Ch¬ng 6
thiÕt bÞ kÐo
6.1. Kh¸i niÖm chung 6.1.1. T¸c dông cña thiÕt bÞ kÐo
Trong qu¸ tr×nh khai th¸c cña tµu cã thÓ xuÊt hiÖn c¸c kh¶ n¨ng tµu ph¶i kÐo c¸c tµu kh¸c hoÆc ®îc c¸c tµu kh¸c kÐo. V× vËy trªn tµu ph¶i ®îc trang bÞ c¸c thiÕt bÞ kÐo.
ThiÕt bÞ kÐo lµ tæng hîp c¸c linh kiÖn vµ thiÕt bÞ nh»m ®¶m b¶o chøc n¨ng kÐo nh: d©y c¸p kÐo, mãc kÐo, puli ®Þnh híng kÐo, cung kÐo, vßng l¨n díi mãc kÐo, con l¨n ®Þnh híng, c¸c cét bÝch ë mòi, m¹n, ®u«i, lç dÉn c¸p, x«ma luån d©y, têi kÐo, v.v.
6.1.2. Ph©n lo¹i thiÕt bÞ kÐo
ThiÕt bÞ kÐo trªn tµu gåm 2 lo¹i: ThiÕt bÞ kÐo ®¬n gi¶n: têi kÐo, c¸p kÐo, cét bÝch, lç dÉn h íng, v.v.
ThiÕt bÞ kÐo phøc t¹p: mãc kÐo (d¹ng kÝn hoÆc d¹ng hë) c¶ hai lo¹i nµy l¹i ®îc ph©n ra lµm hai lo¹i kh¸c n÷a lµ: lo¹i cã lß xo gi¶m chÊn vµ lo¹i kh«ng cã lß xo gi¶m chÊn.
6.1.3. Ph¬ng ph¸p kÐo
Th«ng thêng cã ba ph¬ng ph¸p kÐo:
H×nh 6.1. C¸c ph¬ng ph¸p kÐo tµu.
§Èy tµu (h×nh 6.1 ,a): sö dông phæ biÕn trªn tuyÕn néi ®Þa,
dïng ®Ó thay ®æi vÞ trÝ tµu lín trong c¶ng. KÐo tµu (h×nh 6.1, b): sö dông phæ biÕn trªn tuyÕn giao th«ng
néi ®Þa, biÓn.
150
Lai tµu (h×nh 6.1, c) : sö dông trong vïng: vÞnh, vòng, c¶ng, v.v.
6.1.4. Yªu cÇu ®èi víi thiÕt bÞ kÐo
§¶m b¶o søc bÒn ch¾c trong qu¸ tr×nh khai th¸c cña tµu.
Bè trÝ thuËn tiÖn cho khai th¸c. Ph¶i cã thiÕt bÞ tù ®éng thay ®æi chiÒu dµi d©y cho tµu ho¹t
®éng ë vïng b¬i kh«ng h¹n chÕ. Víi tµu kÐo dïng c¸p kÐo cã ®êng kÝnh c¸p dC lín, ph¶i cã m¸y
têi quÊn c¸c chi tiÕt ph¶i ®îc b«i tr¬n dÇu mì thêng xuyªn. C¸c chi tiÕt cña thiÕt bÞ kÐo tuyÖt ®èi kh«ng ®îc ®Ó c¹nh
s¾c.
§êng kÝnh c¸p: dC = m.n trong ®ã: m sè bã trong d©y. n sè sîi trong mçi bã. NÕu sè sîi trong bã bÞ ®øt tõ (8 ‚ 10)% th× ph¶i thay c¸p
kh¸c.
Tµu dÇu, tµu chë ho¸ chÊt dÔ ch¸y, c¸p kÐo ph¶i lµ c¸p sîi thùc vËt hoÆc c¸p sîi tæng hîp. C¸p sîi thùc vËt mçi n¨m ph¶i ng©m hai lÇn trong níc muèi víi nång ®é (2 ‚ 3) kg/m3.
