CHƯƠNG 4. ĐẶC ĐIỂM KẾT CẤU CÁC LOẠI TÀU VẬN TẢI
4.4 ĐẶC ĐIỂM KẾT CẤU TÀU KHÁCH
4.4.1. Tuyến hình
Hình dáng đường cong diện tích sườn của tàu khách đuôi có dạng lồi . Sườn đuôi dạng V; dạng V và U nếu tàu 2 chong chóng. Tàu khách chạy biển có sườn mũi có dạng chữ Vvà U vừa ( trung gian giữa U và V), tàu khách cỡ lớn thường có dạng đáy bằng, mạn phẳng. Tàu khách nhỏ có dạng sườn vỏ dưa (sườn có độ cong). Sườn vỏ dưa có diện tích đường nước tăng không nhanh, nhưng sườn gãy góc thì diện tích đường nước tăng nhanh , nên chòng chành không tốt. Sườn gãy góc có công nghệ giảm 30% so với sườn vỏ dưa, nhưng sức cản tăng và tốn vật liệu.
4.4.2. Kiến trúc , kết cấu cơ bản
Tàu khách có thể là tàu một boong có thượng tầng nhẹ không tham gia vào uốn chung thân tàu và cũng có thể là tàu nhiều boong có boong chính bền, có boong bền của thượng tầng tầng một tham gia vào uốn chung của thân tàu.
Phương án kiến trúc, kết cấu, sự phân khoang cơ bản được xác định liên quan đến hành khách đảm bảo cho hành khách có điều kiện sống, điều kiện du lịch tốt nhất, đảm bảo an tòan ở mức cao nhất cho hành khách , phân khoang chống chìm tốt,chú ý quy phạm phòng hỏa, thiết kế lầu, thượng tầng, hành lang
Kết cấu bao giờ cũng nặng nề hơn tàu hàng cùng cỡ do có nhiều vách ngăn ngang. Thượng tầng đồ sộ , khối lượng tầng boong nhiều, mức độ thiết bị lớn . Tàu khách – hàng thường được thiết kế là tàu có mạn khô dư .
Tàu khách khác với tàu hàng khô cả về bố trí và kết cấu.
Tàu khách đi biển thường chế tạo với kích thước lớn , chiều rộng lớn, chiều cao lớn hơn tàu khác kiểu, tiện nghi đầy đủ, tàu có nhiều boong trong thân và nhiều boong thượng tầng . Mạn tàu khách có mở nhiều cửa số và nhiều cửa ra vào hoặc cửa bốc xếp hàng . Kết cấu đặc trưng tàu khách cỡ lớn là hệ thống hỗn hợp loại này khi thiết kế lưu ý đến sự tác động của mô men uốn chung và đặc biệt là độ bền cục bộ . Hiện nay tàu khách hiện đại thường kết cấu theo kiểu khách sạn cao cấp .
Tàu khách cỡ nhỏ chạy sông, trong vịnh thường kết cấu hệ thống ngang . Xuồng lướt cỡ nhỏ , kết cấu theo hệ thống dọc . Tàu trên cánh ngầm chở khách làm từ hợp kim nhôm kết cấu hàn , xuất hiện giữa thế kỷ 20 . Kích thước không lớn, thường kết cấu theo hệ thống dọc .
4.4.3. Một số đặc điểm khác
Tàu khách đòi hỏi tính ổn định cao, ngòai thỏa mãn tiêu chuẩn cơ bản về ổn định cần phải kiểm tra theo tiêu chuẩn bổ sung khách dồn về 1 mạn, tàu quay vòng , chịu tác dụng của sóng gió cùng chiều .
Với tàu khách đơn thuần, để đảm bảo tính an toàn của tàu và cải thiện tính lắc , dùng vật dằn cố định để hạ thấp trọng tâm đảm bảo cho hành khách được thoải mái , dễ chịu, đồng thời thỏa mãn yêu cầu ổn định của tàu .
