SỨC BỀN THÂN TÀU Lời nói đầu Trong công cuộc đổi mới đất nước hiện nay,chúng ta tự hào rằng: Việt Nam chung ta là một cường cuốc hàng đầu về đóng tàu trên thế giới. Theo đó phát triển nghành đóng tàu cũng vì một mục đích đua nước ta đến năm 2020 trở thành một nước công nghệp phát triển ổn định để từ đó tự chủ về kinh tế . Để thực hiện mục tiêu đó ta cần cố gắng học tập. Đây là bài tập lớn môn SỨC BỀN THÂN TÀU. Được sự hướng dẫn đầy nhiệt tình của thầy ĐỖ QUANG THẮNG và quá trình làm bài tập của bản thân. Tính toán tàu hàng 2000DWT. Trong quá trình tính toán có đều gì sai xót mong thầy cho ý kiến để phần bài tập lớn của em hoàn thiên hơn. Em xin chân thành cảm ơn ! Nha trang, ngày 21 tháng 05 năm 2011 Sinh viên Phan Minh Thuật SVTH: Phan Minh Thuật Trang 1 GVHD:Đỗ Quang Thắng SỨC BỀN THÂN TÀU A : Các Thông Số Của Tàu Mẫu - Trọng tải của tàu : 2000T - Chiều dài thiết kế : L TK = 70 (m) - Chiều dài tàu : L = 67 (m) - Chiều rộng lớn nhất : B max = 10.80 (m) - Chiều rộng tàu : B = 10.80 (m) - Chiều cao mạn : D = 5.40 (m) - Chiều chìm : d = 4.40 (m) -Trọng lượng vỏ : TP v 650= -Tọa độ trọng tâm của vỏ : mx v 4,2 −= -(75% dự trữ , 100 % hàng hóa , 25% dằn) B : Kích thước tàu thiết kế: - Chiều dài : L max = 79 (m) - Chiều rộng : B max = 12.8 (m) - Chiều cao : H max = 6.2 (m) Phân bố khối lượng hàng hóa theo chiều dài của tàu Các số liệu đề bài : (75% dự trữ , 100% hàng hóa , 25% dằn) - Khối lượng máy móc 40T phân bố từ 41 SS → - Hàng hóa 2000T phân bố từ sườn 174 SS → - Trọng lượng thủy thủ 2T ( 52 SS → ) - Dữ trữ 100T ( 41 SS → ) và ( 2017 SS → ) - Dằn : 200T ( 194 SS → ) SVTH: Phan Minh Thuật Trang 2 GVHD:Đỗ Quang Thắng SỨC BỀN THÂN TÀU Phần I : Cân Bằng Tàu Trên Nước Tĩnh I : Phân bố trọng lượng vỏ tàu trên các sườn Tàu có mmLm 67= được chia thành 20 khoảng sườn - Trước hết để vẽ được đường phân bố trọng lượng của vỏ tàu , ta đi xác định các thông số sau :          = = = 20 20 20 11 00 v v v P mP P mP P mP (1.1) - Theo đề nghị của các nhà đóng tàu Nga thì có thể lấy giá trị gần đúng giá trị hệ số m = 1,18 - Tiếp theo ta xác định các thông số 10 ,mm (Phân bố khối lượng theo tàu béo đầy ) nên tình các hệ số trên theo các công thức sau k m ξ .365,0667,0 0 += k m ξ .365,0667,0 1 −=  Trong đó k ξ là tỷ số giữa hoành độ trọng tâm của vỏ và khoảng sườn lý thuyết )(65.3 67 73 . 20 67 . 