Thiết kế tầu công trình

cá thành phần thường gặp: phao 4 nối thẳng với tầu công trình (tàu hút) 5, phao trung gian 3, phao cuối 2. Trong thực tế số lượng phao trung gian thường lớn. Phao này còn mang tên gọi chính thức, phao đỡ ống dẫn, được chế tạo theo chuẩn, được dùng chung cho nhiều cỡ tàu. Chúng ta quan sát kỹ hơn phao dạng thông dụng này, hình 4.20. Hình 4.20 Phao đỡ ống dẫn bùn Bộ phận bảo đảm sức nổi của cụm kết cấu là hai phao, thường chế tạo dạng phao với mặt cắt ngang hình ellipe 1. Thống các thanh chống 2 liên kết hai phao đồng thời đỡ bệ đỡ thiết bị 3. Hai vách đầu phao được nắn thành mặt cong dạng thoát nước nhằm giảm sức cản lúc di chuyển. Chi tiết 6 trên hình vẽ cần cho việc móc xích, buộc dây. Chi tiết 11 miêu tả nắp phao, khi thaó ra cho phép người có thể chui vào lòng phao. Bơm nước ra hoặc dằn phao cũng qua miệng 11 này. Thành phao cần có lan can bảo vệ 8 và các thiết bị chiếu sáng 10. Hai giải pháp thiết kế phao cùng tời đứng, phao cuối được giới thiệu tiếp giúp bạn đọc tham khảo khi thiết kế. Hình 4.21 93 Hình 4.22. Hình 4.23 94 Hình 4.24 95 Chương 5 TÀU HỖ TRỢ KỸ THUẬT Tàu cuốc và tàu hút bùn làm nhiệm vụ nạo vét lòng lạch. Những tàu tự hành có khả năng di chuyển, tàu tự chuyên chở sản phẩm có khả năng mang bùn, đất đến nơi cần đổ. Tuy nhiên trong đội tàu kỹ thuật này phần lớn tàu không phải nhóm tự hành, tự chuyên chở. Các tàu này phải trung chuyển sản phẩm cho phương tiện hỗ trợ. Thông thường giúp vào việc này là đội sà lan chở bùn đất. Nhóm sà lan này (cargo barges) gồm các kiểu loại khác nhau. (a) Sà lan thông thường, kết cấu vỏ kín nước, hoạt động trên sông, vịnh và đi biển với những khoang riêng biệt, cố định. (b) Sà lan có cửa đóng mở tại đáy có khả năng tự đổ bùn đất (bottom dumping) khi mở hệ thống cửa đáy. (c) Sà lan tự đổ bùn đất theo cách tự lật trên nước đang được dùng tại nhiều nước. (d) Kiểu thứ tư là sà lan tự tách thân (split hopper barge) để bùn đổ xuống nước. 1. Sà lan chở bùn Sà lan khoang hàng cố định Sà lan kiểu này trong thực tế là tàu chở hàng, không tự hành, dạng thông dụng. Mạn tàu không cao, khoang hàng dài, miệng hầm rộng tối đa. Tấm quây miệng hầm chắc chắn và thường cao hơn các sà lan khác kiểu. Sà lan được tàu lai dắt kéo hoặc đẩy trong các sông, hồ. Hình 1 giới thiệu một trong các sà lan không tự hành được dùng khá rộng rãi trong đội tàu công trình. Kích thước chính sà lan Chiều dài 33m Chiều rộng 8,5 Chiều cao 1,6m Mớn nước 0,5m/1,25m lúc chở đầy Kết cấu sà lan theo hệ thống hỗn hợp. Khoảng sườn thực tại khu vực giữa tàu 600mm, tại phần mũi và lái khoảng sườn còn 550mm. Chiều dày tôn bao 4 – 6mm. Chiều dày này tăng đến 8mm tại vùng mũi và đuôi. 96 Hình 5.1. Sà lan không tự hành Mớn nước sà lan thường nhỏ để có thể hoạt động trong những vùng nước cạn. Tàu kéo hoặc tàu đẩy giúp đưa tàu từ vị trí nhận bùn đến địa điểm đổ bùn. Thông thường mỗi lần di chuyển tàu kéo hoặc tàu đẩy đưa đoàn gồm ba đến bốn sà lan cỡ này. Sà lan có cửa đáy Trong nhóm tàu hỗ trợ làm nhiệm vụ chuyên chở bùn đất từ tàu cuốc sà lan có cửa đáy chiếm số đông. Thông lệ đây là sà lan tự hành, hầm hàng dài và rộng, miệng hâøm hàng cao. Sà lan chở đất dính và cả đất không dính, tùy thuộc sản phẩm do tàu cuốc khai thác. Trên tàu tự hành các thiết bị điều khiển từ xa, đặt tại bồng lái cho phép đóng mở tời thủy lực thao tác đóng mở cửa đáy. Tàu không tự hành phải nhờ nguồn năng lượng từ tàu kéo hoặc đẩy. Những tàu đóng từ trước người ta sử dụng hệ thống đóng mở cửa đáy bằng các thiết bị cơ khí. Dung tích hầm hàng sà lan kiểu này được tiêu chuẩn hóa. Hầm hàng với dung tích chuẩn 50, 100, 150, 170, 200, 300 m3 đã được sản xuất hàng loạt. Vận tốc sà lan kiểu này nằm trong khoảng 8,0 – 12,4 km/h. Sà lan tự hành, cửa đáy, dung tích hầm hàng 170m3. Kích thước chính sà lan Chiều dài 38,5m Chiều rộng 8m Chiều cao 2,2m Mớn nước 0,75m/1,86m Tại hình 2 bạn đọc có dịp tìm hiểu sà lan chở bùn đất, lắp máy để hoạt động trong sông, hồ. Trang thiết bị cần thiết trên sà lan kiểu này thể hiện trên hình vẽ như sau. Tàu có hai neo Hall, 97 mỗi neo 250kg. Để kéo neo người ta sử dụng tời đứng sức kéo 1 T. Hệ thống chằng buộc gồm 5 cặp bít đôi. Khoang hành bố trí tại khu vực giữa tàu. Hai thành cửa đáy đóng mở đồng thời nhờ tời thủy lực. Các tời thủy lực bố trí tại khu vực trước của miệng hầm hàng. Để đóng kín và giữ ở trạng thái kín này phải sử dụng tời thủy lực với áp lực 14,4 MPa. Buồng máy sà lan đặt phía sau. Công suất máy chính 225HP. Hệ thống điện tàu do máy phát công suất 20 kW đảm nhận. Hình 5.2a. Sà lan tự hành Hình 5.2b. Sà lan tự hành Kết cấu sà lan được giới thiệu tại hình 3. 