Giáo trình thiết bị lái tàu thủy

o người nổi trên mặt nước ở vị trí có lợi nhất, phao nịt thường được làm bằng nhiều tấm nhựa bọt nối với nhau. Yêu cầu: Phao tròn cứu sinh phải có màu vàng da cam có ghi trên tàu, chủ tàu. Tín hiệu tự bốc cháy được nối với phao bằng đoạn dây dài 1,5 m. Phao cứu sinh phải giữ cho người nổi được 24 g (nước ngọt). áo cứu sinh phải có hai lớp mỗi lớp nhiều bông, dồn đầy nỉ. Các đặc tính cơ bản của thiết bị cứu sinh cá nhân. Bảng 5.7. Trang bị phao tròn cứu sinh cho các tàu Loại tàu Chiều dài tàu L, m. Số lượng phao tròn cứu sinh Số lượng chung Số phao có đèn tự đốt Số phao có dây cứu sinh Tàu khách Tàu công nghiệp Hải sản và tàu có công dụng đặc biệt L < 15 15  L < 31 31  L < 61 61  L < 122 122  L < 183 183  L < 244 244  L 4 6 8 12 18 24 36 1 2 50% nhưng  6 nt nt nt nt Mỗi mạn  1 Tàu hàng Tàu dầu và tàu cá L < 15 15  L < 31 31  L 2 4 8 1 2 4 Bảng 5.8. Các đặc tính của phao nhẹ cứu sinh. Các đặc tính CC12 CC18 CC24 Các kích thước chính, mm. Chiều dài 1730 2250 3550 Chiều rộng 1530 1550 1850 Chiều cao 460 500 500 Khối lượng phao (có người và trang thiết bị), kg. 475 780 1275 Khối lượng phao có thiết bị, kg. 180 270 420 Số lượng người trên phao 4 8 Số lượng người bám vào dây cứu sinh. 10 14 16 Số khoang kín nước 6 8 10 Bảng 5.9. Đặc tính cơ bản của phao tròn cứu sinh. Loại phao Vật liệu nổi Lực giữ (không nhỏ hơn), kg. Đường kính ngoài D, mm. Kích thước, mm. Khối lượng phao (không lớn hơn), kg. d b h Không nhỏ hơn I Cao su xốp 14,5 740 400 150 100 4,8 II Cao su xốp 8 680 400 120 80 2,8 III Nhựa bọt 14,5 760 440 160 60 3,0 Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 134 Bảng 5.10. Đặc tính cơ bản của phao nịt, áo cứu sinh. Vật liệu Kích thước chính, mm. Khối lượng, kg. Dài Rộng Dày Nhựa xốp XB - 1 1320 315 42 1,65 Nhựa xốp  1320 315 42 2,80 Nhựa xốp C -1 1320 320 45 1,43 5.3. YÊU CẦU ĐỐI VỚI VIỆC BỐ TRÍ XUỒNG CỨU SINH TRÊN TÀU THUỶ Đối với các tàu biển, được trang bị xuồng cứu sinh thì vị trí đặt nó trên tàu phải tuân theo một số qui định (yêu cầu) sau: Xuồng nên được bố trí ở vùng giữa tàu, mà không nên bố trí ở đầu hoặc đuôi tàu. Không bố trí xuồng trên boong mũi và gần với vị trí của chong chóng tại phía đuôi tàu, khoảng cách từ mặt phẳng đĩa thiết bị đẩy đến mặt phẳng song song với nó, đi qua điểm mút cuối của xuồng cứu, đo theo phương ngang phải không nhỏ hơn chiều dài xuồng lX. Nếu trên tàu có bố trí một số xuồng cứu thì tốt nhất các xuồng đó nên đặt ở cùng một boong. Nếu một boong đặt không hết mà phải bố trí ở nhiều boong khác nhau, thì phải chú ý đến vị trí của các xuồng, theo chiều dài tàu, phải so le nhau để tránh va chạm khi thả xuồng. Việc bố trí các xuồng phải đảm bảo sao cho không va chạm vào các phương tiện khác khi tàu áp mạn, xuồng phải được bảo vệ, không bị phá hỏng dưới tác dụng của sóng gió và các tác động khác khi tàu hành hải. Xuồng cần phải hạ nhanh và an toàn khi tàu nghiêng đến 200, hoặc chúi 150. Xuồng phải được đặt trên giá đỡ và được giữ chặt khi tàu hành hải. Kích thước xuồng và việc bố trí số người trên xuồng theo điều kiện tạm sống của con người trên xuồng, người ta qui định: Khi chiều dài xuồng: lX  7,3 m thì thể tích 1 người trên xuồng là: 0,283 m3. lX  4,9 m thì thể tích 1 người trên xuồng là: 0,396 m3. Việc chọn số lượng xuồng cứu sinh phải thỏa mãn yêu cầu của Qui phạm như đã giới thiệu ở trên. 5.4. THIẾT BỊ NÂNG, HẠ XUỒNG Thiết bị nâng hạ xuồng, chủ yếu ta xét là cẩu xuồng và các thiết bị phụ của cẩu xuồng và gọi là giá xuồng. Giá xuồng có nhiệm vụ hạ xuồng cứu sinh có đầy đủ các trang thiết bị và người gặp nạn xuống nước, cũng như nâng, xếp xuồng lên boong, giữ xuồng trên tàu. Giá xuồng phải có kết cấu và tính toán sao cho chúng đưa được xuồng và toàn bộ số người, các trang thiết bị khác từ vị trí đặt xuồng trên boong, ra mạn và hạ xuống nước ở điều kiện tàu nghiêng 200, chúi 150. Khi nâng xuồng từ mặt nước lên tàu được tiến hành với toàn bộ người và các trang thiết bị, còn khi đưa xuống từ mạn vào vị trí đặt xuồng trên boong, chỉ tính với số người phục vụ ít nhất. Giá xuồng gồm có: giá xuồng quay quanh trục thẳng đứng; giá xuồng quay theo trục nằm ngang và giá xuồng kiểu trọng lực. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 135 5.4.1. Giá xuồng quay quanh trục thẳng đứng (giá xuồng quay) Đặc điểm của giá xuồng quay Kết cấu đơn giản (như cần trục công-sơn), giá thành rẻ, dễ chế tạo. Nhược điểm: tầm với hạn chế và khó khăn khi thả xuồng, nhất là khi tàu nghiêng (vì thường phải tiến hành bằng tay). Vì vậy loại này chỉ dùng trên các tàu nhỏ, nội địa, tàu phụ trợ, tàu kéo đẩy (có khối lượng xuồng không quá 500 kg). Các kích thước cơ bản của giá xuồng kiểu này, tìm thấy ở bảng 4.11. STTBTT-T2. Ghi chú: cẩu xuồng quay quanh trục thẳng đứng còn gọi là cẩu xuồng quay. Thường có 2 loại: loại có đế: các ổ đỡ được đặt trong đế, đế được liên kết chặt với boong tàu. Loại không có đế: các ổ đỡ liên kết ngay vào thân tàu. Hình 5.1. Giá xuồng quay. 1- xuồng; 2- giá đỡ xuồng; 3 - dây nâng hạ xuồng; 4 - giá xuồng; 5 - gối xoay. 5.4.2. Giá xuồng quay quanh trục nằm ngang (giá xuồng lắc) Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 136 Hình 5.2. Giá xuồng lắc. 1 - cần cẩu xuống; 2 - vít lắc; 3 - cơ cấu tay quay; 4 - trụ đỡ. Đặc điểm của giá xuồng lắc Xuồng được đưa từ nơi đặt trên boong ra mạn hoặc ngược lại nhờ chuyển động lắc của cẩu xuồng. Ưu điểm: kết cấu đơn giản, tầm với lớn, do đó có khả năng thả xuồng trong điều kiện bất kỳ nghiêng hay chúi của tàu, tức là trong trường hợp ổn định của tàu là bất lợi. Giá xuồng lắc thường được sử dụng cho những xuồng có trọng lượng không quá 2300 kg trên tàu khách và trên tàu hàng khô, tàu dầu trọng tải PN < 1600 T. Công ước Quốc tế năm 1960 qui định trang bị loại này cho tàu cho tàu khách nhỏ, tàu hàng kích thước vừa phải và tàu dầu có dung tích nhỏ hơn 6000 T.Đ.K. Nhược điểm: chiếm nhiều diện tích mặt boong. Ghi chú: Giá xuồng kiểu lắc có nhiều loại: cẩu xuồng lắc cần thẳng; (cẩu xuồng lắc Iolko); cẩu xuồng lắc cần cong (kiểu cần cong có vòi). Các đặc tính của xuồng lắc được tìm thấy ở bảng 4.12. STTBTT-T2. 