Bài tập lớn sức bền thân tàu

Chia sẻ: Nguyen Thoai | Ngày: | Loại File: DOC | Số trang:41

Thêm vào BST

Báo xấu

377
lượt xem 101
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Đóng tàu và vận tải biển là ngành công nghiệp quan trọng trên thế giới nói chung và nước ta nói riêng. Hàng năm có rất nhiều tai nạn trên biển xảy ra gây thiệt hại rất lớn về người và tài sản , những tai nạn đó chủ yếu là do thiên tai mà tàu gặp phải trên biển thiên tai thì khó tránh khỏi nhưng thiệt hại do thiên tai thì chúng ta hoàn toàn có thể giảm nhẹ được, ví dụ như cách bố trí hàng hóa, thuyền viên… trên tàu một cách hợp lý sẽ giúp cho tàu tránh được những...

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Bài tập lớn sức bền thân tàu

Triệu Công Thuận/Lớp: 51CTT/MSSV: 51160683 GVHD: Ðỗ Quang Thắng Lời Mở Đầu Đóng tàu và vận tải biển là ngành công nghiệp quan trọng trên thế giới nói chung và nước ta nói riêng. Hàng năm có rất nhiều tai nạn trên biển xảy ra gây thi ệt h ại r ất l ớn v ề người và tài sản , những tai nạn đó chủ yếu là do thiên tai mà tàu gặp phải trên biển thiên tai thì khó tránh khỏi nhưng thiệt hại do thiên tai thì chúng ta hoàn toàn có thể giảm nhẹ được, ví dụ như cách bố trí hàng hóa, thuyền viên… trên tàu một cách hợp lý s ẽ giúp cho tàu tránh được những trạng thái nguy hiểm như ứng suất, lực cắt, mômen uốn… Môn Lý thuyết tàu là môn cơ sở ngành đầu tiên nó cho chúng em hiểu về đường hình, đặc điểm, đặc tính, tính chất của con tàu, và môn Kết cấu thân tàu nó hướng chúng em đi đến kết cấu, liên kết của từng chi tiết cụ thể của tàu. Còn môn Sức bền thân tàu nó góp phần giải quyết những vấn đề về tính an tòan của một con tàu đ ủ an toàn tránh đ ược nh ững tr ường hợp nguy hiểm như khi có sóng, tàu lằm trên đỉnh sóng hay tàu l ằm trên đáy sóng nó gây ra ứng suất cụ bộ rất nguy hiểm. Vì vậy môn Sức bền thân tàu sẽ giải quyết một phần nào của vấn đề an toàn nó cho chúng ta biết về cách bố trí hàng hóa như vậy thì mức đ ộ nguy hi ểm như thế nào. Môn Sức bền thân tàu sẽ góp phần cho chúng em hiểu rõ hơn về đóng một con tàu an toàn và tiết kiệm. Em xin cảm ơn thầy Đỗ Quang Thắng đã tận tình giảng dạy và hướng dẫn để em hoàn thành bài tập lớn này. Mặc dù đã có nhiều cố gắng nhưng do trình độ và thời gian có hạn nên sai sót là điều khó tránh khỏi, nên em rất mong thông cảm và chỉnh sửa cho em. Em xin chân thành cảm ơn./ Sinh viên thực hiện Triệu Công Thuận Bài tập lớn Sức Bền Thân Tàu Trang 1
