Giáo trình Thiết bị tàu thủy - Chương 5: Thiết bị cứu sinh

i. Kiểu động cơ Tốc độ, hl/g. Xuồng cứu sinh làm bằng chất dẻo 1 5,20 1,91 1,10 4,00 1,83 0,85 10 Chèo tay - 2 5,70 2,02 1,22 4,50 2,20 1,00 13 " - 3 6,70 2,26 1,35 5,50 3,10 1,23 24 " - 4 6,60 2,30 1,45 6,00 4,07 2,20 25 Truyền động tay - 5 7,10 2,40 1,53 6,00 4,17 1,70 33 " - 6 7,40 2,50 1,78 6,00 4,77 1,87 38 " - 7 7,60 2,50 2,50 6,50 5,09 2,00 40 " - 8 8,10 2,95 2,09 7,00 6,59 2,13 57 " - 9 8,10 2,50 2,50 7,00 7,40 2,46 57 " - 10 8,60 3,15 2,14 7,50 8,02 2,85 69 " - 11 8,60 3,15 2,70 7,50 8,36 3,20 69 " - 12 6,60 2,30 1,45 6,00 4,07 2,20 25 ..... 13 7,10 2,40 1,53 6,00 4,87 2,38 33 " 6 14 7,40 2,50 1,78 6,00 4,86 2,50 38 " " 15 7,40 2,50 2,50 6,50 5,50 2,73 37 " " 16 8,10 2,95 2,09 7,00 7,08 2,96 55 " " 17 8,10 2,50 2,50 7,00 7,40 3,28 55 " " 18 8,60 3,15 2,14 7,50 8,43 3,48 66 " " 19 8,60 3,15 2,70 7,50 8,65 3,70 66 " " Xuồng cứu sinh làm bằng hợp kim nhẹ 1 6,70 2,27 1,50 5,25 2,85 1,20 22 Truyền động tay - 2 8,13 2,62 1,94 6,75 4,44 1,74 36 " - 3 9,15 3,00 2,03 7,80 6,98 2,86 55 " - 4 6,70 2,27 1,50 5,25 3,50 2,00 20 ... 6 5 8,13 2,62 1,94 6,75 4,70 2,45 30 " " 6 9,15 3,00 2,03 7,80 6,80 2,98 51 " " 7 8,64 2,65 2,30 6,30 5,10 2,95 30 " " Bảng 5.3. Trang bị xuồng cứu trên các tàu khách vùng bơi lội hạn chế cấp I Chiều dài đăng ký của tàu: L, m. Số lượng xuồng cứu tối thiểu Số lượng xuồng cứu cho phép giảm đến (trường hợp ngoại lệ) Thể tích nhỏ nhất của tất cả các xuồng cứu, m3. 31 Ê L < 37 2 2 11 37 Ê L < 43 2 2 18 43 Ê L < 49 2 2 26 49 Ê L < 53 3 3 33 53 Ê L < 58 3 3 38 58 Ê L < 63 4 4 44 63 Ê L < 67 4 4 50 67 Ê L < 70 5 4 52 70 Ê L < 75 5 4 61 75 Ê L < 78 6 5 68 78 Ê L < 82 6 5 76 82 Ê L < 87 7 5 85 87 Ê L < 91 7 5 94 91 Ê L < 96 8 6 102 96 Ê L < 101 8 6 110 101 Ê L < 107 9 7 122 107 Ê L < 113 9 7 135 113 Ê L < 119 10 7 146 119 Ê L < 125 10 7 157 125 Ê L < 133 12 9 171 133 Ê L < 140 12 9 185 140 Ê L < 149 14 10 202 149 Ê L < 159 14 10 221 159 Ê L < 168 16 12 238 Bảng 5.4. Kích thước xuồng của Liên xô (cũ). Số người trên xuồng Kích thước chủ yếu của xuồng, m. Trọng lượng lớn nhất của xuồng, người, trang thiết bị, T. L B T 25 6,5 2,2 0,85 3,3 33 7,0 2,3 0,9 3,9 40 7,5 2,4 1,0 4,7 48 7,5 2,65 1,1 5,5 47 8,0 2,55 1,0 5,4 60 8,0 2,85 1,15 6,9 55 8,5 2,70 1,05 6,1 73 8,5 3,05 1,20 8,5 74 9,0 2,9 1,25 8,8 85 9,0 3,2 1,25 9,9 87 9,5 3,1 1,3 10,3 95 9,5 3,33 1,3 11,5 5.2.4. Phân loại phao cứu sinh Phao cứu sinh được chia ra làm hai loại chủ yếu: phao cứng và phao mềm (hơi). Phao cứng có thể làm bằng kim loại (thép, hợp kim, v.v. ), chất dẻo hoặc gỗ, còn phao mềm - vải tẩm cao su có bơm hơi. 5.2.4.1. Yêu cầu đối với phao cứu sinh Kết cấu và hình dạng của phao cứu sinh phải đảm bảo đủ dự trữ tính nổi, ổn định, có đủ chiều cao mạn khô cần thiết khi phao được chất đầy tải (đặc biệt khi gặp bão, với lực tác dụng lên phao là F1 và lực tác dụng của dòng chảy là F2, còn lực tác dụng của gió lên phần nhô của phao không được xét đến, vì khi đó thường xuyên phao bị phủ kín bởi sóng nước. Khi đó nguy hiểm nhất là trường hợp F1, F2 cùng chiều, và lực tác dụng lên phao là: Fmax = F1max + F2 , F1max ứng với cấp gió 11). Sức chứa tối thiểu của phao là: 6 người, tối đa là 25 người. Trọng lượng toàn bộ phao không quá 180 kG. Tự trọng phao (không kể các thiết bị) có thể lớn hơn nếu trên tàu có thiết bị nâng hạ chúng. Kết cấu của phao phải thoả mãn sao cho các trang thiết bị liền chúng không bị hư hỏng khi quăng chúng từ vị trí đặt phao trên tàu xuống nước ở độ cao lớn (độ cao tối thiểu không quá: 18,3 m). Đối với phao hơi (loại 1 săm, 2 săm, hình tròn hoặc ô van) thì xăm chính và khung mái che được nạp khí từ chai thép đặt ở đáy phao. Dưới đáy phao có túi nước dằn để tăng tính ổn định, túi này có khả năng thoát nước nhanh khi cần thiết (kéo phao). 5.2.4.2. Các đặc tính của phao Bảng 5.5. Các đặc tính cơ bản của phao cứng Các đặc tính của phao Kiểu phao Phao hợp kim nhẹ Phao chất dẻo CPA4 CPA6 CPA12 CP P4 CP P6 CP P12 CP P18 Chiều dài Lp m. 1,95 2,58 3,26 1,77 2,46 3,04 3,98 Chiều rộng Bp m. 1,70 1,82 2,59 1,50 1,64 2,19 2,29 Đường kính thân D, m. 0,5 0,5 0,5 - - - - Chiều cao móc đáy Hp, m. 2,19 2,19 2,19 2,03 2,03 2,04 2,07 Chiều cao thả phao cho phép, m. 8,3 18,3 18,3 18,3 18,3 18,3 18,3 Diện tích khoang chứa, m2. 1,51 2,47 4,46 1,84 2,64 4,60 7,00 Thể tích buồng khí, m3. 0,81 1,24 1,69 0,6 0,90 1,26 1,89 Sức chứa, người. 4 6 12 4 6 12 18 Khối lượng phao có kể đến trang thiết bị, kg. 150 180 280 150 170 240 320 Khối lượng phao có kể đến trang thiết bị và người không được quá, kg. 450 630 1180 450 620 1140 1670 Bảng 5.6. Các đặc tính của phao. Các đặc tính Kiểu phao PCH -6M PCH -10M Sức chứa, người. 6 10 Kích thước sau khi nạp khí, mm. Dài Rộng Cao 3050 3700 1820 2400 1200 1350 Chiều dài thùng chứa, mm. 1160 1410 Đường kính thùng chứa, mm. 600 600 Số lượng chai khí. 1 1 Dung tích một chai khí, l. 4 6 Thời gian nạp khí vào phao, phút. 0,5 1,0 5.2.5. Các loại thiết bị cứu sinh khác Ngoài xuồng và phao cứu sinh, trên tàu còn được trang bị bởi các phương tiện cứu sinh khác như dụng cụ cứu sinh và các phương tiện cứu sinh cá nhân, có đủ lực nâng để giúp người ở trong nước bám vào phao. Dụng cụ cứu sinh là các thiết bị cứu sinh tập thể gồm: phao nhẹ, ghế cứu sinh, bàn cứu sinh và các vật nổi khác. Phao nhẹ cứu sinh có kết cấu giống như phao cứu sinh nhưng không có mái che, nhỏ nhơn, có dây cứu sinh để người bám xung quanh phao. Ghế cứu sinh giống như ghế tựa tàu thuỷ, đáy có đặt bình khí, xung quanh có dây bám, hai bên bằng gỗ. Bàn cứu sinh là bàn gỗ thông thường của tàu thuỷ, có bố trí bình khí và dây bám như ghế cứu sinh. Thiết bị cứu sinh cá nhân gồm: phao tròn, phao nịt, áo cứu sinh. Phao tròn được bố trí trên tất cả các tàu, số lượng phụ thuộc vào loại tàu và vùng hoạt động của nó. Phao làm từ vật liệu khó bốc lửa và chịu dằn, xung quanh có dây bám chịu nổi (đường kính dây 3 mm, chiều dài dây không nhỏ hơn 27,5 m). Phao nịt và áo cứu sinh giữ cho 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 Ê L < 31 31 Ê L < 61 61 Ê L < 122 122 Ê L < 183 183 Ê L < 244 244 Ê L 4 6 8 12 18 24 36 1 2 50% nhưng Ê 6 nt nt nt nt Mỗi mạn Ê 1 Tàu hàng Tàu dầu và tàu cá L < 15 15 Ê L < 31 31 Ê L 2 4 8 1 2 4 Bảng 5.8. Các đặc tính của phao nhẹ cứu sinh. Các đặc tính CPC12 CPC18 CPC24 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 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 PXB -1 1320 315 42 1,65 Nhựa xốp FF 1320 315 42 2,80 Nhựa xốp PC -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 Ê 7,3 m thì thể tích 1 người trên xuồng là: 0,283 m3. lX Ê 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. 