5.4.3. Giá xuồng kiểu trọng lực Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 137 Hình 5.4. Giá xuồng kiểu trọng lực. 1 - cần cẩu xuồng; 2- xuồng; 3- dây giữ xuồng; 5 - giá đỡ xuồng; 6 - dây xuồng; 7 - đế giá xuồng; 8 - chốt hãm dây xuồng; 9 - thanh ngang giá xuồng; 10 - bản lề sau; 11 - bản lề trước. Đặc điểm cơ bản của kiểu giá xuồng này là: Ưu điểm cơ bản của loại giá xuồng này là quá trình hạ xuống, đưa xuồng từ boong ra mạn, được tiến hành nhờ tự trọng của xuồng mà không cần tác động vào (kể cả quay tay). Thời gian hạ xuồng ngắn. Số lượng người tối thiểu trong xuồng khi nâng là: nếu sức chứa là 41 người thì khi nâng là 2. Loại giá xuồng này chiếm ít diện tích mặt boong, tầm với lớn và có thể thả xuống trong mọi điều kiện nghiêng, chúi hoặc mất ổn định của tàu. Kết cấu phức tạp, giá thành đắt. Nhưng vì yêu cầu an toàn cho tính mạng của con người trên biển là cao nhất nên nó vẫn được áp dụng phổ biến, rộng rãi cho đội tàu biển hiện nay. Ghi chú: giá xuồng kiểu trọng lực gồm nhiều loại như: cẩu xuồng có con lăn di chuyển trên ray dẫn hướng đặt trên boong; cẩu xuồng có bản lề (loại 1 bản lề; loại 2 bản lề); cẩu xuồng có con lăn và bản lề. Ngoài ra còn một số xuồng đặc biệt khác như: cẩu xuồng "Dvon"; cẩu xuồng Vrenqdenhl; cẩu xuồng Séctơ "Velin"; cẩu xuồng ROS; cẩu xuồng của hãng Boizenburg; cẩu xuồng Minhevít , v.v. Các đặc tính của giá xuồng trọng lực thể hiện theo bảng 4.13; 4.14 STTBTT-T2. 5.5. TÍNH TOÁN GIÁ XUỒNG 5.5.1. Những số liệu sử dụng để tính toán giá xuồng Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 138 5.5.1.1. Ứng suất cho phép và vật liệu chế tạo Với mỗi một chi tiết của giá xuồng: cần, giá, trục, ổ đỡ, v.v. được chế tạo bằng các vật liệu khác nhau. Song các chi tiết thiết kế phải thoả mãn: MAX  [] (phương pháp ứng suất cho phép) trong đó: MAX - ứng suất phát sinh lớn nhất trong chi tiết khi có ngoại lực tác dụng. Khi tính toán các chi tiết của thiết bị nâng hạ xuồng ở tải trọng khai thác thì độ dự trữ bền phải lấy n = 5 đối với giới hạn bền của vật liệu tức là: [] = 0,2B trong đó: B - giới hạn bền của vật liệu. [] - ứng suất cho phép. Đối với thép các-bon thường, giới hạn chảy bằng khoảng 0,5.B. Khi đó độ dự trữ bền được lấy bằng 2,5.CH (CH - giới hạn chảycủa vật liệu), tức là: [] = 0,4.CH Nếu CH > 0,7.B thì lúc đó ứng suất cho phép được lấy là: [] = 0,4 x 0,7.B = 0,28.B Khi tác dụng bằng tải trọng ngẫu nhiên, ví dụ: mô men dừng của động cơ điện khi ngắt điện kết thúc sự làm việc hoặc khi đã nâng xuồng đến vị trí tới hạn và cần đã co hết vào trong boong (kiểu trọng lực) nhưng động cơ vẫn tiếp tục làm việc do cơ cấu giới hạn hành trình bị hỏng thì: [] = 0,9.CH và trị số ứng suất tiếp cho phép được lấy là: [] = 0,6.[] Ứng suất tương đương xác định theo công thức của thuyết bền 4: TĐ = 22 3 Đối với thép hợp kim, hệ số dự trữ độ bền được tính theo công thức: nH = nC.CHh/(0,5.B) trong đó: nC - hệ số dự trữ bền ứng với giới hạn chảy của thép các-bon, lấy nC = 2,5. CHh- giới hạn chảy của thép hợp kim. B - giới hạn bền của thép các-bon. Với các chi tiết chịu nén, cần phải tính toán theo điều kiện ổn định. Đối với giá xuồng, trường hợp chủ yếu được tính toán theo điều kiện ổn định là tính toán các thanh quay tự do trong các chốt. Độ mảnh của thanh  = l/imin ,với: l- chiều dài thanh, i- bán kính quán tính của thanh: i = F Imin . Nếu  >100 thì độ ổn định là: n0 = PE/PN = E/N trong đó: PN, N - lực và ứng suất nén thanh. PE, E - lực tới hạn Ơ-le và ứng suất Ơ-le. 2 min2E E2 2 E l i E. F P ; l EI. P            trong đó: E - mô đun đàn hồi của vật liệu. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 139  - hệ số chiều dài thanh, phụ thuộc vào liên kết hai đầu ( = 1 - cho hai đầu là liên kết bản lề) I - mô men quán tính của tiết diện thanh. Nếu:  < 100, ứng suất Ơ-le xác định theo công thức: E =3100.(1 - 0,0368.). 5.5.1.2. Xác định tải trọng tính toán 1 - Tải trọng tính toán trên giá xuồng Tải trọng trên giá xuồng khi hạ xuồng bao gồm: trọng lượng xuồng với đầy đủ các trang thiết bị, trọng lượng của số người đủ trên xuồng khi góc nghiêng tĩnh của tàu đến 200 về một bên mạn và góc chúi dọc đến 150. Khi nâng xuồng cũng phải tính tải trọng gồm đầy đủ trang thiết bị và số người trên xuồng nhưng có thể lấy góc nghiêng và chúi nhỏ hơn để tính toán: góc nghiêng lấy bằng 150, góc chúi lấy bằng 100. Tải trọng tính toán trên hai giá xuồng khi nâng, hạ và đưa xuồng từ vị trí đặt trên boong ra mạn xác định theo công thức:   32111f qqmqP.a x 5,0.2P          trong đó: x - giá trị tuyệt đối của khoảng cách có đầy đủ tải trọng của xuồng, trang thiết bị và người đến điểm giữa khoảng cách giữa các giá xuồng, m. a- khoảng cách giữa các điểm treo xuồng, m. P1- trọng lượng xuồng với đầy đủ các trang thiết bị, kG. q1- trọng lượng của một người, thường q1 = 75 kG. m1- số người chứa trong xuồng theo đúng sức chứa của nó. q2- là trọng lượng tổng cộng của hai giá treo có xích và các chi tiết liên kết khác để phục vụ cho việc nâng hạ xuồng, kG. q3- trọng lượng của các bàn trượt hạ, kG. Tải trọng tác dụng lên cặp giá xuồng khi xuồng được đưa từ mạn vào boong: Pv = P1 + q1m2+ q2 + q3 trong đó: m2 - số người trên xuồng cho phép khi nâng hạ xuồng. m1, m2 : lấy theo bảng 4.17.STTBTT-T2. Ngoài ra, tải trọng Pf , Pv còn có thể tính theo công thức sau: Pf = [(P1 + q1.m1)k + q2 + q3]k1 Pv = [(P1 + q1.m2)k + q2 + q3]k1 trong đó: k = 1,1 - hệ số tải trọng không đều. k1 = 1,11,25 - hệ số động (tính đến khi phanh nhẹ, hoặc tàu chòng chành khi hạ xuồng). Trong các công thức trên. Nếu tính lực căng trên dây cáp cẩu xuồng thì trong khối lượng q2 sẽ không có thành phần khối lượng của hầm xích và khối ròng rọc trên của hệ pa-lăng nâng xuồng. Tải trọng tác dụng lên từng cẩu xuồng là: Pt1 = Pt.(0,5.a + x)/a. Pt2 = Pt.(0,5.a - x)/a. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 140 trong đó: Pt, Pt1 và Pt2 tải trọng tính lên các cặp cẩu xuồng (Pf và Pv) và lên cẩu xuồng phía lái, phía mũi tàu. Tải trọng tính cho cẩu xuồng là giá trị lớn nhất của (Pt1, Pt2) có phương phù hợp với góc nghiêng của tàu. Lưu ý: khi tính toán ở các trạng thái với: m1, m2 - số lượng người khi nâng, hạ xuồng (bằng sức chứa của xuồng) ứng với lượng chiếm nước của tàu là: D1, D2 và toạ độ trọng tâm xuồng: x1, x2, m. Theo ISO: a = (0,86.LP - 0,3), m. Hình 5.5. Bố trí cặp giá xuồng. Các thông số về dao động của tàu khi có và không có hàng: , 1- chu kỳ dao động ngang và dọc tàu, s. m, m - biên độ dao động ngang và dọc tàu, độ. xG, zG- toạ độ trọng tâm tàu có tải, không tải tính từ đường cơ bản, m. 2 - Tải trọng tính toán trên các chi tiết cố định giá xuồng và xuồng Các tải trọng như trên chỉ tính cho các cẩu xuồng, còn đối với các chi tiết hoặc cơ cấu của cẩu xuồng, các chi tiết liên kết xuồng vào giá xuồng hoặc vào tàu khi tàu chạy, thì tải trọng tính toán sẽ là tải trọng động. Khi tàu chòng chành gồm: lực quán tính của khối lượng xuồng, thành phần động của cẩu xuồng và thành phần trọng lượng khi góc nghiêng mạn lớn nhất. Ngoài ra cần tính đến ảnh hưởng của gió khi xác định tải trọng này. 5.5.2. Tính toán giá xuồng 5.5.2.1. Giá xuồng quay quanh trục thẳng đứng 1 - Kết cấu Giá xuồng quay quanh trục thẳng đứng được tạo thành từ các cần và trụ đế. Cần là ống thép hàn hoặc ống thép đặc quay quanh trục thẳng đứng, còn trụ đế là ống hàn với các mã. Đầu dưới của ống có đặt các ổ trượt còn đầu mút trên có đặt ổ chặn. Có hai dạng giá xuồng là: giá xuồng có trụ đế và giá xuồng không có trụ đế. Kích thước của giá xuồng lấy theo bảng 4.11 STTBTTT2. Đường kính giá xuồng đặc d, mm, được tính theo công thức: Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 141 d = 27. 3 )l4h(LBH  , mm. trong đó: L, B, H - chiều dài, chiều rộng, chiều cao mạn của xuồng, m. h - chiều cao phần trên của giá xuồng kể cả ổ đỡ trên, m. l - là tầm với của giá xuồng, m. Nếu giá xuồng làm bằng thép rỗng thì đường kính ngoài dH và đường kính trong dB có thể tính thông qua đường kính d như sau: d3 = (dH4 - dB4)/dH và dH = d 3 4 4 1k k  với: k = B H d d Hình 5.6. Các kích thước của giá xuồng quay Chiều cao của giá xuồng kể từ mặt boong được xác định theo công thức: HC = H  h1 + h2 + h3. trong đó: H - chiều cao mạn xuồng, m. h1- chiều cao giá đặt xuồng trên boong, thường h1 = (0,15  0,3), m. h2 - chiều dài tổng cộng của pu-li trên đến pu-li dưới của pa-lăng treo, m. h3 - khoảng cách nhỏ nhất của các pu-li của pa-lăng, m. trong lần gần đúng thứ nhất có thể lấy: (h3 + h2) = (0,8  1,2), m. Tầm với của giá xuồng được xác định theo công thức: l = 1,05.(B/2  a +b +c), m. trong đó: a - khoảng cách từ trục quay giá xuồng đến mạn tàu, m. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 142 b - độ lớn phần nhô ở mạn tại vị trí đặt xuồng cứu (độ cong của tuyến hình mạn tại vùng đặt xuồng), m. c - khe hở nhỏ nhất giữa mạn tàu và mạn xuồng, thường: c = 0,25, m. 2 - Tính toán kiểm tra bền giá xuồng Tính toán kiểm tra bền giá xuồng tiến hành theo hai trường hợp là khi nâng xuồng và khi hạ xuồng. 2.a. Khi nâng xuồng ( = 150) Lực tác dụng gồm 1/2.Pf , lực căng của dây sau qua pa-lăng là T, tính theo: T =   1k 1kk . 2 P n n f   với: k = 1 + ;  - hệ số ma sát của cáp vào ròng rọc.  = 0,04  0,05 - đối với thép cacbon;  = 0,1 - đối với cáp sợi gai. n - số lượng pu-li trong hệ pa-lăng nâng xuồng. Tại pu-li đổi hướng, hợp của lực căng dây T với T1 cho ta hợp lực R0. trong đó: T1 gọi là lực căng của dây cáp dẫn động tại tang trống khi nâng xuồng T1 = T. 1nk , với: n1 - số lượng pu-ly dẫn hướng. Tại các gối (1), (2) có các phản lực: R1, R2, R3. Trọng lượng của giá xuồng là G đặt tại trọng tâm của giá C. Theo sơ đồ lực ta thấy, gối (1) sẽ chịu một mô men uốn lớn nhất được tính như sau [lấy mô men với gối (1)]: MU(1) = 2 p f .l1 + G.l2 + R0.l3 - T.l4. với: l1 = l.cos + h.sin l2 = a1.cos + b1.sin do đó: MU(1) = 2 p f (l.cos + h.sin) + G(a1.cos + b1.sin) + R0.l3 - T.l4. Để tìm lực nén R3, ta dùng phương trình hình chiếu các lực nên phương thẳng đứng: R3 = ( 2 p f + G).cos + R0.cos + T.sin Vậy ứng suất lớn nhất do uốn và do nén lên cần là:  = U )1(U W M + F R 3  []. trong đó: WU , F - mô men chống uốn và diện tích tiết diện cần tại tiết diện (1). Dây cáp nâng xuồng được tính chọn theo T1 với hệ số an toàn: n = 7 - cho cáp thực vật; n = 5 - cho cáp thép. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 143 Hình 5.7. Sơ đồ lực tác dụng lên cần cẩu xuồng quay. 2.b. Khi hạ xuồng  = 200 Làm tương tự như khi nâng xuồng, chỉ khác: Lực căng dây T được tính bằng: T =   )1k.(k 1k . 2 P n f   . và T1 tính bằng: T1 = T. 1nk  . 5.5.2.2. Giá xuồng quay quanh trục nằm ngang (giá xuồng lắc) Nhận xét: lực tác dụng lên cẩu xuồng được xác định ở ba vị trí làm việc cơ bản: Xuồng có đủ trang thiết bị và số người m1 (bằng sức chứa của xuồng) được nâng khỏi giá đặt trên boong, tàu nghiêng ngang về phía nâng cần. Xuồng có đủ trang thiết bị và số người m1 đã được đưa ra ngoài mạn chuẩn bị hạ, tàu nghiêng ngang về phía hạ cần. Xuồng có trang thiết bị và số người m1 được nâng lên boong, cần chuẩn bị nâng, tàu nghiêng về phía hạ cần. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 144 Sơ đồ lực tác dụng tính toán ở tầm với lớn nhất không kể đến góc nghiêng ngang, từ sơ đồ này dùng các phương trình cân bằng hình học xác định nội lực trong cần: 1- Khi nâng, hạ xuồng mà tàu nghiêng góc . Hình 5. 8. Sơ đồ lực tác dụng lên cần cẩu xuồng lắc. Lực tác dụng gồm: lực 2 Pf ; lực căng dây T; trọng lượng giá xuồng G1 và trọng lượng thanh rằng G2. Hợp hai lực 2 Pf và T cho ta hợp lực R0. Phân tích R0 theo phương trục giá xuồng cho ta các thành phần: R1 , R2. Với sơ đồ lực như trên cho ta thấy tiết diện ngang tại gối (3) có ứng suất lớn nhất: Mô men uốn theo phương trục x: MU (x) = R1.l0 Mô men uốn theo phương trục y: MU (y) = R2.