Chuong 2 Phong Dang PDF [PDF]

Zitiervorschau

CÔNG NGHỆ ĐÓNG TÀU TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA CƠ KHÍ GIAO THÔNG --------------

Chương 2 Phóng dạng

1

CÔNG NGHỆ ĐÓNG TÀU

Hình 2.1 Sàn phóng dạng ( the mould loft) nhà máy đóng tàu Henry Robb 2

CÔNG NGHỆ ĐÓNG TÀU

Hình 2.2 Những Loftsmen trên sàn phóng dạng 3

CÔNG NGHỆ ĐÓNG TÀU

Hình 2.3 4

CÔNG NGHỆ ĐÓNG TÀU

Hình 2.4 5

CÔNG NGHỆ ĐÓNG TÀU

Hình 2.5

6

CÔNG NGHỆ ĐÓNG TÀU

Hình 2.6

7

CÔNG NGHỆ ĐÓNG TÀU

Hình 2.7 Các Loftsmen của nhà máy đóng tàu Charles Connell

Hình 2.8 Tàu Ben Line "Leith Yacht" năm 1958 đóng tại nhà máy Charles Connell

8

CÔNG NGHỆ ĐÓNG TÀU

Hình 2.9

9

CÔNG NGHỆ ĐÓNG TÀU 2.1 MỤC ĐÍCH CỦA QUÁ TRÌNH PHÓNG DẠNG 2.1.1 Mục đích Các bản vẽ của nhà thiết kế thường được vẽ với tỷ lệ 1:100; 1:50; 1:25 và 1:10. Để có thể triển khai gia công chi tiết và lắp ráp thân tàu

được ta phải phóng dạng tuyến hình tàu thành tỷ lệ 1:1. Như vậy, mục đích của công tác phóng dạng là : - Xác định chính xác hình dáng và kích thước thực của con tàu.

- Tiến hành khai triển để xác định kích thước thực và hình dáng thực của từng kết cấu cụ thể. - Làm dưỡng mẫu để phục vụ quá trình thi công, lắp ráp, kiểm tra.

10

CÔNG NGHỆ ĐÓNG TÀU 2.1.2 Các công việc chính của công tác phóng dạng. - Vẽ tuyến hình tàu với tỷ lệ 1:1.

- Bố trí các đường hàn tôn bao, các đường phân chia phân, tổng đoạn. - Khai triển các tấm tôn và các chi tiết. - Làm dưỡng mẫu, mô hình, vẽ các thảo đồ.

- Lấy dấu để gia công chi tiết. 2.1.3 Yêu cầu. Thợ phóng dạng phải thật tỉ mỉ, cẩn thận, có trình độ hiểu biết về hình

dáng và kết cấu tàu.

11

CÔNG NGHỆ ĐÓNG TÀU

Hinh 2.10 12

CÔNG NGHỆ ĐÓNG TÀU 2.2 CÁC PHƯƠNG PHÁP PHÓNG DẠNG 2.2.1 Phương pháp phóng dạng cổ điển. - Vẽ các đường hình dáng thân tàu từ các bản vẽ thiết kế với tỉ lệ nhỏ (1:100; 1:50; 1:25...) thành tỉ lệ 1:1 trên sàn phóng và lập đường sườn kết cấu với đầy đủ vị trí từng kết cấu thân tàu. - Khai triển và xác định kích thước và hình dáng thực của từng chi tiết kết cấu thân tàu.

- Chế tạo các loại dưỡng mẫu, phục vụ quá trình gia công chi tiết, lắp ráp, kiểm tra. - Đặc điểm :

+ Sàn phóng phải bố trí gần phân xưởng gia công chi tiết. + Diện tích phải đủ lớn để bố trí các hình chiếu của tuyến hình tàu. 13

CÔNG NGHỆ ĐÓNG TÀU

Hình 2.11 Khung cảnh chung sàn phóng dạng cổ điển

14

CÔNG NGHỆ ĐÓNG TÀU 2.2.2 Phương pháp phóng dạng quang học

2.2.2.1 Đặc điểm  Nhà phóng dạng quang học có nhiệm vụ phóng dạng đường hình dáng thân tàu, khai triển các chi tiết kết cấu thân tàu ở tỷ lệ 1:10 hoặc

1:5 trên sàn phóng hoặc trên giấy; sau đó tiến hành chụp ảnh trên phim với tỷ lệ 1:100 lên các phim kính khổ 9x12 cm hoặc 6x15 cm. Sau đó rửa phim và dùng đèn chiếu chuyên dùng phóng to các hình ảnh đó thành kích thước thực 1: 1 của các chi tiết lên trên mặt vật liệu cần lấy dấu hoặc tiến hành lập bảng toạ độ sau đó đưa lên mặt vật liệu để cắt.  Nhà phóng dạng quang học có diện tích nhỏ hơn rất nhiều so với nhà phóng dạng theo phương pháp cổ điển

15

CÔNG NGHỆ ĐÓNG TÀU

Hình 2.12 16

CÔNG NGHỆ ĐÓNG TÀU 2.2.2.2. Yêu cầu : - Phải trang bị những dụng cụ vẽ đặc biệt chính xác có kèm theo kính lúp. - Chiều dày nét vẽ không được vượt quá 0.4 mm. Đối với hình dùng để

phóng đại vạch dấu thì nét vẽ 0.1 mm là thích hợp nhất, còn đối với hình làm dưỡng cho máy cắt quang học thì chiều dày nét vẽ (0.3 - 0.4) mm là thích hợp. Do đó cần sử dụng các ngòi bút vẽ từ 0.1 đến 0.4 mm. - Thước vẽ cũng phải có độ chính xác cao, vạch chia tới 0.1 mm, thước ít bị biến dạng do nhiệt. Thước vẽ đường cong không được dùng bằng gỗ mà phải bằng chất dẻo. Đối với đường thẳng dài phải dùng dây thép căng, đánh dấu các điểm sau đó nối bằng thước kim loại.