KẾT CẤU ĐỘI TÀU CÔNG TRÌNH
4.5.1. Nhiệm vụ đội tàu nạo vét
Đội tàu công trình gồm: tàu nạo vét, cuốc, hút, sà lan chở đất, cẩu nổi , tàu hải đăng , bến nổi ...) để đáp ứng nhu cầu nạo vét, cuốc hút , khơi thông luồng lạch các bến bãi, cửa sông, cứu nạn, cứu đắm .
4.5. 2. Phân loại đội tàu nạo vét
Phân loại theo khả năng làm việc
Quá trình công tác của đội tàu gồm 4 giai đoạn: Tách đất - Nâng đất - Vận chuyển đất - Đổ đất
Đội tàu nạo vét chia ra 3 loại. Tàu tự đổ( tàu cuốc 81,82 , tàu cuốc Long Châu, tàu hút sông...) làm đồng thời cả 4 giai đoạn trên. Tàu không tự đổ chỉ làm 2 nhiệm vụ đầu là tách và nâng đất. Xà lan chở đất đảm nhiệm 2 nhiệm vụ cuối
Phân loại theo phương pháp tách đất
Phương pháp tách đất cơ học: Tàu cuốc 1 gầu , tàu cuốc nhiều gầu,dùng băng tải để nâng đất khỏi mặt nước .
Phương pháp tách đất thủy lực: Tàu hút bùn , dùng ống hút, ống xả, bơm ly tâm để vận chuyển đất với 2 cách vận chuyển là dùng xà lan đổ đất và dùng ống dẫn bùn
Phân loại theo phương pháp di chuyển: Tàu tự hành và không tự hành.
4.5.3. Điều kiện làm việc
Tàu thường xuyên chịu tải trọng va đập của các băng gầu lên các con lăn (với tàu cuốc), thường xuyên chịu tải trọng của trọng lượng đất rơi vào các vách nghiêng boong tàu,vách ngang của khoang đất phụ thuộc khoang đất của tàu hoặc xà lan đổ đất, thường xuyên chịu lực căng của dây cáp định vị tàu cuốc), thường xuyên chịu va đập ở bên mạn do các xà lan chở đất cập mạn xô nhau và xô vào tàu .
Các kết cấu thường xuyên tiếp xúc với bùn, nước, không khí nên tốc độ mòn gỉ nhanh. Do đặc điểm kết cấu (tàu cuốc phải khoét boong và đáy để bố trí dàn gầu, tàu hút phải khoét boong và đáy để bố trí bơm hút, xà lan chở đất khoét đáy để bố trí cửa đổ đất) nên tiết diện ngang tàu thường thay đổi đột ngột dễ gây ra tập trung ứng suất . Vì vậy cần phải gia cường thích đáng hoặc tăng chiều dày tôn ở lỗ khoét .
4.5.4. Đặc điểm kết cấu
Do có lỗ khoét lớn trong khoang đất (tàu tự hành), lỗ khoét lớn ở boong đáy (đối với tàu cuốc, hút, xà lan đất …) nên phải có biện pháp gia cường thích đáng để bù vào diện tích đã mất, giảm tập trung ứng suất do thay đổi tiết diện đột ngột và khắc phục bằng cách làm các phao mạn, sống hộp kéo dài từ vách mũi đến vách đuôi nằm tại vị trí mặt phẳng dọc tâm (xà lan chở đất) hoặc tăng chiều dày tôn ở lỗ khoét .
Hệ thống kết cấu đội tàu công trình như tàu hàng khô kết cấu thép và xà lan thép. Với tàu cuốc, hút cỡ vừa và lớn thường kết cấu hệ thống ngang .Xà lan đổ đất , tàu cuốc cỡ lớn kết cấu như tàu ang khô .Xà lan không có đáy đôi, tàu cuốc không có đáy đôi thì dàn mạn hoặc dàn đáy kết cấu hệ thống dọc, các vùng khác thì hệ thống ngang . Vách dọc trong khoang tàu cuốc kết cấu hệ thống ngang hoặc dọc .
Phân vùng hoạt đông
Các tàu công trình hoạt động trên biển phân ra 3 cấp: tàu hoạt động trong khu vực hạn chế cấp 1 , cấp 2 , cấp 3.