6.2. D©y c¸p kÐo 6.2.1. Kh¸i niÖm chung
D©y c¸p kÐo thêng lµm b»ng d©y c¸p thÐp, c¸p thùc vËt, hoÆc c¸p sîi nh©n t¹o. Víi c¸p ch∙o, sîi thùc vËt chØ dïng sîi døa, gai d©y, gai manina, trong ®ã c¸p ch∙o Ýt ®îc sö dông cßn c¸c c¸p sîi nh©n t¹o ®îc sö dông réng r∙i h¬n bëi u ®iÓm cña nã lµ: nhÑ h¬n c¸p thÐp 2 lÇn, nhÑ h¬n c¸p thùc vËt (2 ‚ 3) lÇn, cã ®é ®µn håi lín. Do vËy khi sö dông c¸p sîi nh©n t¹o th× kh«ng cÇn ph¶i cã thiÕt bÞ gi¶m chÊn.
C¸p thÐp ®îc sù dông phæ biÕn nhÊt, v× nã cã ®é bÒn cao, ®Ó ®¶m b¶o ®é mÒm dÎo cña c¸p theo thêi gian, øng lùc ®øt c¸p t¹i mäi chç thêng lÊy RT £ (120 ‚ 140) kG/mm2.
6.2.2. Trang bÞ c¸p thÐp
ViÖc x¸c ®Þnh kÝch thíc c¸p thÐp cho tµu biÓn dùa vµo ®Æc trng cung cÊp cña thiÕt bÞ: EN (hoÆc NC), sau khi cã gi¸ trÞ cña ®Æc trng cung cÊp cña thiÕt bÞ, ta chän chiÒu dµi c¸p thÐp theo d¹ng b¶ng cña Qui ph¹m, trong ®ã c¸c gi¸ trÞ trung gian cña EN (hoÆc NC) ®îc lÊy theo phÐp néi suy tuyÕn tÝnh. Trong mäi trêng hîp chiÒu dµi d©y c¸p kÐo l ‡ 150 m, th«ng thêng l = (180 ‚ 300) m, nhng kh«ng nªn lÊy l >300 m.
151
6.2.3. TÝnh to¸n d©y c¸p kÐo trªn c¸c tµu kÐo
§Ó x¸c ®Þnh ®êng kÝnh, qui c¸ch d©y c¸p kÐo vµ chiÒu dµi cña nã, ta cÇn ph¶i x¸c ®Þnh ®îc lùc c¨ng trªn d©y c¸p kÐo Z, kG.
6.2.3.1. X¸c ®Þnh lùc c¨ng trªn mãc kÐo (d©y c¸p kÐo)
theo thùc nghiÖm
Trong qu¸ tr×nh tÝnh to¸n, ta bá qua träng lîng b¶n th©n cña d©y c¸p kÐo vµ x¸c ®Þnh d©y c¸p kÐo ë tr¹ng th¸i toµn t¶i cña tµu.
1 X¸c ®Þnh Z cho c¸c ph¬ng tiÖn ®îc kÐo cã d¹ng tho¸t n
íc.
7/ 3.
Z = 0,00173.(1+d).vS , T.
.
D L
B.L T
trong ®ã: L, B, T kÝch thíc chñ yÕu cña tµu ®îc kÐo, m. vS tèc ®é cña ®oµn ®îc kÐo, hl/g. D lîng chiÕm níc cña tµu, T. d hÖ sè hiÖu chØnh, phô thuéc vµo chong chãng cña tµu kÐo. d = 0,10 cho chong chãng cã vßng quay chËm vµ võa. d = 0,15 cho tµu cã hai chong chãng vµ mét ®éng c¬. d = 0,30 cho tµu cã hai chong chãng, hai ®éng c¬. 2 X¸c ®Þnh Z cho c¸c ph¬ng tiÖn ®îc kÐo cã d¹ng phao, ô
næi.
M).vS
2, T.
Z = (k.S + m.w Trong ®ã: S diÖn tÝch mÆt ít cña phao, hoÆc ô næi, m2, S
M diÖn tÝch phÇn ng©m níc sên gi÷a cña phao, ô næi, m2.
= (2T + B).L w
k = 0,2 ; m = 50 c¸c hÖ sè. vS tèc ®é di chuyÓn cña phao hoÆc ô næi, hl/h, thêng lÊy :
vS » 5 hl/g.
3 X¸c ®Þnh Z khi kÐo ®oµn sµlan.
M
M).