Triệu Công Thuận/Lớp: 51CTT/MSSV: 51160683 GVHD: Ðỗ Quang Thắng A. Thông số tàu mẫu: Tàu hàng khô 2000T: • Chiều dài lớn nhất : Lmax = 70 m • Chiều dài thiết kế : Ltk = 67 m • Chiều cao : H = 5.4 m • Chiều rộng tàu : B = 10.8 m • Trọng lượng vỏ : Pv = 650T • Hoành độ trọng tâm vỏ xv = -2.5 m Trường hợp tính toán số 4: 25% hàng hóa, 50% dự trữ, 25% dằn. B. Kích thước tàu thiết kế: Tàu hàng khô 2000T (Ltk= 76m, B = 12m, H = 6m) C. Phân bố tải trọng: • Khối lượng máy móc (Sườn 1- Sườn 4) : 40T • (Sườn 4 – Sườn 17) Hàng hóa : 2000T • Trọng lượng thủy thủ (Sườn 2 – Sườn 5) : 2T • Trọng lượng nước dằn (Sườn 4 – Sườn 19) : 200T • Dự trữ : 100T (S1-S4 và S17- S20) D. Các hệ số so với tàu mẫu: L 76 kl = = = 1.08 Lm 70 • B 12 kb = = = 1.11 • Bm 10.8 H 6 • kH = = = 1.11 H m 5.4 Bài tập lớn Sức Bền Thân Tàu Trang 2
Triệu Công Thuận/Lớp: 51CTT/MSSV: 51160683 GVHD: Ðỗ Quang Thắng Phần I: Cân Bằng Tàu Trên Nước Tĩnh Phân bố tải trọng trên các sườn I. Tàu có lm=76(m) được chia thành 20 khoảng sườn -Trước tiên để vẽ được đường phân bố trọng lượng vỏ tàu ta phải xác định các thông số sau:  Pv 650  P = m 20 = 1.18 20 = 38.35   Pv 650  Po = m0 = 0.427 = 13.88 20 20   Pv 650  P1 = m1 20 = 0.907 20 = 29.48  trọng lượng vỏ tàu. Trong đó: Pv m, m0 , m1 các hệ số chọn theo thực ngiệm. Ta chọn (theo đề nghị các nhà đóng tàu Nga). m=1.18 Xác định m0, m1 theo các biểu thức sau: m0 = 0.667 + 0.365ξk = 0.667+0.365 x (-0.658) = 0.427 m1 = 0.667 - 0.365ξk = 0.667-0.365 x (-0.658)= 0.907 trong đó: ξ - là tỉ số giữa hoành độ trọng tâm vỏ tàu xv và khoảng sườn lý thuyết. L 76 ∆L = = = 3.8m 20 20 xv − 2.5 ξk = = = −0.658 ∆L 3.8 Các chiều cao các bậc thang δ 0 , δ 1 của tàu được xác định theo công thức: P − Po 38.35 − 13.88  δ 0 = 6 = = 4.0783  6  δ = P − P1 = 38.35 − 29.48 = 1.4783 1  6 6 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 tương ứng với vị trí tập trung tr ọng lường vỏ tàu lớn. Đồng thời trọng lượng của tàu ở phạm vi giữa tàu có tr ọng Bài tập lớn Sức Bền Thân Tàu Trang 3
Triệu Công Thuận/Lớp: 51CTT/MSSV: 51160683 GVHD: Ðỗ Quang Thắng 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 từng khoảng sườn được dựa theo các số - liệu sau đây. P = 38.35 tấn; P1 = 29.48 tấn; P0 = 13.88 tấn; δ0 = 4.07; δ1 = 1.47; ξk = -0.658. Khoảng sườn Tải trọng vỏ tàu(tấn) S0-1 29,48 S1–2 30,95 S2–3 32,42 S3–4 33,89 S4–5 35,36 S5–6 36,83 S6–7 38,35 S7–8 38,35 S8–9 38,35 S 9 – 10 38,35 S 10 – 11 38,35 S 11 – 12 38,35 S 12 – 13 38,35 S 12 – 14 38,35 S 14 – 15 34,23 S 15 – 16 30,16 S 16 – 17 26,09 S 17 – 18 22,02 S 18 – 19 17,95 S 19 – 20 13,88 Tổng tải 650.06 trọng(tấn) Bảng phân bố tải trọng vỏ tàu theo khoảng sườn. Từ số liệu trên ta dùng Ms Excel để lược đồ phân bố khối lượng vỏ tàu theo - phương pháp gần đúng( hình thang). Trọng lượng vỏ tàu đoạn giữa tàu có giá trị không đổ và phân bố đ ều trên từng khoảng sườn, với chiều dài đoạn phân bố đều phụ thuộc vào hề số đầy thể tích và hệ số lăng trụ tàu. Đường phân bố trọng lượng vỏ tàu được phân bố theo tàu có dạng béo đầy đoạn thẳng phân bố đều hơn. Bài tập lớn Sức Bền Thân Tàu Trang 4