98 Hình 5.3 Kết cấu sà lan Hình 5.3a Hopper Sà lan tự hành, cửa đáy, dung tích hầm hàng 300m3. Kích thước chính sà lan Chiều dài 50m Chiều rộng 10m Chiều cao 2,7m Mớn nước 1,4m Bố trí chung sà lan dung tích hầm hàng 300m3, chuẩn hóa, được trình bày tại hình 4. Sà lan được trang bị máy chính công suất 450HP. Vận tốc khai thác 12 km/h. Tổ máy phát công suất 20 99 kW đảm bảo cung cấp điện năng cho sà lan trong làm việc và trong sinh hoạt của đoàn thủy thủ 6 người. Hình 5.4 Kết cấu sà lan thuộc hệ thống hỗn hợp, đáy theo hệ thống dọc, mạn theo hệ thống ngang. Đặc trưng kết cấu sà lan đang khảo sát là phần trên của khoang hàng không sử dụng xà dọc và ngay cả xà ngang cũng thiếu. Độ bền dọc của sà lan trong mọi chế độ làm việc dàn các khoang mạn phải gánh thay. Khoảng sườn thực 530mm. Trong khu vực buồng máy khoảng sườn chỉ cò 440mm. Chiều dày tôn đáy 6mm, tôn mạn 4mm và 8mm. Hình 5e giới thiệu mặt cắt ngang qua khoang hàng. Điều cần để ý, vách dọc tàu làm chức năng thành khoang hàng được bố trí nghiêng 8 - 10° so với mặt đứng, nhằm tạo thuận lợi cho việc đổ các loại bùn, đá6t dính. Chiều dày thành hầm hàng 8 – 10mm. Kết cấu cửa đáy sà lan đang xem xét có dạng như tại hình 6. Đóng kín cửa đáy nhờ tời thủy lực áp lực dầu 14 MPa. Lực nén do các tời thủy lực gây ra không dưới 110T. để đảm bảo tời thủy lực làm việc phải sử dụng bơm dầu năng suất 1,08 m3/h, áp lực 30 MPa. 100 Hình 5.5a. Kết cấu sà lan Hình 5.5b Hình 5.6. 101 Hình 5.7 Sà lan chở bùn (cargo barge) Sà lan tự hành, hoạt động trên biển Kích thước chính sà lan Chiều dài lớn nhất 55,0m Chiều dài thiết kế 53,3m Chiều rộng 10m Chiều cao 4,3m Mớn nước tàu không tải 1,69m Mớn nước lúc tải 3,58m Lượng chiếm nước 1382T Dung tích hầm hàng 500m3 Vận tốc 8 Hl/h Sà lan hoạt động trong vùng hạn chế I. Tính ổn định tàu đảm bảo cho tàu hoạt động an toàn trên biển trong điều kiện gió đạt cấp 6 – 7 độ Beaufort. Tính chống chìm của tàu tính cho trường hợp khi một khoang bị thủng tàu vẫn còn khả năng nổi. Sức chở của sà lan dự tính 800T. Vỏ sà lan làm từ thép độ bền cao. Kết cấu theo hệ thống hỗn hợp. Trên sà lan trang bị ba neo kiểu Hall, mỗi neo 800 kg. Xích neo có đường kính d31, mỗi dây dài 200m. 102 Máy chính công suất 300HP, vòng quay máy chính 500 v/ph. Hộp số cới tỷ số truyền 1:1,91 giảm vòng quay trục chân vịt xuống 261,7 v/ph. Mạng điện công tác trên tàu do hai tổ máy phát công suất mỗi tổ 63 kW cung cấp. Hình 5.8a Sà lan chở bùn chạy biển Hình 5.8b Sà lan chở bùn chạy biển Hình 5.8c Sà lan chở bùn chạy sông 103 Sà lan tự đổ Sà lan nhóm này có đường hình vô cùng đơn giản, thường là đường gẫy khúc. Đặc trưng của sà lan nằm ở chỗ, chúng ta không thể phân biệt boong và đáy trong thiết kế. Điều này có nghĩa, sà lan không chỉ đối xứng qua mặt cắt dọc giữa tàu như các tàu thông dụng xưa nay mà còn đối xứng qua mặt đường nước đi qua giữa chiều cao tàu. Tác dụng của kết cấu lạ đời là, đáy và boong đổi chỗ cho nhau sau mỗi chuyến đi. Trên boong đồng thời cũng là đáy người ta vẫn dựng miệng hầm hàng chạy dọc, cao chừng 700mm. Miệng hầm này nối với thành đứng phía sau tàu tạo thành tấm chắn hàng kín, hình 7. Vách ngang trên sà lan, từ 4 đến 6 vách, ngăn sà lan thành các khoang hàng riêng nhau. Tại các khoang hàng giữa tàu cần bố trí các thùng giúp vào việc nghiêng tàu. Kết cấu thùng nghiêng tàu hết sức giản đơn. Đây là cụm hai thùng đặt lên nhau, thùng A và B trên hình 7. Thùng A thông với bên ngoài qua van đáy (kingstone) 3, thùng B qua van 4. Đóng hoặc mở lần lượt hai van này chúng ta có thể buộc sà lan phải tự lật để đổ bùn , đất. Chúng ta cùng xem xét quá trình đổ hàng qua hình 7. Hình 5.9 Tại ví trí ban đầu sà lan chứa đầy hàng, nằm cân bằng trên nước, hai van đóng kín. Tại ví trí đổ hàng cần mở van 4 nhận nước từ ngoài mạn. Nước tràn vào khoang, chẳng khác nào quá trình khoang bị ngập lúc bị thủng. Tác dụng của quá trình này là tàu nghiêng dần sang phải và đến thời điểm nhất định hàng xô theo dốc để dồn về bên phải, đẩy nhanh quá trình nghiêng sà lan. Hàng tràn qua miệng hầm hàng đổ xuống biển còn tàu tiếp tục nghiêng cho đến khi lật hẵn. Sau khi lật boong chứa hàng trở thành đáy, còn đáy nằm trên để làm nhiệm vụ của boong. Sà lan tự đổ được chuẩn hóa theo sức nâng 50, 150 và 300T. Kích thước chính sà lan tự đổ, sức chở 150T như sau: Chiều dài lớn nhất 31,8m Chiều dài thiết kế 31,6m Chiều rộng lớn nhất 6,2m Chiều rộng thiết kế 5,8m Chiều cao 2,1m Mớn nước tàu không tải 0,38m Mớn nước lúc tải 1,36m Mớn nước lúc có tải, phủ bì: 2,1m Chiều chìm lớn nhất khi tàu lật 3,0m 104 Hình 7a trình bày các bước lật sà lan đang đề cập. Trạng thái I sà lan ở tư thế nhận hàng. Cơ cấu nghiêng tàu 2 nối với 4 61ng thủy lực 1. Khi sà lan chứa hàng, mớn nước tăng dần, nước ngoài mạn tràn vào két nghiêng tàu, chiếm khoảng 10% dung t1ich két. Kết thúc nhận hàng, trạng thái II, sà lan được kéo đến nơi đổ hàng. Tại vị trí đổ bùn đất, vơí miệng két nghiêng mở rộng, nước mạn tràn vào nhiều hơn là tàu nghiêng mạnh hơn, trạng thái III. Không khí trong két tìm cách thoát theo lối dẫn trong két nghiêng tàu, nước ngoài mạn dần dần chiếm toàn két, sà lan nghiêng hẵn cho đến khi dựng đứng ở tư thế thẳng đứng, trạng thái IV. Sau khi lật sang phía bên kia, trạng thái V, két làm nghiêng bị đẩy lên cao cùng thân sà lan không có hàng, nước trong két tự do chảy ra ngoài. Trong trạng thái cân bằng, trạng thái VI, sà lan bơi như những phương tiện nổi cùng kiểu. Chuẩn bị cho chuyến làm việc mới, đáy sà lan trước đó phải ở tư thế làm boong, hệ thống dẫn nước trong trạng thái này, trạng thái 7, quay trở về đúng như trạng thái I. Tàu chở đầy hàng và tiếp tục chu trình công tác, trạng thái VIII như chúng ta đã làm quen trong trạng thái II. Hình 5.10 Sà lan tự tách Sà lan kiểu này đã được sản xuất hàng loạt tại các nước châu Âu. Thân sà lan gồm hai phần độc lập với nhau, đối xứng qua mặt dọc giữa tàu. Hai phần thân tàu liên kết với nhau nhờ các khớp xoay. Mỗi nửa con tàu có buồng máy riêng. Thiết bị máy móc đều phải được điều khiển từ xa. 105 Đóng hoặc mở hai nửa con tàu để