17

CÔNG NGHỆ ĐÓNG TÀU - Để phim chụp sắc nét thì hình vẽ phải rõ ràng, giấy vẽ phải trắng, mực vẽ phải đen đậm, nét vẽ phải đều. Giấy vẽ phải có chất lượng đặc biệt, ít bị ảnh hưởng do thời tiết, nhiệt độ. Người ta có thể dùng tấm kim loại sơn trắng, polyester chất dẻo hoặc giấy vẽ dán trên gỗ dán để thay cho tờ giấy vẽ. - Bàn vẽ phải phẳng, nhẵn, không được gồ ghề và phải được kê chắc chắn, bằng phẳng. Mặt bàn vẽ làm bằng lớp gỗ dày khoảng 22mm, ốp hai phía là các lớp gỗ dán dày 4mm, trên cùng là tấm nhôm dày 3mm.

- Đối với các hình vẽ dùng làm dưỡng để cắt trên máy cắt quang học thì cần phải chú ý sắp xếp các hình sao cho hệ số sử dụng nguyên vật liệu cao nhất và bố trí để đường cắt là liên tục. 18

CÔNG NGHỆ ĐÓNG TÀU - Trước khi tiến hành vẽ, trên chiều dài và chiều rộng khổ giấy cần vẽ các dấu kiểm tra đường kính trên khoảng cách 1m một dấu. Nếu bản vẽ phải tiến hành nhiều ngày thì ngày hôm sau phải dùng thước đo lại khoảng cách trên và phải vẽ theo tỷ lệ mới đó. Như vậy trong phòng phải có nhiều thước tỷ lệ khác nhau.

2.2.2.3 Ưu nhược điểm - Rút ngắn được chu kỳ thiết kế và chuẩn bị sản xuất do có thể phóng dạng với tỉ lệ 1: 10 ngay trong phòng thiết kế.

- Diện tích sàn phóng nhỏ, gọn không quá phụ thuộc vào kích thước của con tàu được đóng do bỏ được nhà kho chứa dưỡng, bỏ bộ phận vách dấu cổ điển. 19

CÔNG NGHỆ ĐÓNG TÀU - Giảm được cường độ lao động, tăng năng suất công việc.

- Giảm nhân lực trong sàn phóng dạng, có khả năng sử dụng một lúc nhiều loại thợ, tạo khả năng hợp lý hoá sản xuất. - Tiết kiệm được nguyên vật liệu, công vận chuyển.

- Độ chính xác cao do điều kiện làm việc tốt, phạm vi nhỏ dễ so sánh và liên hệ các phần với nhau.

- Đòi hỏi phải đầu tư thiết bị rất tốn kém.

20

CÔNG NGHỆ ĐÓNG TÀU 2.2.3 Phương pháp phóng dạng bằng máy tính điện tử.

2.2.3.1 Đặc điểm  Ngày nay, ngoài việc thiết kế tàu thuỷ bằng máy tính điện tử, người ta đã bắt đầu sử dụng máy tính điện tử vào công việc phóng

dạng và khai triển tôn và các cơ cấu thân tàu. Trong nước hiện đang áp dụng các phần mềm Autoship, ShipConstructor, Tribon, CadMatic … các phần mềm của Canada, Thụy Điển, Đức,…

 Theo phương pháp này, các số liệu phóng dạng và hạ liệu được lấy trực tiếp trên máy tính sau đó chuyển đến nơi hạ liệu và thực hiện công việc gia công bằng các máy cắt điều khiển bằng chương

trình. 21

CÔNG NGHỆ ĐÓNG TÀU 2.2.3.2 Ưu nhược điểm - Tự động hoá việc vẽ đường hình dáng, vẽ các bản vẽ chi tiết kết cấu

thân tàu và lập các phiếu cắt tối ưu thông qua các chương trình điều khiển. - Rải tôn bao thân tàu bằng phương pháp số học, dễ chia thành các file

cắt riêng lẻ để sắp xếp tốt ưu file cắt cho tiết kiệm nguyên vật liệu. - Tính toán chính xác và nhanh chóng toạ độ của các điểm trên đường hình dáng của các kết cấu dọc và đường bao của các chi tiết khung xương

vỏ tàu. - Dễ dàng chuyển từ bản vẽ CAD sang các máy cắt CNC. - Phương pháp này cho độ chính xác rất cao nhưng đòi hỏi phải đầu tư rất nhiều về thiết bị và phần mềm. Khi phóng dạng bằng phương pháp này việc kiểm tra phóng dạng là không cần thiết.

22

CÔNG NGHỆ ĐÓNG TÀU

Hình 2.13 23

CÔNG NGHỆ ĐÓNG TÀU Câu hỏi số 1: Mục đích của công tác phóng dạng ? - Xác định chính xác hình dáng và kích thước thực của con tàu. - Tiến hành khai triển để xác định kích thước thực và hình

dáng thực của từng kết cấu cụ thể. -Làm dưỡng mẫu để phục vụ quá trình thi công, lắp ráp, kiểm tra. Câu hỏi số 2 Các công việc chính của công tác phóng dạng? - Vẽ tuyến hình tàu với tỷ lệ 1:1. - Bố trí các đường hàn tôn bao, các đường phân chia phân, tổng

đoạn. - Khai triển các tấm tôn và các chi tiết. - Làm dưỡng mẫu, mô hình, vẽ các thảo đồ.

