Tài liệu Thiết kế hệ thống điều khiển xe nâng tổng đoạn trong công nghệ đóng tàu thủy

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯ NGUYỄN CHÍ DŨNG THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN XE NÂNG TỔNG ĐOẠN TRONG CÔNG NGHỆ ĐÓNG TÀU THỦY LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT KỸ THUẬT CƠ ĐIỆN TỬ Đà Nẵng - Năm 2018 ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯ NGUYỄN CHÍ DŨNG THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN XE NÂNG TỔNG ĐOẠN TRONG CÔNG NGHỆ ĐÓNG TÀU THỦY Chuyên ngành : KỸ THUẬT CƠ ĐIỆN TỬ Mã số : 8.52.01.14 LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT KỸ THUẬT CƠ ĐIỆN TỬ NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS. TRẦN XUÂN TÙY Đà Nẵng - Năm 2018 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác. Tác giả luận văn NGUYỄN CHÍ DŨNG MỤC LỤC TRANG PHỤ BÌA LỜI CAM ĐOAN MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH DANH MỤC BẢNG MỞ ĐẦU .........................................................................................................................1 1. Lý do chọn đề tài : ....................................................................................................1 2. Mục tiêu nghiên cứu : ..............................................................................................1 3. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu :..........................................................................2 4. Phƣơng pháp nghiên cứu : .......................................................................................2 5. Ý nghĩa khoa học thực tiễn: .....................................................................................2 6. Cấu trúc luận văn: ....................................................................................................3 CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU ....................................4 1.1. Phƣơng pháp đóng tàu : ........................................................................................4 1.1.1. Khái niệm về tàu thủy : ...................................................................................4 1.1.2. Phƣơng pháp đóng tàu theo module : .............................................................6 1.2. Ghép nối tổng đoạn : .............................................................................................9 1.2.1.Khái niệm:........................................................................................................9 1.2.2. Quy trình đấu đà : .........................................................................................11 1.3. Các thiết bị dùng trong ghép nối tổng đoạn : ......................................................14 1.4. Hệ truyền động trên ô tô: ....................................................................................17 1.4.1. Hệ thống truyền động cầu trƣớc (FWD):......................................................18 1.4.2. Hệ thống truyền động cầu sau (RWD): ........................................................19 1.4.3. Hệ thống truyền động 4 bánh toàn thời gian và bán thời gian: ....................20 1.5. Kết luận chƣơng 1: ..............................................................................................22 CHƢƠNG 2: PHÂN TÍCH PHƢƠNG ÁN HOẠT ĐỘNG CỦA XE NÂNG TỔNG ĐOẠN ...........................................................................................................................23 2.1 Tổng quan về xe nâng tổng đoạn: ........................................................................23 2.1.1. Sơ đồ : ...........................................................................................................23 2.1.2. Thông số: ......................................................................................................24 2.1.3. Chức năng : ...................................................................................................24 2.1.4. Ứng dụng: .....................................................................................................24 2.2. Phƣơng pháp di chuyển xe: .................................................................................24 2.2.1. Phân tích sơ đồ thủy lực: ..............................................................................24 2.2.1. Phƣơng pháp di chuyển xe thẳng:.................................................................26 2.2.3. Phƣơng pháp di chuyển xe theo vô lăng: ......................................................26 2.2.4. Phƣơng pháp di chuyển xe xiên theo một góc cho trƣớc: ............................30 2.2.5. Phƣơng pháp di chuyến xe quay quanh tâm xe : ..........................................31 2.2.6. Phƣơng pháp di chuyến xe quay quanh cabin xe : .......................................32 2.3. Phƣơng án nâng hạ xe : .......................................................................................33 2.3.1. Phân tích phƣơng án: ....................................................................................33 2.3.2. Phƣơng án kiểm tra góc nâng : .....................................................................34 