhất 20.000 tdw, tốc độ 15 – 18 hl/h

 Các mẫu chở hàng khô từ đơn giản đến hiện đại có đặc trưng là mũi thượng tầng
thẳng đứng, đuôi vát Transom (T), bánh lái treo, mũi quả lê.


3.Tàu Container hay tàu chở hàng thùng (Container Ship)
Xuất hiện cuối những năm 60 từ nhóm tàu chở hàng khô để chở các Container
là thùng chở hàng có kích thước cố đònh, chứa nhiều loại hàng không cần bao gói,
đồng thời có thể vận chuyển bằng những phương tiện vận tải khác nhau.

Ưu điểm là rút ngắn thời gian xếp dỡ hàng và tận dụng dung tích khoang hàng
nhờ thùng Container tiêu chuẩn 20x8x8 ft và 40x8x8 ft.
 Sức chở 10.000 đến trên 25.000 tấn, tốc độ 20 - 25 hl/giờ.

(a) Xếp và dỡ Container vào khoang hàng
(b) Tàu xếp hai lớp Container trên boong
(c) Cầu xếp và sơ đồ xếp hàng từ tàu hỏa hay
ôtô lên tàu


3.Tàu chở sà lan (Barge Carrie)
Chở sà lan không tự hành có sức chở từ 370 đến 850 tdw, ở đó sàlan được đưa
lên tàu, chở đến vùng làm việc và thả xuống nước để tàu kéo đưa vào bờ


Căn cứ cách bố trí phương tiện bốc dỡ để di chuyển sàlan trên tàu, chia thành ba hệ thống chính
- Hệ thống LASH (Lichter Abroad Ship) ra đời sớm nhất và được sử dụng phổ biến hiện nay,
trong đó sử dụng hệ thống cần cẩu di động sức nâng 500T cẩu thẳng sà lan chứa hàng từ nước lên,
sau đó di chuyển sà lan dọc theo tàu và hạ xuống vò trí quy đònh (hình 1.7 a)
- Hệ thống Sea Bee hoạt động theo nguyên lý tàu mẹ tự chìm đến các mức nước khác nhau để các
sà lan bơi trong lòng tàu để đến nơi chỉ đònh theo nguyên tắc vào trước ra sau (hình 1.7 b)
- Hệ thống tàu Dock sử dụng cần cẩu đặt cố đònh ở phía đuôi tàu để nâng hạ những sà lan, còn
việc di chuyển dọc tàu đã có các tời dọc (hình 1.7 c).


4.Tàu Ro - Ro (Ro – Ro Ve ssel)
Tàu Ro-Ro bao gồm các loại tàu cho phép bốc dỡ hàng theo phương thức di chuyển ngang,
gần giống động tác lăn hàng vào hoặc lăn ra nên có tên tiếng Anh là Roll on Roll off (hình 1.11).
Sức chở của các tàu nhóm này thường chênh lệch nhau khá nhiều tùy thuộc vào kích thước tàu,
trong đó loại nhỏ có trọng tải khoảng từ 1.000 - 3.000 tdw chạy với tốc độ khoảng từ 13 - 15 hl/h,

loại lớn dùng cho giao thông trên biển có trọng tải 15.000 - 20.000 tdw và tốc độ từ 20 - 25 hl/h.


6.Tàu chở hàng rời (Bulk Carrier)
Tàu chở hàng rời thường được chuyên nghiệp hóa để vận chuyển các loại hàng rời như quặng,
than đá, khoáng sản, vật liệu xây dựng hoặc là các loại hàng rời không thể đóng gói được v..v…
với sức chở khá lớn, từ 100.000 - 150.000 tấn hoặc hơn và tốc độ khai thác khoảng 14 - 16
hl/giờ. Tuy nhóm này được gọi tên chung là tàu chở hàng rời nhưng tùy theo đặc tính hàng
chuyên chở, có thể được phân biệt thành tàu chở hàng rời tổng hợp, tàu chở hàng rời nhẹ, tàu chở
hàng nặng Một số tàu kết hợp chở hai, ba loại hàng khác nhau (Combind carrier) và gọi tên theo
nhiệm vụ như tàu OO (Ore-Oil ) gồm các tàu có thể chuyên chở quặng lúc đi và chở dầu lúc
quay trở về, tàu OBO (Ore-Bulk-Oil) kết hợp chở quặng - hàng rời - dầu mỏ hoặc tàu OSO (OreSlurry-Oil). Hình 1.15 là bố trí chung của một tàu chở hàng rời điển hình.