nhận hàng và đổ hàng hoàn toàn do tự trọng của hàng và lực nổi Archimedes quyết định. Hình 8 minh họa nguyên tắc đóng mở hai nửa thân tàu nhờ trọng lượng tàu và lực Archimedes. Để kép kín hai thân tạo thành “tàu” momen ngẫu lực tác động theo chiều ngược chiều quay kim đồng hồ, hình 8a, phát huy tác dụng. Khi tàu đã chở đủ hàng, mớn nước tàu tăng, tâm nổi của mỗi nửa tàu thay đổi vị trí một cách đáng kể, trọng lượng tàu cùng trọng lượng hàng, sát hơn nữa , xấp xỉ nửa lượng hàng, tăng lên, trọng tâm chuyển sang phải. Trong tư thế này momen ngẫu lực có chiều quay cùng chiều kim đồng hồ, tìm mọi cách mở đáy tàu ra. Sau khi thả hết hàng xuống biển, vị trí tâm nổi và trọng tâm tàu lại thay đổi để hình thành thế mới. Momen ngẫu lực trong giai đoạn này làm chức năng người đóng cửa. Hai nửa thân tàu hợp nhất thành tàu. Dung tích hầm hàng sà lan kiểu này 30 – 180 m3. Hình 5.11 Hình 5.12 Hầm hàng sà lan chở bùn, đất Đặc điểm cần nhắc đầu tiên của hầm hàng sà lan này là thành trong của hầm hàng luôn nghiêng dưới góc độ nhất định. Thông lệ góc nghiêng này khoảng 6 - 22°. Đáy sà lan thường ở dạng miệng lỗ rộng, boong sà lan có nhiều lỗ khoét lớn do vậy kết cấu thành phải đủ cứng vững nhằm bù cho những kết cấu bị mất đang nêu. Đáy các khoang hàng, như đã trình bày trong thực tế là các cửa cỡ rộng. Cửa bắt buộc này được đóng bằng hai cánh hoặc loại cửa một cánh. 106 Hình 5.13 Tại hình 5.13 trình bày hệ thống cửa tại đáy khoang hàng sà lan chở bùn, đất. Các cánh 6 phải đậy kín miệng lỗ 7 nằm giữa thành khoang hàng và cơ cấu dọc 8. Hệ thống xích kéo cùng các thiết bị phụ trợ 9, 10, 11 giữ cánh cửa trong tư thế đang đóng. Thông qua hệ truyền động người ta có thể kéo lên hoặc hạ xuống các cánh cửa này. Cụm kết cấu nâng, hạ cánh cửa được vẽ lớn tại hình 10. Hình 5.14 107 Những sà lan chở bùn đất dẻo cần thiết kế theo kiểu khác với mô hình vừa nêu. Cơ cấu dọc, số 8 tại hình 9 không giữ lại trong kết cấu kể sau. Thành dọc của hầm hàng nghiêng chỉ 10°. Cánh cửa nằm ngoài miệng lỗ đáy. Thay chì chạy dọc như đã nêu tại hình 9, các cơ cấu tương tự, mang số tại hình 11 dưới đây được đặt ngang. Số lượng cơ cấu này thường lớn, thường là 6, chia chiều dài khoang thành các khoang nhỏ. Ngoài miệng lỗ nhỏ này được hcặn bằng hai cánh cửa 9, áp chặt vào các thanh ngang 8 vừa nêu. Hình 5.15 108 Hình 5.16 Sà lan chở bùn Tàu hỗ trợ kỹ thuật trong lĩnh vực chuyên môn này làm nhiều việc rất khác nhau, từ việc kiểm tra bảo dưỡng phao luồng, bảo dưỡng hoặc di dời neo tàu công trình, sửa chữa nhỏ thiết bị trên các tàu công trìh, các trạm bảo đảm hàng hải vv Kích thước các tàu nhóm này thường nhỏ. Tàu được trang bị máy chính diesel công suất khoảng vài chục mã lực đến 300 – 400HP. Những mẫu tàu giới thiệu sau giúp bạn đọc có tư liệu tham khảo về tàu hỗ trợ kỹ thuật. Hình 12 giới thiệu tàu tự hành làm công tác đảm bảo an toàn đường sông. Kích thước chính của tàu như sau: Chiều dài 20,6m Chiều rộng 6m Chiều cao 1,5m Chiều chìm trung bình 0,9m Công suất máy chính 225 HP Vận tốc khai thác 13,5 km/h Sức nâng của cẩu 3T 109 Hình 5.17. Bố trí chung tàu đảm bảo an toàn đường sông Hình 5.18 110 Đặc tính chung của tàu nhóm này, tàu được trang bị cẩu với sức nâng đủ cho các công việc hàng ngày. Phần trước của tàu bố trí cẩu quay sức nâng 3 T, tầm vươn lớn nhất 6m và nhỏ nhất 3m. Vận tốc nâng hạ hàng 8 m/min. nhiệm vụ chính của cẩu này gần như nằm ở chỗ phải nâng các neo tàu cuốc, các tàu khác , trọng lượng neo không dưới 2 T. Ngoài nâng neo nó còn làm nhiệm vụ thả neo cùng cáp. Cẩu còn dùng cẩu các thiết bị an toàn đường sông phục vụ công tác sửa chữa. Tời trên tàu có sức kéo 18 kN (1,8 T) khi cuốn cáp, 78 kN (7,8 T) khi nhổ cáp và 53 kN (5,3 T) trong trường hợp buộc, chằng tàu. Vận tốc thu cáp trên tang 29,2 m/min. Vận tốc kéo neo có thể đạt 5,05 m/min. Kết cấu hàn theo hệ thống ngang . Chiều dày vỏ vùng đáy và mạn 6 – 8mm. Chiều dày tôn boong 5 – 6mm. Khoảng sườn thực 500mm. Tàu được chia làm 6 khoang kín nước. Kết cấu cơ bản của tàu được trình bày tại hình 13. Mặt cắt ngang tiêu biểu đượi giới thiệu tại hình 14 Hình 5.19 Kết cấu cơ bản tàu đảm bảo an toàn đường sông 111 Hình 5.20 2. Tàu hỗ trợ kỹ thuật cỡ nhỏ Kích thước chính của tàu như sau: Chiều dài 14,46m Chiều rộng 3,8m Chiều cao 1,0m Chiều chìm trung bình 0,4m Công suất máy chính 90 HP Bố trí chung của tàu được giới thiệu lại tại trang sau. Kết cấu tàu theo hệ thống ngang. Chiều dày tôn đáy 4mm, chiều dày tôn mạn 3mm. Tấm boong dày 3mm và 4mm. Cẩu tàu được thiết kế giống như cẩu thuyền, sức nâng tối đa 2T. Với cẩu dạng này chỉ có thể nhấc neo cỡ từ 0,7 T đến 1 T. Tầm vươn cẩu 2,6m, vận tốc nâng 6 m/min. Tời cẩu hàng được chế tạo theo ba cấp. Sức kéo tại tang 8 kN . Vận tốc thu cáp tại vành tang 30 m/min. 112 Hình 5.21 3 Tàu đảm bảo hàng hải Tàu đảm bảo hàng hải thường hoạt động trong sông và vùng biển hạn chế. Tàu thường xuyên lui tới các đảo gần trên tuyến đường đi lại của tàu bè làm từ việc sửa chữa nhỏ trang thiết bị đảm bảo hàng hải đến cung cấp dự trữ cho các căn cứ, thu hồi và chở về xưởng các thiét bị cần hồi phục vv Thiết kế tàu đảm bảo hàng hải không khác thiết kế tàu chở hàng đi biển, hoạt động trong vùng biển hạn chế. Kết cấu tàu hoàn toàn trùng hợp với thiết kế tàu chở hàng. Trang thiết bị an toàn bố trí trên tàu theo đúng qui định giành cho tàu cận hải. Hình 