Tính kết cấu Tàu nhiều thân

Tiêu đề: Tính kết cấu Tàu nhiều thân Sun 4 Jul 2010 - 7:48

Nguồn: [You must be registered and logged in to see this link.]

Tàu nhiều thân: Tính kết cấu - Phần 1

MỞ ĐẦU

Tàu nhiều thân có những tính năng hàng hải ưu
việt như tính ổn định, độ lắc êm và tốc độ vượt trội so với tàu một thân
cùng kích cỡ. Ở Việt Nam vài năm lại đây, một số nơi đã đưa vào sử
dụng tàu hai thân vào phục vụ hành khách đường thuỷ trong ngành du
lịch, xu hướng này đang mở rộng. Vận chuyển đường thủy từ đất liền đến
các hải đảo có cự ly trung bình (khoảng 50 – 60 hải lý) hướng tới đảm
bảo an toàn, đạt được tốc độ hải trình khoảng 25hải lý/giờ được đặt ra
như một tiêu chí mà tàu hai thân được cho là đáp ứng được.

Theo xu hướng này, tại Việt Nam một số kiểu
catamaran chở khách đã được nghiên cứu chế tạo - bằng vật liệu nhôm hay
composite, ngoài tiêu chí về an toàn và tốc độ, cần đạt được tiêu chí
phù hợp với nhu cầu người sử dụng và tính kinh tế.Đến thời điểm này, Việt Nam và nước ngoài, có rất ít tài
liệu ban hành về thiết kế catamaran. Các mẫu tàu đang được sử dụng trên
thế giới đều là độc quyền của một số công ty, và tài liệu thiết kế các
loại tàu đó vẫn là bí mật . Các tàu được chế tạo tại Việt Nam vẫn được
thực hiện theo thiết kế của nước ngoài, chưa có cơ quan thiết kế nào ở
nước ta thực hiện hoàn chỉnh thiết kế kỹ thuật về loại tàu này, nhất là
với tàu vỏ composite.Thực tế này gây trở ngại cho
các cơ sở đóng tàu cũng như nhà thiết kế, thậm chí đến cả cán bộ Đăng
kiểm, khi cần thiết lựa chọn mẫu tàu, tính toán và phê duyệt thiết kế,
nếu không có sự trợ giúp của các chuyên gia về lĩnh vực này.
Tính toán kết cấu tàu hai
thân (catamaran) là bài toán phức tạp, và càng khó khăn với tàu làm bằng
vật liệu composite. Sự phát triển nhu cầu thiết kế và đóng mới tàu hai
thân phục vụ du lịch và vận tải đòi hỏi giải quyết bài toán này. Hiện
nay Quy phạm đóng tàu Việt Nam chưa có hướng dẫn cụ thể về tính toán kết
cấu và kiểm tra bền tàu hai thân. Giải pháp chủ yếu là giải trực tiếp
độ bền kết cấu trên cơ sở sơ đồ lực tác dụng và kết cấu cụ thể của từng
cầu nối. Việc này tốn nhiều thời gian và cần phải có sự hỗ trợ của các
phần mềm chuyên dùng. Phương pháp tính kết cấu tàu hai thân đã được giới
thiệu trong một số tài liệu nước ngoài, nhưng ở Việt Nam hoàn toàn chưa
có tài liệu mang tính pháp quy về vấn đề này, ngay cả tại cơ quan có
tính pháp lý cao nhất trong thiết kế tàu ở Việt Nam - cục Đăng kiểm
Việt Nam (VR).

Không giống như tàu một thân, loại tàu mà sức bền kết cấu được quy định chi
tiết bởi IMO và các hiệp hội phân cấp, các tiêu chuẩn sức bền của tàu
nhiều thân chỉ mới bắt đầu xuất hiện trong thời gian gần đây. Bộ luật an
toàn quốc tế về tàu cao tốc là tiêu chuẩn chủ yếu hiện nay có thể áp
dụng trực tiếp cho các catamaran và trimaran, là các loại tàu đáp ứng
điều kiện dành cho tàu cao tốc. Yêu cầu của luật là hợp nhất các quy
phạm của các hiệp hội phân cấp chủ yếu hiện nay. Bộ luật này hiện đang
được duyệt bởi các uỷ ban của IMO nhằm cập nhật và bổ sung để hình thành
phiên bản mới. Mặc dù hướng dẫn này vẫn đang được xét duyệt, Quy phạm
ABS mới nhất đã tham khảo tài liệu đó. Tuy nhiên, vẫn ở dưới dạng tài
liệu không chính quy, thực chất chỉ là những hướng dẫn tính toán kết
cấu, chưa phải là tài liệu pháp quy, do đó việc vận dụng tài liệu này để
tính kết cấu phải được cơ quan Đăng kiểm ở từng quốc gia xem xét cụ
thể.

Cũng như tất cả những đặc tính khác trong hoạt động của tàu, sức bền tàu hai
thân bị chi phối rất lớn bởi sự tồn tại của thể tích tách rời của thân
tàu dưới mớn nước, sự bố trí, kích thước tương đối và hình dáng của
chúng. Sự phân bố ứng suất trong các phần tử kết cấu chính phụ thuộc vào
tỉ số các kích thước cơ bản của các thân tàu riêng rẽ, cũng như thiết
kế cụ thể và kích thước tiết diện các thân và cầu nối.

Sự phức tạp của thiết kế kết cấu
tàu hai thân có thể được đặc trưng bởi số liệu thống kê từ DNV (Đăng
kiểm Na Uy), như sau: xấp xỉ 35% hư hỏng thân tàu xảy ra trong 4 năm đầu
tiên và hầu như giữ nguyên tỉ lệ này trong suốt 4 năm cuối trong quãng
thời gian 20 năm phục vụ.

Dữ
liệu này cho thấy ngay cả trên thế giới nhu cầu cải thiện kỹ thuật
thiết kế do tỉ lệ hư hỏng trong những năm vận hành đầu tiên của tàu hai
thân là khá cao. Nó cũng cho
thấy tính khả thi của việc tạo nên tuổi thọ 20 năm đối với các tàu hai
thân được thiết kế chủ yếu dựa trên cơ sở của phương pháp giải tích. Từ
dữ liệu của DNV, hầu như một nửa kết cấu bị phá huỷ đã được tăng bền
hoặc được thiết kế lại trong quá trình sửa chữa sau tai nạn. Điều
này có nghĩa là những thiết kế hoặc tiêu chuẩn hoặc quy trình công
nghệ ban đầu chưa đầy đủ.

Riêng
ở Việt Nam cho đến nay vẫn chưa có tài liệu nào về tính kết cấu loại
tàu này - đặc biệt với vỏ làm bằng vật liệu composite – được công bố một
cách chính quy, cũng chưa có Quy phạm tính toán kết cấu tàu hai thân,
do đó gây trở ngại cho các đơn vị thiết kế khi mong muốn xây dựng hồ sơ
thiết kế kỹ thuật của tàu hai thân, cũng như các cán bộ Đăng kiểm trong
việc phê duyệt thiết kế.

Xây dựng phương pháp tính
kết cấu tàu hai thân vỏ composite đáp ứng yêu cầu: đơn giản, tin cậy và
hiệu quả là nhu cầu cấp thiết đối với ngành đóng tàu ở nước ta hiện nay.

Trên cơ sở tổng hợp một số
tài liệu trong và ngoài nước, dựa vào kinh nghiệm thi công thực tế, nhóm
nghiên cứu thuộc Viện Nghiên cứu chế tạo tàu thuỷ - Trường Đại học Nha
Trang xây dựng quy trình tính kết cấu, và đặc biệt là kiểm tra bền cầu
nối tàu hai thân bằng vật liệu composite. Kết quả này được vận dụng để
thiết kế tàu hai thân chở khách vỏ composite phục vụ du lịch biển (ký
hiệu tàu CAT-01) - hồ sơ thiết kế mang tính pháp quy đầu tiên của Việt
Nam về loại tàu này.

Trong chuyên mục này, chúng
tôi sẽ lần lượt giới thiệu phương pháp tính kết cấu và kiểm tra bền cầu
nối tàu hai thân vỏ bằng vật liệu composite, có chiều dài thiết kế
không quá 50m.

Tiêu đề: Re: Tính kết cấu Tàu nhiều thân Fri 9 Jul 2010 - 16:49

Phần 2: Tải trọng thiết kế
[You must be registered and logged in to see this link.]

Tiêu đề: Re: Tính kết cấu Tàu nhiều thân Mon 30 Aug 2010 - 16:34

không biết chiều rộng cầu nối tính thế nào hả anh?

_________________
iuioy