Triệu Công Thuận/Lớp: 51CTT/MSSV: 51160683 GVHD: Ðỗ Quang Thắng Biểu đồ phân bố trọng lượng vỏ tàu theo khoảng sườn -Vẽ biểu đồ phân bố lượng tải trọng trên tàu: Trường hợp tải trọng đề bài đã cho: 25% hàng hóa; 50% dự trữ; 25% dằn . Bài tập lớn Sức Bền Thân Tàu Trang 5
Triệu Công Thuận/Lớp: 51CTT/MSSV: 51160683 GVHD: Ðỗ Quang Thắng Từ bảng trên ta tính được tọa độ trọng tâm tàu: n ∑px i i − 390.5853 i =1 xg = = 4.45 = −1.14m P 1291.953  Biểu đồ phân bố trọng lượng máy móc theo khoảng sườn Trọng lượng máy móc là 40 Tấn phân bố từ S1-S4, nên ta có biểu đồ sau: Bài tập lớn Sức Bền Thân Tàu Trang 6
Triệu Công Thuận/Lớp: 51CTT/MSSV: 51160683 GVHD: Ðỗ Quang Thắng  Biểu đồ phân bố trọng lượng hàng hóa theo khoảng sườn Tàu có khối lường hàng hóa là 25%*2000T = 500T, phân bố từ S4-S17  Biểu đồ phân bố trọng lượng dằn theo khoảng sườn Tàu có tải trọng dằn là 25%*200T = 50T, phân bố từ sườn S4-S19, nên ta phân bố như sau: Bài tập lớn Sức Bền Thân Tàu Trang 7
Triệu Công Thuận/Lớp: 51CTT/MSSV: 51160683 GVHD: Ðỗ Quang Thắng  Biểu đồ phân bố trọng lượng thủy thủ theo khoảng sườn Tàu có tải trọng thủy thủ là 2T, phân bố từ S2-S5, nên ta phân bố như sau:  Biểu đồ phân bố trọng lượng dự trữ theo khoảng sườn Tàu có tải trọng dự trữ là 50%*100T = 50T, phân bố từ sườn (S1-S4) và (S17-S20), nên ta phân bố như sau: Bài tập lớn Sức Bền Thân Tàu Trang 8
Triệu Công Thuận/Lớp: 51CTT/MSSV: 51160683 GVHD: Ðỗ Quang Thắng Từ đó ta vẽ được biểu đồ phân bố tổng tải trọng phân bố lên các khoảng sườn cho toàn tàu: Bài tập lớn Sức Bền Thân Tàu Trang 9
Triệu Công Thuận/Lớp: 51CTT/MSSV: 51160683 GVHD: Ðỗ Quang Thắng II. Xác định đường phân bố lực nổi theo chiều dài tàu khi tàu nằm cân bằng trên nước tĩnh. 1.Cân bằng dọc tàu trên nước tĩnh. Để tàu nổi cân bằng trên nước cần thỏa mãn điều kiện về lực và mômen tác dụng lên tàu như sau: = P D  g = c x x Từ kết quả P=1291.953 tấn, sử dụng đồ thị đường cong thủy tĩnh của tàu ta xác định các thông số cơ bản sau: (sau khi đo trên tàu mẫu ta nhân với các hệ số kb, kh tương ứng ra số liệu tàu thiết kế). Các tỉ lệ xích của đồ thị thủy tĩnh: S: 1 mm = 1m2; xf : 1mm = 0.001m V: 1mm = 1m3; xc: 1mm = 0.001m D: 1mm = 1 tấn; Zc: 1mm = 0.001m Α,β,δ: 100 mm = 1; R : 1 mm = 0.1 m Phần trên ta đã tính được tổng tải trọng tác dụng lên tàu là P = 1291.953 tấn. Theo tỷ lệ của D: 1mm = 1 tấn nên trong bản vẽ ta lấy D ra 1 đoạn bằng 1291.953 mm. Bài tập lớn Sức Bền Thân Tàu Trang 10