- Lấy dấu để gia công chi tiết. 24

CÔNG NGHỆ ĐÓNG TÀU Câu hỏi số 3: Nêu tên các phương pháp phóng dang và ưu nhược điểm của từng phương pháp? Phương pháp phóng dạng cổ điển Phương pháp phóng dạng quang học Phương pháp phóng dạng bằng máy tính điện tử Ưu nhược điểm của phương pháp phóng dạng quang học so với phương

pháp phóng dạng cổ điển: - Rút ngắn được chu kỳ thiết kế và chuẩn bị sản xuất do có thể phóng dạng với tỉ lệ 1: 10 ngay trong phòng thiết kế.

- Diện tích sàn phóng nhỏ - Giảm được cường độ lao động, tăng năng suất công việc. - Tiết kiệm được nguyên vật liệu, công vận chuyển.

- Độ chính xác cao do điều kiện làm việc tốt, phạm vi nhỏ dễ so sánh và liên hệ các phần với nhau. - Đòi hỏi phải đầu tư thiết bị rất tốn kém. 25

CÔNG NGHỆ ĐÓNG TÀU Ưu nhược điểm của phương pháp phóng dạng bằng máy tính điện tử: - Các số liệu phóng dạng và hạ liệu được lấy trực tiếp trên máy tính sau đó chuyển đến nơi hạ liệu -Tự động hoá việc vẽ đường hình dáng, vẽ các bản vẽ chi tiết kết cấu thân tàu và lập các phiếu cắt tối ưu - Dễ chia thành các file cắt riêng lẻ để sắp xếp tốt ưu file cắt cho tiết kiệm nguyên vật liệu. - Tính toán chính xác và nhanh chóng toạ độ của các điểm trên đường hình dáng

của các kết cấu dọc và đường bao của các chi tiết khung xương vỏ tàu. - Dễ dàng chuyển từ bản vẽ CAD sang các máy cắt CNC. - Phương pháp này cho độ chính xác rất cao nhưng đòi hỏi phải đầu tư rất nhiều

về thiết bị và phần mềm.

26

CÔNG NGHỆ ĐÓNG TÀU 2.3 SÀN PHÓNG DẠNG CỔ ĐIỂN 2.3.1 Yêu cầu - Đặt gần phân xưởng gia công chi tiết (thường đặt trên tầng 2 của

phân xưởng gia công chi tiết với chiều cao 3.5m.). - Nơi làm việc của sàn phóng dạng phải đảm bảo có đủ ánh sáng tự nhiên, phải đảm bảo thoáng mát về mùa hè và ấm áp về mùa đông. - Đủ diện tích để làm việc và đảm bảo điều kiện phòng cháy chữa cháy. - Diện tích sàn phóng dạng phải đủ để vẽ 3 hình chiếu. Ngoài ra còn cần diện tích để khai triển tôn, để xếp các dưỡng, các dụng cụ phóng dạng, các máy móc thiết bị cần thiết vv…Lối đi lại rộng tối thiểu 1m.

27

CÔNG NGHỆ ĐÓNG TÀU - Diện tích sàn phóng tính theo công thức A = ( 1,2 - 1,3 ) A0 trong đó A0 là tổng diện tích để trải tuyến hình con tàu lớn nhất định đóng tại

nhà máy, được xác định bởi: Diện tích mặt chiếu đứng: S1 = LxD L: Chiều dài tàu không kể đoạn thân ống D: Chiều cao mạn Diện tích mặt đường nước: S2 = LxB/2 B: Chiều rộng tàu  Diện tích mặt sườn: S3 = BxD - Thí dụ: diện tích nhà phóng dạng của nhà máy Gdansk ở Balan là

4.500 m2 (180x25), của nhà máy NewYork shipbuilding ở Mỹ là 7.460 m2 (213x35) . . .

28

CÔNG NGHỆ ĐÓNG TÀU 2.3.2 Kết cấu của sàn phóng dạng

Hình 2.14 Kết cấu sàn phóng dạng cổ điển

29

CÔNG NGHỆ ĐÓNG TÀU - Mặt sàn phóng dạng có thể làm bằng tôn, bằng gỗ, bằng chất dẻo hoặc các tấm hợp kim nhôm. Có thể làm bằng nhiều lớp gỗ để tránh bị cong vênh. Dưới lớp gỗ là lớp nhựa đường chống ẩm và dưới cùng là lớp bêtông. Các phiến gỗ được ghép xuống mặt sàn bằng đinh và các đinh đó phải ngập sâu vào thân gỗ để đảm bảo có thể bào mặt sàn. - Mặt sàn phóng dạng thường được sơn một lớp sơn màu xám nhạt. Sau mỗi lần vẽ xong cho một con tàu để tránh nhầm lẫn người ta lại

sơn lại. - Ngày nay ở nhiều nhà máy người ta không làm sàn phóng dạng bằng gỗ mà làm bằng chất dẻo. Lớp mặt sàn này chịu ma sát tốt và

không bị ảnh hưởng của thời tiết và tất nhiên giá thành sẽ cao. 30

CÔNG NGHỆ ĐÓNG TÀU - Thường ở các nhà máy đóng tàu cỡ nhỏ thì sàn phóng dạng làm bằng tôn, hợp kim nhôm hoặc bằng chất dẻo. - Trong nhà phóng dạng cần trang bị một số máy cưa, máy bào, máy khoan để phục vụ cho việc chế tạo dưỡng mẫu, các cẩu treo trọng tải từ (0,51) T, để vận chuyển dưỡng mẫu. - Các dưỡng mẫu chế tạo xong thường được sử dụng lâu dài, cho nên bên cạnh nhà phóng dạng cần phải có kho chứa các dưỡng mẫu đó.

