Cấu Tạo Dμn Nâng. Tuỳ Thuộc Vào Hình Thức Máy Nâng Ngang Hay Dọc Mà Dàn Nâng

- tìm các dạng ụ có công dụng đặc biệt.

Đồng thời cũng phát triển các phương pháp mới để neo ụ, liên hệ vận chuyển và trang bị động lực với bờ và các giải pháp kết cấu mới của các thiết bị đảm bảo khai thác an toàn và tin cậy cho ụ.

Hình VI-55. Sơ đồ ụ nổi bằng thép.

Hiện nay đã có hàng loạt các ụ nổi bằng thép lớn dài 250 300 m, sức nâng 65.000T. ở

Đức, vào thời gian chiến tranh thế thứ hai đã thiết kế ụ nổi có sức nâng 100.000T. ở Mỹ đã chế tạo ụ nổi có sức nâng 90.000 T.

Có thể nói rằng kích thước và sức nâng của ụ nổi bằng thép không có giới hạn, để chế tạo tàu dầu trọng tải 500.000 T thì cần phải có ụ nổi có sức nâng 120.000 T.

Bắt đầu từ những năm 30 của thế kỷ 20 người ta đã dùng bê tông cốt thép. Vào những năm 1930 1941 ở Liên xô đá chế tạo ụ nổi BTCT. 6.000 T, ở Anh có ụ nổi BTCT. 15.000 T. Loại ụ nổi bằng BTCT có một nhược điểm lớn là trọng lượng bản thân của ụ gấp 1,5 2 lần ụ thép có kích thước tương tự. Nhược điểm này lại được bù lại bởi giá thành hạ 10 15 , và không cần phải sơn bề mặt ụ, phân chia ụ thành phân đoạn và không cần có những biện pháp chống ăn mòn đặc biệt.

Có thể bạn quan tâm!

Xem toàn bộ 232 trang tài liệu này.

§19. Ưu nhựợc điểm của ụ nổi.

I - Ưu điểm.

1/- Tính linh động cao, các phương án khai thác phong phú phù hợp với nhiều địa hình phức tạp và các dây chuyền sản xuất khác nhau;

2/- Lực nâng thực tế không bị khống chế;

3/- Trong các ụ có kết cấu phân đoạn có thể tự sửa chữa lấy các phân đoạn của mình.

II- Nhược điểm.

1/- Tổn thất nhiều thời gian khi sửa chữa tàu vì trong quá trình sửa chữa không thể tránh khỏi sự đi lại của công nhân từ vị trí làm việc lên tàu đang sửa, đến các phân xưởng và ngược lại. Trung bình mỗi công nhân làm việc trên ụ nổi phải mất 20 40 phút dành cho đi lại trong một ca, điều này làm tăng thời hạn sửa chữa tàu.

2/- Tăng khối lượng công việc phụ do sự phức tạp của mối liên hệ vận tải. Thường ụ nổi đậu không sát bờ mà sát bến nhô hoặc cầu dẫn, do vậy, để vận chuyển các chi tiết tới vị trí làm việc cần phải trang bị thêm các thiết bị nâng chuyển phụ. Các cần trục của ụ nổi có sức nâng rất hạn chế 5 10 T

, nên khi ụ đậu xa bờ thì cần phải bố trí đường để cần cẩu nổi làm việc. Tổn thất tổng cộng về thời gian làm việc trên ụ nổi so với các dạng công trình khác là 10 15 .

3/- Điều kiện phục vụ công nhân làm việc trên tàu trong ụ nổi là kém nhất.

http://www.ebook.edu.vn 182

4/- ụ nổi là công trình nâng hạ duy nhất, lực nâng của nó có ý nghĩa cụ thể vì lực nâng được xác

định bởi kích thước các pông tông của ụ. Chính vì lẽ đó trong những trường hợp đột xuất ụ nổi không phát huy tác dụng tốt. Thường thì ụ nổi chỉ phát huy được 40 50 sức nâng tính toán giới hạn. Trong khi đó các loại công trình khác nói chung chỉ hạn chế về kích thước chứ không hạn chế về sức nâng.