16 dưới đây giới thiệu với bạn đọc tàu đảm bảo hàng hải đang hoạt động tại vùng biển hạn chế tại Việt nam. Đặc trưng chính của tàu: Chiều dài toàn bộ :26,8m Chiều dài thiết kế : 24m 113 Chiều rộng lớn nhất : 5,6m Chiều rộng thiết kế : 5,5m Chiều cao : 1,9m Mớn nưóc trung bình : 1,4m Lượng chiếm nước : 109t Vật liệu làm vỏ tàu : thép Máy chính: Kiểu 6HA-HTE , Yanmar Công suất 240HP Vòng quay máy chính 2000 v/ph BỐ TRÍ CHUNG TOÀN TÀU Dưới boong chính: Tàu được chia làm 9 khoang , ngăn bằng các vách ngang đặt tại các Sn7 , Sn19 , Sn20 , Sn28, Sn35 , Sn36 , Sn41. + Từ vách lái lai đến Sn7 két được bố trí như sau : ( một phần khoang từ Sn0 đến Sn 2 dùng chứa nước ngọt ,lên boong bởi cửa hình bầu dục 450x600), phần còn lại làm két dầu. + Từ Sn7 – Sn8 : khoang chống va , ra vào bằng lổ bầu dục 450x600 + Từ Sn8 – Sn19 : khoang hầm máy .Trong đó đặt két dầu dự trữ liền mạn ,hầm đáy + Từ Sn15 – Sn19 , chiều cao đến đỉnh két là 880 mm , xuống két bằng lỗ bầu dục 450x600 .Từ hầm máy lên boong chính bằng 2 cầu thẳng đứng lỗ bầu dục 600x600. + Từ Sn19 – Sn20 là khoang cách ly va 2được chia làm 2 khoang bởi vách dọc tâm , 2 khoang thông nhau bằng lỗ khoét 450x600 + Từ Sn20 – Sn28 là khoang hàng và được chia làm 2 khoang độc lập bởi vách dọc tâm , từ khoang hàng lên boong chính bằng cầu thang đứng đặt tại miệng hầm hàng . + Từ Sn28 – Sn35 ( tương tự như khoang từ Sn20 – Sn28 ) + Từ Sn35 – Sn36 ( tương như khoang từ Sn19 – Sn20 ) + Từ Sn36 – Sn41 là khoang chứa vật tư thiết bị trên boong + hầm chứa xích neo , được lên xuống qua lỗ bầu dục 600x600. + Từ Sn41 – mũi là khoang mũi dùng để chứa nước ngọt , từ khoang mui lên boong chính qua cửa bầu dục 450x600 . Boong chính: + Từ Sn0 – Sn3 là boong nối dài phiá sau , bố trí secteur lái + sân thao tác dây. + Từ Sn1 – Sn19 bố trí cabin ở , cabin lái , cabô hầm máy , lên xuống buồng máy bằng 2 cầu thang đứg qua lỗ 600x600 , tại sườn 9 đặt vách ngang ngăn giữa cabin ở và cabin lái , cabin ở qua 114 cabin lái bằng cửa kích thước: 650x1650.Từ cabin ở ra boong chính bằng 2 cửa kích thước 800x1650 ,từ cabin lái và boong chính cũng bằng 2 cửa tương tự , các cựa sổ ( theo bản vẽ bố trí chung cabin. + Từ Sn20 – Sn35 : boong hầm hàng ,tại Sn25 và Sn31 tại nơi sườn đặt 2 miệng khoang hàng Φ1250 ,cách tâm L =1000 + Từ Sn35 – Sn41 : boong hầm kho và hầm xích neo , tại Sn37-39 .Đặt 01 tời cẩu sức nâng 10T. + Từ Sn41-mui , boong hầm mui, tại mút mui đặt 1 rulô Φ350 L600 , tại vách Sn41 đặt chân cẩu P = 10T. Boong cabin: Từ sườn Sn4 –Sn6 ở giữa bố trí 2 cửa 400x600 lấy ánh sáng và thông gió tự nhiên. KẾT CẤU Tàu được thiết kế kết cấu theo hệ thống ngang, khoảng sườn s = 500 mm. Vật liệu đang dùng là thép đóng tàu tương đương ký hiệu của Nga CT3c với giới hạn chảy σT = 2400 kG/cm2 . Quy cách cơ cấu chủ yếu của tàu như sau : Tôn giữa đáy t = 8mm Tôn kề đáy t = 6mm Tôn mạn t = 6mm Tôn mép manï t = 7mm Tôn boong t = 6 – 7mm Tôn vách ngang t = 5 - 6mm - Kết cấu đáy : + Khu vực hầm máy : Đà ngang đáy T 10x120 8x300 Sống đáy phụ T 10x200 8x 250 + Khu vực hầm hàng : Sống phụ đáy T 6x250 8x135 Đà ngang L 6x250 135 - Kết cấu dàn mạn : Sườn thường L 60x40x5 Sống dọc mạn T 8x120 6 x150 - Kết cấu dàn vách : Sống đứng ⊥ 6x100 150x8 Sống nằm ⊥ 6x100 115 150x8 Nẹp vách : L 50x50x5 - Tôn boong Tôn boong khu vực có thượng tầng và khu vực giữa tàu t = 6mm Tôn boong khu vực mũi, tại vị trí đặt hàng nặng t = 7 - 8mm - Kết cấu thượng tầng : Tôn mạn, vách t = 5mm Sườn ,xà ngang boong thượng L50x50x5 Xà dọc boong T 6 x60 6 x150 Nẹp vách : L50x50x5 - Quy cách các cơ cấu khác : + Con lươn t = 8 mm + Mã các loại t = 6 mm + Lan can ống φ42 , Φ27 THIẾT BỊ TRÊN BOONG Tàu bố trí 2 neo mũi: neo kiểu Hall 150kg/chiếc, mỗi neo có 1 dây xích ngáng Φ16 dài 100m/dây. Neo được thả và kéo lên bằng tời điện, loại tời kéo hỗn hợp cùng tời cẩàu. Neo được kéo vào ống neo φ180x8. Xích neo được chưá gọn trong thùng, cuối sợi có khoá nhả xích dễ dàng khi mắc neo. Đường hình tàu giới thiệu tại hình 5.16. Bố trí chung tàu đảm bảo hàng hải được giới thiệu tại hình 5.17. Hình 5.22 116 Hình 5.23 Kết cấu tàu cùng mặt cắt ngang tiêu biểu được trình bày tại hình tiếp theo. Theo yêu cầu của chủ phương tiện tàu được trang bị cẩu hình chữ A đặt phía mũi, tầm vươn tính từ mạn 1,65m, sức nâng 10T. Yêu cầu kỹ thuật đối với cẩu dạng này thường không bình thường. Sức nâng của cẩu quá lớn, trong khi cẩu phải đặt lên tàu nhỏ thường tạo ra những khó khăn người kỹ sư phải có biện pháp khắc phục. Trong phần tiếp theo bạn đọc có thể tham khảo cách giải quyết khó khăn để trang bị cẩu sức nâng tối thiểu 10T lên tàu cỡ nhỏ chúng ta đang xem xét. Tải trọng tính toán dùng cho cẩu sẽ là 12 T. 117 Hình Hình 5.24 Tính chọn cáp Khi nâng tải, lực căng lớn nhất xuất hiện ở nhánh dây cuốn lên tang, tính theo công thức dùng trong máy nâng hạ: Smax = tam Q λλ λ ).1.( )1.(0 − − Trong đó Q0 = Q + Qm = tải trọng nâng + trọng lượng bộ phận mang = 100000 + 2100 = 102100 N . Chọn λ = 0,98 = hiệu suất ròng rọc với điều kiện bôi trơn tốt bằng mỡ, đặt trên ổ lăn. 118 m = số nhánh cáp treo vật = 4 n = số pu ly trên pa lăng = 2 a = bội suất của pa lăng = 2 t = số ròng rọc đổi hướng = 1 Từ đó: Smax = 12 98,0).98,01.(4 )98,01).