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) 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 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 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: sMAX Ê [s] (phương pháp ứng suất cho phép) trong đó: sMAX - 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: [s] = 0,2sB trong đó: sB - giới hạn bền của vật liệu. [s] - ứng suất cho phép. Đối với thép các-bon thường, giới hạn chảy bằng khoảng 0,5.sB. Khi đó độ dự trữ bền được lấy bằng 2,5.sCH (sCH - giới hạn chảycủa vật liệu), tức là: [s] = 0,4.sCH Nếu sCH > 0,7.sB thì lúc đó ứng suất cho phép được lấy là: [s] = 0,4 x 0,7.sB = 0,28.sB 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: [s] = 0,9.sCH và trị số ứng suất tiếp cho phép được lấy là: [t] = 0,6.[s] ứng suất tương đương xác định theo công thức của thuyết bền 4: sTĐ = Đối với thép hợp kim, hệ số dự trữ độ bền được tính theo công thức: nH = nC.sCHh/(0,5.sB) trong đó: nC - hệ số dự trữ bền ứng với giới hạn chảy của thép các-bon, lấy nC = 2,5. sCHh- giới hạn chảy của thép hợp kim. sB - 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 = l/imin ,với: l- chiều dài thanh, i- bán kính quán tính của thanh: i = . Nếu l >100 thì độ ổn định là: n0 = PE/PN = sE/sN trong đó: PN, sN - lực và ứng suất nén thanh. PE, sE - lực tới hạn ơ-le và ứng suất ơ-le. trong đó: E - mô đun đàn hồi của vật liệu. m - hệ số chiều dài thanh, phụ thuộc vào liên kết hai đầu (m = 1 - cho hai đầu là liên kết bản lề) I - mô men quán tính của tiết diện thanh. Nếu: m < 100, ứng suất ơ-le xác định theo công thức: sE =3100.(1 - 0,0368.l). 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: 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 = 1,1á1,25 - 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. 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: t, t1- chu kỳ dao động ngang và dọc tàu, s. qm, ym - 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: d = 27., 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 với: k = 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 á 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 á 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. 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 (q = 150) Lực tác dụng gồm 1/2.Pf , lực căng của dây sau qua pa-lăng là T, tính theo: T = với: k = 1 + m; m - hệ số ma sát của cáp vào ròng rọc. m = 0,04 á 0,05 - đối với thép cacbon; m = 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., 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) = .l1 + G.l2 + R0.l3 - T.l4. với: l1 = l.cosq + h.sinq l2 = a1.cosq + b1.sinq do đó: MU(1) = (l.cosq + h.sinq) + G(a1.cosq + b1.sinq) + R0.l3 - T.l4. Để tìm lực nén R3, ta dùng phương trình hình chiếu các lực nên phương thẳng đứng: R3 = (+ G).cosq + R0.cosq + T.sinq Vậy ứng suất lớn nhất do uốn và do nén lên cần là: s = + Ê [s]. 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. Hình 5.7. Sơ đồ lực tác dụng lên cần cẩu xuồng quay. 2.b. Khi hạ xuồng q = 200 Làm tương tự như khi nâng xuồng, chỉ khác: Lực căng dây T được tính bằng: T = . và T1 tính bằng: T1 = T.. 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. 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 q. Hình 5. 8. Sơ đồ lực tác dụng lên cần cẩu xuồng lắc. Lực tác dụng gồm: lực ; lực căng dây T; trọng lượng giá xuồng G1 và trọng lượng thanh rằng G2. Hợp hai lực 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: s = 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: t = trong đó: WX - mô men chống xoắn của tiết diện. Vậy ứng suất tính toán sTT theo thuyết bền 4 là: sTT = Ê [s] 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 - = 0 Q = 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: sK,N = . 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