§20. Các dạng cấu tạo của ụ nổi.

I- Các bộ phận cơ bản của ụ nổi. ụ nổi trên hình (VI-56) có những bộ phận sau: phần nằm ngang phía dưới (pông tông), tường thẳng đứng (tháp). Trong pông tông và trong phần dưới của tháp có bố trí các khoang chứa nước để dìm ụ khi đưa tàu vào ụ. khi đó mặt trên của tháp cần phải vượt trên mực nước hạ thuỷ. Nhờ có máy bơm bố trí trong tường để hút nước từ khoang chứa nước ra khi nâng tàu nổi lên, và tàu được đặt trên hệ thống các đệm kê có chiều cao 1,2 m.

Tuỳ thuộc công dụng đặc điểm khai thác và kết cấu mà có thể chia ụ nổi thành các loại sau:

- theo dạng mặt cắt ngang : ụ nổi có hai tháp đối xứng ( chữ U ), ụ nổi một tháp (chữ L);

- theo vật liệu chế tạo các bộ phận cơ bản : ụ thép, ụ bê tông cốt thép, ụ tổ hợp;

- theo số lượng các bộ phận cơ bản : ụ toàn khối, ụ lắp ghép (hình VI- 57). Loại ụ phân đoạn bao gồm một loạt các phân đoạn chuẩn có chiều dài đảm bảo khi cần sửa chữa thì có thể tháo ra, quay một góc 90, đưa vào phần còn lại để sửa.

II-Hệ thống các công trình phụ trợ cho quá trình khai thác ụ.

Trong tổ hợp những vấn đề có liên quan tới việc khai thác ụ ở cảng biển vấn đề quan trọng nhất là chọn vị trí và phương pháp bố trí ụ nổi. Vị trí ụ phải là vị trí được bảo vệ bằng phương pháp tốt nhất để tránh sóng gió, tiện liên hệ với bờ và các phân xưởng. Để đảm bảo dìm ụ, về nguyên tắc phải tạo ra một hố sâu. Độ sâu tại vị trí đặt ụ được xác định theo công thức sau:

Hh = Tu + hk + hd ,

trong đó: Hh -Độ sâu của hố dìm ụ; Tu - Mớn nước lớn nhất của ụ khi dìm; hk - Dự trữ độ sâu trên

đệm; hd - Dự trữ độ sâu bồi lắng.

Hình VI-56. Dạng chung của ụ nổi.

1 - pông tông; 2 - tường (tháp ) của ụ;

3 - mặt tháp; 4 - cần trục cổng 5 - cầu nhỏ đi bộ.

http://www.ebook.edu.vn 183

Hình VI-57. U lắp ghép và sơ đồ tự sửa của chúng.

a- dạng phân đoạn; b, c - dạng pông tông; d - ụ ba phân đoạn.

Hình VI-58. Các bộ phận cơ bản của ụ nổi.

1-pông tông; 2- tháp; 3 - cần trục; 4- khu nhà phục vụ; 5 - khoang chứa nước; 6 - máy bơm; 7 - van thông ra sông ( biển ); 8 - sàn đặt tàu; 9 - đệm tàu; 10 -đệm sống tàu; 11 - cầu đi bộ; 12 - mặt tháp.

Các phương pháp chủ yếu bố trí ụ nổi trên khu nước (hình VI-59) bao gồm:

1/- Neo ụ nổi vào mạn bến (hình VI-59,III). Phương pháp náy tiện nhất về mặt khai thác vì có thể trực tiếp liên hệ với mặt bằng xưởng và sử dụng cần trục có sức nâng lớn. Nhược điểm lớn của phương pháp này là phải xây dựng bến nước sâu dài 250 400 m và phải có biện pháp tránh bão.

