BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG
KHOA KỸ THUẬT TÀU THỦY

HOÀNG VĂN THỌ
THIẾT KẾ KỸ THUẬT KẾT CẤU PHẦN KHOANG
HÀNG VÀ PHẦN MŨI TÀU CHỞ HÀNG RỜI 13.500
DWT HOẠT ĐỘNG Ở VÙNG BIỂN KHÔNG HẠN CHẾ
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
Chuyên ngành: ĐÓNG TÀU THỦY
Nha Trang, 2008
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG
KHOA KỸ THUẬT TÀU THỦY

HOÀNG VĂN THỌ
THIẾT KẾ KỸ THUẬT KẾT CẤU PHẦN KHOANG
HÀNG VÀ PHẦN MŨI TÀU CHỞ HÀNG RỜI 13.500
DWT HOẠT ĐỘNG Ở VÙNG BIỂN KHÔNG HẠN CHẾ
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
Chuyên ngành: ĐÓNG TÀU THỦY
Giáo viên hướng dẫn:
Th.S HUỲNH VĂN NHU
Nha Trang, 2008
MỤC LỤC
LỜI NÓI ĐẦU 1
CHƯƠNG 1. ĐẶT VẤN ĐỀ 3
1.1. GIỚI THIỆU CHUNG 3
1.1.1. Thực trạng ngành tàu biển nước ta hiện nay 3
1.1.2. Công tác thiết kế tàu trong nước 3
1.2. LÝ DO LỰA CHỌN ĐỀ TÀI 4

2.4.4. Lan can và cầu thang 29
CHƯƠNG 3. THIẾT KẾ KỸ THUẬT PHẦN KHOANG HÀNG VÀ MŨI
TÀU 30
3.1. CƠ SỞ LÝ THUYẾT TÍNH TOÁN LỰA CHỌN KẾT CẤU 30
3.2. KẾT CẤU PHẦN KHOANG HÀNG VÀ MŨI TÀU 30
3.2.1. Kết cấu phần đáy tàu 30
3.2.1.1. Vị trí các kết cấu 31
3.2.1.2. Tôn bao đáy tàu 32
3.2.1.3. Hông tàu phần dưới đáy 33
3.2.1.4. Tính toán kết cấu 35
3.2.2. Kết cấu phần mạn tàu 43
3.2.2.1. Vị trí các kết cấu 44
3.2.2.2. Tính toán tôn bao 44
3.2.2.3. Tính toán kết cấu 45
3.2.3. Kết cấu phần boong t àu 73
3.2.3.1. Vị trí của các kết cấu 74
3.2.3.2. Tải trọng boong h 74
3.2.3.3. Chiều dầy của tôn boong 75
3.2.3.4. Xà dọc boong 76
3.2.3.5. Sống dọc boong 79
3.2.3.6. Xà ngang boong 83
3.2.3.7. Sống ngang boong 84
3.2.4. Kết cấu phần vách tàu 85
3.2.4.1. Vách sóng 85
3.2.4.2. Vách ngăn cách khoang hàng và két d ằn mũi tàu 88
3.2.4.3. Vách mũi ngăn cách két dằn v à khoang mũi 92
3.2.4.4. Vách ch ống va 93
3.2.4.5. Vách chống va dọc tâm tàu 96
3.2.5. Kết cấu phần mũi tàu 98
3.2.5.1. Sống mũi tấm 98