20 m L L L L m tk ===∆ Như vậy k ξ được xác định : 65,0 65,3 4,2 −= − = ∆ = L x v k ξ Thay k ξ vào biều thức (1.2) ta được kết quả như sau 89,0)65,0(.365,0667,0 1 =−−=m 45,0)65,0(.365,0667,0 0 =−+= m như vậy ta xác định được các thông số sau :          === === === t T P mP t T P mP t T P mP v v v 28,92 20 )(650 .89,0 20 63,14 20 )(650 45,0 20 35,38 20 )(650 .18,1 20 11 00 Vậy ta có P = 38,35 t , P0 = 14,63 t , P1 =28,92 t - Xác định các chiều cao bậc thang 10 , δδ , việc xác định được dựa theo công thức sau : SVTH: Phan Minh Thuật Trang 3 GVHD:Đỗ Quang Thắng SỨC BỀN THÂN TÀU -      = − = − = = − = − = 95,3 6 63,1435,38 6 57,1 6 28,9235,38 6 0 0 1 1 PP PP δ δ - Vẽ đường phân bố trọng lượng vỏ tàu theo phương pháp gần đúng . Theo phương pháp này đường phân bố trọng lượng vỏ tàu được lập dưới dạng đường bậc thang với giá trị lớn nhất của đường bậc thang là tương ứng với vị trí tập trung trọng lượng vỏ tàu lớn . Đồng thời trọng lượng của tàu ở phạm vị giữa tàu có trọng lượng không đổi và phân bố đều trên từng khoảng sườn , với chiều dài của đoạn phân bố đều phụ thuộc vào hệ số đầy và hệ số lăng trụ tàu - Bảng phân bố khối lượng vỏ tàu theo khoảng từng khoảng sườn được dựa theo các số liệu sau Với các số liệu : P = 38,35 t , P1 = 28.92 t , P0 = 14,63 t , ξk = -0,60 , δ1 = 1,57 , δ0 = 3,95 0-1 30.02 1-2 31.03 2-3 32.68 3-4 34.32 4-5 36.96 5-6 37.61 6-7 39.25 7-8 39.25 8-9 39.25 9-10 39.25 10-11 39.25 11-12 39.25 12-13 39.25 13-14 39.25 14-15 34.48 15-16 29.71 16-17 24.94 17-18 21.17 18-19 15.41 19-20 10.64 Bảng I : Số liệu phân bố khối lượng vỏ tàu theo từng khoảng sườn SVTH: Phan Minh Thuật Trang 4 GVHD:Đỗ Quang Thắng SỨC BỀN THÂN TÀU - Từ các số liệu trên ta dùng excel để vẽ đồ lược đồ phân bố khối lượng vỏ tàu hay trọng lượng vỏ tàu theo phương pháp gần đúng (hình thang) . Trên biểu đồ ứng với mỗi khoảng sườn thì tương ứng với từng khối lượng vỏ và được phân bố đều trên sườn . Trọng lượng vỏ tàu ở đoạn giữa tàu có giá trị không đổi và phân bố đều trên từng khoảng sườn , với chiều dài đoạn phân bố đều phụ thuộc vào hệ số đầy và hệ số lăng trụ tàu . Trong đường phân bố trọng lượng vỏ tàu được phân bố theo tàu có dạng béo đầy , đoạn thẳng phân bố đều dài hơn\ Như vậy với các số liệu trên ta vẽ biểu đồ phấn bố trọng lượng của tàu (đường có dạng giống đường phân bố của tàu béo đầy Đường phân bố trọng lượng vỏ tàu - Vẽ đường phân bố trọng lượng hàng hóa trên tàu Các số liệu đề bài : (75% dự trữ , 100% hàng hóa , 25% dằn) - Khối lượng máy móc 40T phân bố từ 41 SS → - Hàng hóa 2000T phân bố từ sườn 174 SS → - Trọng lượng thủy thủ 2T ( 52 SS → ) - Dữ trữ 100T ( 41 SS → ) và ( 2017 SS → ) - Dằn : 200T ( 194 SS → )  Như vậy trọng lượng hàng hóa phân bố trên tàu là : - Khối lượng máy móc 40T phân bố từ 41 SS → - Hàng hóa của tàu 100%. 2000T (100% hàng hóa) - Dữ trữ : 75% .100T = 75T phân bố từ sườn ( 40 SS → ) và ( 2017 SS → ) (75% dữ trữ) - Dằn :25%. 