2 , kG.
w Z = (0,2.S + 4,5.w .vS
l 0
M diÖn tÝch ng©m níc sên gi÷a cña xµ lan, m2.
trong ®ã: vS tèc ®é ®oµn xµ lan, vS = (2,5 ‚ 3), m/s. S diÖn tÝch ng©m níc cña xµ lan, m2. w
l0 chiÒu dµi ®o¹n th©n èng, m. 4 TÝnh theo c«ng thøc thùc nghiÖm: (theo c«ng suÊt m¸y
Ne)
øng lùc ®øt c¸p ®îc tÝnh lµ: RD = 0,01.k.Ne = k.pH , T. trong ®ã: pH øng lùc kÐo ®Þnh møc, T, pH = 0,01.Ne. Ne c«ng suÊt m¸y chÝnh, cv.
152
k hÖ sè bÒn, phô thuéc vµo c«ng suÊt kÐo, k = 5
cho d©y c¸p cã chiÒu dµi l ‡ 100 m. ChiÒu dµi d©y c¸p kÐo cã thÓ lÊy theo b¶ng hoÆc c«ng thøc
thùc nghiÖm sau:
2.l = , m.
R.h S 1000
TP k.
U
trong ®ã: RTP søc c¶n toµn phÇn cña tµu ®îc kÐo, kG. hS chiÒu cao sãng, lÊy theo b¶ng cÊp sãng Beaufor, m. kU hÖ sè "d¬" cña c¸p. §é "d¬" cña c¸p lµ kh¶ n¨ng co gi∙n tµu trong ®éi h×nh khi ®îc kÐo, phô thuéc vµo søc c¶n toµn phÇn RTP, tra theo b¶ng 6.1.
B¶ng 6.1. HÖ sè ®é “d¬” cña c¸p
5.0 2.5
25.0 00 20.0 00 15.0 00 10.0 00 00 00
RTP , kG. kU 0,30 0,24 0,18 0,12 0,06 0,0 32
Chó ý: §èi víi c¸c gi¸ trÞ RTP trung gian, kU ®îc lÊy theo phÐp néi suy bËc nhÊt.
6.2.3.2. X¸c ®Þnh lùc c¨ng trªn d©y c¸p kÐo
Trong thùc tÕ khai th¸c, ta ph¶i tÝnh tíi søc c¶n toµn phÇn cña ®oµn xalan lµ: tæng søc c¶n riªng cña ®oµn xµ lan vµ søc c¶n cña d©y c¸p kÐo tøc lµ: RTP = R + RC , kG.
trong ®ã: R søc c¶n cña ®oµn sµlan tÝnh nh phÇn §éng häc tµu thñy cã ®Ó ý ®Õn ¶nh hëng cña c¸c phÇn nh«, nh¸m, ¶nh hëng cña sãng, giã vµ luång l¹ch h¹n chÕ, v.v., kG.
RC søc c¶n ma s¸t cña d©y c¸p kÐo khi chuyÓn ®éng trong n íc, kG.
RC = RMS (c) = (1/2).(kM.c.D c.2l.dC.r .v2), kG. trong ®ã: kM hÖ sè nh¸m cña d©y c¸p, víi c¸p thÐp: k = 1,25, c¸p thùc vËt: k = 1,5.
c =1,2 hÖ sè lùc c¶n cña h×nh trô ®Æt vu«ng gãc víi dßng
ch¶y ë sè Reynolds tõ 104 ‚ 2.105.
D c hÖ sè tÝnh ®Õn sù gi¶m lùc c¶n cña d©y c¸p kÐo do cã ®é
nghiªng víi mÆt ph¼ng n»m ngang (gãc a ), tra b¶ng 6.2.
2.l chiÒu dµi toµn bé cña d©y c¸p kÐo, m. dC ®êng kÝnh d©y c¸p kÐo, m. r mËt ®é cña níc, kG.s2/m4. v tèc ®é cña tµu kÐo, m/s.
153
H×nh 6. 2. S¬ ®å tµu kÐo víi d©y c¸p nghiªng gãc a .
B¶ng 6.2. Gi¸ trÞ D c phô thuéc vµo gãc nghiªng a .