Chương IV : Thảo luận kết quả và kiến nghị
Đồ án đưa ra và tính toán các k ết cấu thuộc phần khoang h àng và phần mũi
của tàu chở hàng rời. Song do thời gian không nhiều v à còn ít kinh nghiệm thực tế
nên đồ án của em không tránh khỏi những thiếu sót, rất mong nhận đ ược sự đóng
góp từ các thầy và các bạn để đồ án của em ho àn thiện hơn.
Em xin chân thành cảm ơn tất cả các thầy cô giáo v à các bạn đã động viên,
giúp đỡ em trong quá trình thực hiện đề tài. Đặc biệt em xin chân th ành cảm ơn thầy
Th.S Huỳnh Văn Nhu đã hướng dẫn em rất tận t ình trong thời gian thực hiện đề t ài.
Nha Trang, ngày 20 tháng 11 năm 200 8
Sinh viên th ực hiện
Hoàng Văn Th ọ
Chương 1 : ĐẶT VẤN ĐỀ
1.1. GIỚI THIỆU CHUNG
1.1.1. Thực trạng ngành tàu biển nước ta hiện nay
Việt Nam là quốc gia có đường biển kéo dài từ Bắc chí Nam, là một trong
những đầu mối giao thông đ ường biển quan trọng của thế giới, với nhiều vịnh kín
gió và cảng nước sâu… Đó là những điều kiện khá thuận tiện để phát triển ng ành
công nghiệp tàu thủy.
Hiện nay nước ta đang có một số l ượng rất lớn các nhà máy đóng tàu lớn nhỏ
trải dài trên khắp cả nước, nguồn nhân lực dồi d ào với trình độ tay nghề ngày càng
được nâng cao và trang thiết bị phục vụ sản xuất đóng mới ng ày càng hiện đại. Mới
đây, Tập đoàn Công nghiệp Tàu thủy Việt Nam đã bàn giao hai con tàu tr ọng tải
53.000(tấn) đầu tiên cho tập đoàn Graig Investment(Vương qu ốc Anh) và hàng loạt
các tàu nội địa 12.500(tấn), 15.000(tấn) v à rất nhiều dự án lớn kéo d ài tới năm
2012. Hơn nữa, nước ta mới gia nhập một sân ch ơi kinh tế mới WTO nên càng
nhiều cơ hội phát triển hơn cho ngành tàu. Các doanh nghi ệp, tập đoàn lớn về ngành
tàu biển đang có những dự án rất lớn đầu t ư trên lãnh thổ nước ta như HYUNDAI –
VINASHIN của Hàn Quốc, các công ty của Nhật…
Đặc biệt là nhà nước cũng có rất nhiều quan tâm tập trung nhiều vốn đầu t ư
xây dựng nhà máy và có chiến lược đào tạo nguồn nhân lực cho ng ành đóng tàu. Vì

tàu biển trên thế giới.
1.2. LÝ DO LỰA CHỌN ĐỀ TÀI
Hiện nay nhu cầu nhu cầu vận chuyển các loại h àng hóa, thực phẩm, sản
phẩm dầu mỏ, quặng…xuy ên các quốc gia ngày càng lớn mạnh. Việc không thể
thiếu mà con người phải làm là công tác vận chuyển các loại hàng hóa này sao cho
an toàn và thu lại lợi nhuận lớn nhất. Do đó t àu thủy là sự lựa chọn hàng đầu của
họ. Bởi lẽ chỉ có tàu thủy mới có khả năng vận chuyển một khối l ượng lớn hàng hóa
và vận chuyển với tuyến đường xuyên các quốc gia an toàn với chi phí không lớn.
Chính vì vậy việc thiết kế các loại t àu chở hàng đáp ứng nhu cầu thực tế l à việc làm
rất quan trọng, thiết thực v à triển vọng.
Nước ta đang đứng trước nhiều khó khăn thử thách về kinh tế song về tiềm
năng phát triển ngành công nghiệp tàu thủy là rất mạnh, có thiềm năng thu hút đ ược
nhiều vốn đầu tư nước ngoài. Công tác thiết kế vô cùng quan trọng trong tiến trình
hoàn thành một con tàu do đó chi phí b ỏ ra cho công tác thiết kế không nhỏ. Tuy
nhiên các thiết kế kỹ thuật chủ yếu đ ược mua từ nước ngoài. Vì vậy yêu cầu, thách
thức và cơ hội cho các sinh viên ngành tàu là rất lớn và để củng cố, rèn luyện, nâng
cao kiến thức chuyên môn, tìm hiểu thêm về công tác thiết kế, đọc hiểu quy phạm
cũng như sử dụng thành thạo phần mềm phục vụ thiết kế, phần n ào đó giúp em
chuẩn bị kỹ càng hơn cho công việc trong tương lai. Đó chính là l ý do mà em lựa
chọn đề tài này.
1.3. GIỚI THIỆU NỘI DUNG ĐỀ T ÀI
1.3.1. Nội dung đề tài: “ Thiết kế kỹ thuật kết cấu p hần khoang hàng và phần mũi
tàu chở hàng rời 13.500 DWT hoạt động ở v ùng biển không hạn chế ”.
1.3.2. Phương pháp tính toán thi ết kế: Trong thực tế có thể tiến hành tính toán
kết cấu của tàu theo một trong các phương pháp như sau:
- Tính toán theo lý th uyết: Bằng cách này chúng ta có thể tính toán và đưa
ra kết cấu tàu tối ưu, bởi lẽ phương pháp này phải xét tới toàn bộ các yếu tố ảnh
hưởng tới kết cấu thân tàu như: Việc bố trí trang thiết bị tr ên tàu, loại hàng hóa tàu
chuyên chở, các tải trọng bên ngoài ảnh hưởng tới độ bền chung của t àu, điều kiện
môi trường làm việc của tàu, vật liệu đóng tàu, thời gian làm việc của tàu…Bên