200T= 50t ( 194 SS → ) (25% dằn) - Trọng lượng thủy thủ 2T ( 52 SS → ) SVTH: Phan Minh Thuật Trang 5 GVHD:Đỗ Quang Thắng SỨC BỀN THÂN TÀU  Đương phân bố khối lượng máy móc : vì khối lượng máy móc 40T phân bố từ 41 SS → nên ta có đường phân bố sau :  Đường phân bố dự trữ : Vì tàu có khối lượng dữ trữ : 75% . 100T = 75 T phân bố từ sườn ( 40 SS → ) và ( 2017 SS → ) nên ta phân như sau SVTH: Phan Minh Thuật Trang 6 GVHD:Đỗ Quang Thắng SỨC BỀN THÂN TÀU  Đường phân bố trọng lượng dằn : theo đề bài có trọng lượng dằn :25%. 200T=50T ( 194 SS → ) (25% dằn) như vậy tao phân bố như sau  Đường phân bố trọng lượng thủy thủ : theo đề bài trọng lượng thủy thủ bằng 2T phân bố ( 52 SS → ) nên ta có biều đồ sau : SVTH: Phan Minh Thuật Trang 7 GVHD:Đỗ Quang Thắng SỨC BỀN THÂN TÀU  Đường phân bố trọng lượng hàng hóa : theo đề bài trọng lượng hàng hóa bằng 100%.2000T =2000T phân bố ( 174 SS → ) nên ta có biều đồ sau : Tải trọng hàng hóa phân bố lên tàu là : (dùng phương pháp công họa đồ) Cộng 4 đồ thị ở phía trên ta được khối lượng (dằn , dự trữ , thủy thủ , máy móc,hang hóa) ta được đồ thị sau : SVTH: Phan Minh Thuật Trang 8 GVHD:Đỗ Quang Thắng SỨC BỀN THÂN TÀU Xác định tọa độ trọng tâm của tàu BảngIII : Phân bố tải trọng từ khoảng sườn (0-1) đến (19-20) Các thành phần tải trọng Trọng lượng Phân bố khối lượng Tổng hàng ngang 0-1 1-2 2-3 3-4 4-5 5-6 6-7 7-8 8-9 9-10 10-11 11-12 12-13 13-14 14-15 15-16 16-17 17-18 18-19 19-20 Vỏ tàu 650 t 30,02 31,03 32,68 34,32 36,96 37,61 39,25 39,25 39,25 39,25 39,25 39,25 39,25 39,25 34,48 29,71 24,94 21,17 15,41 10,64 650,65 Mày móc 40 t 13.33 13.33 13.33 40 Thủy thủ 2 t 0.66 0.66 0.66 2 Dự trữ 75 t 12.5 12.5 12.5 12.5 12.5 12.5 75 Dằn 50 t 3.57 3.57 3.57 3.57 3.57 3.57 3.57 3.57 3.57 3.57 3.57 3.57 3.57 3.57 3.57 50 Hàng hóa 2000t 153.84 153.84 153.84 153.84 153.84 153.84 153.84 153.84 153.84 153.84 153.84 153.84 153.84 Tổng hàng dọc ∑ i P 30.02 56.84 59.17 60.81 195.03 195.02 196.66 196.66 196.66 196.66 196.66 196.66 196.66 196.66 191.89 187.12 182.35 37.24 31.48 23.14 2817 Hệ số cánh tay đòn x -9,5 -8,5 -7,5 -6,5 -5,5 -4,5 -3,5 -2,5 -1,5 -0,5 0,5 1,5 2,5 3,5 4,5 5,5 6,5 7,5 8,5 9,5 Tổng ∑ 20 0 . ii xP - 285.2 - 483.1 - 443.8 - 395.3 -1073 -877.6 -688.3 -491.7 -295 -98.33 98.33 295 491.7 688.3 863.5 1029 1185 279.3 267.6 219.8 -287.25 SVTH: Phan Minh Thuật Trang 9 GVHD:Đỗ Quang Thắng SỨC BỀN THÂN TÀU Công thức tính trọng II ) : Xác định đường phân bố lực nổi theo chiều dài khi tàu nằm cân bằng trên nước tĩnh A : Cân bằng dọc tàu trên nước tĩnh Các tỷ lệ xích của đồ thị thủy tĩnh S : 1mm = 1m2 Xf : 1mm = 0.001m V : 1 mm = 1 m3 Xc : 1 mm =0.001m D : 1mm = 