(2100100000( − −+ = 13155 N Hiệu suất pa lăng (2-21)[1 ] : ηp = max 0 S S = 0,97 Đường kính dây cáp được tính chọn theo cách sau: Sđ ≥ k. Smax Với k hệ số an toàn bền của cáp, phụ thuộc công dụng của cáp và chế độ làm việc của cơ cấu, trong trường hợp này nhận k > 5. Sđ ≥ 5 . 13155 = 65775 N Theo ΓOCT 2688-55, chọn loại cáp tiếp xúc đường ΛK-P 6x19 có đường kính cáp dc = 16,5 mm , giới hạn bền σb = 1600 N/mm2 , lực kéo đứt Sđ = 141500N . Như vậy hệ số dự trữ bền thật sự của cáp là: k = 13155 141500 = 10,7 Kích thước cơ bản của tang và ròng rọc Đường kính tang cuốn cáp được xác định theo công thức :Dt ≥ e . dc , mm e = 20 hệ số phụ thuộc loại máy và chế độ làm việc Dt = 20 . 16,5 = 330 mm Chọn đường kính tang Dt = 380 mm . Đường kính ròng rọc lấy bằng đường kính tang Dr = Dt . Ròng rọc cân bằng có thể lấy đường kính nhỏ hơn 20% so với ròng rọc làm việc: Dc = 0,8 . Dr = 0,8 . 380 = 300 mm. Để giảm kích thước chiều dài tang, dây cáp được cuốn lên tang 3 lớp, bề mặt tang để trơn, không cắt rãnh. Chiều dài toàn bộ của tang xác định theo công thức: Lt = )...( .. 2 ct c dnDn tL +π ϕ = )5,16.338,0.3( 1,1.17.79,15 2+π = 0,610 m . Lc = Dung lượng cáp cần thiết cuốn lên tang = a.H + 1,5 . π . Dt = 2.7 + 1,5 . π . 0,38 = 7,59 m ( Theo chiều cao nâng H=2,9m). Để dự phòng sử dụng cáp dài 15m. ϕ = 1,1 - hệ số xếp cáp không đều . t = dc = 17 mm - bước cáp . n = 3 - số lớp cáp cuốn lên tang . 119 Để đảm bảo vận tốc nâng theo yêu cầu , số vòng quay của tang được xác định theo công thức sau: nt = 0. . D avn π = 38,0. 2.2 π = 3,35 vòng/phút Chọn động cơ dẫn động Công suất tĩnh khi nâng vật bằng trọng tải xác định theo: N = η.1000.60 . nvQ = 68,0.1000.60 2.102100 = 4,97 kW = 6,7 HP Hiệu suất của cơ cấu : ηp = hiệu suất pa lăng = 0,97 ηt = hiệu suất của tang = 0,96 ηo = hiệu suất bộ truyền ( kể cả khớp nối) = 0,75 . 0,98 = 0,735 η = ηp . ηt . ηo = 0,97 . 0,96 . 0,735 = 0,66 Tương ứng với chế độ làm việc CĐ = 15% , ta chọn động cơ điện không đồng bộ ba pha có rô to đoản mạch , điện áp 380 V có các đặc tính sau : Công suất danh nghĩa Ne = 7,5 kW (10HP) Số vòng quay danh nghĩa nđc = 1375/620 v/ph Đường kính trục ra d = 38 mm Mômen danh nghĩa Mdn = dc e n N.10.55,9 3 = 1375 10.10.55,9 3 = 69,45 Nm Tỉ số truyền chung của bộ truyền động Tỉ số truyền chung của bộ truyền động từ trục động cơ đến trục tang: i0 = t đc n n = 35,3 1375 = 410 Phanh Nên chọn loại phanh má điện từ, có nửa khớp nối bên hộp giảm tốc làm bánh phanh . để phanh được nhỏ gọn, ta đặt phanh ở trục I ( trục động cơ), mômen phanh được xác định theo công thức sau : Mph = 1 0 ..2 ... ia DQk t η = 60.2.2 68,0.38,0.102100.5,1 = 165 Nm (3-14) [1 ] k = 1,5 = hệ số an toàn phanh với chế độ làm việc nhẹ CĐ 15% . 120 i1 = i0 / 6,85 = 60 = tỉ số truyền từ đầu trục ra của động cơ điện. Loại phanh có kích thước nhỏ gọn, đã được tiêu chuẩn hóa, chế tạo hàng loạt và sử dụng phổ biến trong các loại máy nâng hiện nay là phanh má điện từ ký hiệu TKT. Theo mômen phanh yêu cầu như trên , ta chọn loại phanh má xoay chiều, với mômen phanh danh nghĩa Mph = 200 Nm . TÍNH NGHIỆM HỆ CẦN CẨU Số liệu ban đầu : - Tải trọng nâng Qo = 120000 N - Chiều dài cần L = 6,1 m - Khoảng cách từ gót cần đến điểm treo ròng rọc H = 2,9 m . - Đường kính thân cần cẩu Dn = 168 mm ; Dt = 144 mm ; β = 0,875 Cần cẩu được tính toán ở góc làm việc thấp nhất so với mặt boong α = 30o . Cần cẩu được nối bằng hai thanh (có tiết diện hình ống) và được gia cường bằng các thanh cùng kích thước (xem bản vẽ thân cần cẩu). Hai thanh cần cẩu hoàn toàn đối xứng với nhau qua mặt phẳng dọc tâm tàu, đồng thời cần cẩu được cố định chắc chắn bằng hai dây cáp trong lúc làm việc nên ta chỉ tính nghiệm cho 1 thanh, với điều kiện tải trọng được chia đều cho hai thanh . Dưới tác dụng của tải trọng, ngoài điều kiện bền, thân cần cẩu còn phải đảm bảo độ ổn định khi uốn dọc. Độ ổn định đó được kiểm tra như sau: σ’ = F S .ϕ ≤ [σ ] 1. Lực nén của cần cẩu : N = Qo H L = 102100 9,2 8,5 = 204200 N 2. Lực căng trên dây cáp treo vật nâng : T = η. 0 a Q = 97,0.2 102100 = 52630N a = bội suất pa lăng = 2 η = hiệu suất pa lăng = 0,97 3. Tổng lực nén dọc trục : S0 = N + T = 242050 + 52630 = 256830 N 4. Tính nghiệm tiết diện cần cẩu : - Tiết diện thực tế của cần cẩu đang sử dụng : 121 F = 4 π (Dn2 – Dt2 ) = 58,81 cm2 - Mômen quán tính nhỏ nhất của tiết diện : J = 0,05 D4(1 - β4) = 1833,043 cm4 - Môđun đàn hồi của vật liệu : E = 2,1 . 106 kG/cm2 - Bán kính quán tính nhỏ nhất của tiết diện thanh : rmin = F J = 5,56 cm - Độ mảnh của thanh: λ = L/ rmin = 583,5 610 = 109 . Từ bảng có thể chọn ϕ = 0,52 . Như vậy ta có : σ’ = F S .ϕ = 5881.52,0 256830 = 83,98 N/mm2 ≤ [σ ] = 160 N/mm2 Trong đó : [σ ] = 160 N/mm2 (theo bảng 5-2[1 ]) Kiểm tra ổn định theo hướng dẫn trong sổ tay trang thiết bị tàu, lực giới hạn nén không được quá giới hạn: T l JEmPcr 518,45610 )10.83304,12(10.1,2.2,2.. 