TK
= 20.8 m
H = 11.2 m
T = 8.45 m
C
b
= 0.75
Động cơ 7S35 – MC(Đan Mạch), công suất N
e
= 5180( kW)
Suất tiêu hao nhiên liệu là : g = 178g/kWh
Kích thước bao của máy: L x B x H = 6,1 x 3,9 x 6,7(m)
Tốc độ V = 13.5 Hải lý/h
Vật liệu đóng tàu: Thép có ứng suất chảy
MPa
ch
235
(N/mm
2
)
2.1.2. Đặc điểm của tàu thiết kế
- Tàu chở hàng rời hoạt động trong v ùng biển không hạn chế.
- Yêu cầu của tàu là không gian ch ở hàng phải tận dụng tối đa thể tích của t àu
2.1.3. Quy phạm áp dụng
Tàu đựơc thiết kế theo [1]: Quy phạm phân cấp v à đóng tàu biển vỏ thép
TCVN 6259 – 2A : 2003 cho tàu có chi ều dài lớn hơn 90m.
2.2. YÊU CẦU CƠ BẢN CỦA BỐ TRÍ CHUNG
Bố trí chung toàn tàu ảnh hưởng trực tiếp đến khả năng sử dụng, tính h àng
hải, tính kinh tế và góc độ thẩm mỹ của con t àu. Nghĩa là việc bố trí chung to àn tàu
luôn đảm bảo:

kinh tế kỹ thuật của con tàu sau này. Việc lựa chọn này dựa trên nguyên tắc an toàn,
thuận lợi trong sử dụng, thi công v à trọng lượng nhỏ nhất.
Ta biết rằng tàu có chiều dài càng lớn thì mô men uốn dọc càng lớn, do đó
mô men uốn chung càng lớn. Kết cấu phần boong v à đáy tàu có khoảng cách xa
nhất so với trục trung h òa nên khi tàu bị uốn thì khung dàn boong và đáy tàu chịu
ứng suất lớn nhất. B ên cạnh đó kết cấu d àn mạn nằm gần trục trung hòa hơn nên nó
chủ yếu chịu ứng suất cục bộ v à ngoại lực do sóng tác động, t àu dễ bị móp ngang.
Khu vực mũi và đuôi chủ yếu chịu ứng suất cục bộ.
Mặt khác ta nhận thấy hệ thống kết cấu dọc có ưu điểm là mô men quán tính
và mô đun chống uốn tàu lớn, tính ổn định tấm cao, giảm chiều dầy tôn vỏ v à dễ áp
dụng việc tự động hóa kỹ thuật h àn…Hệ thống kết cấu ngang thì khả năng chịu uốn
ngang và chịu ứng suất cục bộ tốt h ơn, giảm nguy cơ móp ngang thân tàu, công
nghệ chế tạo đơn giản.
Với những lí do trên ta có thể lựa chọn hệ thống kết cấu t àu thiết kế như sau:
+ Đối với khoang hàng:
- Dàn đáy, dàn boong đư ợc kết cấu theo hệ thống dọc
- Dàn mạn được kết cấu theo hệ thống ngang.
- Vách ngang đư ợc kết cấu theo hệ thống frofin sóng h ình thang.
+ Đối với khoang máy:
- Dàn đáy, dàn mạn được kết cấu theo hệ thống ngang
- Dàn boong được kết cấu theo hệ thống ngang
- Dàn vách được kết cấu theo hệ thống ngang gồm nẹp đứng, sống ngang v à
sống đứng
+ Đối với khoang mũi, khoang lái:
- Dàn đáy, dàn mạn, boong kết cấu theo hệ thống ngang
- Dàn vách được kết cấu theo hệ thống ngang gồm nẹp đứng, sống nằm v à
sống đứng.
2.3.2. Tính toán kho ảng sườn và các khoang, két
2.3.2.1. Khoảng sườn
 Theo 5.2.1.1[1]: Kho ảng cách giữa các sườn vùng giữa tàu theo tiêu