Triệu Công Thuận/Lớp: 51CTT/MSSV: 51160683 GVHD: Ðỗ Quang Thắng Từ đó ta tính được các thông số sau:  Mớn nước trung bình: Htk 6 Ttbtk = Ttb * = 2500.78 * = 2778.64mm = 2.77 m Hm 5.4  Tọa độ xc tại mớn nước xác định: Ltk 76 = 332.23 * 0.001 * = 0.376m Xc = Xc * 0.001 * Lm 67  Tọa độ xf tại mớn nước xác định: Ltk 76 Xf = -164.08*0.001* = -0.164* = -0.186m Lm 67  Diện tích mặt đường nước tại mớn nước xác định: Ltk Btk 76 6 = 564.21* = 710.40 (m2) S = 564.77*1* Lm Bm 67 5.4  Thể tích lường chiếm nước tại mớn nước đang xét: Ltk Btk Htk 76 12 6 = 1260.35* = 1761.47( m3) V = 1260.35* Lm Bm Hm 67 10.8 5.4  Bán kính nghiêng dọc R: 2 2  Ltk   76     R = Rm * 0.1 *  Lm  = 1051.52 * 0.1 *  67  = 121.90m 6  Htk    5.4  Hm  Bài tập lớn Sức Bền Thân Tàu Trang 11
Triệu Công Thuận/Lớp: 51CTT/MSSV: 51160683 GVHD: Ðỗ Quang Thắng  Tọa độ zc được xác định như sau: Htk 6 Zc = 1066.65* =1066.65* =1.185m Hm 5.4  Từ đó ta lập được bảng tóm tắt các giá trị sau: S V R xG xf Xc Ttb D Thông số Zc (m) ( tấn) (m2) (m3) (m) (m) (m) (m) (m) Giá trị 710.40 1761.47 122.90 1.185 -1.14 -0.186 0.376 2.77 1291.95  Từ bảng trên ta xác định được giá trị Tm và Tđ của tàu đang thiết kế:   x g − x c   − 1.14 − 0.376  L  76 Tm = Ttb +  − x f   R  = 2.77 +  2 − (−0.186)   = 2.296m  2     122.90    T = T −  L + x  x g − x c  = 2.77 −  76 + ( − 0.186 )  − 1.14 − 0.376  = 3.239m    f      R  d tb 2 2 122.90     Thay giá trị Tm và Tđ vào đồ thị Bonjen (Tm, Tđ đã 2) để xác định diện tích các mặt cắt ngang ϖ i trên mặt nước tĩnh. Sau khi đo ta nhân ωi với tỉ lệ xích là ra các ωi tàu thiết kế như sau: Bài tập lớn Sức Bền Thân Tàu Trang 12
Triệu Công Thuận/Lớp: 51CTT/MSSV: 51160683 GVHD: Ðỗ Quang Thắng Bài tập lớn Sức Bền Thân Tàu Trang 13
Triệu Công Thuận/Lớp: 51CTT/MSSV: 51160683 GVHD: Ðỗ Quang Thắng  Tiến hành cân bằng lần 1: Bảng tổng hợp diện tích mặt đường nước ωi Sườn Hệ số cánh tay đòn (2)x(3) (1) (2) (3) 0 -10 0 0 1 -9 5.18 -46.62 2 -8 11.25 -90 3 -7 17.46 -122.22 4 -6 24.01 -144.06 5 -5 28.95 -144.75 6 -4 30.32 -121.28 7 -3 29.87 -89.61 8 -2 29.3 -58.6 9 -1 28.8 -28.8 10 0 28.61 0 11 1 27.51 27.81 12 2 27.32 54.64 13 3 26.83 80.49 14 4 26.58 106.32 15 5 25.06 125.3 16 6 21.12 126.72 17 7 14.79 103.53 18 8 9.06 72.48 19 9 4.15 37.35 20 10 0 0 Tổng ∑(3) = 416.17 ∑(4) = -111.3 Từ số liệu trên ta tinh được: D1 = ∑(3) *ΔL*γ = 416.17*3.8*1.025 = 1620.982 (Tấn) ∑ (4) = 3.8 * − 111.3 = −0.0016m Xc1 = ΔL* ∑ (3) 416.17 Điều kiện cân bằng lần 1:  D − D1 1291.95 − 1620.982 = = 25.5% ≤ (0.1 ÷ 0.5). D 1291.95  .  Bài tập lớn Sức Bền Thân Tàu X G − X c1 − 1.14 − (−0.0016)  = 1.5% ≤ 10.05 ÷ 0.1) Trang ( 4 =  L 76 