Tàu hạn chế cấp 1 là tàu hoạt động xa bờ không quá 20 hải lý . Hạn chế cấp 2, 3: Tàu hoạt động xa bờ không quá 50 hải lý (căn cứ vào điều kiện thực tế khu vực đó ) . Nhưng có thể trong trường hợp này là hạn chế cấp 2, trường hợp khác lại là hạn chế cấp 3, phụ thuộc vào điều kiện thực tế: thuỷ văn, thiên văn … của vùng đó .
Việc tính toán như tàu trong khu vực không hạn chế nhưng các trị số giảm 5÷10% . Chiều dày tôn giảm 5% đối với tàu hoạt động trong khu vực hạn chế cấp 1 Chiều dày tôn giảm 10 ÷15% đối với tàu hoạt động trong khu vực hạn chế cấp 2
Quy định gia cường
Vùng gia cường là vùng tháp cần gầu, giá nâng cần phải được gia cường . Nếu đế của giá nâng cần kết thúc tại boong thì chiều dày tôn boong tăng 25% và dưới chân tháp phải được đặt cột hoặc kết cấu tương đương .Tháp của cần gầu phải được kéo tới đáy và được liên kết chắc chắn với đáy hoặc phải được tựa lên vách ngang của tàu .Cơ cấu mạn của tàu hút nối với ống hút phải được gia cường sống mạn , sườn khỏe và tôn mạn tăng 25%. Xà lan chở đất, tàu cuốc tự đổ phải kiểm tra mô men quán tính tiết diện ngang của xà lan, tàu cuốc tự đổ với L > 60 m .
Tính toán các kết cấu tương tự như tàu hàng khô vỏ thép hoặc xà lan thép, đồng thời phải được kiểm tra theo điều kiện bền chung tương ứng với các trạng thái tải trọng tính toán .( Phầnquy phạm 8-B ) .
Kết cấu dàn đáy
Khoảng cách giữa mạn và các khung dàn, vách dọc khoang đất của xà lan chở đất không quá 3,5 m . Nếu khoảng cách đó lớn hơn 3,5 m thì phải bố trí cột chống, thay sống chính bởi 2 sống phụ với khoảng cách sống phụ khoảng 1 m . Đà ngang kết cấu dọc với khoảng cách không quá 3,75 m
Nếu tàu có đáy đôi thì đáy đôi kéo dài từ vách đầu đến vách đuôi trừ khoang đất của xà lan đất và tàu cuốc tự đổ . Việc tính toán như đối với tàu hàng khô .
Dàn mạn
Không phải khoang đất : Tính toán như đối với tàu hàng khô .Trong khoang đất : Có thể kết cấu dọc hoặc ngang
4. 6. ĐẶC ĐIỂM KẾT CẤU ĐỘI TÀU PHỤ TRỢ
Đội tàu phụ trợ gồm tàu kéo đẩy, lai dắt, chữa cháy, cấp dầu, cấp nước … 4.6.1. Chức năng, nhiệm vụ tàu kéo đẩy , lai dắt
Kéo đẩy, lai dắt các phương tiện không tự hành quay tr , các phương tiện lớn khi ra vào cầu , chữa cháy, cứu đắ , cấp dầu, cấp nước cho các phương tiện, công trình ven biển cũng như các phương pháp phụ trợ khác .
4.6.2. Phân loại
Phân loại theo khu vực hoạt động.
Kéo đẩy biển
Kích thước tàu không hạn chế, công suất máy lớn, thường hoạt động dài trên biển, có tính hành hải cao.
Kéo đẩy ven biển
Thường kích thước tàu và công suất máy hạn chế hơn . Kích thước của tàu phụ thuộc vào chiều sâu luồng lạch.
Kéo đẩy cảng
Thường yêu cầu tính cơ động của tàu cao nên chiều dài tàu ngắn, tính quay trở cao . Cả 3 loại trên đều được thiết kế theo quy phạm đóng tàu biển vỏ thép.
Kéo đẩy sông
Kích thước tàu phụ thuộc vào chiều sâu và hình thù luồng lạch.