31

CÔNG NGHỆ ĐÓNG TÀU

Hình 2.15 sàn phóng dạng tại nhà máy đóng tàu Bạch Đằng – Hải Phòng

- Nền sàn có diện tích:14 x 81m - Nền sàn: Được kết cấu chắc chắn, chống mối mọt, có độ nghiêng KS

>KS

>KS

>KS

Hình 2.27 Xác định hình dáng thực của sống dọc mạn

69

CÔNG NGHỆ ĐÓNG TÀU 2.6.2 Khai triển tấm tôn thành sống phụ đáy không song song với mặt phẳng đối xứng Các sống phụ đáy ở vùng mũi hoặc đuôi tàu có thể không song song

với mặt phẳng đối xứng. Giả sử ta cần khai triển tấm tôn thành sống phụ đáy nằm từ sườn 25 đến sườn 29 như hình vẽ (a). Bề mặt cuả sống phụ đáy này là một mặt phẳng do đó các giao tuyến của sống phụ đáy này với các mặt sườn là đường thẳng và chúng song song với nhau và song song với mặt chiếu đứng.  Xác định đường chuẩn: Đường chuẩn (đường gốc) mn là giao tuyến của mặt phẳng tấm tôn sống phụ đáy với một mặt phẳng vuông góc với mặt phẳng tấm tôn và cắt tất cả các vết của mặt sườn trong phạm vi tấm

tôn (các đường sinh). Trên hình vẽ đường mn là đường chuẩn . Đường mn vuông góc AA' và các đường sinh khác. Đường mn cắt các đường sinh lần lượt tại các điểm 1, 2, 3, 4 và 5 (hình a).

70

CÔNG NGHỆ ĐÓNG TÀU - Ta tiến hành khai triển đường 1-2-3-4-5 theo phương pháp khai triển một đường cong dạng vỏ thông thường (hình b). Đường1' 2' 3' 4' 5' là hình khai triển của đường chuẩn.

- Vẽ hình khai triển tấm tôn: Tại một vị trí khác trên sàn phóng dạng ta kẻ một đường thẳng trên đó đặt hình khai triển của đường chuẩn đã được duỗi thẳng (hình c). Tại các điểm 1'; 2'; 3'; 4' và 5' ta dựng các

đường vuông góc với đường chuẩn đã được duỗi thẳng. Ta dùng thước để đo nửa chiều rộng của tấm tôn tính từ đường chuẩn đến mép trên và mép dưới ứng với từng sườn về hai phía, tức là : 1'A' = 1A' ; 2'B'' = 2B' ; 3'C'' = 3C' ; 4'D' = 4D' ; 5'E' = 5E' và 1'A0= 1A ; 2'B0 = 2B

; 3'C0

= 3C ; 4'D0 = 4D ; 5'E0 = 5E 71

CÔNG NGHỆ ĐÓNG TÀU - Nối các điểm A’,B’,C’,D’,E’ và A0 ,B0, C0, D0 , E0 bằng các đường cong trơn đều ta sẽ được đường mép trên và mép dưới của tấm tôn thành

sống phụ đáy. -Trong trường hợp tấm bản thành sống phụ đáy bị xoắn (tức là các tấm bản thành không song song với nhau) thì tiến hành khai triển tương tự

như khai triển tấm sống hông sau đây.

72

m

5'

4' 25

27

26

28

b)

29

3'

2' 1' Ks

25 1

3

2

4

5

Ks

26

Ks

27

Ks

28

29

n A'

A

B' B

C'

C

D'

D

E'

E a) 1'

2'

3'

4'

5'

A 0

B 0

c)

Hình 2.28 Khai triển sống phụ đáy

C 0

D 0

E 0

73

CÔNG NGHỆ ĐÓNG TÀU 2.6.3 Khai triển tấm tôn sống hông.

Nếu bề mặt tấm tôn sống hông là phẳng thì ta áp dụng phương pháp khai triển như trên. Nhưng cũng có trường hợp tấm tôn sống hông ở dạng bị xoắn. Khi đó giao tuyến giữa mặt sườn với tấm tôn sống hông là đường thẳng. nhưng các giao tuyến đó tại mỗi mặt sườn sẽ không song song với nhau.

74

CÔNG NGHỆ ĐÓNG TÀU Thí dụ : Ta cần phải khai triển tấm tôn sống hông từ sườn 15 đến sườn 19 như hình vẽ.

2.6.3.1 Xác định đường chuẩn - Đường chuẩn trong trường hợp này là một đường gấp khúc. Trong phạm vi tấm tôn ta chọn đường sườn giữa - đường sườn số 17 với đường sinh cc'. Trên đường sinh cc' ta chọn điểm 3 bất kỳ nhưng sao cho đường chuẩn sẽ cắt tất cả các đường sinh khác trong phạm vi tấm

tôn. Từ điểm 3 ta kẻ một đoạn thẳng vuông góc với CC'. Đoạn thẳng vuông góc đó cắt BB' tại điểm 2 và cắt DD' tại điểm 4. Từ điểm 2 ta kẻ một đoạn thẳng vuông góc với BB' và nó cắt AA' tại điểm 1. Từ điểm 4

ta kẻ một đoạn thẳng vuông góc với DD' và nó cắt EE' tại điểm 5.

75

CÔNG NGHỆ ĐÓNG TÀU - Đường gấp khúc 1-2-3-4-5 chính là đường chuẩn trong trường hợp này (hình a).

2.6.3.2 Tiến hành khai triển các đường cong: Tiến hành khai triển các đường chuẩn 12345, đường mép trên A'B'C'D'E' và đường mép dưới ABCDE theo phương pháp thông thường. Trên hình vẽ (b) đường 1'2'3'4'5' là hình khai triển của đường chuẩn, A1B1C1D1E1 là

hình khai triển mép dưới còn A'1B'1C'1D'1E'1 là hình khai triển của đường mép trên tấm tôn sống hông.