10 20 30 40 50 60 70 80
0,176 0,364 0,577 0,839 1,192 1,732 2,747 5,671 0,030 0,076 0,173 0,309 0,492 0,686 0,854 0,936 a , ®é. tga D c
Ta cã: tga = víi: f =
+ , m.
)1
(R.2 TP
f )l2.123,0 (
l.P R C R.2
TP
trong ®ã: P träng lîng d©y c¸p kÐo gi÷a tµu kÐo vµ tµu ®îc kÐo, kG.
l nöa chiÒu dµi d©y c¸p kÐo, m. TPR søc c¶n toµn bé cña tµu ®îc kÐo, kG.
NÕu gäi Z lµ søc c¶n toµn bé cña ®oµn sµlan ®îc kÐo vµ søc c¶n cña d©y c¸p kÐo trong níc, hay lµ lùc c¨ng trªn d©y c¸p kÐo, tøc:
Z = R + RC, do ®ã: RT = k.Z, kG. trong ®ã: k hÖ sè an toµn, phô thuéc vµo lùc c¨ng d©y, khi Z =
(1,00 ‚ 1,53) T th× chän k =7. RT øng lùc ®øt c¸p cña d©y, kG hoÆc T.
6.3.Mãc kÐo, puli ®Þnh híng kÐo 6.3.1. Mãc kÐo
Trªn tµu hiÖn nay ngêi ta thêng dïng mãc kÐo, mµ c¸c kÝch
thíc c¬ b¶n cña chóng ®îc cho trong d¹ng b¶ng.
154
H×nh 6. 3. S¬ ®å kÕt cÊu mãc kÐo a mãc kÐo tr¬n; b mãc kÐo cã lß xo gi¶m chÊn. 1 mãc kÐo; 2 tay g¹t; 3 m¸ kÑp; 4 tÊm h∙m; 5 tÊm nÐn; 6 lß xo gi¶m chÊn; 7 cung kÐo; 8 m¸ kÑp; 9 con l¨n.
6.3.2. Puli ®Þnh híng kÐo
Puli ®Þnh híng kÐo ®îc sö dông trªn mét sè tµu kÐo s«ng, hå vµ tµu biÓn cã vïng b¬i h¹n chÕ. Têi kÐo trªn c¸c tµu nµy ®îc ®Æt ë ®u«i, d©y c¸p kÐo ®i tõ tang têi vÒ puli ®Þnh híng kÐo ë phÝa mòi, vßng qua puli ®i vÒ phÝa ®u«i tµu. S¬ ®å kÕt cÊu cho ë h×nh 6.4
155
H×nh 6. 4. S¬ ®å puly ®Þnh híng kÐo.
6.4. Chi tiÕt cè ®Þnh mãc kÐo vµ puli ®Þnh híng kÐo
Mãc kÐo ®îc cè ®Þnh víi th©n tµu b»ng cung kÐo, chèt hoÆc thanh cã gi¸ trît con l¨n. Mãc kÐo cè ®Þnh b»ng thanh, dïng cho tµu kÐo c¶ng ®Ó ®¶o vÞ trÝ tµu trong c¶ng. Trªn tµu kÐo s«ng, hå, phÇn lín mãc kÐo ®îc cè ®Þnh b»ng chèt.
6.4.1. Cung kÐo vµ chèt
Cung kÐo lµ mét dÇm thÐp trßn hoÆc «van. §êng däc trôc cña cung kÐo ®îc x©y dùng hoÆc nh mét cung trßn, hoÆc nh mét cung trßn b¸n kÝnh lín kÕt hîp víi hai cung trßn b¸n kÝnh nhá.
Cung kÐo ®îc liªn kÕt víi vá bao tµu b»ng c¸c chèt ®i qua tai cña cung kÐo vµ c¸c tÊm nèi cung kÐo víi vá bao tµu. Ngoµi ra cung kÐo cã thÓ liªn kÕt víi vá bao tµu b»ng hµn.