Phân loại theo hình thức lai dắt , chia ra tàu kéo ; tàu đẩy ; tàu lai dắt
Tùy theo công dụng , vùng họat động , người ta chia ra tàu kéo biển ( tàu kéo viễn dương , tàu kéo biển chuyên tuyến) , tàu kéo nội địa ( tàu kéo cảng, sông, vịnh ) và tàu kéo cứu hộ .
Do đặc điểm tuyến đường và trạng thái có hàng của phương tiện , thiết kế tàu kéo phải đảm bảo đủ lực đẩy cần thiết để kéo các phương tiện .
4.6.3. Đặc điểm kết cấu chung
Đối với các loại thường trung bình , nhỏ , ven biển đi sông được kết cấu hệ thống ngang .Tàu lớn đi biển có thể kết cấu hệ thống dọc.
Khoang máy được gia cường, khoảng cách các sườn khỏe cách nhau không quá 4 khoảng sườn.
Sống mũi phải được kéo về sau vách mũi khoảng 3 khoảng sườn, tiết diện sống mũi không được phép giảm .
Tàu nhỏ, đáy đơn kết cấu hệ thống ngang, đà ngang đáy đặt tại mỗi khoảng sườn . Không cho phép dùng kết cấu sống phụ giảm nhẹ cho dàn đáy của tàu kéo Khi nhịp sườn > 3 m ta đặt sống mạn .
Các kích thước cơ cấu của tàu còn được tính theo công suất máy theo quy phạm đóng tàu nội địa .
Cần gia cường tại đế tời kéo (Tàu kéo, tàu lai), mạn tàu lai dắt, giá đẩy của tàu đẩy phải được gia cường bằng cách tăng chiều dày tôn tại đó, gia cường thêm các cơ cấu khỏe đặt tại vùng kết cấu đó như bố trí cột chống , vách dọc ...
Tàu kéo - đẩy chạy biển và vịnh thường có dạng đáy vát mạn phẳng, bán kính lượn hông của các tàu kéo chạy biển từ 0,8 ÷ 1,5 m . Các tàu kéo chạy sông thì đáy bằng và bán kính lượn hông lớn ( R < 0,8 m ).Các tàu kéo biển và viễn dương được thiết kế sườn giữa có độ nghiêng không lớn nhằm tăng cánh tay đòn ổn định tĩnh khi nghiêng góc không lớn. Các sườn mũi thường có dạng chữ V. Sống mũi có độ nghiêng tương đối lớn và thường áp dụng dạng đuôi tuần dương. Các tàu kéo sử dụng vùng nước nông có dạng đuôi vòm .
Với tàu kéo biển , phải tăng chiều dài tàu để giảm nhỏ sức cản và nâng cao khả năng chịu sóng gió của phương tiện .Tàu kéo sông , mớn nước cạn, chiều dài tàu phải tăng lên một cách thỏa đáng .
Chiều rộng của tàu kéo thường được tính tóan theo yêu cầu của tính ổn định . Với tàu kéo sông, phải xét tới điều kiện ảnh hưởng của luồng lạch. Về mặt bố trí, chiều rộng của tàu kéo còn chịu ảnh hưởng của yêu cầu về diện tích mặt boong và kích thước của khoang máy . Tàu kéo lắp 2 máy chính , chiều rộng của tàu được xác định theo chiều rộng nhỏ nhất cần thiết của khoang máy .
Tàu kéo sông thường bị hạn chế luồng lạch , không có nghiêng dọc phía lái . Để phát huy đầy đủ hiệu suất của chân vịt, hình dáng lái tàu kéo sông thiết kế theo dạng vòm .
Đặc điểm cấu trúc và bố trí tàu kéo
Tàu kéo có thượng tầng đặt giữa chiều dài tàu . Do không gian chật hẹp nên thượng tầng mở rộng tối đa và phải quan tâm lối đi thông mạn . Các tàu kéo có độ cong dọc lớn và mạn giả nghiêng vào trong .
Đặc điểm cấu trúc và bố trí tàu đẩy
Kích thước tàu đẩy phải được xét cùng với đòan tàu đẩy . Độ nghiêng dọc của đuôi tàu là 4%L