2 36 2 =×=≤ Giá trị lực giới hạn Pcr = 45,518T lớn hơn S0 nêu trên (256,830 kN ≈ 26,18T). Như vậy thanh cần cẩu đã chọn đảm bảo đủ kích thước để tránh mất ổn định. 5. Lực căng trong dây cáp chằng : T’ = Q0 . αsin.21 2 H L H L −⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛+ = 216590 N . Theo ΓOCT 2688-55, chọn loại cáp tiếp xúc đường ΛK-P 6x19 có đường kính cáp dc = 24 mm , giới hạn bền σb = 1600 N/mm2 , lực kéo đứt Sđ = 255000N . Bố trí cẩu chữ A trên tàu được vẽ lại dưới đây. 122 Hình 5.25 Bố trí cẩu chữ A, sức nâng 10T. 123 Chương 6 ĐỐC NỔI Đốc nổi trong tài liệu này được hiểu là phương tiện nổi làm nhiệm vụ nâng hạ tàu từ nước, phục vụ công việc sửa chữa tàu. Cấu hình dốc nổi thông dụng được giới thiệu tại hình 6.1. Hình 6.1 Đốc nổi tiêu biểu Tại hình 6.1 các ký hiệu mang ý nghĩa: 1 – boong trên, 2 – boong an toàn, 3 – dãy nề trung tâm, 4- các nề hông, 5 – thiết bị chèn, 6 – lối đi lại giữa hai tháp, 7 – két ballast, 8 – két ballast giữa. Đốc nổi Từ hình 1 có thể thấy rõ, kết cấu chính của đốc nổi bao gồm phao chính, gọi là pon ton chính, làm chỗ chứa tàu hoặc các phương tiện khác cần sửa chữa, hai tháp hai bên, dựng trên pon ton chính hoặc các mạn kép thay tháp. Boong trên (topdeck) nằm ở vị trí cao nhất, trên tháp. Trên boong này thường bố trí các thiết bị neo, buộc đốc, các thiết bị đưa dẫn tàu vào và ra đốc, buồng điều khiển, các buồng công cộng. Hệ thống thiết bị bốc dỡ đặt trên boong trên. Boong an toàn chế tạo dưới dạng boong liên tục, kín nước. Boong công tác hay cụ thể hơn boong của pon ton nơi sẽ chứa tàu hoặc các phương tiện thủy khác trong thời gian sửa chữa phương tiện đó. 124 Trong các tháp chúng ta còn bố trí boong sinh hoạt. Boong sinh hoạt có thể trùng với boong an toàn nếu điều kiện bắt buộc. Tại boong này bố trí các buồng sinh hoạt cho đoàn thủy thủ thủ và khách, các buồng công cộng, nếu có thể. Hình 6.2 Đốc nổi 125 Ngoài đốc liền như chúng ta vừa làm quen, họ hàng nhà đốc nổi còn có đốc ghép làm từ nhiều phân đoạn. Đốc ghép có thể chế tạo theo nhiều dạng. Đốc được hình thành khi ghép nhiều phân đoạn với nhau có sức nâng khá lớn. Phân đoạn trong trường hợp này không có tính độc lập. Trong thức tế, người ta có thể ghép những phân đoạn đốc độc lập để tạo đốc lớn hơn. Trường hợp kể sau, trong thực tế là tập học các đốc nhỏ để thành tập đoàn đủ mạnh. Hình 6.2 giới thiệu tập họp đốc gồm ba thành phần hay ba phân đoạn độc lập. Hình 6.3 Hình 6.3 giới thiệu hình ảnh ghép đốc của năm phân đoạn, trong đó các phân đoạn 1, 2, 3 đóng vai trò các ponton rời, hai phân đoạn còn lại là hai tháp được chế tạo liền, đủ dài bằng chiều dài của ba pon toon. Hình 6.4 Một trong những đốc ghép thực hiện tại USA từ 1945 có đặc trưng sau. Số phân đoạn 10 Sức nâng tổng cộng 100.000 T Sức nâng mỗi phân đoạn 10.000 T Chiều dài phân đoạn 73m Chiều rộng phân đoạn 25m 126 Chiều cao pon ton 7m Chiều dài đốc sau lắp 250 m Chiều rộng 42,5m Chiều cao tháp, trên sàn pon ton 18 m Đoàn thủy thủ 780 người Hình vẽ miêu tả đốc ghép sức nâng 100.000 T được trình bày tại hình 6.4. Hình 6.5 Một vài phương án bố trí đốc nổi không bình thường được giới thiệu dưới đây. Đốc nổi một mạn, hay một tháp được dùng như đốc vận chuyển. Đốc dạng không tháp được dùng như pon ton vận tải, còn được gọi là “đốc – pon ton”. Một vài cách giữ đốc tại vị trí làm việc của đốc một tháp được giới thiệu tại hình 6.5. Hinh 6.7 Xác định kích thước đốc nổi Hình 6.6 127 Kích thước chính của đốc nổi được xác định theo ba dạng: kích thước phủ bì (kích thước lớn nhất), kích thước bên ngoài, kích thước làm việc. Kích thước phủ bì gồm: Chiều dài lớn nhất Lmax, đo từ điểm xa nhất phía mũi đến điểm xa nhất sau lái. Cần nói rõ thêm, khái niệm mũi và lái trên nhiều đốc nổi có thể đổi chỗ cho nhau. Chiều rộng lớn nhất, Bmax, đo tại mặt cắt ngang đốc, từ hai vị trí xa nhất từ hai mạn. Chiều cao lớn nhất, Hmax, đo từ mặt cơ bản đến điểm cao nhất của kết cấu đốc. Kích thước bên ngoài được hiểu như sau: Chiều dài toàn bộ của đốc L, đo tại boong trên pon ton, cụ thể hơn đo từ mép sau đến mép trước ponton. Chiều rộng toàn bộ đốc B, đo giữa hai thành mạn pon ton. Chiều cao đốc H, đo từ mặt cơ bản đến topdeck. Chiều chìm đốc T, đo từ đường cơ bản đến đường nước thiết kế. Kích thước làm việc: Chiều dài làm việc LD, đo tại pon ton , trong phạm vi bố trí các nề kê tàu. Trong thức tế với các đốc liền, chiều dài làm việc này được nhận bằng chiều dài L nêu trên. Chiều rộng BD đo trong lòng giữa thành trong hai tháp hoặc giữa hai bị kết cấu trên thành trong hạn chế . Chiều rộng này mang tên gọi thực tế là chiều rộng lọt lòng. Chiều cao giới hạn của cột nước , tính từ mép trên nề chính, ký hiệu hmax. Chiều chìm đốc trong trạng thái không tải T0. Chiều chìm đốc trong trạng thái có tàu trong đốc, lượng dự trử đầy theo thiết kế TP, tương ứng cách gọi chiều chìm tàu đầy tải khi xem xét tàu vận tải. Ký hiệu các kích thước chính đốc trình bày tại hình 6.6 128 Hình 6.8 Kích thước chính của đốc nổi Hình 6.9 129 Hình 6.10 Các dốc nổi Kích thước làm việc của đốc nổi phải đảm bảo để chưa được và đủ khả năng nâng được tàu hoặc một số tàu dự tính. Sử dụng các ký hiệu giành cho kích thước phủ bì của tàu hoặc nhóm tàu đặt trong đốc theo cách sau: Ls – chiều dài lớn nhất của tàu lên đốc, Bs – chiều rộng lớn nhất của tàu, Ts - chiều chìm tàu, Ds - trọng lượng của tàu lên đốc Chúng ta sẽ xác định kích thước của đốc theo công thức thực tế. Chiều dài LD. Chiều dài đốc phải đủ để bố trí tàu chiều dài Ls đang đề cập. Công thức kinh nghiệm xác định LD mang dạng: LD = k.Ls Hệ số k nên nhận bé nhất trong điều kiện có thể nhằm giảm vật tư, thiết bị và theo đó giá thành sản xuất đốc. Mặt khác chiều dài đốc cần đủ, chiều dài của dãy nề kê tàu phải đủ nhằm giảm áp lực lên nề (và vỏ tàu), tránh hư hỏng tàu trong thời gian lên đốc. Dung hòa hai ý kiến trên có thể chọn k = 0,8 ÷ 0,9 Chiều rộng BD Thông lệ chiều rộng đốc được tính bằng khoảng cách còn lại