T l.R
ViÖc tÝnh to¸n cung kÐo thùc hiÖn b»ng ph¬ng ph¸p ®óng dÇn, c¨n cø theo øng lùc ®øt c¸p. Khi ®ã m« men chèng uèn tiÕt diÖn ngang cña cung kÐo lµ:
C H
W ‡ Wmin = 13,2. , cm3. s
156
CH øng suÊt ch¶y cña vËt liÖu lµm cung kÐo, kG/cm2.
trong ®ã: RT øng lùc ®øt c¸p, kG.
s kho¶ng c¸ch ®o theo ph¬ng ngang gi÷a c¸c gèi ®ì cña
thanh kÐo, cm.
H×nh 6. 5. Cung kÐo 1 cung kÐo; 2 chèt; 3 m∙ kÑp.
6.4.2. Vßng l¨n cña mãc kÐo
C¸c mãc kÐo vµ puli ®Þnh híng kÐo khi di chuyÓn tõ mÆt
ph¼ng ®èi xøng cña tµu sang bªn m¹n ®îc dùa trªn c¸c vßng l¨n.
Vßng l¨n lµ mét h×nh thÐp gãc hoÆc h×nh hép lµm theo h×nh d¹ng cong cña cung kÐo, vßng l¨n chØ ®ì mãc kÐo vµ puli vµ chØ ®ì mét phÇn t¶i träng cña nã.
M« men chèng uèn tiÕt diÖn ngang cña vßng l¨n ë gi÷a nhÞp lµ: W, cm3. -
l.R
3
T 10. C H
W ‡ Wmin = 0,46. , cm3. s
CH øng suÊt ch¶y cña vËt liÖu lµm vßng l¨n, kg/cm2.
trong ®ã: RT øng lùc ®øt c¸p cña d©y c¸p kÐo, kG.
s l kho¶ng c¸ch ®o theo ph¬ng th¼ng ®øng gi÷a c¸c ®Õ
®ì cña vßng l¨n, m.
157
H×nh 6. 6. Vßng l¨n díi mãc kÐo.
C¸c thanh chèng ®øng ®îc kiÓm tra theo ®iÒu kiÖn nÐn tõ phÇn t¸c dông th¼ng ®øng cña lùc c¨ng trªn d©y c¸p kÐo.
6.5. C¸c chi tiÕt dïng ®Ó ®Þnh híng vµ giíi h¹n d©y c¸p kÐo, buéc
6.5.1. Vßm cuèn kÐo
Vßm cuèn kÐo cã nhiÖm vô b¶o vÖ cho ngêi vµ c¸c trang thiÕt bÞ bè trÝ ë trªn tµu nhÊt lµ phÇn ®u«i, ®¶m b¶o sù di ®éng nhÞp nhµng cña c¸p kÐo tõ m¹n nµy sang m¹n kia díi t¸c dông cña lùc c¨ng khi c¸p kÐo. Vßm cuèn kÐo ®îc ®Æt ë ®u«i tµu kÐo, ®i ngang tõ m¹n nµy
sang m¹n kia.
ChiÒu cao vßm cuèn kÐo x¸c ®Þnh theo ®êng c¸p kÐo ®i trong mÆt ph¼ng ®èi xøng cña tµu tõ ®iÓm cè ®Þnh c¸p ®Õn lan can, tÊm ch¾n sãng phÝa ®u«i tµu.
Vßm cuèn kÐo cã d¹ng gièng h×nh parabol vßm cuèn cã ®o¹n n»m ngang, chiÒu dµi ®o¹n n»m ngang tèi thiÓu lµ: lN ‡ B1/6, trong ®ã: B1 chiÒu réng tµu t¹i vÞ trÝ ®Æt vßm cuèn kÐo) vµ kÓ vÒ mçi m¹n B1/6 tõ mÆt ph¼ng ®èi xøng cña tµu.
Vßm cuèn kÐo ®îc gia cêng t¹o h×nh d¹ng ch÷ L nh»m t¨ng ®é æn ®Þnh vµ ®øng v÷ng cña vßm cuèn, c¸c cét chèng gia cêng nµy ®Æt t¹i mÆt ph¼ng ®èi xøng hoÆc ®èi xøng qua mÆt ph¼ng nµy.
Vßm cuèn vµ cét chèng ®îc lµm tõ thÐp èng trßn. M« men chèng uèn cña vßm cuèn lµ:
-
l.S.d
3
2 C
10.