L < 143
7
143

L < 165
8
165

L < 186
9
186

L
Đăng kiểm quy định trong từng tr ường hợp
Với tàu thiết kế ta có chiều d ài nằm trong khoảng từ 123(m) đến 143(m) th ì
tổng số vách kín nước không nhỏ hơn 7 vách, chọn 9 vách kín nước để tăng tính an
toàn cho tàu khi tai n ạn, tăng độ bền và thuận lợi cho việc bố trí trang thiết bị tr ên
boong tàu.
2.3.2.3. Tính toán các két nhiên liệu: Việc bố trí các vị trí v à chiều cao các két
phải dựa trên cơ sở thể tích của két nhi ên liệu mà máy móc, trang thi ết bị yêu cầu.
Dựa vào máy đã chọn có thể tính sơ bộ thể tích các két nh ư sau:
Lượng dự trữ nhiên liệu cho tàu được xác định dựa v ào lượng tiêu hao
nhiên liệu của máy chính, tầm hoạt động hay h ành trình lớn nhất của tàu và phải kể
đến hệ số an toàn k
dt
trong trường hợp tàu gặp bão tố hoặc các khả năng bất lợi
trong quá trình khai thác.
Chọn sơ bộ tầm hoạt động lớn nhất của t àu là 6000 hải lý. Dựa vào
catalogue máy chính ta có đư ợc suất tiêu hao nhiên liệu của máy chính l à
175g/kWh. Tốc độ của tàu ở chế độ toàn tải là 13,5 hải lý/giờ. Chọn hệ số an to àn

= 0.175 x 10
-3
(T/kW.h)
S : Tầm hoạt động lớn nhất của t àu. S = 6000 hl.
v : Tốc độ tàu trong trường hợp đầy tải. v = 13.5hl/h.
P
e
: Công suất của máy chính. P
e
= 5180kW.
Vậy G
nl
= 1.1 x
5.13
6000
x 0.175 x 10
-3
x 5180 = 443.17(T)
Lượng dự trữ dầu bôi tr ơn được xác định dựa theo phần trăm l ượng dự trữ
nhiên liệu. Lượng dầu bôi trơn của động cơ diesel thường lấy trong khoảng từ 5 -
6% lượng dự trữ nhiên liệu. Ta chọn G
bt
= 6%G
nl
.
Vậy lượng dự trữ dầu bôi tr ơn là:
G
bt
= 6%G
nl

= (1.02-1.05).
Chọn k
1
= 1.02
k
2
: Hệ số tính đến thể tích chết của két chứa, k
2
= 1.05
G
nl
: Lượng dự trữ nhiên liệu, G
nl
= 443.17 (T)
nl

: Khối lượng riêng của nhiên liệu,
nl

= 0.98(T/m
3
)

nl
V
= 1.02.1.05.
98.0
17.443
= 484.32 (m
3

G
nl
: Lượng dự trữ dầu bôi tr ơn, G
bt
= 26.6 (T)
bt

:Khối lượng riêng của dầu bôi trơn,
bt

= 0,9 (T/m
3
)

bt
V
= 1.02 x 1.05.
9.0
6.26
= 31.654 (m
3
).
Tổng thể tích két nhi ên liệu hằng ngày được xác định theo công thức sau:

hng
nl
V
=
nl
enl

 Khoang mũi: Từ trụ mũi đến s ườn 192 với chiều dài 7m, khoảng sườn a =
600 mm
 Khoang dằn mũi: từ sườn 186 đến sườn 192 với chiều dài 3.6m, khoảng
sườn a = 600 mm
2.3.3.2. Khoang hàng
Dung tích khoang hàng do kh ối lượng hàng hóa và loại hàng chuyên chở
quyết định. Theo [4, tr.144, 145]: Số khoang h àng của tàu hàng ảnh hưởng rất lớn
đến tính kinh tế của t àu, thường tàu chở hàng số khoang được xác định theo công
thức:
1
20