2/- Bố trí ở cuối bến nhô hẹp (hình VI-59,I). Đây là biện pháp rẻ hơn, tuy không tiện bằng cách trên. Bến nhô như vậy thường có kết cấu bệ cọc cao rộng khoảng 6 6,5 m đảm bảo hai ôtô đi lại. Khi tính toán lấy tải trọng khai thác cấp III hoặc IV có xét đến sự đi lại của cần trục.

3/- Người ta thay bệ cọc cao bằng pông tông có sức nâng lớn, đầu pông tông được neo vào trụ đỡ.

4/- Đôi khi để giảm giá thành xây dựng của ụ người ta bố trí ụ xa bờ. Việc cung cấp vật liệu, trang thiết bị và phục vụ ụ được tiến hành bằng phương tiện nổi.

http://www.ebook.edu.vn 184

Hình VI-59. Sơ đồ bố trí ụ nổi trên thuỷ vực của nhà máy sửa chữa tàu.

I - trên dây neo ở đầu bến nhô; II - trên dây neo có cầu nổi; III- cạnh bến;

1- thuỷ vực của cảng; 2- thuỷ vực của nhà máy sửa chữa; 3- hố sâu để dìm ụ; 4- rùa neo; 5- bến trang trí; 6- bệ cọc cao; 7- neo trên bờ; 8- cầu nổi có trụ đỡ; 9- các phân xưởng của nhà máy.

Hình VI-60. Sơ đồ neo giữ ụ nổi. a- neo xích; b- nhờ thiết bị

định hướng liên kết khớp với bờ; c- nhờ dàn cứng; d- nhờ định hướng cứng.

Trong tất cả các trường hợp cần phải tính toán hệ thống dây neo và cọc neo một cách tin cậy. Hình thức neo giữ ụ có thể xem hình VI-60. Vị trí ụ, độ an toàn của ụ, tàu bè và công trình xung quanh hoàn toàn phụ thuộc vào độ tin cậy của hệ thống neo, nên khi thiết kế, chế tạo lắp ráp hệ neo cần phải đặc biệt lưu ý. Hệ số ổn định của hệ phải lấy bằng 2 2,5. Kết cấu rùa neo có thể tham khảo trên hình VI-61.

a) b) c) d)

http://www.ebook.edu.vn 185

Hình VI-61. Kết cấu rùa neo trọng lực.

a- khối lăng trụ; b- khối dạng tháp; c- dạng con ếch có một lưỡi; d- dạng con ếch có hai lưỡi.

§21. Tính toán một số thiết bị của ụ nổi.

Về bản chất ụ nổi là một con tàu có hình dạng đặc biệt, việc thiết kế tính toán kết cấu cụ thể của bản thân ụ không được xem xét trong tài liệu này mà có thể tham khảo trong các tài liệu đóng tàu. Trong tài liệu này chỉ quan tâm tới một số vấn đề riêng của ụ mà thôi.

1/- Sức nâng của ụ.

Sức nâng của ụ chủ yếu do lượng dãn nước của ụ quyết định và được xác định theo các công thức sau:

a)- Sức nâng tối đa: Gn = V - Qu - Pa,

b)- Sức nâng còn dư: Gd = V - Qu - Qt - Pa,

trong đó : Gn - sức nâng tối đa của ụ; V - lượng dãn nước của ụ; Qu - trọng lượng bản thân ụ;

Qt - trọng lượng tàu; Pa - dự trữ sức nâng để khai thác an toàn ụ; Pa = n.Lp.Bp.(h1 - k/2),

trong đó: n - số phao ghép thành ụ; Lp, Bp - chiều dài và chiều rộng mỗi phao; h1 - dự trữ chiều cao; k- dự trữ chiều cao tối đa đảm bảo không ngập khi sửa chữa tàu trong ụ;

2/-Ngoại lực tác dụng lên hệ thống neo.

Lực tác dụng lên hệ thống neo chủ yếu do gió và dòng chảy tác dụng lên ụ gây ra, vì vậy chúng ta cần biết cách xác định chúng.