76

CÔNG NGHỆ ĐÓNG TÀU 2.6.3.3 Vẽ hình dáng thực của tấm tôn: - Tại một vị trí khác trên sàn phóng dạng ta kẻ một đường thẳng mn trên đó đặt đường chuẩn khai triển đã được duỗi thẳng. Các điểm 1', 2',

3', 4', 5' là giao điểm của đường chuẩn với các đường sinh trên hình khai triển. Từ điểm 3' ta dựng đường vuông góc với đường mn. Trên đường vuông góc đó về phía trên ta đặt 3'C'=3C’ là độ dài thật của nửa

đường sinh về phía trên và đặt 3'C =3C là độ dài thật của nửa đường sinh về phía dưới sườn 17 ( lấy trên hình chiếu tấm tôn ). - Dùng một thước thẳng đặt theo đường sinh của sườn 18 và đánh dấu

điểm 4, điểm D và điểm D’ là độ dài thực của đường sinh sườn 18 ( lấy trên hình chiếu tấm tôn ).

77

CÔNG NGHỆ ĐÓNG TÀU - Đặt thước lên hình khai triển sao cho 4 trùng 4’, duỗi thẳng thước và

lấy 4’ làm tâm quay các cung tròn có bán kính 4D (về phía dưới) và 4D’ (về phía trên). - Làm hoàn toàn tương tự với các tâm quay 1’, 2’, 5’ được các cung tròn

có bán kính 1A, 2B, 5E (về phía dưới ) và 1A’, 2B’, 5D’ (về phía trên) - Đặt lát gỗ mỏng T uốn dọc theo hình khai triển đường mép trên (hình b), đánh dấu các điểm A1’, B1’, C1’, D1’, E1’ sau đó đặt thước lên phía trên của hình khai triển tấm tôn sao cho các điểm A1’, B1’, C1’, D1’, E1’ nằm trên các cung tròn vừa dựng. Nối các điểm đó bằng đường cong trơn đều được đường mép trên của tấm tôn cần khai triển. - Làm hoàn toàn tương tự ta được đường mép dưới của tấm tôn cần khai triển. 78

CÔNG NGHỆ ĐÓNG TÀU

E' 1

5' D' 1 4'

b) 15

17

16

18

E1

C' 1

19

3'

D

B' 1

A' B' C' D' E' 1

3

2

4

C

A' 1 1' A 1 15

2'

1

17

B'C'

1

1

A

1

1

16

A'B'1

5

B

18

C'D' 1

B

1

19

1

D'E'

C

1

D

1

E m

n

a) A B1

1

BC 1

c)

1

CD 1

1

DE 1

1

Hình 2.29 Khai triển tấm sống hông bị xoắn 79

CÔNG NGHỆ ĐÓNG TÀU 2.7 KHAI TRIỂN TÔN VỎ BAO  Tôn bao tàu thuỷ có hình dáng rất phức tạp.

 Đơn

giản

nhất

là

những tấm tôn phẳng như tôn mạn, tôn đáy ở khu vực phẳng các tấm tôn này không cần phải khai triển vì ta có thể

xác

định

ngay

kích

thước thực của chúng.

Loại đơn giản thứ hai là các tấm tôn cong một chiều có bán kính không đổi như các tấm tôn hông vùng đoạn thân ống. Việc xác định kích thước thực của chúng cũng rất đơn giản nếu đã biết được bán kính cong.

80

CÔNG NGHỆ ĐÓNG TÀU Các tấm tôn còn lại có thể tiến hành khai triển theo nhiều phương

pháp. Ta chỉ có thể tiến hành khai triển nếu : - Độ cong dọc và cong ngang của tấm tôn là không lớn. - Coi như tấm tôn được co dãn.

- Phải có bản vẽ rải tôn vỏ và bản vẽ rải tôn trên hình chiếu mặt phẳng sườn giữa.

81

CÔNG NGHỆ ĐÓNG TÀU Các tấm tôn có độ cong phức tạp thì phải dựa vào mô hình để xác

định kích thước thực của chúng. Các phương pháp khai triển tôn bao có thể chia làm 2 loại : - Dựa vào một đường gọi là đường chuẩn đi dọc theo tấm tôn và cắt

tất cả các đường sườn trong phạm vi tấm tôn. Mỗi phương pháp có một loại đường chuẩn khác nhau. - Dựa vào các đường chéo góc. Sau đây ta lần lượt nghiên cứu một số phương pháp khai triển tôn bao.

82

CÔNG NGHỆ ĐÓNG TÀU 2.7.1 Phương pháp khai triển tôn bao của kỹ sư Ê-gô-rốp. Phạm vi áp dụng: Phương pháp khai triển tôn bao của kỹ sư Ê-gô-rốp tương đối đơn giản và thường được áp dụng nhiều. Nhưng phương pháp này chỉ áp dụng đối với các tấm tôn có độ cong dọc và ngang nhỏ. Giả sử chúng ta cần khai triển tấm tôn bao từ sườn 41 đến 45 như hình vẽ. Các bước tiến hành như sau :

2.7.1.1 Xác định đường chuẩn: - Trên hình chiếu tấm tôn ta chọn sườn giữa 43 làm chuẩn và vẽ dây

cung CC1 của sườn đó. - Từ điểm O3 võng nhất của cung sườn 43 ta kẻ đường thẳng m vuông góc với CC1. Đường thẳng m là đường chuẩn cần dựng

- Dựng một đường thẳng n vuông góc m, cắt m tại điểm K . 83

CÔNG NGHỆ ĐÓNG TÀU 41

I

42

43

44

b

A1

45 T1

B1 C1

m K O1 a

D1 O2 O3

J

c

A

B

E1 O4

O5

T

C D E

T2

Hình 2.30 Xác định đường chuẩn

84

CÔNG NGHỆ ĐÓNG TÀU 2.7.1.2 Khai triển đường chuẩn: - Trên một vị trí khác của sàn phóng dựng đường thẳng ox bất kỳ.