L
n
(2.7)
Với L =136.6(m) là chiều dài tàu
L = 136.6(m), tính toán ta có n = 5.83 (khoang)
Theo [4, tr.144, 145]: N ếu phải xét tới yêu cầu thỏa mãn một khoang chống chìm,
số khoang hàng được tính như sau :
1


TH
H
n
(2.8)
Trong đó: + H = 11.2
m
: chiều cao tới boong vách
+ T = 8.45

* Theo 11.1.6.2[1] thì vi ệc bố trí khoang này phù hợp vì chiều dài của các
khoang không đư ợc vượt quá 30m.
Chiều dài các khoang theo kho ảng sườn
 Từ trụ lái đến sườn 10: Khoang lái
 Từ sườn 10 đến sườn 40: Khoang máy
 Từ sườn 40 đến sườn 64: Khoang hàng 6
 Từ sườn 64 đến sườn 88: Khoang hàng 5
 Từ sườn 88 đến sườn 112: Khoang h àng 4
 Từ sườn 112 đến sườn 137: Khoang h àng 3
 Từ sườn 137 đến sườn 162: Khoang h àng 2
 Từ sườn 162 đến sườn 186: Khoang hàng 1
 Từ sườn 186 đến sườn 192: Khoang chứa n ước dằn
 Từ sườn 192 đến sườn trụ mũi: Khoang mũi
2.3.3.3. Khoang máy
Trên tàu khoang máy đư ợc bố trí ở giữa tàu hoặc đuôi tàu. Việc lựa chọn vị
trí khoang máy sẽ quyết định hình dáng của thân tàu và ảnh hưởng tới kết cấu của
thân tàu.
Đối với tàu thiết kế ta chọn vị trí buồng máy ở đuôi t àu. Vì cách bố trí này có
những ưu điểm sau:
 Rút ngắn chiều dài hệ trục, giảm bớt tổn hao công suất truyền qua hệ trục
 Không gian chở hàng rộng hơn khi để buồng máy ở giữa t àu.
Tuy nhiên cách bố trí này cũng có những nhược điểm sau:
 Phải tăng dung tích dằn, đặc biệt l à dung tích dằn phía mũi, khó giải quyết
hiện tượng nghiêng dọc quá lớn khi tàu chạy không có hàng.
 Thao tác ra vào bến không thuận lợi.
 Khả năng quan sát của thủy thủ bị hạn chế.
Căn cứ vào máy đã chọn ( 7S35-MC, công suất 5180kw) ta có kích th ước
bao của máy, chiều dài hệ trục chân vịt theo động c ơ và các giá trị thống kê ta chọn
chiều dài khoang máy L
KM