Khi gió tác dụng lên ụ theo hướng hợp với trục ụ một góc (hình VI-62) thì các thành phần Px, Py

được xác định như sau:

Py  C

2

S1k1k 2; Px  C90o

2

S2k1, trong đó các hệ số C là hệ số khí động học phụ

thuéc ( 0 - 1,4 );

2

2



kG/m2 - áp lực gió phụ thuộc cấp gió; v - tốc độ gió,m/s;

2 16

http://www.ebook.edu.vn 186

Lực do dòng chảy tác dụng lên ụ:

P  k F v2  k F v2 ,

1 1 2 2

2 4 2

trong đó k1 = 0,06 T.s /m ; F - diện tích chắn dòng theo mặt bên ụ, m ; k

= 0,00015 0,0002

T.s2/m4; F - diện tích chắn dòng theo mặt đầu ụ, m2.

Trên cơ sở các lực vừa tìm, kết hợp với số lượng dây neo và cách bố trí của chúng mà ta xác

định được lực tính toán tác dụng lên một dây neo, từ đó chọn tiết diện dây neo.

Với ụ nhỏ đòi hỏi lực giữ của dây neo bằng khoảng 0,1 0,2 MN thì có thể dùng các rùa neo một vấu có trọng lượng 3 4 T. Với ụ lớn cần phải dùng rùa neo bê tông cốt thép trọng lượng 100 200 T (hình VI - 61), đảm bảo có lực giữ 3 4 MN. Khi lực neo rất lớn đến 10 MN thì phải dùng rùa neo dạng con ếch lớn. Dây neo thường được làm bằng thép đúc và rèn. Tuỳ thuộc vào lực kéo mà kích thước của mắt xích lấy bằng 34 87 mm, trọng lượng trên một mét dài 25 160 kG. Khi lực neo lớn 3,5 MN dây xích thường phải tăng gấp đôi.

Để giảm dịch chuyển của ụ người ta thường bố trí các vật nặng treo trên dây xích. Lực giữ của rùa neo có thể xác định theo công thức sau:

Tg = kđ.kd.Q,

trong đó: Q - trọng lượng rùa neo trong không khí, N; kđ - hệ số phụ thuộc vào loại đất, đối với đất bùn và cát xốp bằng 0.2, với sét mền và cứng kđ = 0. 4 và 0.9, với cát chặt kđ = 0.6; kd - hệ số phụ thuộc hình dạng rùa neo, với dạng lăng trụ kd = 1 1.5, với dạng con ếch kd = 2.5 3.5.

Để tính toán một cách tin cậy hệ thống neo ta có thể áp dụng các phương pháp khác có xét

đầy đủ mọi yếu tố ảnh hưởng tới hệ thống này.

http://www.ebook.edu.vn 187

Chương 7.

Máy nâng tμu theo phương thẳng đứng.

§1.Đặc điểm chung của máy nâng tμu.

Trong ngành đóng tàu người ta còn sử dụng một loại công trình nâng tàu bằng thiết bị cơ khí và thuỷ lực, đó là máy nâng tàu. Đặc điểm nổi bật của nó là việc nâng, hạ tàu được tiến hành theo phương thẳng đứng. Lần đầu tiên, vào năm 1862, trong một tạp chí của Anh đã đăng bài mô tả bản thiết kế một máy nâng tàu thuỷ lực có sức nâng 1800 T, dùng để nâng và hạ ụ pông tông có đặt tàu trong đó. Loại công trình này có ưu điểm là thao tác nhanh, đơn giản; hiệu suất làm việc cao, có thể kết hợp với nhiều bệ; dễ sửa chữa, dễ cơ khí hoá, tự động hoá. Nhược điểm của có là yêu cầu kỹ thuật chế tạo cao; sức nâng bị hạn chế. Tuy có nhiều ưu điểm, song loại công trình này được sử dụng rất hạn chế, chủ yếu là ở Đức. Năm 1940 -1942 tại một nhà máy của Đức đã xây dựng một máy nâng thuỷ lực dạng ngang (hình VII-1). Việc nâng , hạ được tiến hành nhờ các kích bước ngắn, tàu được đặt trên một hệ thống dầm ngang. Các pistông được nối với dàn nâng bằng các dây treo, sau mỗi chu trình làm việc của pistông (400 mm), dàn nâng được giữ bằng các chốt, khi đó dây treo

được giải phóng, pistông thực hiện chu trình ngược để về vị trí ban đầu, lúc này chốt được tháo ra và pistông lại thực hiện chu trình mới. Quá trình cứ tiếp tục cho đến khi dàn nâng lên đến cao độ cần thiết.

