Bài giảng KẾT CẤU TÀU

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
VIỆN CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC
-------o0o------Ths. Phạm Thị Thanh Hương

Bài giảng

KẾT CẤU TÀU

1


LỜI NÓI ĐẦU

Tàu thủy là phương tiện vận tải bằng đường thủy, là một cơng trình kiến trúc
nổi hoạt động trên sông, hồ hay biển. Tàu luôn luôn chịu những tác động bất thường
của sóng, gió, dịng chảy, các vật trơi nổi khác v.v. Do đó u cầu về độ bền, độ cứng
vững, độ ổn định của các kết cấu trên tàu đặc biệt quan trọng trong quá trình tàu hành
trình cũng như neo đậu tại bến.
Kết cấu tàu là môn học nghiên cứu sự phân bố tải trọng, các hình thức kết
cấu và tính tốn các kết cấu cơ bản của thân tàu để đảm bảo độ bền vững của nó trong
q trình khai thác.
Bài giảng “Kết cấu tàu” được biên soạn dành cho sinh viên chuyên ngành
Kỹ thuật Tàu thủy, nhằm mục đích giới thiệu những kiến thức cơ bản nhất về hình
thức kết cấu cơ bản của tàu nói riêng và cơng trình nổi nói chung. Bài giảng này khơng
trình bày chi tiết các bản vẽ kết cấu mà chỉ trình bày những kiến thức cơ bản nhất.
Bài giảng được biên soạn lần đầu nên không tránh khỏi sai sót. Rất mong
bạn đọc góp ý để tác giả bổ sung, hoàn thiện nâng cao chất lượng, giúp cho sinh viên
thuận lợi hơn trong quá trình học tập.
Xin trân trọng cảm ơn.