Triệu Công Thuận/Lớp: 51CTT/MSSV: 51160683 GVHD: Ðỗ Quang Thắng Điều kiên cân bằng: (Không Thỏa) (Không Thỏa)   Tiến hành cân bằng lần 2: Bài tập lớn Sức Bền Thân Tàu Trang 15
Triệu Công Thuận/Lớp: 51CTT/MSSV: 51160683 GVHD: Ðỗ Quang Thắng  1291.863 − 1620.982 D − D1 Tm 2 = Tm1 + = 2.296 + = 1.84m γS 1.025 * 710.80   T = T + D − D1 = 3.239 + 1291.863 − 1620.982 = 2.79m  d2 đ1 γS 1.025 * 710.80  ωi Sườn Hệ số cánh tay đòn (2)x(3) (1) (2) (3) 0 -10 0 0 1 -9 3.6376 -32.7384 2 -8 8.5558 -68.4464 3 -7 13.8764 -97.1348 4 -6 19.7994 -118.796 5 -5 24.2766 -121.383 6 -4 25.5798 -102.319 7 -3 25.1306 -75.3918 8 -2 24.545 -49.09 9 -1 24.048 -24.048 10 0 23.5512 0 11 1 23.0544 23.0544 12 2 22.5572 45.1144 13 3 22.0602 66.1806 14 4 21.7144 86.8576 15 5 20.3434 101.717 16 6 16.833 100.998 17 7 11.4268 79.9876 18 8 6.7632 54.1056 19 9 2.976 26.7876 20 10 0 0 Tổng ∑(3) = 340.729 -104.54 Từ số liệu trên ta tính được: D1 = ∑(3) *ΔL*γ = 341.44*3.8*1.025 = 1329.91 (Tấn) ∑ (4) = 3.8 * − 98.06 = −1.09m Xc1 = ΔL* ∑ (3) 341.44  D − D2 1291.863 − 1329.91 Điều kiên = = 2.9% ≤ (0.1 ÷ 0.5). D 1291.863  cân bằng: .  (Không  X G − X c 2 = − 1.14 − (−1.09) = 0.06%(0.05 ÷ 0.1) Thỏa)  L 76  Bài tập lớn Sức Bền Thân Tàu Trang 16
Triệu Công Thuận/Lớp: 51CTT/MSSV: 51160683 GVHD: Ðỗ Quang Thắng (Thỏa)   Tiến hành cân bằng lần thứ 3: 1291.863 − 1329.91  Tm 3 = Tm 2 + γS = 1.84 + 1.025 * 710.80 = 1.788m D−D2   T = T + D − D 2 = 2.79 + 1291.863 − 1329.91 = 2.738m  d3 đ2 γS Bài tập lớn025 * 710n Thân Tàu 1. Sức Bề.80  Trang 17
Triệu Công Thuận/Lớp: 51CTT/MSSV: 51160683 GVHD: Ðỗ Quang Thắng Hệ số cánh tay Sườn đòn ωi -1 -2 (2)x(3) -3 0 -10 0 0 1 -9 3.47 -32.74 2 -8 8.22 -68.45 3 -7 13.47 -97.13 4 -6 19.33 -118.80 5 -5 23.70 -121.38 6 -4 25.02 -102.32 7 -3 24.57 -75.39 8 -2 23.98 -49.09 9 -1 23.49 -24.05 10 0 22.99 0 11 1 22.50 23.05 12 2 22.01 45.11 13 3 21.51 66.18 14 4 21.14 86.86 15 5 19.80 101.72 16 6 16.34 101.00 17 7 11.06 79.98 18 8 6.52 54.11 19 9 2.96 26.79 20 10 0 0 Tổng 332.06 -104.55 Từ số liệu trên ta tinh được: D3 = ∑(3) *ΔL*γ = 332.06*3.8*1.025 = 1293.40 (Tấn) ∑ (4) = 3.8 * − 104.55 = −1.20m Xc3 = ΔL* ∑ (3) 332.06 Bài tập lớn Sức Bền Thân Tàu Trang 18
Triệu Công Thuận/Lớp: 51CTT/MSSV: 51160683 GVHD: Ðỗ Quang Thắng  D − D3 1291.863 − 1293.401 Điều kiên = = 0.12% ≤ (0.1 ÷ 0.5). D 1291.863  cân bằng: .  (Thỏa)  X G − X c 3 = − 1.14 − (−1.116) = 0.07% ≤ (0.05 ÷ 0.1) (Thỏa)  L 76   Bài tập lớn Sức Bền Thân Tàu Trang 19
Triệu Công Thuận/Lớp: 51CTT/MSSV: 51160683 GVHD: Ðỗ Quang Thắng Biểu đồ phân bố lực nổi Biểu đồ phân bố trọng lượng Bài tập lớn Sức Bền Thân Tàu Trang 20