1 tấn Zc : 1 mm = 0.001m α ,β,δ : 1000 mm = 1 R : 1 mm =0.1 m  Như phần trên ta thấy tổng trọng lượng của tàu là : 2817 tấn 1. Vì 2817 tấn mà tỷ lệ xích D : 1mm = 1 tấn nên chiều dài từ trục tọa độ O1 đến đường D là 2817 mm Như vậy ta tính được các thông số sau  Mớn nước trung bình : tb T : mmm H H T m tk tb 7,55692 4,5 2,6 67,495767,4957 ≈===  Tọa độ c x tại mớn mước xác định : (tỷ lệ xích Xc : 1 mm =0.001m) Tọa độ f x tại mớn mước xác định : (Xf : 1mm = 0.001m)  Diện tích mặt đường nước tại mớn nước xác định là ; ( S : 1mm = 1m2 ) 2 88,842 67 73 . 8,10 9.12 .67,647.1.67,647 m L L B B S m tk m tk ===  Thể tích lượng chiếm nước tại tàu mớn nước đang xét V (1 mm = 1 m3 ) SVTH: Phan Minh Thuật Trang 10 GVHD:Đỗ Quang Thắng m L L x m tk f 77,1 67 73 63,1001,0.8,1631 −=−=−= m L L x m tk c 388,0 67 73 .35661,0.001,0.61,356 === [...]... Thuật (5) ∆L b( x ) = * (5) * γ 2 Trọng Lượng (Hàng hóa , vỏ tàu , dằn thủy thủ) (16) 0,00 867.9 3598.3 SỨC BỀN THÂN TÀU KK Đường biểu diễn lực cắt Đường biểu diễn momem uốn SVTH: Phan Minh Thuật Trang 17 GVHD:Đỗ Quang Thắng SỨC BỀN THÂN TÀU SVTH: Phan Minh Thuật Trang 18 GVHD:Đỗ Quang Thắng SỨC BỀN THÂN TÀU Phần II : Cân Bằng Trên Sóng và Dưới Sóng A : Cân Bằng Trên Sóng 1 Chọn mô hình sóng Trochoid... Phan Minh Thuật Trang 23 GVHD:Đỗ Quang Thắng 0 Hiệu chỉnh mômen bổ sung 0 8 0 Hiệu chỉnh lực cắt bổ sungtrên sóng SỨC BỀN THÂN TÀU Biểu Đồ Lực Nổi Bổ Sung Trên Sóng SVTH: Phan Minh Thuật Trang 24 GVHD:Đỗ Quang Thắng SỨC BỀN THÂN TÀU SVTH: Phan Minh Thuật Trang 25 GVHD:Đỗ Quang Thắng SỨC BỀN THÂN TÀU B : Cân Băng Tàu Dưới Đáy Tàu Từ số liệu phần trên ta vẽ được profile đáy song Trên đây là profile sóng... (7) (8) 0 (9) 0 Bảng biểu đồ lực cắt và mô men bổ sung đáy sóng SVTH: Phan Minh Thuật Trang 29 GVHD:Đỗ Quang Thắng SỨC BỀN THÂN TÀU Biểu đồ lực nổi bổ sung đáy song SVTH: Phan Minh Thuật Trang 30 GVHD:Đỗ Quang Thắng SỨC BỀN THÂN TÀU SVTH: Phan Minh Thuật Trang 31 GVHD:Đỗ Quang Thắng SỨC BỀN THÂN TÀU Phần III : Uốn Chung Tàu A : Xác định ứng suất pháp xuất Bước I : Chọn trục so sánh Bước II :Tính các yếu... Trang 27 GVHD:Đỗ Quang Thắng SỨC BỀN THÂN TÀU  ξ0 L ∑ (7 ) V =  ∑ (2) + ∑ (6) +ψ  e e 20 ∆L  (8) V xc  (4) + ξ 0 (7) + ψ L ∑ = ∑ ∑ e e 20 ∆L2  cnbnnb   ξ 0 = −3,61.10 −3 ⇒ 0 b = 0,03m ⇒ ψ = 0,013 Sau khi hiệu chỉnh theo các số liệu trên ta được profile sóng như sau : Đây là profile sóng khi tàu đã được cân bằng SVTH: Phan Minh Thuật Trang 28 GVHD:Đỗ Quang Thắng SỨC BỀN THÂN TÀU Diện tích STT mặt... +ψ e 20 = ∆L2 ∑ e  SVTH: Phan Minh Thuật Trang 21 GVHD:Đỗ Quang Thắng SỨC BỀN THÂN TÀU Ta được kế quả  ξ 0 = 2,059.10 −3 m  −3 b = 0,07 m ⇒ ψ = 10 rad Sau khi hiệu chỉnh theo các số liệu trên ta được profile sóng như sau : Đây là profile sóng khi tàu đã được cân bằng SVTH: Phan Minh Thuật Trang 22 GVHD:Đỗ Quang Thắng SỨC BỀN THÂN TÀU STT sườn lý thuyết 1 Diện tích mặt cắt ngang trên nước tĩnh ω... hòa của mặt cắt ngang dầm tương với kết cấu thân tàu thực hiện như sau:Quá trính tính toán ta tính được các số liệu sau : Bước I : Tính khoảng cách từ trục trung hóa đền trục so sánh : Trước hết để xách định được khoảng cách từ trục so sánh đến trục trung hòa ta cần phải các định các thông số sau SVTH: Phan Minh Thuật Trang 34 GVHD: Đỗ Quang Thắng SỨC BỀN THÂN TÀU 20 - ∑ F Z i i =1 i = - 1736,80 (m.cm2)... vẽ theo lý thuyết nhưng trên thực tế so với tàu thật thì mạn tàu thường không vuông góc với mặt nước nên phân bố thể tích dọc chiều dài tàu không đều , do đó profile sóng sẽ được dịch chuyển một đoạn SVTH: Phan Minh Thuật Trang 19 GVHD:Đỗ Quang Thắng SỨC BỀN THÂN TÀU là e (tùy thuộc vào tàu nằm trên đỉnh sóng và đáy sóng mà ta dịch chình profile sóng lên hay xuống ) Đối với tàu nằm trên đỉnh sóng ta...   2    L  x g − x c   73  − 3,72 − 0,388   Tđ 1 = Ttb −  tk + x f   = 6m  R  = 5,7 −  2 + (−1,77)  473,17    2    SVTH: Phan Minh Thuật Trang 11 GVHD:Đỗ Quang Thắng SỨC BỀN THÂN TÀU Đồ thị bonjean sau khi được đặt Tm,Td  Như vây ta các xác định được các diện tích mặt cắt ngang cuả tàu mẫu Để có được diện tích mặt cắt ngang tàu thiết kế ta phải áp dụng công thức Tm=5,3m... − α ) − = −0,285 m  = −1,46.1,26(1 − 0,795) − λ  73     Như vậy ta lại phải hạ đường profile xuống một đoạn e để được profile sóng thực tế SVTH: Phan Minh Thuật Trang 20 GVHD:Đỗ Quang Thắng SỨC BỀN THÂN TÀU ω k Hệ số Số thứ Diện tích cánh tay (2).(3) tự sườn mặt cắt đòn (k) lý thuyết ngang (3) (4) trên nước tĩnh Diện tích trên sóng tàu thiết kế ωw (5) Hiệu của 2 diện tích ωw − ωs (6) (7) (8)... ω mau Btk H tk = ω mau 1,3714 Bm H m Như vậy ta thực hiện tính toán diện tích mặt cắt ngang tàu thiết kế Ta được bảng sau (trước hết cần tính SVTH: Phan Minh Thuật Trang 12 GVHD:Đỗ Quang Thắng SỨC BỀN THÂN TÀU 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 Hệ sô cánh tay đòn (2) -10 -9 -8 -7 -6 -5 -4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 5 6 7 18 19 8 9 5,03 2,19 40,75 19,18 20 10 0,00 0,00 Số thứ tự sườn diện tích mặt . Quang Thắng SỨC BỀN THÂN TÀU KK Đường biểu diễn lực cắt Đường biểu diễn momem uốn SVTH: Phan Minh Thuật Trang 17 GVHD:Đỗ Quang Thắng SỨC BỀN THÂN TÀU SVTH:. Trang 2 GVHD:Đỗ Quang Thắng SỨC BỀN THÂN TÀU Phần I : Cân Bằng Tàu Trên Nước Tĩnh I : Phân bố trọng lượng vỏ tàu trên các sườn Tàu có mmLm 67= được chia