C H
W ‡ Wmin = 0,35. , cm3. s
158
trong ®ã: dC ®êng kÝnh c¸p kÐo, mm. S chiÒu dµi c¸p kÐo, m.
CH = min{s
CH ; 0,7s
B} giíi h¹n ch¶y cña vËt liÖu, kG/
l kho¶ng c¸ch gi÷a c¸c cét chèng hoÆc cét chèng vµ lan can tµu, lÊy gi¸ trÞ lín nhÊt, cm. s
B giíi h¹n bÒn cña vËt liÖu lµm vßm cuèn, kG/cm2.
cm2. s
H×nh 6. 7. Vßm cuèn kÐo.
2 S.d
DiÖn tÝch tiÕt diÖn ngang cña mçi nh¸nh cét chèng lµ: FC , cm2.
C H C¸c ®¹i lîng lÊy nh c«ng thøc ë trªn.
FC ‡ FC min = 0,03. , cm2. s
6.5.2. Cét kÐo
Cét kÐo gåm: cét sö dông cho môc ®Ých kÐo vµ cét sö dông cho môc ®Ých kÐo buéc. C¸c cét bÝch kÐo, buéc thêng ®îc ®Æt ë mòi, m¹n, ®u«i.
6.5.2.1. Cét bÝch m¹n
§Æt däc theo m¹n tµu, c¸ch mÐp m¹n tõ (1,5 ‚ 2,0).DB, víi: DB
®êng kÝnh cét bÝch.
Cét bÝch ë vïng cã m¹n gi¶, th× ë ®é cao ngang víi m¹n gi¶ ngêi ta hµn c¸c tai mãc ®Ó ng¨n d©y c¸p tôt xuèng. §êng kÝnh cét bÝch: DB ‡ 10dC, víi: dC ®êng kÝnh c¸p.
6.5.2.2. Cét bÝch mòi
159
Cét bÝch mòi ®îc ®Æt riªng rÏ t¹o thµnh tõ mét hoÆc hai cét ng¾n, cøng, ®øng, ®îc nèi víi c¸c tÊm ®ì vµ ®Æt tríc mÐp sèng mòi mét kho¶ng tõ (2 ‚ 3 ).DB.
6.5.2.3. Cét bÝch ®u«i
CH.
Cét kÐo ®u«i thêng gåm hai cét ®øng, th¼ng, nèi víi nhau b»ng thanh xµ n»m ngang. §é bÒn cña cét ph¶i ®îc ®¶m b¶o díi t¸c dông cña øng lùc ®øt c¸p víi øng suÊt ph¸t sinh lµ: s £ 0,95.s Víi cét kÐo ®¬n, m« men chèng uèn cÇn thiÕt cña cét lµ W:
W ‡ Wmin = , cm3. s
l.R T .95,0
C H
trong ®ã: l chiÒu dµi phÇn c«ngson cña cét, cm.
Sau khi cã m« men chèng uèn W, ngêi ta dùa vµo ®å thÞ h×nh 6. . ®Ó x¸c ®Þnh chiÒu dµy cÇn thiÕt d cña thµnh èng vµ ®êng kÝnh trung b×nh cho phÐp cña cét:
DCP = D d , mm.
trong ®ã: D, d ®êng kÝnh ngoµi vµ chiÒu dµy cña èng lµm cét, mm.
Cét kÐo ®«i cã thanh xµ n»m ngang ®îc tÝnh to¸n víi t¶i träng tøc thêi, tøc lµ víi øng lùc ®øt c¸p T0 = RT ë t¹i mÆt ph¼ng ®èi xøng cña cét. Sau ®ã mçi cét ®îc kiÓm tra nh lµ mét cét ®øng riªng biÖt.
TR.5,2
C¸c thanh xµ cã diÖn tÝch tiÕt diÖn ngang ®îc tÝnh theo c«ng thøc:
C H
F ‡ Fmin = , cm2. s
C¸c ®¹i lîng ®îc gi¶i thÝch nh trªn.
160
H×nh 6.8. Cét kÐo
161
b)
c)
H×nh 6.8. C¸c cét kÐo buéc a cét buéc m¹n; b cét buéc ®u«i; c cét buéc mòi
162
H×nh 6. 9. §å thÞ ®Ó x¸c ®Þnh chiÒu dµy thµnh èng.