( l2 - l1) Mô men xoắn tại gối (3): MX = R2.l0 Lực nén tiết diện cần tại gối(3): N = R1 Ứng suất pháp do uốn và nén tại tiết diện (3) là:  = )y(U )y(U )x(U )x(U W M W M F N  trong đó: F, MU (x) , MU (y) tương ứng là: diện tích tiết diện; mô men chống uốn của tiết diện theo trục (x - x) và (y - y) của tiết diện (1). Ứng suất tiếp do xoắn: Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 145  = X X W M trong đó: WX - mô men chống xoắn của tiết diện. Vậy ứng suất tính toán TT theo thuyết bền 4 là: TT = 22 3  [] 2. Khi nâng, hạ xuồng không có góc nghiêng, chúi. Lực tác dụng: Pf/2, lực căng dây T, trọng lượng của giá xuồng G1 và của thanh rằng G2 , tại gối (1) có phản lực R, tại gối (2) có phản lực Q. Hình 5. 9. Sơ đồ tính toán giá xuồng khi tàu không nghiêng, chúi. Để tìm phản lực Q, dùng phương trình cân bằng mô men viết cho gối (1): M (1) = Q.b3 + G2.b2 + T.b4 - G1.b1 - b. 2 Pf = 0 Q = 3 22411 f b b.Gb.Tb.Gb. 2 P  Nếu Q > 0 thì thanh chịu kéo, còn Q < 0 thì thanh chịu nén. Để tìm phản lực R ta cũng dùng phương trình cân bằng mô men với gối (2). Sau khi có R, Q ta dùng nó để tính toán kiểm tra cần và thanh rằng theo điều kiện chịu kéo hoặc nén theo công thức: K,N = F R i . Chú ý: Ngoài việc kiểm tra bền (tính bền cho cần cẩu thì phải kiểm tra ổn định theo ứng suất Euler. Chỉ chú ý đến điều kiện liên kết hai đầu cần ở từng mặt phẳng mà xác định hệ số chiều dài ).   1 - khi tính trong mặt phẳng cần (coi cần là một thanh có 2 đầu khớp). Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 146   2- khi tính trong mặt phẳng vuông góc với mặt phẳng cần (thanh một đầu ngàm, một đầu tự do). 5.5.2.3. Giá xuồng trọng lực Để tìm phản lực tại các gối của giá xuồng người ta thường xét tại 3 tư thế làm việc của nó. Phương pháp tính toán tải trọng áp dụng phương pháp sơ đồ lực hình học (cộng véc-tơ) hoặc phương pháp giải tích. Hình 5. 10. Các tư thế của cần cẩu kiểu trọng lực Tư thế I: ứng với lúc không làm việc, nghĩa là ứng với trạng thái kết thúc quay quanh bản lề sau, khi nâng hoặc bắt đầu quay quanh bản lề sau khi hạ. Tư thế II: ứng với trạng thái kết thúc quay quanh bản lề trước - khi nâng hay bắt đầu quay quanh bản lề trước- khi hạ hoặc trạng thái bắt đầu quay quanh bản lề sau - khi nâng hay kết thúc quay quanh bản lề sau - khi hạ. Tư thế III: ứng với trạng thái kết thúc quay quanh bản lề trước - khi hạ hay bắt đầu quay quanh bản lề trước - khi nâng. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 147 1 - Xét phản lực tại các gối trước và sau khi giá xuồng ở tư thế II: 1 -a. Trường hợp 1: Giá xuồng bắt đầu quay quanh bản lề trước - khi hạ hoặc kết thúc quay quanh bản lề trước - khi nâng. Lực tác dụng gồm: lực 2 Pf , trọng lượng của giá xuồng G1, sức căng dây xuồng T = 2 Pf , với:  - hiệu suất pu-li. Gọi phản lực tại gối trước là R1 thì ta tìm được phản lực R1 như sau: Hợp hai lực 2 Pf và G1 cùng phương cho ta hợp lực: P = ( 2 Pf + G1). Dời P về phương tác dụng của lực căng dây T tại i thì i phải là điểm đồng qui của ba lực: T= 2 Pf ; P và R1. Dời T về i theo phương pháp hình bình hành lực ta có: R1 = T + P = T + ( 2 Pf + G1). Áp dụng các hệ thức lượng trong tam giác ta tính được: R1 = R1. 1 - b. Trường hợp 2: Xét giá xuồng bắt đầu quay quanh bản lề sau - khi nâng hoặc kết thúc khi quay quanh bản lề sau - khi hạ. Lực tác dụng gồm: 2 Pf , trọng lượng của giá xuồng G1 và của thanh giằng G2, lực căng dây xuồng T = 2 Pf . Gọi phản lực của gối sau là R2 thì ta có thể tìm phản lực R2 như sau: Hợp hai lực cùng phương G1 và G2 cho ta hợp lực G. Hợp G và 2 Pf cho ta lực P = G + 2 Pf . Dời lực P theo đường tác dụng của nó về phương tác dụng của lực căng dây T tại i thì i sẽ là điểm đồng qui của ba lực là: P, T, R2. Dùng phương pháp hình bình hành lực ta có: R2 = R2 Căn cứ vào R2 ta thiết kế, tính toán chi tiết bản lề sau. 2 - Tìm phản lực trong thanh giằng và phản lực tại gối trước của giá xuồng đối với giá xuồng có thanh giằng và đã kết thúc quay quanh bản lề sau. Lực tác dụng gồm: 2 Pf , trọng lượng của giá xuồng G1, sức căng dây xuồng T = 2 Pf . Gọi phản lực tại gối trước là R1 , phản lực trong thanh giằng R2 , để xác định được R1 , R2 làm như sau: Hợp hai lực 2 Pf và G1 cùng phương cho ta hợp lực: P = ( 2 fP + G1). Dời P về phương tác dụng của sức căng dây T tại i. Hợp hai lực P và T cho ta hợp lực R = P + T. Ba lực: R1, R2, R đồng qui tại E. Tại E ta sẽ phân R theo các phương của R1 và R2 thì ta có giá trị: R1 , R2. Dùng R1 để thiết kế chốt bản lề (1); R2 để thiết kế chốt bản lề (2) và thanh giằng (2 - 3). 3 - Kiểm tra bền một số tiết diện của giá xuồng Giá xuồng thường có kết cấu là hình chữ nhật rỗng. Khi tính toán kiểm tra bền giá xuồng người ta thường tính toán cho 4 tiết diện: (I-I); (II-II); (III-III); (IV-IV). Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 148 Lực tác dụng gồm 2 Pf , trọng lượng của giá xuồng G. Hợp hai lực này cho ta P = ( 2 Pf + G). Dời lực này về phương tác dụng của sức căng dây xuồng tại i. Tại i ta hợp hai lực P và T được hợp lực R. 3 - a. Xét tiết diện (I-I): Tiết diện (I-I) được tính toán kiểm tra khi hạ xuồng với đầy đủ trang thiết bị và người trên xuồng, đồng thời góc nghiêng của tàu:  = 200 , góc chúi:  = 150. Mô men uốn theo trục x: MU (x) = R. a1 Mô men uốn theo trục y: MU (y) = ( 2 Pf + G).b1.sin. Lực nén tại tiết diện (I-I): P1 = R.cos1. với:  - góc tương ứng giữa phương của R và phương pháp tuyến với tiết diện I-I. Vậy: I-I = II 1 )y(U )y(U )x(U )x(U F P W M W M    []. Hình 5. 11. Sơ đồ lực để kiểm tra bền một số tiết diện xuồng 3 - b. Xét tại tiết diện (II-II): Nếu gọi bán kính cong của trục giá xuồng là , chiều cao tiết diện thanh là h khi: /h  5 thì không cần để ý đến độ cong của thanh, còn khi: /h < 5 thì phải để ý đến ảnh hưởng của độ cong của thanh khi tính toán, kiểm tra bền giá xuồng. Gọi r là bán kính cong của lớp trung hoà thì r được tính theo công thức sau: Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 149 r = 2H 2B 3 2B B H 2H 21321 tU tU ln.t2) tU U ln U tU .(lnb )tth(t2)tt.