2

MỤC LỤC
TÊN
CHƯƠNG,MỤC

Chương 1

NỘI DUNG

Khái quát chung về kết cấu tàu thủy

TRANG
SỐ

1

1.1 Khái quát về kết cấu tàu thủy
1.1.1 Các khái niệm và định nghĩa
1.1.2 Khái niệm về chi tiết kết cấu

2

1.1.3 Khảo sát chi tiết kết cấu

3

1.1.4 Khái niệm khung dàn tàu

9

1.1.5 Hệ thống khung dầm cơ cấu

12

1.1.6 Những yêu cầu cơ bản khi thiết kế kết cấu thân tàu

12

1.1.7 Các phương pháp thiết kế kết cấu thân tàu

13

1.1.8 Danh mục hồ sơ bản vẽ kết cấu thân tàu

14

1.2 Một số vấn đề trong thiết kế kết cấu tàu thủy
1.2.1 Phân loại kết cấu thân tàu

15

1.2.2 Phân tích , lựa chọn hình thức bố trí kết cấu

24

1.3 Khái qt về sức bền tàu
1.3.1 Khái niệm về sức bền tàu

27

1.3.2 Điều kiện làm việc của thân tàu

27

1.3.3 Ngoại lực gây uốn tàu

28

1.3.4 Lực cắt và mô men uốn

30

1.3.5 Ứng suất trên mặt cắt ngang thân tàu

34

1.4 Thanh tương đương

Chương 2

1.4.1 Khái niệm về thanh tương đương

42

1.4.2 Kiểm tra độ bền thân tàu

44

Nguyên tắc kết cấu

2.1 Nguyên tắc chung

47

2.2 Lỗ khoét

49

2.3 Liên kết cơ cấu
2.4 Khoảng sườn , mép kèm

53

2.5 Kết cấu sóng

57

56

3


MỤC LỤC
TÊN
CHƯƠNG,MỤC
Chương 3

NỘI DUNG
Kết cấu tàu hàng khô

3.1 Kết cấu khoang hàng

Chương 4

Chương 5

TRANG
SỐ

60

3.1.1 Kết cấu dàn đáy

61

3.1.2 Kết cấu dàn mạn

82

3.1.3 Kết cấu dàn boong

96

3.1.4 Kết cấu dàn vách
3.2 Kết cấu vùng mút

114
126

3.3 Kết cấu khoang máy

147

3.4 Thượng tầng – Lầu

158

3.5 Tôn bao – Tôn sàn
Đặc điểm kết cấu các loại tàu vận tải

164

4.1 Kết cấu tàu chở hàng lỏng

169

4.2 Đặc điểm kết cấu tàu chở hàng rời

190

4.3 Đặc điểm kết cấu tàu chở hàng Container
4.4 Đặc điểm kết cấu tàu chở khách

200

4.5 Đặc điểm kết cấu đội tàu cơng trình

204

4.6 Đặc điểm kết cấu đội tàu phụ trợ

206

203

Tính toán thiết kế các cơ cấu thân tàu
5.1 Chiều dày tối thiểu cơ cấu

208

5.2 Tơn bao

208

5.3 Tính tốn các cơ cấu

Chương 6

5.3.1 Tính tốn các cơ cấu đáy

220

5.3.2 Tính tốn cơ cấu mạn

228

5.3.3 Tính tốn cơ cấu boong

240

5.3.4 Tính tốn cơ cấu vách

247

5.4 Một số kết cấu khác

253

Bản vẽ kết cấu tàu
6.1 Khái niệm về kết cấu và bản vẽ kết cấu tàu

258

6.2 Các quy ước đối với bản vẽ kết cấu

259

6.3 Các bản vẽ kết cấu

261
4


MỘT SỐ KHÁI NIỆM VÀ ĐỊNH NGHĨA CHUNG

1.Chiều dài tàu L(m)
Là khoảng cách đo trên đường nước chở hàng thiết kế lớn nhất, từ mặt trước
sống mũi đến mặt sau trụ bánh lái ( nếu tàu có trụ bánh lái ), hoặc đến đường tâm trục
bánh lái ( nếu tàu khơng có trụ bánh lái ) .Tuy nhiên nếu tàu có đi theo kiểu tuần
dương hạm thì L được đo như trên hoặc bằng 96% toàn bộ chiều dài đường nước chở

hàng thiết kế lớn nhất, lấy giá trị nào lớn hơn .
Đường nước chở hàng là đường nước ứng với mỗi mạn khơ tính theo quy định
của mạn khơ. Đường nước chở hàng thiết kế lớn nhất là đường nước ứng với trạng thái
toàn tải .
2. Chiều dài tàu để xác định mạn khô Lf(m)
Là 96% chiều dài, đo từ mặt trước của sống mũi đến mặt sau của tấm tôn bao
cuối cùng của đuôi tàu, trên đường nước tại 85% chiều cao mạn thiết kế nhỏ nhất tính
từ mặt trên của dải tôn giữa đáy hoặc là chiều dài đo từ mặt trước của sống mũi đến
đường tâm trục bánh lái trên đường nước đó , lấy giá trị nào lớn hơn .
3. Chiều rộng tàu B(m)
Là khoảng cách nằm ngang đo từ mép ngoài của sườn mạn bên này đến mép
ngoài của sườn mạn bên kia , tại vị trí rộng nhất của thân tàu .
4. Chiều rộng tàu để xác định mạn khô Bf(m)
Là khoảng cách nằm ngang lớn nhất ,đo từ mép ngoài của sườn mạn bên này
đến mép ngoài của sườn mạn bên kia, tại điểm giữa của chiều dài tàu để xác định mạn
khô Lf .
5. Chiều cao mạn tàu D(m)
Là khoảng cách thẳng đứng, đo từ mặt trên của dải tôn giữa đáy đến đỉnh xà
boong mạn khô ở mạn, tại điểm giữa chiều dài tàu L.
Trường hợp vách kín nước dâng lên đến boong cao hơn boong mạn khơ, thì
chiều cao mạn được đo đến boong vách đó .

5


6. Chiều cao mạn để tính sức bền Ds(m)
Là khoảng cách thẳng đứng, đo từ mặt trên của dải tôn giữa đáy đến đỉnh xà
boong thượng tầng ở mạn nếu boong thượng tầng là boong tính tốn, hoặc đến đỉnh xà
boong mạn khô, đo tại điểm giữa chiều dài tàu L đối với các trường hợp khác .Trường
hợp khơng có boong ở phần giữa tàu thì chiều cao mạn được đo theo đường boong

tưởng tượng được kéo dài dọc theo đường boong tính tốn đi qua điểm giữa chiều dài
tàu L .
7. Chiều chìm chở hàng T(m)
Là khoảng cách thẳng đứng đo từ mặt trên của dải tôn giữa đáy đến đường
nước chở hàng .
Chiều chìm chở hàng thiết kế cao nhất d(m)
Là khoảng cách thẳng đứng đo từ mặt trên của dải tôn giữa đáy đến đường nước
chở hàng thiết kế lớn nhất, tại điểm giữa của L.
8. Lượng chiếm nước toàn tải W(t)
Là lượng chiếm nước thiết kế ứng với trạng thái toàn tải.
Trọng tải toàn phần DWT
Là hiệu số giữa lượng chiếm nước toàn tải W và trọng lượng tàu không LWT.
Trọng lượng tàu không LWT
Là lượng chiếm nước khơng kể hàng hóa, dầu đốt, dầu bơi trơn, nước dằn và
nước ngọt chứa trong két, lương thực, thực phẩm hành khách, thuyền viên và tư trang
của họ .
9. Tốc độ của tàu V(hl/h)
Là tốc độ thiết kế mà tàu có thể đạt được ở cơng suất liên tục lớn nhất của máy
chính, chạy trên biển lặng, ở trạng thái ứng với đường nước chở hàng thiết kế lớn nhất
10. Hệ số béo thể tích Cb
Là hệ số tính được khi chia thể tích chiếm nước tương ứng với W cho tích
(L.B.d)