7.Tàu chở hàng lỏng
Nhóm các tàu loại này được sử dụng chủ yếu để chuyên chở các loại chất lỏng khác nhau như
dầu mỏ và các sản phẩm của dầu mỏ, dầu thực vật, rượu, khí hóa lỏng, các loại hóa chất v..v….
Tương ứng loại hàng lỏng chuyên chở, tàu chở hàng lỏng gồm các loại tàu sau.
Tàu dầu (Tanker) : các tàu chở sản phẩm dầu chạy sông hay biển được gọi chung là tàu chở dầu.
Các tàu chở dầu chiếm một tỷ trọng đáng kể, khoảng 3,5% trọng tải của đội tàu biển trên thế giới
và thường luôn là các con tàu dẫn đầu về sức chở và kích thước trong nhóm các tàu chở hàng
lỏng. Sức chở nhóm tàu này rất đa dạng, có tàu nhỏ chở 1.000 tấn nhưng cũng có các tàu dầu
khổng lồ đạt sức chở 30.0000 hoặc trên 540.000 tấn đã được đưa vào dùng hàng chục năm nay
(hình 1.11)


- Tàu chở khí hóa lỏng (LNG Carrier)
Tàu chở khí hoá lỏng có thể là tàu được dùng để chở khí hóa lỏng (Liquefied Gas Carrier),
tàu chở hoá chất (Chemical carrier) hay các chất lỏng dùng trong công nghiệp chế biến thực
phẩm.

Khí hóa lỏng bao gồm các khí thiên nhiên LNG (Liquid Nature Gas) và các sản phẩm khí có từ khai
thác dầu khí LPG (Liquid Petroleum Gas) như mêtan, propan, butan, amoniac v..v… được nén và
làm lạnh đến – 161,5 oC để chứa trong bình chòu áp suất khi vận chuyển (hình 1.19 và 1.20)


1.1.3.2.Tàu chở khách (Passenger Vessel)
Theo quy đònh của Công ước quốc tế về bảo vệ cuộc sống con người đi trên biển (SOLAS)
những tàu có trên 12 hành khách đều được xem là tàu chở khách và cũng theo công ước này thì
trang thiết bò phục vụ công tác cứu sinh, cứu hỏa, chống chìm v..v… đều cao hơn tàu chở hàng.
Tàu khách có thể là tàu chở người hay chở người cùng hàng gọi là tàu hàng - khách (hình 1.21).


Tùy theo công dụng, có thể phân biệt tàu chở khách thành các nhóm sau.
1.Tàu phà (Ferry Car) : tàu phà được sử dụng để chuyên chở người và hàng hóa qua lại trên các
tuyến đường ngắn. Hình 1.22 là bản vẽ bố trí chung trên một tàu phà điển hình.


2.Tàu du lòch : gồm các tàu chở khách trên các tuyến ngắn với số lượng khách không đông lắm
khoảng 200 đến 400 khách. Trong nhóm tàu này có thể kể cả tàu cánh ngầm, tàu đệm khí v..v…
Hình 1.17 là tàu khách mang tên Seabourn Spirit có sức chở 210 khách đóng tại Seebeckwerft


3.Tàu hoạt động trên tuyến cố đònh (Liner) : thường có kích thước lớn, trang bò tiện nghi đầy đủ,
sức chở khá lớn từ 50.000 - 70.000 tấn, lượng khách trên tàu có thể đạt 1.500 đến 2.000 người.
Hình 1.18 là tàu khách Bremer Vulkan được chế tạo với đầy đủ trang thiết bò như khách sạn nổi


1.1.3.3.Tàu đánh bắt và chế biến cá
Các tàu đánh cá chiếm đến 5% tải trọng của đội tàu trên toàn thế giới và được chia ra hai
nhóm

1.Tàu cá (Fishing boat) : gồm các tàu làm nghề đánh cá như tàu lưới kéo, lưới vây, lưới rê …
Hình 1.25 là bố trí chung một tàu đánh cá kiêm nghề lưới kéo và lưới vây có chiều dài 43 m.

2.Tàu chế biến : là các tàu làm nhiệm vụ của cơ sở sản xuất chế biến và bảo quản cá trên biển
hoặc kiêm luôn chức năng đánh bắt.