(b        trong đó: t1 , t2 , t3 - chiều dày tôn mép trên, mép dưới và hai bên giá xuồng. UB, UH - khoảng cách từ mép trên, mép dưới tiết diện đến tâm cong. UB =  + h/2, UH =  - h/2. Mômen uốn theo trục x: MU (x) = R.a2 Mômen uốn theo trục y: MU (y) = (Pf/ 2 + G).b2.sin. Lực nén trên tiết diện (II-II) là: P2 = R.cos2. Ứng suất phát sinh trên tiết diện (II-II) tại mép trong của giá xuồng khi để ý đến ảnh hưởng của độ cong  là: II-II = IIII 2 )y(U )y(U HIIII H)x(U F P W M )r(U.F )rU(M      [] 3 - c. Xét tại tiết diện (III-III): Mô men uốn theo phương trục x: MU (x) = R.a3 Mô men uốn theo phương trục y: MU (y) = (Pf/ 2 + G).b3.sin. Mômen xoắn: Mx = (Pf/2 + G).c3.sin. Lực nén: P3 = R.cos3 Ứng suất pháp do uốn, nén đồng thời gây lên là: III-III = IIIIII 3 )y(U )y(U )x(U )x(U F P W M W M   Ứng suất tiếp do xoắn gây ra là: III-III = X X W M , (max = minIIIIII X t.F.2 M  ). Ứng suất tính toán tại tiết diện (III-III) theo thuyết bền 4 là: TT = IIIIII2IIIIII2 .3    []. 3 - d. Xét tiết diện (IV-IV): (tiết diện có dạng hình vẽ). Mô men uốn theo phương trục x: Mu (x) = R.a4 Mô men uốn theo phương trục y: Mu (y) = (Pf/2 + G).b4.sin. Mô men xoắn (c4 = c3): MX = (Pf/ 2 + G).c4.sin. Lực nén: P4 = R.cos4. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 150 Hình 5. 12. Tiết diện chân cần Mômen uốn: MU (y) gây ra phản lực tại chân đế có giá trị: R Z = X )y(U l M . Mô men xoắn MX làm xuất hiện phản lực: RX = MX/lX. Phản lực RX gây ra một mô men uốn bổ sung M'U (x) đối với tiết diện (IV-IV) là: M'U (x) = RX.l Z. Ứng suất do uốn và nén sinh ra: IV = IV Z IV 4 )y(U )y(U )x(U )x(U )x(U )x(U F R.2 F P W M 'W 'M W M  . với: M'U (x) = W'U (x) / 2. Ứng suất do cắt sinh ra là ứng suất tiếp: IV = Rx / FC, với: FC - diện tích chịu cắt tính toán. Vậy ứng suất tính toán, theo thuyết bền 4 là: TT = N2IV2 .3   []. (tham khảo trang (56  139) STTBTTT2). Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 150 Chương 6 THIẾT BỊ KÉO 6.1. KHÁI NIỆM CHUNG 6.1.1. Tác dụng của thiết bị kéo Trong quá trình khai thác của tàu có thể xuất hiện các khả năng tàu phải kéo các tàu khác hoặc được các tàu khác kéo. Vì vậy trên tàu phải được trang bị các thiết bị kéo. Thiết bị kéo là tổng hợp các linh kiện và thiết bị nhằm đảm bảo chức năng kéo như: dây cáp kéo, móc kéo, pu-li định hướng kéo, cung kéo, vòng lăn dưới móc kéo, con lăn định hướng, các cột bích ở mũi, mạn, đuôi, lỗ dẫn cáp, xô-ma luồn dây, tời kéo, v.v. 6.1.2. Phân loại thiết bị kéo Thiết bị kéo trên tàu gồm 2 loại: Thiết bị kéo đơn giản: tời kéo, cáp kéo, cột bích, lỗ dẫn hướng, v.v. Thiết bị kéo phức tạp: móc kéo (dạng kín hoặc dạng hở) - cả hai loại này lại được phân ra làm hai loại khác nữa là: loại có lò xo giảm chấn và loại không có lò xo giảm chấn. 6.1.3. Phương pháp kéo Thông thường có ba phương pháp kéo: Hình 6.1. Các phương pháp kéo tàu. Đẩy tàu (hình 6.1 ,a): sử dụng phổ biến trên tuyến nội địa, dùng để thay đổi vị trí tàu lớn trong cảng. Kéo tàu (hình 6.1, b): sử dụng phổ biến trên tuyến giao thông nội địa, biển. Lai tàu (hình 6.1, c) : sử dụng trong vùng: vịnh, vũng, cảng, v.v. 6.1.4. Yêu cầu đối với thiết bị kéo Đảm bảo sức bền chắc trong quá trình khai thác của tàu. Bố trí thuận tiện cho khai thác. Phải có thiết bị tự động thay đổi chiều dài dây cho tàu hoạt động ở vùng bơi không hạn chế. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 151 Với tàu kéo dùng cáp kéo có đường kính cáp dC lớn, phải có máy tời quấn các chi tiết phải được bôi trơn dầu mỡ thường xuyên. Các chi tiết của thiết bị kéo tuyệt đối không được để cạnh sắc. Đường kính cáp: dC = m.n trong đó: m - số bó trong dây. n - số sợi trong mỗi bó. Nếu số sợi trong bó bị đứt từ (8  10)% thì phải thay cáp khác. Tàu dầu, tàu chở hoá chất dễ cháy, cáp kéo phải là cáp sợi thực vật hoặc cáp sợi tổng hợp. Cáp sợi thực vật mỗi năm phải ngâm hai lần trong nước muối với nồng độ (2  3) kg/m3. 6.2. DÂY CÁP KÉO 6.2.1. Khái niệm chung Dây cáp kéo thường làm bằng dây cáp thép, cáp thực vật, hoặc cáp sợi nhân tạo. Với cáp chão, sợi thực vật chỉ dùng sợi dứa, gai dây, gai ma-ni-na, trong đó cáp chão ít được sử dụng còn các cáp sợi nhân tạo được sử dụng rộng rãi hơn bởi ưu điểm của nó là: nhẹ hơn cáp thép 2 lần, nhẹ hơn cáp thực vật (2  3) lần, có độ đàn hồi lớn. Do vậy khi sử dụng cáp sợi nhân tạo thì không cần phải có thiết bị giảm chấn. Cáp thép được sự dụng phổ biến nhất, vì nó có độ bền cao, để đảm bảo độ mềm dẻo của cáp theo thời gian, ứng lực đứt cáp tại mọi chỗ thường lấy RT  (120  140) kG/mm2. 6.2.2. Trang bị cáp thép Việc xác định kích thước cáp thép cho tàu biển dựa vào đặc trưng cung cấp của thiết bị: EN (hoặc NC), sau khi có giá trị của đặc trưng cung cấp của thiết bị, ta chọn chiều dài cáp thép theo dạng bảng của Qui phạm, trong đó các giá trị trung gian của EN (hoặc NC) được lấy theo phép nội suy tuyến tính. Trong mọi trường hợp chiều dài dây cáp kéo l  150 m, thông thường l = (180 300) m, nhưng không nên lấy l >300 m. 6.2.3. Tính toán dây cáp kéo trên các tàu kéo Để xác định đường kính, qui cách dây cáp kéo và chiều dài của nó, ta cần phải xác định được lực căng trên dây cáp kéo Z, kG. 6.2.3.1. Xác định lực căng trên móc kéo (dây cáp kéo) theo thực nghiệm Trong quá trình tính toán, ta bỏ qua trọng lượng bản thân của dây cáp kéo và xác định dây cáp kéo ở trạng thái toàn tải của tàu. 1 - Xác định Z cho các phương tiện được kéo có dạng thoát nước. Z = 0,00173.(1+d).vS7/ 3. T B.L . L D , T. trong đó: L, B, T - kích thước chủ yếu của tàu được kéo, m. vS - tốc độ của đoàn được kéo, hl/g. D - lượng chiếm nước của tàu, T. d - hệ số hiệu chỉnh, phụ thuộc vào chong chóng của tàu kéo. d = 0,10 - cho chong chóng có vòng quay chậm và vừa. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 152 d = 0,15 - cho tàu có hai chong chóng và một động cơ. d = 0,30 - cho tàu có hai chong chóng, hai động cơ. 2 - Xác định Z cho các phương tiện được kéo có dạng phao, ụ nổi. Z = (k.S + m.M).vS2, T. Trong đó: S - diện tích mặt ướt của phao, hoặc ụ nổi, m2, S = (2T + B).L M - diện tích phần ngâm nước sườn giữa của phao, ụ nổi, m2. k = 0,2 ; m = 50 - các hệ số. vS - tốc độ di chuyển của phao hoặc ụ nổi, hl/h, thường lấy : vS  5 hl/g. 3 - Xác định Z khi kéo đoàn sà-lan. Z = (0,2.S + 4,5.M). 