6


CHƯƠNG 1. KHÁI QUÁT CHUNG VỀ KẾT CẤU TÀU
1.1. KHÁI QT CHUNG
1.1.1. Khái niệm
Tàu thủy là một cơng trình nổi có hoặc khơng có động cơ, chun dùng để hoạt

động trên biển và các vùng nước liên quan tới biển. Phần lớn con tàu có dạng thon
gọn, thể tích ngâm nước lớn nhất tập trung ở giữa tàu và giảm dần về phía mũi tàu. Kết
cấu tàu được chia ra hai thành phần, đó là phần thân tàu và phần thượng tầng – lầu.
™ Thân tàu
Thân tàu gồm các tấm tôn được ghép với nhau tạo thành một lớp vỏ mỏng kín
nước và được gia cường ở bên trong nhờ các cơ cấu ghép vng góc với nhau tạo
thành hệ thống khung dầm của thân tàu.
Để đảm bảo tính chống chìm, đảm bảo sức bền cũng như phịng nguy hiểm hỏa
hoạn cho tàu, người ta phân chia tàu thành nhiều khoang, két nhờ các vách ngăn.
Theo chiều dài, từ đuôi lên mũi theo hướng chuyển động, thân tàu được chia ra
thành nhiều khoang, vùng nhờ các vách ngăn kín nước, kín dầu liên tục từ đáy đến
boong trên cùng theo quy tắc đảm bảo tính chống chìm. Mỗi một loại tàu có yêu cầu
phân khoang khác nhau.
Vách khoang hàng

Vách mũi

Vách lái Vách khoang máy
H 1.1 Phân khoang theo chiều dài tàu
Vùng mút tàu là phần thuộc 0,1L tính từ mỗi mút tàu (L là chiều dài tàu). Phía trước
tiên là mũi tàu, phía sau cùng là đi tàu (khu vực lái). Khu vực lái thường là nơi bố trí
máy, thiết bị đẩy, thiết bị lái tàu .Trọng tâm buồng máy đặt cách mặt phẳng sườn giữa
khoảng 0,3L về phía đi. Đoạn thân tàu thuộc 0,4L nằm phần giữa tàu, cách sườn
giữa về mũi và đi một khoảng là 0,2L.Vùng cịn lại là vùng trung gian chuyển tiếp.
Phân khoang theo chiều rộng tàu được thực hiện bởi các vách dọc. Ngoài cùng
là mạn ngoài, mạn kép và các vách dọc (nếu có). Mặt cắt ngang của thân tàu ở khu vực

7

giữa tàu có dạng gần với hình chữ nhật với hai góc phía dưới được lượn trịn. Mặt cắt
ngang dần về phía mũi và lái bị thu hẹp ở phía dưới dạng gần với hình tam giác.
Boong chính

Boong phụ

Đáy trên
H 1.2 Phân khoang
H 1.3 Phân khoang theo chiều cao tàu
theo chiều rộng tàu
Phân khoang theo chiều cao tàu được thực hiện bởi đáy và các tầng boong.
Dưới cùng là đáy ngồi, đáy trên (nếu có), tiếp đến là các vách hai bên sườn mạn tàu,
các tầng boong của thân chính, các tầng boong của thượng tầng .
™ Thượng tầng – lầu
Thượng tầng là kiến trúc tạo nên phịng
kín (phịng ở thuyền viên, các phòng sinh hoạt,
phòng khách … ) bố trí trên boong chính chạy
suốt từ mạn này sang mạn kia hoặc cách 1 trong
2 mạn không quá 4% chiều rộng tàu.

Lầu

b ≤ 4%B
Thượng tầng

(b ≤ 4%B)
H 1.4. Thượng tầng và lầu
Thượng tầng có thể bố trí ở mũi, lái hay ở khu vực giữa tàu tùy thuộc yêu cầu
cải thiện tính năng hành hải của tàu và để có thêm khu vực bổ sung cho trang thiết bị
và sinh hoạt. Mạn và boong của thượng tầng mũi, lái hay giữa cũng có kết cấu tương

tự như của thân tàu .Phía trên thượng tầng lái hay giữa thường bố trí lầu trong đó có
các buồng điều khiển tàu.
Lầu là kiến trúc che kín mặt boongở boong trên của boong thượng tầng biệt lập
nằm cách 1 trong 2 mạn một khoảng cách lớn hơn 4% chiều rộng tàu. Hay nói khác đi,
lầu là những thượng tầng chạy trên một phần chiều rộng tàu ( b > 4%B)
1.1.2. Khái niệm về chi tiết kết cấu
™ Vỏ mỏng
Phần vỏ mỏng bao gồm: Tôn vỏ bao đáy, tôn vỏ bao mạn (tạo lực nổi cho thân
tàu); tôn boong, tôn mạn thượng tầng, tôn vỏ bao vách (tăng tính chống chìm, chống
8


hắt nước); dải tôn sàn boong và các dạng tôn bao sàn khác (tạo bề mặt diện tích để bố
trí hàng hóa, phịng ở, phịng làm việc trên tàu).
Vỏ bao đáy, mạn và sàn boong trên cùng gồm các tấm thép được hàn lại với
nhau. Các tấm thép này thường được đặt sao cho chiều dài của chúng chạy dọc tàu và
dãy các tấm hàn với nhau theo cạnh ngắn tạo thành dải tôn vỏ. Các dải tôn là cơ cấu
trực tiếp nhận tải trọng và chúng được hàn liên kết với nhau.
Dải tôn đáy nằm giữa chiều rộng tàu được gọi là ky ngang. Hai dải tôn kề với
ky ngang ở hai phía là dải tơn ghép mộng. Dải tôn chuyển tiếp từ mạn sang đáy được
gọi là dải tôn hông. Dải tôn trên cùng của vỏ mạn được gọi là dải tơn mép mạn. Dải
tơn ngồi cùng của sàn boong được gọi là dải tôn mép boong. Giao của các tấm vỏ
mạn ở mũi và lái tạo thành sống mũi và sống lái. Đây là các thanh cứng, chúng quyết
định hình dáng phần mũi và đi tàu khi nhìn từ mạn tàu.
™ Cơ cấu gia cường
Cơ cấu gia cường là những cơ cấu được
cấu tạo từ các thanh thép hình như L,U,I,T …
Bản thành
Chúng được nối ghép vng góc với nhau và hàn
với tơn vỏ bao tàu với mục đích gia cường cho

tơn vỏ bao và các dải tôn khác nhằm đảm bảo độ
Bảncánh
(mép)
bền cục bộ cũng như độ bền chung của thân tàu.
H 1.5 Cơ cấu thân tàu
1.1.3. Khảo sát chi tiết kết cấu

H 1.6 Kết cấu chung thân tàu
1. Mũi tàu
2. Boong mũi
3. Lầu giữa

7. Be chắn gió, mạn giả
8. Lan can, tay vịn
9. Tơn mạn

13. Miệng quầy ngang
14. Sống mũi
15. Sống đuôi
9


4. Buồng lái
5. Lầu lái
6. Đi (vịm lái)

10. Đáy
11. Miệng hầm hàng
12. Miệng quầy dọc

16.Đường boong chính
17. Mối hàn dọc
18. Mối hàn ngang

H 1.7 Các kết cấu tổ hợp trên tàu
1. Thượng tầng đuôi
2. Boong trên
3. Boong dạo
4. Boong xuồng cứu sinh
5. Boong dạo
6. Boong điều khiển
7. Boong la bàn
8. Thượng tầng mũi
9. Bong thứ hai
10. Buồng máy lái
11. Hầm trục lái
12. Két đuôi tàu
13. Két mạn tầu
14. Hầm trục chân vịt
15. Két sâu

16. Buồng máy
17. Khoang hàng
18. Hầm xích neo
19. Két mũi
20. Thành miệng buồng máy
21. Sống đuôi
22. Đà ngang dâng cao
23. Vách đi
24. Vách kín nước

25. Vách sóng
26. Bệ máy
27. Đáy đôi
28. Vách dọc tâm
29. Sống boong
30.Vách chống va
10


H 1.8 Mặt cắt sườn giữa tàu
hệ thống kết cấu dọc

1. Ky, dải tơn giữa đáy
2. Sống chính đáy
3. Sống phụ đáy
4. Dầm dọc đáy dưới
5. Dầm dọc đáy trên
6. Sườn
7. Sống dọc mạn
8. Sườn khoẻ
9.Mã hơng
10.Tơn đáy ngồi
11.Đà ngang
12.Tơn đáy trên
13. Vây giảm lắc
14.Tôn mạn
15.Dải tôn mép mạn
16.Nẹp mép boong
17.Dải tơn mép boong
18.Boong trên

19.Dầm dọc boong
20.Tơn mạn chắn sóng
21.Cột nẹp mạn chắn sóng
22.Lan can, tay vịn
23.Sống trên miệng hầmhàng
24.Thành dọc miệng hầmhàng
25.Cột chống
26.Xà ngang miệng hầm
27.Mã chống vặn
28.Mã
29.Mã xà
30.Tấm mặt, tấm mép
31.Lỗ người chui
32.Lỗ giảm trọng lượng
33.Lỗ đường ống chui qua
34.Sống chính đáy
35.Vách dọc
36.Tấm mặt
37.Nẹp gia cường
38.Xà phía trên
39.Xà ngang đáy trên
40.Sống phụ đáy
41.Sống phụ

11


H 1.9 Mặt cắt sườn giữa tàu hệ thống kết cấu dọc
1. Sống chính
18.Xà ngang boong thứ hai

36.Vây giảm lắc
2. Sống phụ
19.Mã xà ngang
37.Mã gia cường sống chính
3. Dầm dọc đáy dưới
20.Bong thứ hai
38.Mã gia cường sống hông
4. Dầm dọc đáy trên
21.Bong trên
39.Đà ngang kín nước
5. Đà ngang đặc
40.Mã gia cường đà ngang
22.Tấm mép boong
6. Dải tơn giữa đáy
kín nước
23.Mã chống vặn
7. Dải tôn liền kề với
41.Nẹp đứng
24.Xà ngang boong
dải tôn giữa đáy
42.Thanh chống
25.Dầm dọc boong
8. Tôn đáy
43.Lỗ khoét cho đường hàn
26.Sống boong
9. Dải tôn hông
chui qua
27.Thành miệng khoang hàng
10.Tôn mạn
44.Lỗ khoét giảm trọng

28.Xà ngang boong khỏe
11.Dải tôn đỉnh mạn
lượng
29.Sừờn khỏe
12.Dải tôn mép mạn
45.Sống hông nghiêng
30.Cột chống trong khoang
13.Tôn đáy trên
46.Lỗ kht người chui
31.Cột chống nội boong
14.Mã hơng
47.Vách kín nước
32.Tơn mạn chắn sóng
15.Tấm ốp
48.Nẹp vách
33.Tay vịn
16.Sườn khoang
49.Tấm đệm chân cột chống
34.Cột nẹp mạn chắn sóng
17.Sườn nội boong
35.Nẹp nằm

12


H 1.10 Mặt cắt sườn giữa tàu hệ thống kết cấu ngang
16.Vây giảm lắc
1. Tấm tơn giữa đáy
2. Sống chính đáy
17.Tơn mạn chắn sóng

3. Dải tơn giữa đáy trên
18.Sườn
4. Sống phụ đáy
19.Mã hông
5. Sống hông
20.Mã xà ngang boong
6. Tôn đáy trên
21.Xà ngang boong
7. Tơn đáy ngồi
22.Boong trên
8. Lỗ người chui
23.Nẹp nằm
9. Đà ngang đáy
24. Cột nẹp be chắn sóng
10.Dầm ngang đáy trên
25. Thanh thép góc mép mạn
11.Dầm gang đáy dưới
26.Tay vịn mạn chắn song
12.Dải tôn hông
27.Tấm ốp lườn
13.Dải tôn mép mạn
28.Thành quây dọc miệng hầm hàng
14.Tôn mạn
29.Xà ngang miệng hầm hàng
15.Boong trên
30. Sườn khỏe

13

H 1.11 Mặt cắt sườn giữa tàu hệ thống kết cấu ngang
1. Tấm tơn giữa đáy
2. Sống chính đáy
3. Dảitơn giữađáytrên
4. Sống phụ đáy
5. Sống hông nằm ngang
6. Tôn đáy trên
7. Tơn đáy ngồi
8. Đà ngang đáy
9. Lỗ người chui
10.Dầm ngang đáy trên
11.Dầm gang đáy dưới
12.Dải tôn hông
13.Dải tôn mép mạn
14.Tôn mạn

15.Boong trên
16. Vây giảm lắc
17.Mạn giả
18.Sườn
19.Mã hông
20.Mã xà
21.Xà ngang boong
22.Boong che
23.Nẹp nằm
24. Thanh thép góc mép mạn
25.Cột nẹp be chắn sóng
26.Tay vịn
27.Thành quây miệng hầm hàng

14


1.1.4 . Khái niệm khung dàn tàu

H 1.12 Khung dàn tàu
4. Mã liên kết
1. Khung dàn boong
5. Khoang két
2. Khung dàn mạn
3. Khung dàn đáy
Bảng 1.1 Kết cấu khung dàn tàu
Khungdàn Giới hạn theo chiều dọc
Dàn đáy

Dàn mạn

Hai vách ngăn ngang kề nhau

Mạn với vách ngăn dọc gần nhất
hoặc hai vách ngăn dọc kề nhau
hoặc hai mạn tàu

Hai vách ngăn ngang kề nhau

Đáy tàu và boong gần nhất
hoặc hai boong kề nhau
hoặc giữa đáy và boong trên cùng

Dàn boong Hai vách ngăn ngang kề nhau

Dàn vách

Giới hạn theo chiều ngang

Các tầng boong với nhau
hoặc tầng boong với đáy

Mạn và vách ngăn dọc gần nhất
hoặc hai vách ngăn dọc kề nhau
hoặc hai mạn tàu .
Mạn và vách ngăn dọc gần nhất
hoặc hai vách ngăn dọc kề nhau
hoặc hai mạn tàu .

Hệ khung gia cường cho lớp vỏ mỏng kín nước gồm các thanh cơ cấu chạy dọc
và ngang thân tàu, liên kết với nhau và liên kết với vỏ đáy, vỏ mạn và sàn boong. Hệ
khung phẳng cấu thành từ các thanh của hệ khung nằm trên cùng một mặt phẳng và
liên kết cứng với nhau tại các nút. Do được liên kết cứng với nhau nên khi một thanh
trong khung bị uốn sẽ gây uốn cho các thanh còn lại.
15


Khung chịu tác dụng của tải trọng nằm trong mặt phẳng khung. Các khung
tham gia vào thân tàu được phân loại theo hình dạng các thanh hợp thành, đó là khung
thẳng và khung cong. Khung thẳng được cấu thành từ các thanh thẳng hoặc gần thẳng.
Khung cong là khung mà một phần các thanh hợp thành có dạng cong.
Hệ khung dàn là hệ thống các thanh của hệ khung được hàn với nhau, hàn với
lớp vỏ và với vành đế. Thanh đi theo một hướng có vai trị hỗ trợ để các thanh chạy
theo hướng cịn lại, và nó có độ cứng lớn hơn ta gọi là thanh giằng. Các thanh cịn lại

là thanh hướng chính (thanh cơ bản). Vành đế thường có dạng gần chữ nhật hoặc hình
thàng. Vành đế của mỗi khung dàn do các khung dàn khác tạo thành. Các khung dàn
đó nằm trong các mặt phẳng vng góc với mặt phẳng của khung dàn đang xét.
Tập hợp tất cả các dàn đáy, dàn mạn, dàn boong, dàn vách trên tàu tương ứng
tạo thành đáy tàu, mạn tàu, boong tàu và vách tàu.
Boong chạy suốt chiều dài và chiều rộng tàu, chỉ bị đứt đoạn ở khu vực buồng
máy. Boong lửng chỉ chiếm một phần chiều dài và một phần chiều rộng tàu. Các
boong và boong lửng gồm các sàn được gia cường bởi các thanh của khung và được
gọi tên theo thứ tự từ trên xuống dưới: boong trên cùng là boong thứ nhất, tiếp đến là
boong thứ hai v.v ... cho đến boong dưới cùng.
Mạn giả là các kết cấu khơng kín nước ở trên boong trên cùng theo mép mạn có
độ cao xấp xỉ 1m, được gia cường bởi các cột ở giữa thượng tầng mũi và thượng tầng
giữa cũng như giữa thượng tầng giữa và thượng tầng lái. Kết cấu này nhằm nâng cao
độ an toàn cho thuyền viên, chống hắt nước lên boong trong điều kiện sóng gió, đảm
bảo an tồn hàng hóa trên boong. Phần mũi tàu thơng thường có mạn giả dù thượng
tầng mũi có hoặc khơng. Lan can tay vịn gồm các cột đỡ cho dãy các dây cáp hoặc ống
để bảo vệ cho thuyền viên không rơi ra khỏi mạn.
Các vách ngăn là kết cấu phẳng dạng tấm được gia cường, phân chia thân tàu
thành các khoang. Vách ngăn kín nước, kín dầu phân chia thân tàu thành các khoang
riêng biệt. Vách ngăn song song với mặt cắt dọc tâm của tàu gọi là vách dọc. Vách
ngăn nằm trong các mặt cắt ngang của tàu gọi là vách ngang. Vách ngăn ngang đầu
tiên tính từ mũi là vách chống va mũi. Phần không gian giới hạn bởi vách chống va
mũi và hai mạn gọi là khoang chống va mũi. Vách ngăn ngang sau cùng tính từ mũi là
vách chống va lái. Phần không gian giới hạn bởi vách chống va lái và hai mạn gọi là
khoang chống va lái.

16


1.1.5. Hệ thống khung dầm cơ cấu

Vỏ tàu được gia cường bởi các thanh cơ cấu giao nhau chạy dọc và ngang thân
tàu tạo thành hệ khung dầm cơ cấu. Các cơ cấu ngang tạo thành hệ khung dầm ngang,
các thanh dọc tạo thành hệ khung dầm dọc.
Các cơ cấu ngang gia cường vỏ đáy là các đà ngang đáy, gia cường vỏ mạn là
các sườn, gia cường sàn boong là các xà ngang. Sườn khỏe, xà khỏe có kích thước lớn
hơn so với các cơ cấu cùng tên. Chúng được đặt xen kẽ với các sườn , xà cơ bản. Các
đà ngang đáy, sườn và xà ngang thường được đặt trong cùng các mặt cắt ngang thân
tàu và chúng liên kết với nhau nhờ các mã tạo thành khung sườn. Mã hông liên kết các
sườn với đà ngang đáy. Mã xà liên kết các sườn với xà ngang.
Các cơ cấu dọc thường cắt các cơ cấu ngang dưới các góc xấp xỉ 90°. Cơ cấu
dọc cắt các đà ngang đáy là dầm dọc đáy. Cơ cấu dọc đặt tại mặt cắt dọc tâm tàu là
sống chính đáy (ky đứng). Các dầm dọc nằm gần mạn nhất được đặt tại
hông tàu là ky hông. Cơ cấu dọc đỡ các sườn là sống dọc mạn. Cơ cấu dọc đỡ các xà
ngang là sống dọc boong. Nẹp dọc là cơ cấu dọc có kích thước nhỏ hơn sống và dầm
nhằm tăng độ ổn định cho các tấm vỏ và sàn. Phần lớn đà ngang đáy và sống dọc đáy
có cùng chiều cao và được phủ phía trên bởi sàn kín nước tạo thành đáy trong. Đáy
trong cùng với đáy ngoài tạo thành đáy đôi .
Các cơ cấu dọc thường được đỡ bởi các vách ngăn ngang . Các vách ngăn
ngang bao gồm các cơ cấu thẳng đứng gọi là các nẹp đứng . Nếu độ cao các nẹp đứng
lớn thì cần gia cường bởi các nẹp ngang gọi là nẹp nằm. Ngoài ra cịn có các cơ cấu
dọc có kích thước lớn hơn cơ cấu cùng loại nhằm tăng độ ổn định cho các tấm vỏ và
sàn, đó là các nẹp dọc .
Thông thường các cơ cấu của các dàn trong cùng hệ thống dầm cơ cấu phải
được bố trí trong cùng một mặt phẳng và liên kết chắc chắn với nhau để tạo thành các
khung cứng hoặc khung khỏe của tàu.