- Lấy dấu vị trí các sườn thực từ sườn 41 đến 45 trên ox, qua các điểm đó dựng các đường thẳng vuông góc với ox - Đặt lát gỗ T dọc theo đường chuẩn mn, lấy dấu các điểm từ O1 đến

O5 lên lát gỗ. - Duỗi thẳng T sau đó đặt T vuông góc Ox sao cho điểm K trùng vị trí sườn 41, từ các điểm O1 đến O5 trên T kẻ gióng các đường thẳng song

song ox cắt các đường thẳng vuông góc với ox lần lượt tại các điểm tử O’1 đến O’5. Nối các điểm đó lại lại bằng đường cong trơn đều ta được hình khai triển của đường chuẩn.

85

CÔNG NGHỆ ĐÓNG TÀU MÐp trªn §uêng chuÈn MÐp duíi

- Khai triển đường mép trên, mép dưới : + Đặt lát gỗ T1 vuông góc với n tại I. + Chiếu các điểm thuộc mép trên từ A1

T,T1 ,T2

đến E1 lên T2 theo phương n. + Đặt lát gỗ T1 vuông góc ox sao cho điểm I trùng vị trí sườn 41, gióng các giao điểm

và nối lại ta được hình khai triển của đường mép trên. + Làm hoàn toàn tương tự được hình khai

triển của đường mép dưới.

b

a

c

41

ox ks

42

43

44

45

Hình 2.31 Khai triển các đường cong 86

CÔNG NGHỆ ĐÓNG TÀU 2.7.1.3 Vẽ hình khai triển tấm tôn - Tại một vị trí khác trên sàn phóng dạng ta kẻ một đường thẳng Oy bất kỳ trên đó đặt đường chuẩn khai triển đã được duỗi thẳng. Từ các điểm O’1 đến O’5 trên đường chuẩn khai triển ta kẻ các đường vuông góc với đường chuẩn khai triển. - Lấy giao điểm của đường chuẩn với các sườn làm gốc, ta đặt về hai

phía các độ dài thực nửa chiều rộng của tấm tôn tương ứng với từng sườn. Độ dài thật đó được đo theo đường cong cung sườn từ đường chuẩn m đến mép trên và mép dưới tấm tôn (lấy trên hình chiếu tấm

tôn). - Nối các giao điểm nhận được bằng các đường cong trơn đều ta sẽ có đường mép trên và đường mép dưới tấm tôn khai triển. 87

CÔNG NGHỆ ĐÓNG TÀU

Hình 2.32 Xác định hình dáng thực của tờ tôn

88

CÔNG NGHỆ ĐÓNG TÀU 2.7.1.4 Xác định độ lệch sườn - Khi khai triển tấm tôn bao hình trụ (tôn hông) ta thấy đường sườn nằm chính xác trên các đường vuông góc với m. Nhưng nếu tấm tôn bao đó nằm chếch một góc so với mặt phẳng đối xứng thì vết của các đường sườn trên hình khai triển tấm tôn sẽ là đường cong có độ lệch y so với đường vuông góc với m. Do đó cần xác định độ lệch của sườn y trên

hình khai triển tấm tôn.

Hình 2.33 Độ lệch sườn khi khai triển tấm tôn bao hình trụ

89

CÔNG NGHỆ ĐÓNG TÀU - Độ lệch sườn được xác định theo công thức :

Trong đó :

- m : Khoảng cách giữa đỉnh cung và dây cung của phần đường sườn nằm trong tấm bao. - d : Khoảng cách giữa các đường sườn.

- k : Khoảng cách giữa hai đường sườn liên tiếp đo trên đường vuông góc với hai đường sườn đó tại mặt chiếu bên. ( Hình 2.34) - Nếu lấy độ lệch sườn cho mép trên thì m là độ lệch của mép trên so

với giao của cung sườn với đường chuẩn.

90

CÔNG NGHỆ ĐÓNG TÀU - Các đại lượng m, k, d được lấy từ đường hình dáng thân tàu. Công thức này có được dựa trên việc tính toán các tam giác đồng dạng và định lý Pitago về cạnh góc vuông.

Hình 2.34 Cơ sở lý thuyết xác định độ lệch sườn

91

CÔNG NGHỆ ĐÓNG TÀU - Độ lệch sườn có thể xác định theo nhiều cách như tính theo công thức, dựa vào thước chuyên dùng

a. Xác định độ lệch sườn dựa vào thước chuyên dùng

Hình 2.35 Xác định độ lệch sườn bằng thước chuyên dùng

b. Xác định độ lệch sườn dựa vào hình khai triển MÐp trªn §uêng chuÈn x MÐp duíi

T,T1 ,T2

Hình 2.36 Xác định độ lệch sườn bằng dựa vào hình khai triển

y

ox 41

42

43

44

45

92

CÔNG NGHỆ ĐÓNG TÀU  Đối với phương pháp khai triển Egôrốp độ lệch sườn có thể được xác định dựa vào hình khai triển các đường chuẩn, đường mép trên và

đường mép dưới như sau : + Trên hình 2.31 từ giao điểm của đường chuẩn với sườn ( ví dụ điểm O3’ tại sườn 43 ta kẻ đường thẳng vuông góc với đường chuẩn cắt