0 M l  .vS2 , kG. trong đó: vS - tốc độ đoàn xà lan, vS = (2,5  3), m/s. S - diện tích ngâm nước của xà lan, m2. M - diện tích ngâm nước sườn giữa của xà lan, m2. l0 - chiều dài đoạn thân ống, m. 4 - Tính theo công thức thực nghiệm: (theo công suất máy Ne) Ứng lực đứt cáp được tính là: RD = 0,01.k.Ne = k.pH , T. trong đó: pH - ứng lực kéo định mức, T, pH = 0,01.Ne. Ne - công suất máy chính, cv. k -hệ số bền, phụ thuộc vào công suất kéo, k = 5 cho dây cáp có chiều dài l  100 m. Chiều dài dây cáp kéo có thể lấy theo bảng hoặc công thức thực nghiệm sau: 2.l = U TPS k.1000 R.h , m. trong đó: RTP - sức cản toàn phần của tàu được kéo, kG. hS - chiều cao sóng, lấy theo bảng cấp sóng Beaufor, m. kU - hệ số "dơ" của cáp. Độ "dơ" của cáp là khả năng co giãn tàu trong đội hình khi được kéo, phụ thuộc vào sức cản toàn phần RTP, tra theo bảng 6.1. Bảng 6.1. Hệ số độ “dơ” của cáp RTP, kG. 25 .000 20.0 00 15.0 00 10.0 00 5.000 2.50 0 kU 0, 30 0,24 0,18 0,12 0,06 0,03 2 Chú ý: Đối với các giá trị RTP trung gian, kU được lấy theo phép nội suy bậc nhất. 6.2.3.2. Xác định lực căng trên dây cáp kéo Trong thực tế khai thác, ta phải tính tới sức cản toàn phần của đoàn xalan là: tổng sức cản riêng của đoàn xà lan và sức cản của dây cáp kéo tức là: RTP = R + RC , kG. trong đó: R - sức cản của đoàn sà-lan tính như phần Động học tàu thủy có để ý đến ảnh hưởng của các phần nhô, nhám, ảnh hưởng của sóng, gió và luồng lạch hạn chế, v.v., kG. RC - sức cản ma sát của dây cáp kéo khi chuyển động trong nước, kG. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 153 RC = RMS (c) = (1/2).(kM.c.c.2l.dC..v2), kG. trong đó: kM - hệ số nhám của dây cáp, với cáp thép: k = 1,25, cáp thực vật: k = 1,5. c =1,2 - hệ số lực cản của hình trụ đặt vuông góc với dòng chảy ở số Reynolds từ 104  2.105. c - hệ số tính đến sự giảm lực cản của dây cáp kéo do có độ nghiêng với mặt phẳng nằm ngang (góc ), tra bảng 6.2. 2.l - chiều dài toàn bộ của dây cáp kéo, m. dC - đường kính dây cáp kéo, m.  - mật độ của nước, kG.s2/m4. v - tốc độ của tàu kéo, m/s. Hình 6. 2. Sơ đồ tàu kéo với dây cáp nghiêng góc . Bảng 6.2. Giá trị c phụ thuộc vào góc nghiêng . , độ. 10 20 30 40 50 60 70 80 tg 0,176 0,364 0,577 0,839 1,192 1,732 2,747 5,671 c 0,030 0,076 0,173 0,309 0,492 0,686 0,854 0,936 Ta có: tg =  l2.123,0 f với: f = )1 R.2 R (R.2 l.P TP C TP  , m. trong đó: P - trọng lượng dây cáp kéo giữa tàu kéo và tàu được kéo, kG. l - nửa chiều dài dây cáp kéo, m. TPR - sức cản toàn bộ của tàu được kéo, kG. Nếu gọi Z là sức cản toàn bộ của đoàn sà-lan được kéo và sức cản của dây cáp kéo trong nước, hay là lực căng trên dây cáp kéo, tức: Z = R + RC, do đó: RT = k.Z, kG. trong đó: k - hệ số an toàn, phụ thuộc vào lực căng dây, khi Z = (1,00  1,53) T thì chọn k =7. RT - ứng lực đứt cáp của dây, kG hoặc T. 6.3.MÓC KÉO, PU-LI ĐỊNH HƯỚNG KÉO 6.3.1. Móc kéo Trên tàu hiện nay người ta thường dùng móc kéo, mà các kích thước cơ bản của chúng được cho trong dạng bảng. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 154 Hình 6. 3. Sơ đồ kết cấu móc kéo a - móc kéo trơn; b - móc kéo có lò xo giảm chấn. 1 - móc kéo; 2 - tay gạt; 3 - má kẹp; 4 - tấm hãm; 5 - tấm nén; 6 - lò xo giảm chấn; 7 - cung kéo; 8 - má kẹp; 9 - con lăn. 6.3.2. Pu-li định hướng kéo Puli định hướng kéo được sử dụng trên một số tàu kéo sông, hồ và tàu biển có vùng bơi hạn chế. Tời kéo trên các tàu này được đặt ở đuôi, dây cáp kéo đi từ tang tời về pu-li định hướng kéo ở phía mũi, vòng qua puli đi về phía đuôi tàu. Sơ đồ kết cấu cho ở hình 6.4 Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 155 Hình 6. 4. Sơ đồ pu-ly định hướng kéo. 6.4. CHI TIẾT CỐ ĐỊNH MÓC KÉO VÀ PU-LI ĐỊNH HƯỚNG KÉO Móc kéo được cố định với thân tàu bằng cung kéo, chốt hoặc thanh có giá trượt con lăn. Móc kéo cố định bằng thanh, dùng cho tàu kéo cảng để đảo vị trí tàu trong cảng. Trên tàu kéo sông, hồ, phần lớn móc kéo được cố định bằng chốt. 6.4.1. Cung kéo và chốt Cung kéo là một dầm thép tròn hoặc ôvan. Đường dọc trục của cung kéo được xây dựng hoặc như một cung tròn, hoặc như một cung tròn bán kính lớn kết hợp với hai cung tròn bán kính nhỏ. Cung kéo được liên kết với vỏ bao tàu bằng các chốt đi qua tai của cung kéo và các tấm nối cung kéo với vỏ bao tàu. Ngoài ra cung kéo có thể liên kết với vỏ bao tàu bằng hàn. Việc tính toán cung kéo thực hiện bằng phương pháp đúng dần, căn cứ theo ứng lực đứt cáp. Khi đó mô men chống uốn tiết diện ngang của cung kéo là: W  Wmin = 13,2. CH T l.R  , cm3. trong đó: RT - ứng lực đứt cáp, kG. CH - ứng suất chảy của vật liệu làm cung kéo, kG/cm2. - khoảng cách đo theo phương ngang giữa các gối đỡ của thanh kéo, cm. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 156 Hình 6. 5. Cung kéo 1 - cung kéo; 2 - chốt; 3 - mã kẹp. 6.4.2. Vòng lăn của móc kéo Các móc kéo và pu-li định hướng kéo khi di chuyển từ mặt phẳng đối xứng của tàu sang bên mạn được dựa trên các vòng lăn. Vòng lăn là một hình thép góc hoặc hình hộp làm theo hình dạng cong của cung kéo, vòng lăn chỉ đỡ móc kéo và pu-li và chỉ đỡ một phần tải trọng của nó. Mô men chống uốn tiết diện ngang của vòng lăn ở giữa nhịp là: W, cm3. W  Wmin = 0,46. 3 CH T 10. l.R   , cm3. trong đó: RT - ứng lực đứt cáp của dây cáp kéo, kG. CH - ứng suất chảy của vật liệu làm vòng lăn, kg/cm2. l - khoảng cách đo theo phương thẳng đứng giữa các đế đỡ của vòng lăn, m. Hình 6. 6. Vòng lăn dưới móc kéo. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 157 Các thanh chống đứng được kiểm tra theo điều kiện nén từ phần tác dụng thẳng đứng của lực căng trên dây cáp kéo. 6.5. CÁC CHI TIẾT DÙNG ĐỂ ĐỊNH HƯỚNG VÀ GIỚI HẠN DÂY CÁP KÉO, BUỘC 6.5.1. Vòm cuốn kéo Vòm cuốn kéo có nhiệm vụ bảo vệ cho người và các trang thiết bị bố trí ở trên tàu - nhất là phần đuôi, đảm bảo sự di động nhịp nhàng của cáp kéo từ mạn này sang mạn kia dưới tác dụng của lực căng khi cáp kéo. Vòm cuốn kéo được đặt ở đuôi tàu kéo, đi ngang từ mạn này sang mạn kia. Chiều cao vòm cuốn kéo xác định theo đường cáp kéo đi trong mặt phẳng đối xứng của tàu từ điểm cố định cáp đến lan can, tấm chắn sóng phía đuôi tàu. Vòm cuốn kéo có dạng giống hình parabol vòm cuốn có đoạn nằm ngang, chiều dài đoạn nằm ngang tối thiểu là: lN  B1/6, trong đó: B1 - chiều rộng tàu tại vị trí đặt vòm cuốn kéo) và kể về mỗi mạn B1/6 từ mặt phẳng đối xứng của tàu. Vòm cuốn kéo được gia cường tạo hình dạng chữ L nhằm tăng độ ổn định và đứng vững của vòm cuốn, các cột chống gia cường này đặt tại mặt phẳng đối xứng hoặc đối xứng qua mặt phẳng này. Vòm cuốn và cột chống được làm từ thép ống tròn. Mô men chống uốn của vòm cuốn là: W  Wmin = 0,35. 3 CH 2 C 10. l.S.d   , cm3. trong đó: dC - đường kính cáp kéo, mm. S - chiều dài cáp kéo, m. l - khoảng cách giữa các cột chống hoặc cột chống và lan can tàu, lấy giá trị lớn nhất, cm. CH = min{CH ; 0,7B}- giới hạn chảy của vật liệu, kG/cm2. B - giới hạn bền của vật liệu làm vòm cuốn, kG/cm2. Hình 6. 7. Vòm cuốn kéo. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 158 Diện tích tiết diện ngang của mỗi nhánh cột chống là: FC , cm2. FC  FC min = 0,03. CH 2 S.d  , cm2. Các đại lượng lấy như công thức ở trên. 6.5.2. Cột kéo Cột kéo gồm: cột sử dụng cho mục đích kéo và cột sử dụng cho mục đích kéo buộc. Các cột bích kéo, buộc thường được đặt ở mũi, mạn, đuôi. 6.5.2.1. Cột bích mạn Đặt dọc theo mạn tàu, cách mép mạn từ (1,5  2,0).DB, với: DB - đường kính cột bích. Cột bích ở vùng có mạn giả, thì ở độ cao ngang với mạn giả người ta hàn các tai móc để ngăn dây cáp tụt xuống. Đường kính cột bích: DB  10dC, với: dC - đường kính cáp. 6.5.2.2. Cột bích mũi Cột bích mũi được đặt riêng rẽ tạo thành từ một hoặc hai cột ngắn, cứng, đứng, được nối với các tấm đỡ và đặt trước mép sống mũi một khoảng từ (2 3 ).DB. 6.5.2.3. Cột bích đuôi Cột kéo đuôi thường gồm hai cột đứng, thẳng, nối với nhau bằng thanh xà nằm ngang. Độ bền của cột phải được đảm bảo dưới tác dụng của ứng lực đứt cáp với ứng suất phát sinh là:   0,95.CH. Với cột kéo đơn, mô men chống uốn cần thiết của cột là W: W  Wmin = CH T .95,0 l.R  , cm3. trong đó: l - chiều dài phần côngson của cột, cm. Sau khi có mô men chống uốn W, người ta dựa vào đồ thị hình 6. . để xác định chiều dày cần thiết  của thành ống và đường kính trung bình cho phép của cột: DCP = D -  , mm. trong đó: D,  - đường kính ngoài và chiều dày của ống làm cột, mm. Cột kéo đôi có thanh xà nằm ngang được tính toán với tải trọng tức thời, tức là với ứng lực đứt cáp T0 = RT ở tại mặt phẳng đối xứng của cột. Sau đó mỗi cột được kiểm tra như là một cột đứng riêng biệt. Các thanh xà có diện tích tiết diện ngang được tính theo công thức: F  Fmin = CH TR.5,2  , cm2. Các đại lượng được giải thích như trên. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 159 Hình 6.8. Cột kéo Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 160 Hình 6.8. Các cột kéo - buộc a - cột buộc mạn; b - cột buộc đuôi; c - cột buộc mũi c) b) Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 161 Hình 6. 9. Đồ thị để xác định chiều dày thành ống. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 161 Chương 7 THIẾT BỊ PHÒNG TRÁNH VA CHẠM 7.1. KHÁI NIỆM CHUNG 7.1.1. Tác dụng của thiết bị phòng tránh va chạm Thiết bị phòng tránh va chạm được trang bị trên tàu với mục đích nhằm báo cho các tàu khác, các công trình nổi, các phương tiện đang hoạt động trên mặt nước biết được về tình hình hoạt động của bản thân tàu. Trên cơ sở đó mà các phương tiện khác đó đề ra những biện pháp để tránh va chạm với tàu. Do đó thiết bị phòng tránh va chạm có ý nghĩa như là thiết bị thông tin. 7.1.2. Các thiết bị phòng tránh va chạm trên tàu Tín hiệu ánh sáng: đèn hành trình mũi, đèn hành trình mạn, đèn hành trình lái và đèn hành trình cột giữa, v.v. Các pháo hiệu màu: trắng, đỏ, vàng, vàng da cam, v.v. Tín hiệu âm thanh như: còi, kồng, chuông. Tín hiệu ban ngày như: nón đen, quả cầu đen, hình trụ đen. Tín hiệu vô tuyến gồm: vô tuyến điện báo, vô tuyến điện thoại. 7.2. TÍN HIỆU ÁNH SÁNG 7.2.1. Định nghĩa Hình 7.1. Qui cách các đèn hành trình cơ bản Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 162 Hình 7. 2. Vị trí thiết bị tín hiệu và tín hiệu nhấp nháy bố trí trên tàu có chiều dài lớn hơn hoặc bằng 50 m 1 - đèn cột thứ nhất (màu trắng); 2 - đèn cột thứ hai (màu trắng); 3 - đèn mạn phải (xanh ve); 4 - đèn mạn trái (màu đỏ); 5 - đèn đuôi (màu trắng); 6 - đèn kéo (màu vàng); 7 - đèn kéo (màu trắng); 8a - đèn neo mũi (màu trắng); 8b - đèn neo mũi (phương án thiết bị nâng); 9a - đèn neo đuôi (màu trắng); 9b - đèn neo đuôi (phương án thiết bị nâng); 10 - đèn mất hướng; 11 - đèn tín hiệu đỉnh cột (màu đỏ và hai màu trắng); 12 - đèn tín hiệu chỉ dẫn cơ động. I - tín hiệu chiếu sáng cố định trên hành trình; II - tín hiệu chiếu sáng thay đổi trên hành trình; III - tín hiệu chiếu sáng khi quay vòng; IV - tín hiệu nháy cố định; V - mặt boong kín nước. 7.2.1.1. Đèn cột Đèn cột là một đèn màu trắng đặt tại mặt phẳng đối xứng của tàu, chiếu sáng liên tục trên phạm vi một cung chân trời 2250 và bố trí sao cho chiếu sáng từ hướng trước mũi tàu một góc 11205 về sau mặt phẳng ngang ở mỗi mạn tương ứng. 7.2.1.2. Đèn mạn Đèn mạn là một đèn màu xanh lục đặt ở mạn phải và một đèn đỏ đặt ở mạn trái, mỗi đèn chiếu sáng liên tục trong phạm vi một cung chân trời 11205 từ hướng thẳng trước mũi tàu về sau trục ngang góc 22,50 ở mỗi mạn tương ứng. Trên tàu có chiều dài L < 20 m, cho phép bố trí 2 đèn mạn ở một cột cách nhau một tấm ngăn. 7.2.1.3. Đèn lái (đèn đuôi) Đèn lái là một đèn màu trắng đặt càng gần phía lái tàu càng tốt, chiếu sáng liên tục trong phạm vi một cung chân trời là 1350 sao cho thẳng hướng với hướng lái sang mỗi bên mạn là 6705. Trên tàu có chiều dài L > 50 m, cho phép làm đèn mũi như đèn lái (đèn cột trước càng gần mũi càng tốt nhưng khoảng cách hai đèn cột trước và cột sau là: l  50 m). Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 163 7.2.1.4. Đèn lai dắt Đèn lai dắt là một đèn màu vàng, có đặc tính như đèn lái. 7.2.1.5. Đèn chiếu sáng khắp bốn phía Đèn chiếu sáng khắp bốn phía là một đèn chiếu sáng liên tục khắp một cung chân trời là 3600. 