hay còn gọi khoảng cách lọt lòng giữa hai thành trong của hai tháp, sau khi trừ đi chiều rộng của hai chống va đặt tại thành trong. Chiều rộng này cho phép đặt tàu lọt hẵn trong lòng đốc, đồng thời đảm bảo khe hở đủ lớn giữa mạn tàu và mạn tháp. Trường hợp vài tàu đặt dọc và song song trong đốc cần tạo khe hở giữa hai tàu lân cận, khe hở đó không nhỏ hơn 1,5 – 2m. BD = Bs + 2bCC + (3 ÷ 4 ), (m) 130 Trong đó bCC – chiều rộng con lươn (chạch) hay còn gọi chống va. Trường hợp đặt hai tàu song song trong đốc, công thức cuối được hiểu theo cách sau: BD = 2Bs + 2bCC + (4,5 ÷ 6 ), (m) Chiều chìm tháp đốc tính từ mặt boong công tác hmax Chiều chìm này phải lớn, trong đó bao gồm chiều cao nề kê tàu, khe hở tối thiểu giữa tàu đáy vào độc và mặt trên của nề. Thông lệ, khe hở này không bé hơn 200 – 300 mm. Chiều cao nề kê tàu hn khoảng 1,2m. Chiều chìm đốc trong trạng thái chìm lớn nhất phải là: hmax + hn = Ts + hn + (0,2 ÷ 0,3) , (m) Kích thước bên ngoài Chiều dài đốc trong thực tế còn được tính cả hai cầu dẫn, bố trí tại hai đầu đốc. Chiều dài cầu dẫn con-son chọn bằng chiều dài phần nhô ra của thân tàu lên đốc. Từ phép thống kê có thể thấy, chiều dài này khoảng 5% chiều dài đốc LD. Trong thực tế người ta không chế tạo cầu dẫn, liên kết con-son với đốc dài quá 10m. Chiều rộng bên ngoài xác định theo công thức kinh nghiệm: B = BD + 2bTH Trong đó bTH - chiều rộng tháp, đo tại mặt boong công tác. Chiều rộng tháp xác định trên cơ sở đảm bảo ổn định đốc trong trạng thái chìm quá boong công tác, đảm bảo sức nổi và an toàn của đốc khi đánh chìm và khi nổi. Chiều rộng này phải đủ độ lớn nhằm tạo thuận lợi cho bố trí các buồng sinh hoạt, buồng làm việc, phương tiện máy móc, thiết bị trong tháp. Chiều cao tháp tính từ boong công tác tính theo công thức: HTH = Ts + hn + Fb Trong đó Fb - chiều cao mạn khô. Giá trị của Fb nên nhận khoảng 1,2 – 1,5 m theo kinh nghiệm. Cần nói rõ hơn, chiều cao mạn khô đốc không khác chiều cao mạn khô tàu thủy, tính theo công ước quốc tế về Load line. Theo gợi ý nhiều chuyên gia, đốc ngắn dưới 70m có thể nhận Fb = 0,6m. Chiều cao ponton xác định đồng thời với chiều rộng đốc nhằm đảm bảo sức nổi pon ton: P B sD P fbCBL DD H ++= .. trong đó HP – chiều cao ponton, DD - trọng lượng đốc nổi cùng trang thiết bị trên đó, L, B – chiều dài, chiều rộng đốc, CB - hệ số béo thể tích của ponton , fbP – chiều cao mạn khô bản thân ponton như phương tiện thủy. 131 Trong thành phần trọng lượng đốc cần tính đến lượng nước dằn không thể tháo ra ngoài khi bơm. Chiều dày lớp nước nằm tại đáy ponton nên nhận bằng 200 – 300 mm. Với đốc ghép từ các phân đoạn, lượng nước đọng lại trong đốc chiếm khoảng 0,1 – 0,2Ds. Chiều cao mạn khô của ponton nên nhận 300 mm. Chiều chìm thực tế của đốc gồm chiều cao pon ton cùng với chiều cao tháp HTH vừa đề cập: T = HP + HTH Phương trình trọng lượng xác định DD có dạng: DD = GH + GS + GEQ + GE + GRE + GB trong đó: GH - trọng lượng vỏ thép, GS - trọng lượng các hệ thống tàu, khoảng 5% GH GEQ – trọng lượng trang thiết bị, chiếm chừng7 – 9% GH GE - trọng lượng thiết bị năng lượng, chiếm chứng 10 – 15% GH GRE - dự trữ GB - trọng lượng ballast Hình 6.11 Tư thế tàu trong đốc 132 Hình 6.12 Đốc nổi sản xuất tại Việt Nam Tính nổi đốc Cấu hình đốc đã chỉ rõ, phần dưới của đốc luôn mang dạng ponton, diện tích mặt đường nước xấp xỉ LxB. Trên ponton sẽ là tháp đốc. Chiều dài tháp thường không khác so với chiều dài ponton song chiều rộng tháp nhỏ hơn nhiều lần nếu so với chiều rộng đốc. Từ mặt boong công tác trở lên thân đốc trở thành phần của tàu hai thân. Cấu hình này quyết định các đặc tính thủy tĩnh của đốc. Các đường tính nổi này trong khoảng chiều cao từ từ đáy đốc đến mặt boong công tác không khác hệ đường cong dùng cho tàu một thân dạng ponton. Tại đây các đường cong có điểm gãy để rồi tiếp tục phát triển lên cao cho đặc tính tàu hai thân. Các đường cong miêu tả thể tích phần chìm của đốc nổi được trình bày tại hình 7 dưới đây. Trên đồ thị đường 1 chỉ toàn bộ thể tích phần chìm của đốc, đường 2 – thể tích các két trong tháp (mạn kép), 3 – thể tích các két giữa, 4 - chiều cao tâm nổi, tính trên mặt cơ bản, momen quán tính ngang mặt đường nước , 6 – momen quán tính dọc mặt đường nước. Từ đồ thi tiến hành xác định dung tích các két ballast trong mạn đôi, trong đáy ponton. Khi thiết kế đốc nổi, dung tích các két vừa nêu tính theo công thức: V = μVLT Trong đó VLT - thể tích lý thuyết biểu diễn trên đồ thị, μ - hệ số chứa ballast. Hệ số này được chuẩn bị nhằm dự phòng các trường hợp trong các két có các túi khí không thoát khi xả khí, những tổn thất dung tích do các tấm tôn boong, tôn đáy bị lõm. Hệ số này nên nhận 0,97 trong thiết kế. 133 Dươí boong an toàn cần dự trù gối khí đủ chiều cao, khoảng 100 mm, để tránh va đập thủy lực khi nước gần đến boong này. Hình 6.13 Hình 6.14 Đồ thị đánh chìm đốc Từ các đường tính nổi tiến hành xây dựng đồ thị đánh chìm đốc, hình 8. Trên đồ thị dạng này sẽ sử dụng các đường 1, 2 vừa có để lập hệ đồ thị đánh chìm đốc không chứa tàu. Đường cong thể tích phần chìm tàu nằm trong đốc được tính riêng trước khi đưa vào đồ thị của hệ thống đốc-tàu, đường 3. Đường số 4 trên đồ thị là lượng ballast của đốc cần thiết khi nâng hạ đốc cùng tàu. 134 Trên cùng đồ thị cần xây dựng các đường mức cho các mớn nước đặc trưng. Đường 8 – mép trên pon ton, 5 – chiều chìm giới hạn của đốc. Đường 7 – boong an toàn, 9 – vị trí cao nhất của vát hông. Vùng gạch chéo trên đồ thị hình 8 tỷ lệ với công của các bơm khi bơm nước ra. Khi nâng đốc cùng tàu kê trong đó, công các bơm tính bằng tấn-met dùng trong việc đẩy ballast ra khỏi đốc sẽ là: Q = γ.V.h trong đó γ - trọng lượng riêng của ballast, T/m3, V - lượng nước, tính bằng m3, của khối nước phải bơm ra, H – chiều cao cột áp, m cn. Công suất động cơ điện cần cho các bơm: t QP BEηη.75 10. 