1.1.3.4.Tàu chuyên ngành
Nhóm tàu chuyên ngành còn được gọi là tàu công trình hoạt động trên biển hoặc trên cảng
nhằm mục đích phục vụ công tác cứu hộ hoặc phục vụ cho một số lónh vực kỹ thuật riêng biệt.
Đặc điểm chung của các tàu thuộc nhóm này là cần phải có kết cấu thân tàu thật cứng vững,
đồng thời có trang bò động lực mạnh để tàu có thể hoạt động được trong mọi điều kiện thời tiết.
Hình 1.29 là một trong những dạng tàu công trình hoạt động trên biển


Nhóm các tàu chuyên ngành rất phong phú và đa dạng và gồm nhiều loại tàu khác nhau như :
tàu kéo (tug), tàu cứu hộ (salvage vessel), tàu thả phao đảm bảo an toàn hàng hải (buoy vessel)
tàu đặt cáp ngầm (cable layer), tàu hút hay tàu cuốc bùn (dredger) dùng để nạo vét luồng lạch,
tàu hoa tiêu (pilot craft), tàu hải quan (custom boat), tàu kiểm ngư (fisheries patrol boat) v..v…,
tàu chuyên dùng khai thác và phục vụ khai thác dầu khí ở thềm lục đòa (Offshore Vessel) như :
các tàu cung ứng dòch vụ (supply ship), tàu đặt ống dưới biển (pipe layer), tàu khoan (drill
ship), tàu nghiên cứu khí tượng thủy văn và đòa chất học trang bò như phòng thí nghiệm nổi trên
biển nghiên cứu biển và thời tiết biển, xử lý điều kiện thời tiết, nghiên cứu độ sâu, dòng xoáy
… Hình 1.28 là hai tàu chuyên dụng, trong đó hình a là tàu kéo dùng để kéo hay lai dắt các loại
tàu bè và hình b là tàu phá băng (Ice Breaker), sử dụng lực ở mũi tàu để phá băng.


1.1.3.5.Công trình nổi
Trong thực tế, các công trình nổi hoạt động như một tàu cỡ lớn nhưng điểm khác biệt cơ bản là
các công trình nổi rất ít khi di chuyển và nếu có di chuyển thì cũng chỉ chạy với vận tốc rất

nhỏ. Có thể kể tên một số dạng công trình nổi có kết cấu gần tương tự với kết cấu tàu
1.Giàn khoan bán chìm (semi
submersible) : được chế tạo
nhằm phục vụ việc thăm dò và
khoan khai thác dầu khí, có thể
làm việc tại những vùng biển có
chiều sâu mặt nước lên đến
1.000 m. Kết cấu đặc trưng của
các công trình nổi dạng này
thường gồm hai ponton nằm
chìm trong nước đỡ toàn bộ hệ
thống giàn khoan nằm phía trên
bằng các cột chống đặt lên trên
hai ponton này. Phần nổi trên
mặt nước của giàn khoan được
bố trí như một tàu công trình
hiện đại, cỡ lớn với phòng sinh
hoạt, thiết bò khai thác, xử lý,
thiết bò nâng hạ, sân bay lên
thẳng v..v… (hình 1.29).


2.Giàn khoan tự nâng (Jack up Self hoặc Elevating Platform) : kết cấu thép với 3, 4 chân có thể
trượt trong các lỗ xuyên qua thân giàn, còn thân giàn được bố trí nằm phía trên các chân đế.
Khi làm việc, giàn tựa lên các chân, còn các chân giàn lại được tựa trên nền đáy biển nâng
thân giàn cao dần lên, tách khỏi mặt nước và sau đó đưa thân giàn lên hẳn phía trên mặt nước.
Khi không làm việc, các chân giàn được rút lên trên cao và giàn nổi như một tàu thông thường
thượng tầng chứa thiết bò, máy móc, phòng sinh hoạt, phân xưởng sản xuất, sàn hạ máy bay …
Hình 1.30 là hình ảnh bố trí của một giàn khoan tự nâng đang hoạt động tại vùng biển Việt
nam

3.Tàu khoan (drillship)
Đội tàu khoan phục vụ công việc khoan thăm dò trên biển hiện nay lên đến trên trăm chiếc.
Những tàu khoan có hình dáng rất giống các tàu vận tải, ngoại trừ điểm khác biệt là trên tàu có
tháp khoan bố trí hệ thống thiết bò khoan thường đặt giữa tàu và vươn lên rất cao khi làm việc.
Hình 1.31 giới thiệu bố trí chung tàu khoan Discoverer Seven Seas đóng khoảng cuối thế kỷ 20