đường mép trên và mép dưới lần lượt tại b và d. Khoảng cách từ điểm b đến đường vuông góc sườn 43 ký hiệu là ab; ab chính là độ lệch trên mép trên và khoảng cách từ điểm d đến đường vuông góc sườn 43 ký

hiệu là cd; cd là độ lệch sườn trên mép dưới tấm tôn khai triển. + Đặt các khoảng cách đó theo mép tôn tính từ đường thẳng sườn 43 của hình khai triển tấm tôn ta sẽ 2 điểm đầu và cuối của vết sườn trên tấm khai triển. 93

CÔNG NGHỆ ĐÓNG TÀU + Nối các điểm đó và điểm O’3 nằm trên đường chuẩn khai triển đã duỗi thẳng trên hình khai triển tấm tôn ta được đường cong biểu diễn độ lệch sườn của cung sườn 43. + Làm hoàn toàn tương tự như thế đối với các sườn khác ta sẽ xác định được vết của các sườn trong phạm vi tấm tôn khai triển.

Hình 2.37 Xác định độ lệch sườn bằng dựa vào hình khai triển

94

CÔNG NGHỆ ĐÓNG TÀU 2.7.2 Phương pháp khai triển tôn bao của Trenacốp.  Phương pháp khai triển tôn bao của Trenacốp được áp dụng cho các tấm tôn bao có độ cong lớn và hình dạng tấm tôn phức tạp hơn do đường chuẩn là đường cong. Giả sử cần khai triển tấm tôn bao từ sườn 41 đến 45 như hình vẽ. Các bước tiến hành như sau :

A

Hình 2.38 Hình dáng tấm

A1

95

CÔNG NGHỆ ĐÓNG TÀU 2.7.2.1 Vẽ đường chuẩn : * Phương pháp 1 : - Đường chuẩn theo phương pháp này được xây dựng theo phương pháp chùm đường thẳng vuông góc. - Trong phạm vi tấm tôn ta chọn một sườn giữa - sườn 43 làm gốc vẽ dây cung AA1 ( A, A1 là giao điểm của đường mép trên và mép dưới với

sườn 43 ) . - Tại điểm O là điểm võng nhất trên sườn giữa 43 kẻ đường thẳng CC vuông góc AA1.

- Lấy O làm tâm quay một cung tròn có bán kính bất kỳ căt cung sườn 44 tại B và B1 ( bán kính chọn sao cho điểm B và B1 nằm trong phạm vi tấm tôn ). 96

CÔNG NGHỆ ĐÓNG TÀU - Kẻ dây cung BB1, từ O kẻ Oe vuông góc BB1. - Kẻ đường phân giác của góc eOC cắt sườn 44 tại K. K là điểm gần đúng thứ nhất của chùm đường thẳng thứ nhất.

Hình 2.39 Phương pháp xác định đường chuẩn thứ nhất 97

CÔNG NGHỆ ĐÓNG TÀU - Từ K kẻ tiếp tuyến với cung sườn 44. Nếu tiếp tuyến này song song

với BB1 thì K nằm trên chùm đường thẳng vuông góc. Nếu không song song thì phải xác định các điểm gần đúng tiếp theo cho đến khi kẻ được tiếp tuyến với MN.

- Cách xác định điểm gần đúng thứ 2 : + Lấy K làm tâm quay một cung tròn có bán kính bất kỳ cắt cung sườn 44 tại I và I1 ( bán kính chọn sao cho điểm I và I1 nằm trong phạm vi tấm tôn ). + Kẻ dây cung II1 .Từ O kẻ On vuông góc với II1. + Kẻ phân giác của góc nOC cắt sườn 44 tại O1. O1 là điểm gần đúng thứ hai của chùm đường thẳng.

98

CÔNG NGHỆ ĐÓNG TÀU + Từ O1 kẻ tiếp tuyến với cung sườn 44. Nếu tiếp tuyến này song song với II1 thì O1 nằm trên chùm đường thẳng vuông góc. Thông thường chỉ làm đến lần gần đúng thứ hai là đủ. + Làm hoàn toàn tương tự cho các sườn còn lại và nối các điểm đó bằng một đường cong đều thì đó chính là đường chuẩn chính.

99

CÔNG NGHỆ ĐÓNG TÀU * Phương pháp 2 : - Tại sườn giữa 43 dựng dây cung AA1.Từ điểm M lõm nhất của cung sườn 43 dựng đường thẳng vuông góc với AA1 căt sườn 44 tại N . - Dựng dây cung BB1 của sườn 44. Qua M dựng Mn vuông góc với BB1 và cắt sườn 44 tại P. Trên cung NP ta xác định điểm Q chia đôi cung NP. Q là điểm gần đúng của chùm đường thẳng vuông góc. - Làm hoàn toàn tương tự cho các sườn còn lại và nối các điểm đó bằng một đường cong trơn đều thì đó chính là đường chuẩn chính.

Hình 2.40 Phương pháp xác định đường chuẩn thứ hai

100

CÔNG NGHỆ ĐÓNG TÀU 2.7.2.2 Khai triển các đường cong - Sau khi đã có đường chuẩn chính ta cần vẽ 2 đường chuẩn phụ. Các đường chuẩn phụ nằm về 2 phía của đường chuẩn chính một đoạn 300 mm đo theo đường cung sườn. - Theo phương pháp này cần khai triển 5 đường cong là : + Đường chuẩn chính + Đường mép trên, đường mép dưới + Hai đường chuẩn phụ

101

CÔNG NGHỆ ĐÓNG TÀU

Hình 2.41 Vẽ các đường chuẩn phụ - Để khai triển 5 đường cong trên ta áp dụng phương pháp khai triển các đường cong dạng vỏ thông thường bằng các lát gỗ mỏng. Nhưng ta chỉ cần dùng 4 thước để đo các khoảng cách giao điểm trên hình chiếu. Riêng 2 đường chuẩn phụ ta dùng một thước. Tất cả các thước đều lấy giao điểm của cung sườn giữa (43) làm gốc, với các đường chuẩn phụ ta đã có ngay hiệu độ dài giữa 2 đường chuẩn phụ trong cùng một khoảng sườn phục vụ cho việc tính toán khai triển tấm tôn sau này.