3= , (HP) trong đó: ηE - hiệu suất động cơ điện, ηB - hiệu suất bơm, t – thời gian bơm, tính bằng giây. Kết cấu thân đốc Hệ thống kết cấu Đốc nổi như các phương tiện nổi khác có kết cấu theo một trong ba hệ thống: ệ thống ngang, hệ thống dọc và hệ thống ngang kết hợp dọc. Trong hệ thống ngang, khoảng sườn được chọn không quá 1000mm. Kết cấu trong lòng tháp và cả trong lòng pon ton thường thuộc dạng khung thép, người Anh gọi là truss frame. Hình 9 giới thiệu mặt cắt ngang đốc kết cấu hàn , sức nâng 2100 T. Chọn hệ thống kết cấu đốc có thể trên các cơ sở sau: (a) Các tháp cùng các boong trên đó kết cấu theo hệ thống dọc luôn luôn có lý. (b) Nếu xác định được chế độ làm việc chiếm ưu thế của độc thuộc dạng boong trên luôn chịu nén, đáy ponton luôn chịu kéo, nên chọn hệ thống kết cấu ngang cho đốc. (c) Trường hợp ngược lại với (b), có nghĩa đáy luôn bị nén, topdeck bị kéo, ponton nên kết cấu theo hệ thống dọc. Nói cách khác đốc cần được thiết kế theo hệ thống dọc. (d) Nếu chiều cao ponton không lớn, boong công tác chịu nén phần lớn thời gian, nhất thiết phải đặt hệ thống nẹp dọc boong công tác còn hệ thống ngang của pon ton phải được giữ nguyên, đảm bảo độ bền cục bộ. Hình 6.10 trình bày mặt cắt ngang đốc nổi kết cấu theo hệ thống ngang. 135 Hình 6.15 Hinh 6.16 136 Hình 6.17 Hình 6.17 trình bày mặt cắt ngang đốc nổi kết cấu theo hệ thống dọc. Kết cấu tháp và pontoon Trong hầu hết các đốc, kết cấu trong lòng tháp mang dạng khung có thanh giằng. Những ví dụ tại các hình từ 6.9 đến 6.12 đã trình bày ý vừa nêu. Trong rất nhiều trường hợp thành trong của tháp được đặt chân nghiêng với góc nhất định. Điều cần lưu ý, độ giãn của chân vách không chiếm khoảng lớn không gian trên boong công tác. Chân nghiêng có tác dụng rất lớn trong việc giảm tập trung ứng suất tại vị trí khó tránh này. Thay vì khung với những thanh giằng, trong thực tế người ta có thể chế tạo các đà hở thay vào hệ thống khung tại mỗi sườn. Trong những đốc cỡ nhỏ, tại mỗi sườn pon ton – đáy tàu người ta bố trí đà ngang thay cho kết cấu khung. Mối nối giữa tháp với ponton được tiến hành như cách nối thượng tầng tàu với boong chính. Kết cấu cầu dẫn Cầu dẫn được nối với ponton qua mối nối cứng nhằm tạo “ngàm” cho tấm con-son. Thông lệ cầu dẫn được thiết kế như khung dầm thép, mặt cắt dọc hình nêm. Khu vực tiếp giáp ponton chiều cao của dầm cầu đủ lớn, càng ra xa chiều cao thu hẹp dần. Tấm lát cầu dẫn có thể làm từ gỗ hoặc kim loại. Tải trọng tính toán áp đặt lên mặt kết cấu này được nhận 0,5 m cột nước. 137 Trong trường hợp cần di chuyển đốc bằng đường biển, người ta cắt rời hai cầu dẫn và đặt trên boong công tác. Điều này chỉ ra rằng, kết cấu cầu dẫn là kết cấu vững bền, trên danh nghĩa cố định song khi cần kết cấu đó vẫn có thể chuyển sang kết cấu “di động” tạm thời. Hình 6.13 trang saqu giới thiệu kết cấu cầu dẫn hai đầu đốc nổi với tấm lát bằng gỗ. Trên hình 6.14 các tấm lát được thay từ gỗ sang thép tấm. Tấm ngăn sóng Tấm chắn sóng, gọi đúng tên là thiết bị làm vỡ sóng (wave breaker) cần thiết cho việc ngăn trở tác hại sóng gây ra trên đốc. Các tấm chắn sóng được bố trí trên boong công tác, cách mép đầu và cuối chừng 5 – 7m. Chiều cao các tấm 1,1 – 1,2 m. Các lỗ khóet trên các tấm này cho phép hệ thống dây buộc tàu, dây xích neo vv đi qua để không làm trở ngại mọi thao tác thường lệ. Các tấm này phục vụ việc ngăn sóng khi di chuyển đốc bằng đường biển. Hình 6.15 giới thiệu kết cấu wave breaker đặt trên đốc trong thời gian di chuyển bằng đường biển. Hình 6.18 138 Hình 6.19 Đường ray cần cẩu Bố trí đường ray cho cẩu di động gần như điều khó tránh. Trong trường hợp bắt buộc này cần bố trí theo đúng qui định giành cho các thiết bị nâng hạ. Hình 6.16 giới thiệu các phương án lắp ray trên topdeck. Hình 6.17 trình bày cơ cấu chặn bánh xe lăn chân cẩu. Hình 6.16 139 Hình 6.17 Lối đi trên tháp đốc Kết cấu đặc biệt này giành cho các đốc nổi cỡ trung trở lên. Với các tháp cao 5 – 7m cần có một hành lang đi lại tại mỗi mạn. Tháp cao hơn, cụ thể 7 – 12 m có hai hành lang. Kết cấu đặc trưng lối đi này được giới thiệu tại hình 6.18. Kết cấu này trong thực tế được chế tạo theo hai kiểu khác nhau. Kết cấu cố định gắn chặt với tháp đốc, kết cấu lắp ghép cho phép tháo “hành lang” khi di dời. Dạng thứ hai có thể bố trí ra ngoài mạn như một “xích đông” , thông qua khớp bản lề, hình 19. Chiều rộng lối đi 600 – 900 mm. Tấm lát có thể bằng gỗ hoặc tấm kim loại. Tải trọng tính toán áp đặt lên kết cấu dạng này 0,5 m cột nước. Hình 6.18 140 Chống va Kết cấu chống va dùng trên đốc nổi về cơ bả không khác các thiết bị chống va chúng ta đã dùng trên tàu thủy. Chống va (con lươn, con chạch) có thể làm bằng kim loại hoặc gỗ. Kích thước dễ chấp nhận con chạch 200x220 (mm). Hình ảnh minh họa kết cấu chống va trên đốc nổi được trình bày tại hình 6.20. Hình 6.19. 141 Hình 6.20