Hình VII-1. Sơ đồ máy nâng tàu thuỷ lực ngang dùng cho tàu 500 T.

1 - Gối đỡ phía ngoài; 2 - kích thuỷ lực bước ngắn; 3 - dầm ngang; 4 - cần nâng; 5 - gối phía bờ; 6 - cầu dẫn; 7 - đường chở tàu; 8 - đường dọc bệ; 9 - trạm bơm.

http://www.ebook.edu.vn 188

Năm 1954 cũng ở Đức đã xây dựng một máy nâng tàu tại nhà máy Vôn-ga-stơ có kết cấu tương tự với sức nâng 2100T, chỉ khác là thao tác tháo lắp chốt và dàn nâng bằng cơ khí hoá và tự

động hoá từ một trung tâm điều khiển. Năm 1962 tại nhà máy Strandunđe đã xây dựng một máy nâng thuỷ lực có sức nâng 3000T. Sự khác nhau về nguyên tắc của kết cấu này với hai loại trên là kích được dùng trong máy này có bước dài, nên việc nâng hạ chỉ cần một quá trình dịch chuyển của kích. Chiều dài làm việc của kích là 10m, số dầm ngang 10 cái, số kích 20 chiếc.

Cùng với sự phát triển của máy nâng thuỷ lực, các máy nâng cơ khí cũng có sự phát triển nhất định. Loại hình đơn giản nhất của máy nâng cơ khí là cần trục. Việc nâng hạ tàu nhỏ dưới 400T

được tiến hành bằng cần trục nổi (1 hoặc hai chiếc). Năm 1960 tại một nhà máy đóng tàu sông ở thành phố Rusơ của Bungari đã xây dựng một máy nâng cơ khí có sức nâng 1200T. Nguyên nhân của việc chọn loại này là do dao động mực nước lớn 8.5 m. Năm 1958 ở Mỹ và một số nước khác đã chế tạo một kiểu máy nâng tàu cơ khí dạng ''Thang máy đồng bộ''. Kết cấu tương tự máy nâng thuỷ lực chỉ khác là các kích được thay bằng tời kêt hợp với ròng rọc. Kết cấu này được thiết kế với thang lực nâng chuẩn 30, 50, 100, 500, 1000, 5000, 8000 T. Số lượng tời dao động trong khoảng từ 4 đến 96 chiếc. Loại máy này đã được áp dụng rất rộng rãi ở các nước trên thế giới.

Qua phân tích về quá trình phát triển của máy nâng chúng ta có thể thấy rằng loại công trình này chỉ phù hợp cho tàu nhỏ và ở những nơi có dao động mực nước lớn.

§2.Kết cấu của máy nâng thuỷ lực.

I- Cấu tạo dμn nâng. Tuỳ thuộc vào hình thức máy nâng ngang hay dọc mà dàn nâng có thể là một trong hai dạng sau:

a)- Dàn nâng kiểu dầm ngang được dùng trong máy nâng ngang, trên đó có đặt đường ray dành cho các xe phân đoạn, mỗi xe chạy trên một dầm (hình VII-2). Tính đồng bộ của dầm dàn được bảo đảm bằng hệ điều khiển thuỷ lực tự động.

A - A

1.0 4.0 1.0

31,0

28,0 A

Hình VII-2. Kết cấu dàn nâng của máy nâng thuỷ lực ngang có sức nâng 8000T. 1 - ray; 2 - lỗ buộc dây treo; 3 - dầm dưới ray.

http://www.ebook.edu.vn 189