17


Bảng 1.2 Hệ thống cơ cấu

Dàn tàu

Đáy

Mạn
Boong

Loại
Cơ cấu

Cơ cấu ngang

Dầm dọc đáy (tàu đáy đơn)
Dầm dọc đáy trong
Thường Dầm dọc đáy ngồi (đáy đơi)
Sống phụ giảm nhẹ (thay dầm dọc)
Sống chính đáy
Khỏe
Sống hộp thay cho sống chính
Sống phụ đáy cơ bản
Sống phụ đáy bổ sung .
Thường Xà dọc mạn ( dầm dọc mạn)

Đà ngang thường
Đà ngang khung
Đà ngang giảm nhẹ

Khỏe

Sườn khỏe

Sống dọc mạn

Thường Xà dọc boong
Khỏe

Vách

Cơ cấu dọc

Sống dọc boong

Thường Nẹp nằm
Khỏe
Sống nằm vách dọc

Đà ngang kín nước
Đà ngang khỏe
(đà ngang đặc
đà ngang đầy)
Sườn thường
Xà ngang boongthường
Xà ngang boong cụt
Xà ngang boong khỏe
Bán xà ngang boong
khỏe (dầm công xon)
Nẹp đứng
Sống đứng vách dọc .

Bảng 1.3 Hệ thống khung dầm cơ cấu

Loại khung dầm
Khung cứng
Khung ngang
Khung khỏe
Khung cứng
Khung dọc
Khung khỏe
Khung cứng
Khung nằm
Khung khỏe

Cơ cấu
Đà ngang thường
Sườn thường , Nẹp đứng
Xà ngang boong thường
Đà ngang đầy
Sườn khỏe , Sống đứng
Xà ngang boong khỏe
Dầm dọc đáy ,
Nẹp đứng vách ngang
Xà dọc boong
Sống chính (sống phụ)
Sống đứng vách, Sống boong
Nẹp khỏe vách ngang
Xà dọc mạn
Nẹp nằm vách ngang
Nẹp nằm vách dọc .
Sống mạn , Vách dọc .
Sống nằm của vách ngang

18


1.1.6 . Những yêu cầu cơ bản khi thiết kế kết cấu thân tàu
ƒ Tính an tồn
Dưới tác dụng của ngoại lực, tàu phải đảm bảo độ bền, độ cứng và độ ổn định
cần thiết. Hay nói khác đi, các kết cấu với chức năng của mình hoạt động bình thường
trong q trình khai thác tàu. Ngồi ra các kết cấu cần phải có độ dự trữ bền cần thiết.
ƒ Tính sử dụng
Việc bố trí kết cấu và lựa chọn kích thước kết cấu phải phù hợp với yêu cầu
kinh doanh, yêu cầu khai thác và sử dụng tàu. Nghĩa là các kết cấu khơng làm mất
dung tích chứa hàng, không cản trở thao tác cho việc xếp dỡ hàng hóa, khơng cản trở
thao tác của các thuỷ thủ, thuyền viên và hành khách trên tàu.
ƒ Tính hồn chỉnh
Vì con tàu là một kiến trúc phức tạp nổi trên mặt nước nên việc bố trí thiết kế
kết cấu phải đồng bộ với bố trí tổng thể và bố trí thiết bị, tạo nên một thể thống nhất
hoàn chỉnh, đảm bảo hoạt động ăn khớp của tất cả các bộ phận trên tàu.
ƒ Tính cơng nghệ
Phải đảm bảo khả năng áp dụng quy trình cơng nghệ tiên tiến đồng thời phải
phù hợp với các điều kiện thực tế trong và ngoài nước. Khi thiết kế phải đảm bảo thi
công dễ dàng, giảm nhẹ cường độ lao động và nâng cao năng suất lao động, tiện lợi
trong sửa chữa và bảo dưỡng. Áp dụng rộng rãi các phương pháp hàn, cắt kim loại
bằng cơ giới hóa, giảm khối lượng cơng việc điều chỉnh trong lắp ráp và hàn.
ƒ Tính thẩm mỹ hiện đại
Kết cấu phải tạo cho con tàu có kiểu dáng đẹp, hấp dẫn, kết cấu hiện đại phù
hợp trình độ phát triển của khoa học kĩ thuật và thị hiếu khách hàng .
ƒ Tính kinh tế
Phải tối ưu hóa trong thiết kế để tiết kiệm nguyên vật liệu, giảm khối lượng kết
cấu nhằm giảm trọng lượng tàu không tới mức tối ưu, giảm giá thành đóng mới tới tối
thiểu, cho giá trị kinh tế là cao nhất .

Các yêu cầu trên có quan hệ mật thiết với nhau. Vì vậy nhiệm vụ của người
thiết kế là phải dung hòa một cách hợp lý nhất các mâu thuẫn trong thiết kế và quyết
định sự hoàn thiện của các kết cấu thân tàu cũng như hiệu quả kinh tế kỹ thuật và khai
thác tàu .

19


1.1.7. Các phương pháp thiết kế kết cấu thân tàu
ƒ Thiết kế theo tàu mẫu
Phương pháp này chủ yếu dựa vào hình thức kết cấu, kích thước kết cấu, thực tế
hàng hải của tàu mẫu, kết hợp với kinh nghiệm thiết kế và kiến thức lý thuyết thiết kế
tính chuyển cho tàu mới.Tàu mẫu thường là tàu cùng kiểu với tàu thiết kế có các thơng
số cơ bản khá sát với điều kiện khai thác, hệ thống kết cấu tương tự. Cần tránh sự lặp
lại, copy trực tiếp làm giảm hiệu quả phương pháp tính tốn .
Phương pháp này chủ yếu dựa vào tàu mẫu và kinh nghiệm nên việc lựa chọn
và phân tích tàu mẫu thích hợp là cần thiết có tính chất quyết định. Thiết kế theo
phương pháp này nhanh, độ tin cậy cao, áp dụng thiết kế các loại tàu thông thường.
ƒ Thiết kế theo quy phạm kết cấu thân tàu
Quy phạm kết cấu thân tàu tập hợp được những kinh nghiệm trong thiết kế kết
cấu, trong chế tạo, sửa chữa và sử dụng tàu.
Phương pháp này đơn giản, thực dụng, thường đảm bảo được sức bền thân tàu
và được ứng dụng rộng rãi trong thiết kế tàu dân dụng. Tuy nhiên hạn chế của nó là
kết cấu thường lạc hậu, đối với loại tàu mới có kích thước và tính năng đặc biệt, cần
phải xét riêng biệt. Bên cạnh đó, nhược điểm cơ bản của mọi quy phạm là các kích
thước đảm bảo điều kiện bền của các liên kết thân tàu được xác định chỉ theo kích
thước chính. Điều này khơng tính đến các đặc thù riêng ảnh hưởng đến sự lựa chọn
kích thước kết cấu và liên kết tàu. Ví dụ , mơ men uốn chung thân tàu thay đổi phụ
thuộc vào cách xếp hàng, vị trí buồng máy, nhiên liệu, dự trữ, tuyến hình .
ƒ Thiết kế theo tính tốn lý thuyết

Do hình dáng của thân tàu, các loại máy và bố trí trên tàu không giống nhau.
Đặc biệt đối với tàu cỡ lớn, các loại tàu đặc biệt, quy phạm không thể bao gồm tất cả
những đặc trưng đó. Vì vậy cần phải vận dụng những kiến thức về cơ học kết cấu xây
dựng mơ hình, dùng phương pháp tính tốn sức bền để thiết kế kết cấu thân tàu.
Hiện nay, nhờ máy tính điện tử, việc ứng dụng phương pháp tính toán sức bền
trong thiết kế kết cấu thân tàu đang ngày càng hoàn thiện.
Phương pháp thết kế này áp dụng để thiết kế các loại tàu mới, tàu đặc biệt Và
đặc biệt áp dụng nó kiểm tra lại kết cấu sau khi đã thiết kế theo quy phạm. Tuy nhiên
khối lượng tính tốn theo phương pháp này lớn, phức tạp.
Tóm lại, căn cứ vào đặc điểm tàu mà đưa ra lựa chọn phương pháp thiết kế
thích hợp nhất. Đối với tàu dân dụng thông thường, chủ yếu dựa vào quy phạm để thiết
kế kết cấu thân tàu. Khi cần thiết, có thể dùng phương pháp tính tốn sức bền để kiểm
nghiệm nhằm bổ sung những điểm chưa hoàn hảo của quy phạm.

20