7.2.1.6. Đèn chip Đèn chớp là một đèn có chớp đều theo chu kỳ từ 120 chớp/phút trở lên. 7.2.2. Tầm nhìn xa, màu sắc của các loại đèn 7.2.2.1. Tàu có chiều dài L  50 m Đèn cột: tầm nhìn xa: l  6 hải lý Đèn lái: tầm nhìn xa: l  3 hải lý Đèn mạn: tầm nhìn xa: l  3 hải lý Đèn lai dắt: tầm nhìn xa: l  3 hải lý Đèn trắng hoặc đỏ, hoặc màu xanh lục, hoặc màu vàng chiếu sáng khắp bốn phía có tầm nhìn xa là 3 hải lý. 7.2.2.2. Tàu có chiều dài 12  L < 50 m Đèn cột: tầm nhìn xa l = 2 hải lý Đèn mạn: tầm nhìn xa: l = 1 hải lý Đèn lái: tầm nhìn xa: l = 2 hải lý Đèn lai dắt: tầm nhìn xa: l = 2 hải lý Đèn trắng hoặc đỏ, hoặc màu xanh lục, hoặc màu vàng chiếu sáng khắp bốn phía có tầm nhìn xa là l = 2 hải lý. 7.2.3. Vị trí của các đèn 7.2.3.1. Đèn cột 1 - Tàu có chiều dài L  20 m. Đèn cột phải được bố trí ở độ cao trên sàn, tối thiểu là:hmin = 6 m, nếu chiều rộng của tàu B > 6 m thì chiều cao này phải đặt ở độ cao tối thiểu bằng chiều rộng tàu nhưng không cần quá 12 m (đối với tàu có một đèn cột), nếu tàu có hai đèn cột, thì đèn phía sau phải cao hơn đèn phía trước tối thiều là: h = 4,5 m. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 164 Khoảng cách theo chiều thẳng đứng giữa các đèn cột thỏa mãn trong mọi điều kiện bình thường của độ chênh mớn nước, đèn sau phải luôn luôn được nhìn thấy cao hơn và phân biệt được vơi đèn trước ở độ xa 1000 m (người quan sát xa tàu 1000 m), tính từ mũi tàu đến mực nước biển. 2 - Tàu có chiều dài: 12  L < 20 m. Đèn cột trước phải cao hơn sàn tối thiểu là 2,5 m. Trong mọi điều kiện, hoàn cảnh, đèn cột hoặc các đèn cột phải được đặt ở trên, cao hơn, cách xa các đèn và các chướng ngại vật khác. Khoảng cách giữa hai đèn cột theo phương thẳng đứng (trên mặt phẳng ngang) tối thiểu bằng L/ 2 nhưng không nhất thiết vượt quá 100 m. Đèn cột trước không được cách xa mũi tàu quá L/ 4. 7.2.3.2. Đèn mạn Các đèn mạn phải được đặt ở độ cao trên sàn không vượt quá 3/4 chiều cao đèn cột trước, và đặt lùi về phía sau của đèn cột trước ở hai bên mạn hoặc gần hai bên mạn. 7.2.3.3. Đèn lái Đèn lái phải đặt ở độ cao trên sàn tối thiểu là 4,5m và càng gần phía lái của tàu càng tốt. 7.2.3.4. Đèn neo Nếu tàu có hai đèn neo thì đèn neo phía mũi phải cao hơn đèn neo phía lái tối thiểu là 4,5m. 7.2.3.5. Đèn chiếu sáng khắp bốn phía Đèn thấp nhất trong số hai đèn chiếu sáng khắp bốn phía phải được đặt cao hơn đèn mạn khoảng cách tối thiểu bằng hai lần khoảng cách giữa hai đèn đó theo phương thẳng đứng, tính tới sàn. Chú ý: Đối với tàu có chiều dài L  20 m, các đèn phải được đặt cách nhau ít nhất là 2m, đèn dưới cùng không thấp hơn so với mặt sàn là 4 m, trừ đèn lai dắt. Đối với tàu có chiều dài L < 20 m, các đèn được đặt cách nhau ít nhất là 1m theo phương thẳng đứng. Đèn thấp nhất có độ cao cách sàn không quá 2m trừ đèn lai dắt. 7.2.4. Tín hiệu cấp cứu Những tín hiệu sau đây có thể sử dụng, được trưng ra cùng một lúc hoặc riêng rẽ để báo hiệu tàu bị tai nạn hoặc không làm chủ được tình hình kỹ thuật của tàu và yêu cầu sự trợ cứu như: đốt lửa, thùng nhựa, thùng dầu, v.v., pháo sáng có dù hay pháo sáng cầm tay phát ra ánh sáng màu đỏ chói hoặc bắn pháo hoa hoặc tín hiệu có hình sao đỏ, phát tín hiệu có đám khói màu da cam. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 165 7.3. TÍN HIỆU ÂM THANH Đối với tàu có chiều dài L  12,0 m phải được trang bị một còi và một chuông. Tàu có chiều dài L  100 m, ngoài còi và chuông ra phải trang bị thêm cồng mà âm thanh của cồng không thể nhầm lẫn được với âm thanh của chuông. 7.3.1. Còi Tàu sử dụng một còi định hướng thì còi phải bố trí sao cho cường độ âm thanh tối đa hướng về phía trước mũi tàu. Còi phải được đặt ở càng cao càng tốt, để hạn chế trướng ngại vật che chắn âm thanh và hạn chế đến mức thấp nhất nguy cơ suy giảm thính giác của thuyền bộ, thuyền viên. Nếu trên tàu bố trí nhiều còi cách nhau trên 100 m thì phải xử lý sao cho các còi không được hoạt động đồng thời. Nếu vì lý do trướng ngại vật mà âm thanh của còi duy nhất hoặc một trong các còi bị suy giảm thì phải sử dụng hệ thống còi liên hợp, hệ thống còi liên hợp phải làm việc như một còi duy nhất bố trí cách nhau không quá 100 m và có thể hoạt động cùng một lúc, tần số của các còi này, cái nọ khác cái kia ít nhất là: 10 Hz. 7.3.2. Chuông và cồng Chuông và cồng được chế tạo bằng vật liệu chống ăn mòn và phát ra một âm thanh trong trẻo, có đường kính miệng là: D, mm. Tàu có chiều dài L  20 m, đường kính miệng chuông D  300 mm. Tàu có chiều dài 12  L < 20 m, đường kính miệng chuông D  200 mm. Nên bố trí đánh chuông bằng cơ giới để đảm bảo cường độ âm thanh là không thay đổi, nếu đánh chuông bằng tay, thì dùi chuông phải có khối lượng không nhỏ hơn 3% khối lượng chuông. 7.3.3. Tín hiệu cấp cứu Cứ cách một phút, cho nổ một phát súng hoặc cho nổ một tiếng nổ nào khác. Dùng bất kỳ thiết bị nào phát tín hiệu xa mù, một cách liên tục bằng tín hiệu âm thanh. [Việc tính chọn thiết bị phòng tránh va chạm, tham khảo Qui phạm] 7.4. TÍN HIỆU BAN NGÀY 7.4.1. Các tín hiêu ban ngày 7.4.1.1. Yêu cầu Các dấu hiệu phải có màu đen, kích thước được tiêu chuẩn. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 166 7.4.1.2. Các dấu hiệu Quả cầu đen : đường kính tối thiểu là D = 0,6m. Nón đen: đường kính đáy tối thiểu D  0,6m và chiêu cao nón: h = D. Hình thoi đen: gồm hai chóp nón chắp vào nhau có chung một đáy. Hình trụ đen: có đường kính đáy D  0,6m và chiều cao h = 2D. 7.4.2. Tín hiệu cấp cứu Tín hiệu lá cờ hình vuông treo bên trên hay bên dưới quả cầu đen. Có thể sử dụng giơ ra một mảnh vải màu da cam cùng với một hình vuông hoặc một hình tròn màu đen tạo thành một vệt màu trên mặt nước. Có thể dùng vô tuyến điện báo phát ra tín hiệu moóc-xơ: "S.O.S" hoặc: Dùng vô tuyến điện thoại phát ra tín hiệu "MAYDAY" Phát tín hiệu cấp cứu N.C theo tín hiệu Quốc tế. Ngoài ra còn phát tín hiệu bằng vô tuyến định vị. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -