BÀI GIẢNG kết cấu THÂN tàu

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 không hạn chế
(Sea going Ship)

VÙNG HOẠT ĐỘNG

Vùng hạn chế

Vùng đặc biệt

Vùng hoạt động
Vùng hạn chế
Vùng
I
hạn chế II
Vùng ven biển,
Vùng hạn chế III
cách bờ trên 200(Vùng
hl
xa bờ)

(Vùng cận hải)
sông hồ, vịnh ...

o điều kiện làm
Cách
việc
xa bờ hoặc
Cách xa bờ hoặc
Cách xa bờ hoặc
Gồm cả tàu pha
ức tạp nên yêu
nơi
cầu
trú ẩn cuối
nơi trú ẩn cuối
nơi trú ẩn cuối
sông biển hay tàu
hức
cầu KC tương đối
cùng
cao dưới 200
cùng
hl dưới 50cùng
hl
dưới 20 hl
pha biển soâng


VẬT LIỆU VỎ TÀU

Tàu vỏ kim loại

Tàu vỏ phi kim loại

Phổ biến nhất
Tàu vỏ nhựa
Tàu vỏ gỗ
Tàu ximăng cốt thép
là thép đóng tàu
(Tàu vỏ Composite)

Xuất hiện lâu đời
Xuất
nhất,
hiện trên 50Vỏ
năm,
ximăng lưới thép
Thép hợp kim và
có kích thước
chủ
nhỏ
yếu là loại vỏ
bêtông
nhựa cốt thép hoặ
nhôm ...
(L < 60 m, D < 500cốt
tấn)
sợi thuỷ tinhdùng
(FRP) bọc vỏ tàu thé

Dùng cho đa số Chủ
tàu yếu để đánh
Tàucá
cở nhỏ như tàu
Tàu
cá,
kéo chạy sông,
hất là các loạiven
tàu
biển, vận chuyển
tàu quân sự, tàu
tàu
du khách
lịch, , sà lan nội đ
nhất
cỡ trung và cỡ lớn
tuyến đường ngắn
xuồng cứu sinhcầu
... tàu nổi, ụï nổi …


CÔNG DỤNG TÀU

Tàu quân sự

Tàu dân sự

u vận tải (tàu hàng)
Tàu chở khách
Tàu đánh bắt

Tàu chuyên ngành
Công trình nổi
(Cargo Ship) (Passenger Vessel)
& chế biến cá
(tàu công trình)

uất hiện sớm nhất,
Tàu chở trên Chiếm
12
5% tải
Phục vụ cứu hộ
Hoạt động như
đa dạng
khách (SOLAS)
trọng đội tàu
và lónh vực riêng
các tàu cỡ lớn

Yêu cầu caánh
về cá hoặc
Kếtlà
cấu thật vững
Rất ít di chuyển
Thượng tầng ở trên
sinh, cứucơhoả,
sở chế biến
vàvà
máy mạnhhoặc
để di chuyển
uồng máy để cứu

dành
chống chìm …bảo quảnhđ
cá
ở mọi điều kiện
tốc độ thấp
hông gian chứa haøng


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 lỏng
(Ro Ro Vessel)

Tàu chở hàng rời
(Bulk Carrier)

CÔNG TRÌNH NỔI
TÀU CHỞ KHÁCH

TÀU ĐÁNH CÁ
TÀU VẬN TẢI

Kho chứa và cấp da
không bến (FPSO)
Cần cẩu nổi
(Crane Barge)
Tàu khoan
(Drill Ship)
Giàn khoan tự nân
(Jack up Self)
Giàn khoan bán chìm
(Semi Submersible)

Tàu hoạt động trê
tuyến cố định (Line
Tàu du lịch
(Bulk Carrier)
Tàu phaø
(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

Thượng
ứng
nhu cầu
vận
tải biển
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
tốc độ 15 – 18 hl/h
 Các tdw,
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
Xuất hiện
cuối những năm 60 từ nhóm tàu chở
(Container
Ship)
hàng khô để chở các Container là thùng chở hàng
có kích thước cố định, chứa nhiều loại hàng không
cần bao gói, đồng thời có thể vận chuyển bằng

Ưu điểm
là rút
thờikhác
gian xếp
những
phương
tiệnngắn
vận tải
nhau.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 vị trí quy định (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
định theo nguyên tắc vào trước ra sau (hình 1.7 b)
- Hệ thống tàu Dock sử dụng cần cẩu đặt cố định 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.Taøu Ro - Ro (Ro – Ro Ve ssel)
Taøu 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 (Ore-Slurry-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 các
phẩm.
Khí
hóa lỏng
bao gồm
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 chịu áp suất khi vận chuyển (hình 1.19 và 1.20)


1.1.3.2.Tàu chở khách (Passenger Vessel)
Theo quy định 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 bị 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 lịch : 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 định (Liner) : thường có kích thước
lớn, trang bị 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 bị
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 bị 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 địa
(Offshore Vessel) như : các tàu cung ứng dịch vụ (supply ship), tàu đặt
ống dưới biển (pipe layer), tàu khoan (drill ship), tàu nghiên cứu khí
tượng thủy văn và địa chất học trang bị 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 bán
kết cấu
1.Giàn
khoan
chìmtàu
(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


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 bị, 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 bị 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