từ vách đuôi đến sườn 10, chiều dài 9,8m (đo trên boong chính) dùng làm két dằn,
két nước ngọt, khoảng sườn a = 600mm.
2.3.4. Phần chia khoang theo chiều rộng t àu
 Phần mũi tàu:
+ Từ vách kín nước phía mũi tới trụ mũi bố trí 2 th ùng xích neo cho 2 neo
kéo dài 2 khoảng sườn về phía mũi tàu. Thùng xích neo phải đảm bảo kín nước và
được gia cường chắc chắn. Không gian c òn lại phía mũi để dằn t àu.
+ Từ vách mũi tới vách chống va phân l àm 2 két dằn và 1 khoang cách li.
Do đó có 2 vách ngăn kín nư ớc đều cách dọc tâm 2000(mm), từ s ườn 186 tới sườn
192.
+ Trong khoang mũi có bố trí vách chống va tr ùng vị trí dọc tâm tàu
 Phần thân ống: Hệ thống mạn kép, không có vách ngăn giữa dọc tâm t àu để
tăng thể tích chở hàng và kết cấu mạn phía trong có vai tr ò như những vách dọc.
 Phần đuôi tàu: Khu vực buồng máy được chia thành hai vách dọc cách dọc
tâm 4000(mm) về hai mạn từ sườn 10 đến sườn 40 được sử dụng làm các két chứa
nhiên liệu, nước thải và xưởng cơ khí, kho phụ tùng.
2.3.5. Phân chia khoang theo chi ều cao tàu
a) Phần mũi tàu
Trong khoang mũi có bố trí 2 vách chống va, vách 1 có độ cao 3.4(m) kể từ
đường cơ bản, vách 2 bố trí cách đ ường cơ bản 8.4(m) trùng với vị trí của đáy két
đỉnh mạn và đáy két đỉnh mạn.
Trong khoang dằn mũi ở hai bên két dằn cũng bố trí các vách chống va ở
cùng độ cao với các vách tr ên.
Theo 4.2.2[1]: Chi ều cao đáy đôi hay chi ều cao tiết diện sống chính không
nhỏ hơn B/16.
B = 20.8(m) là chiều rộng của tàu, d
0
= 20.8/16 = 1.3 m, ch ọn d
0
= 1.4 m

40. Để có đủ diện tích đặt các trang thiết bị trong buồng máy đ ược phân thành 2
sàn: sàn 1 cách đường cơ bản 8m và sàn 2 cách đường cơ bản 5m kéo dài từ sườn
10 đến sườn 40.
Trong khoang đuôi ta bố trí một sàn cách đường cơ bản 9(m) để làm khoang
máy lái.
2.3.6. Bố trí chung phần th ượng tầng
Thượng tầng của tàu thiết kế gồm có 3 phần : th ượng tầng mũi, thượng tầng
lái và lầu. Trên cơ sở diện tích các khu vực sẵn có tr ên tàu với nguyên tắc đảm bảo
diện tích nơi làm việc, sinh hoạt đầy đủ, thuận tiện và hợp lí.
Theo bảng 2.2, bảng 2.3 quy định diện tích cho mỗi ng ười và buồng làm việc
trên tàu viễn dương
Bảng 2.2: Diện tích cho mỗi người [4. Bảng 3-8, tr.156]
Tên gọi
Trị số thấp
nhất
Trị số lớn
nhất
Trị số
bình thường
Thuyền trưởng(Chính trị viên)
7
20
9 ÷ 14
Máy trưởng(Sĩ quan 1)
6
15
8 ÷ 10
Nhân viên hàng hải, thợ máy (bậc cao)
8.5
16

6.5
14
10
Bảng 2.3: Diện tích buồng l àm việc [4. Bảng 3-8, tr.156]
Tên gọi
Trị số thấp
nhất
Trị số lớn
nhất
Trị số
bình thường
Buồng thuyền trưởng và chính trị viên
13
32.5
17 ÷ 22
Buồng máy trưởng
12.5
23.5
13 ÷ 18
Buồng sĩ quan 1
7.5
15.5
10 ÷ 15
Các buồng khác
5.2
16
7.5 ÷ 9
Và theo [4, tr. 162 ÷ 170] quy định về bố trí các buồng công cộng nh ư: Buồng
tắm rửa, vệ sinh, buồng bệnh nhân, buồng y tế, buồng giặt v à sấy quần áo, nhà bếp,
buồng ăn…và theo diện tích sẵn có của tàu thiết kế trên cơ sở đảm bảo rộng r ãi,

+ Bên mạn trái(nhìn từ lái) là buồng dự phòng với diện tích 6000 x 3050(mm).
+ Kéo dài tới sườn 15 bên mạn phải(nhìn từ lái) của tàu là khu vực nhà bếp
với diện tích 6890 x 3050(mm).
+ Bên cạnh nhà bếp là buồng chuẩn bị thức ăn v à rửa chén bát có diện tích
3620 x 3050(mm) có c ửa thông với nhà bếp kéo dài từ khoảng sườn 15 tới sườn 21.

Trích đoạn Xà ngang boong Vách chống va

---