102

CÔNG NGHỆ ĐÓNG TÀU

Hình 2.42 Khai triển các đường cong dạng vỏ

103

CÔNG NGHỆ ĐÓNG TÀU 2.7.2.3 Vẽ hình khai triển tấm tôn * Vẽ đường chuẩn chính :

- Tại một vị trí khác của sàn phóng dạng ta kẻ một đường thẳng m bất kỳ. Trên đó đặt hình khai triển của đường chuẩn chính đã được khai triển. - Từ sườn giữa 43 dựng đường thẳng CD vuông góc với đường chuẩn vừa dựng. - Dựng 2 đường thẳng song song với CD và cách CD các khoảng bằng độ lệch sườn tại MT, MD của sườn 43. Lấy 43 làm tâm quay cung tròn có bán kính tương ứng là chiều dài thực tế nằm về 2 phía đường chuẩn chính của sườn 43. Giao của 2 đường thẳng vừa dựng với cung tròn tương ứng chính là điểm MT, MD thuộc sườn 43.

104

CÔNG NGHỆ ĐÓNG TÀU

Hình 2.43 Hình khai triển của đường sườn 43

105

CÔNG NGHỆ ĐÓNG TÀU

Hình 2.44 Hình khai triển của tấm tôn từ Sn41- Sn44 106

CÔNG NGHỆ ĐÓNG TÀU 2.7.3 Khai triển tôn bao theo phương pháp đường chéo góc Là phương pháp dùng các đường chéo phụ trợ để khai triển tôn bao

Ví dụ khai triển tấm tôn bao từ sườn 1 đến sườn 7. Trên hình chiếu tấm tôn, đường đường phụ đi qua các điểm giữa của đường sườn( và như vậy trong chừng mực nào đó sẽ cắt tất cả các đường sườn tại điểm có độ võng

lớn nhất.

2.44 Hình khai triển tấm tôn bao từ sườn 1 đến sườn 7

107

CÔNG NGHỆ ĐÓNG TÀU Theo phương pháp này mỗi đường chéo đi qua 3 điểm . Dùng lát gỗ vẽ các đường chéo trong hai khoảng sườn kế tiếp nhau, đường chéo này thường là đường cong cắt nhau tại giao điểm của đường sườn nằm giữa hai khoảng sườn đó với đường phụ. Nếu như trong phạm vi tấm tôn có số khoảng sườn là lẻ, thì ta vẽ thêm một đường sườn phụ để có thể dựng các đường chéo trong phạm vi khoảng sườn đó. Dựng hình khai triển của đường mép trên, mép dưới đường phụ và

các đường chéo. Dùng các lát gỗ mỏng để xác định các đường khai khiển, các đường sườn và đánh dấu những vị trí giao nhau giữa chúng, rồi xếp lại đúng vị trí của nó theo hình chiếu tấm tôn. 108

CÔNG NGHỆ ĐÓNG TÀU Dùng các đinh nhỏ chốt chúng lại với nhau tại các điểm nút, ta được bề mặt khai triển của tấm tôn.

Hình 2.45 Bề mặt khai triển tấm tôn bao từ sườn 1 đến sườn 7

109

CÔNG NGHỆ ĐÓNG TÀU 2.7.4 Kiểm tra tấm tôn sau khi khai triển Ta có thể dùng các phương pháp tam giác hoặc phương pháp đường chéo để kiểm tra a. Phương pháp tam giác: Trên hình vẽ sườn, tại đường nước kề đường sườn cuối (sn13 trên hình 2.45.a) ta lấy 2 điểm A,B cách xa mép tôn với điều kiện đoạn AB là

thẳng nhất. Dùng lát gỗ đo theo chiều dài sườn 13 từ các điểm A, B đến mép trên, mép dưới tấm tôn, vạch dấu các điểm đó trên sườn sn13 của tấm đã

khai triển. Đo các đoạn AC, BD và xác định độ dài thật của chúng ( hình 2.45-b) .

110

CÔNG NGHỆ ĐÓNG TÀU - Dùng độ dài thật kiểm tra độ chính xác của các điểm tương ứng trên tấm đã khai triển- Hình 2.45-c)

Hình 2.45 Điều kiện BD1 = BD2 và AC1 = AC2

111

CÔNG NGHỆ ĐÓNG TÀU Chú ý: Khi đường sườn tại chỗ gần mép tấm có độ cong quá lớn thì ta lấy các điểm A, B, C, D tại nơi mà đường sườn tương đối thẳng. Hình 2.46 (a-b)

Hình 2.46

112

CÔNG NGHỆ ĐÓNG TÀU b.Phương pháp đường chéo: Trên tấm tôn đã khai triển (Hình 2.47-b) kẻ đường chéo AB cắt các đường sườn tại các điểm a, b, c. Dùng lát gỗ lấy dấu các điểm đó trên từng đường sườn, rồi đặt lên

các đường sườn tương ứng trên hình chiếu mặt sườn ( hình 2.47-a) được các điểm a’, b’, c’, nối trơn các điểm đó lại. Tìm độ dài thật của đường cong đó. Tấm tôn khai triển đạt yêu cầu

khi độ dài khai triển A’B’ bằng độ dài đường chéo AB kẻ trên tấm tôn khai triển.

113

CÔNG NGHỆ ĐÓNG TÀU

Hinh 2.47 114