2.3.3. Phƣơng án lắp đặt: ........................................................................................34 2.4. Lựa chọn hệ thống điều khiển: ............................................................................35 2.4.1. Hệ thống PLC: ..............................................................................................35 2.4.2. Lựa chọn thiết bị điều khiển : .......................................................................38 2.5. Kết luận chƣơng 2: ..............................................................................................43 CHƢƠNG 3: THIẾT KẾ CHƢƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN BẰNG PLC MITSHUBISHI ............................................................................................................44 3.1. Giới thiệu phần mềm lập trình: ...........................................................................44 3.1.1. Phần mềm GX Developer : ...........................................................................44 3.1.2. Phần mềm lập trình HMI GT Designer : ......................................................46 3.2. Lập trình hmi: ......................................................................................................49 3.3. Sơ đồ tủ điện: ......................................................................................................54 3.3.1. Tủ master : Tủ điện Master điều khiển chính cho cabin 2 ..........................54 3.3.2.Tủ slaver 1 : điều khiển 2 cụm bánh bên trái cabin 02 .................................56 3.3.3. Tủ slaver 2 : Tủ điện Slaver 2 điều khiển chính cho cabin 1 ......................57 3.3.4.Tủ slaver 3 : điều khiển 2 cụm bánh bên trái cabin 01 .................................59 3.3. Một số hình ảnh về quá trình hoạt động xe:........................................................60 KẾT LUẬN PHỤ LỤC THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN XE NÂNG TỔNG ĐOẠN TRONG CÔNG NGHỆ ĐÓNG TÀU THỦY Học viên: Nguyễn Chí Dũng Mã số: 8.52.01.14 Khóa: K32 Chuyên ngành: Kỹ thuật Cơ Điện Tử Trƣờng Đại học Bách khoa - ĐHĐN Tóm tắt : Nghành công nghiệp đóng tàu thủy đƣợc hình thành từ thời Pháp thuộc trải qua nhiều nhiều thời kỳ phát triển từ hình thức ban đầu chỉ là phục vụ nhu cầu sửa chữa các tàu của thực dân Pháp đến nay chúng ta đã đóng mới các tàu với trọng tải hàng ngàn tấn với trang bị hiện đại. Tuy nhiên cũng gặp rất nhiều khó khăn trong công đoạn đóng mới do ngành đóng tàu quá phụ thuộc vào kỹ thuật công nghệ của các nƣớc phát triển.Đặc biệt trong đó là công tác lắp ráp các chi tiết, tổng đoạn với nhau. Hiện nay có nhiều thiết bị, hệ thống phục vụ cho công tác này nhƣng phụ thuộc hoàn toàn vào các hãng sản xuất của nƣớc ngoài, đơn cử trong đó là xe nâng tổng đoạn chuyên dụng cho việc di chuyển và rắp láp các tổng đoạn. Xuất phát nhu cầu thực tế nêu trên, ngƣời nghiên cứu đã chọn đề tài : “Thiết kế hệ thống điều khiển xe nâng tổng đoạn trong công nghệ đóng tàu thủy” Hệ thống điều khiển đáp ứng đƣợc các chức năng hoạt động của xe : Di chuyển xe theo vô lăng, di chuyển xe theo phƣơng xiên một góc bất kỳ 00 đến 900, xoay quanh tâm xe và cabin.Chức năng nâng hạ đều dàn xe, nâng hạ trƣớc sau dàn xe, nâng hạ nghiêng một bên xe.Giám sát hoạt động các bánh xe, dàn xe trong quá trình hoạt động. DESIGNING VEHICLE CONTROLS SURFACE IN SHIPBUILDING TECHNOLOGY Summary: The shipbuilding industry, which was formed during the French colonial period, experienced many developmental stages from its original form, only serving the needs of repairing ships of French colonialism. Thousands of tonnage vessels with modern equipment. However, there are also many difficulties in the newbuilding due to the dependence on the technology of developed countries.Especially in the assembly of the details, the total paragraph together. There are many equipment and systems available for this task, but it depends entirely on the foreign manufacturers, for example, a forklift truck dedicated to moving and assembling the segments. . Based on the actual demand, the researcher chose the project "Design of Forklift Control System in Shipbuilding Technology" Control system to meet the functions of the car: Move the car on the steering wheel, move the car in any angle at any angle from 00 to 900, around the center of the car and cabin. , lift before the car staging, raising and lowering one side of the car.Monitoring the operation of the wheel, staging vehicles during the operation. DANH MỤC HÌNH Hình 1.1 Kết cấu chung thân tàu ....................................................................................4 Hình 1.2 Các kết cấu tổ hợp trên tàu ...............................................................................5 Hình 1.3: Phân đoạn tàu thành các module ...................................................................10 Hình 1.4: Mặt cắt các phân đoạn tàu .............................................................................10 Hình 1.5: Các phân đoạn tàu .........................................................................................11 Hình 1.6: Xe triền bố trí điểm kê các tổng đoạn tàu .....................................................12 Hình 1.7: Sơ đồ đấu nối .................................................................................................12 Hình 1.8: Thân vỏ tầu sau khi hoàn tất đấu đà ..............................................................14 Hình 1.9: Cẩu trục dầm đôi ..........................................................................................15 Hình 1.10: Cổng trục 150T chữ A .................................................................................16 Hình 1.11: Dàn xe TTS (dàn xe dịch chuyển ) ..............................................................16 Hình 1.12: Xe nâng tổng đoạn .......................................................................................17 Hình 1.13: Hệ thống truyền động FWD ........................................................................18 Hình 1.14: Hệ thống truyền động RWD ........................................................................20 Hình 1.15: Bộ vi sai trung tâm trên hệ thống AWD “Quattro” của Audi .....................21 Hình 1.16:Mô tả hộp truyền động .................................................................................21 Hình 1.17:Sơ đồ hệ thống dẫn động 4WD trên Mitsubishi Pajero Sport ......................22 Hình 2.1: Hình chiều đứng xe .......................................................................................23 Hình 2.2: Hình chiếu cạnh xe ........................................................................................23 Hình 2.3: Sơ đồ thủy lực xoay bánh ..............................................................................25 Hình 2.4 : Góc xắp xếp bánh xe khi di chuyển thẳng ...................................................26 Hình 2.5: Vị trí lắp đặt Encoder góc xoay bánh ............................................................26 Hình 2.6: Vị trí góc xoay bánh của ô tô ........................................................................27 Hình 2.7: Vị trí góc xoay bánh theo phƣơng pháp 6 bánh ............................................28 Hình 2.8: Vị trí góc xoay bánh theo phƣơng pháp 8 bánh ............................................28 Hình 2.9: Vị trí các bánh theo cabin ..............................................................................29 Hình 2.10: Bánh xiên theo một góc ...............................................................................30 Hình 2.11: Góc bánh khi quay quanh tâm xe ................................................................31 Hình 2.12: Góc bánh khi quay quanh tâm xe ................................................................32 Hình 2.13: Sơ đồ hệ thống thủy lực điều khiển nâng hạ của xe ....................................33 Hình 2.14: Vị trí lắp đặt Encoder nâng hạ .....................................................................34 Hình 2.15 : Nguyên lý hoạt động PLC ..........................................................................37 Hình 2.16: PLC Mitsubishi FX2N-32MR .....................................................................38 Hình 2.17 : Màn hình HMI F940...................................................................................41 Hình 2.18 : FX2N-4AD .................................................................................................42 Hình 2.19 : FX2N-16ccl-M ...........................................................................................43 Hình 2.20 : FX2N-32ccl ................................................................................................43 Hình 2.21 : Cách kết nối truyền thông Master-Slaver ...................................................43 Hình 3.1 : Màn hình chính GX-Developer ....................................................................44 Hình 3.2 : Thanh menu GX-Developer .........................................................................44 Hình 3.3 : Thanh công cụ GX-Developer .....................................................................45 Hình 3.4 : Các lệnh của GX-Developer.........................................................................45 Hình 3.5 : Cách viết chƣơng trình .................................................................................45 Hình 3.6 : Thiết lập kết nối PLC ...................................................................................46 Hình 3.7 : Giao diện phần mềm.....................................................................................46 Hình 3.8 : Thanh menu phần mềm ................................................................................46 Hình 3.9 : Thanh công cụ phần mềm ............................................................................47 Hình 3.10 : Thanh công cụ Figure phần mềm ...............................................................47 Hình 3.11 : Kết nối với màn hình của phần mềm .........................................................47 Hình 3.12 : Kết nối với màn hình với memory card .....................................................48 Hình 3.13 : Màn hình chính ...........................................................................................49 Hình 3.14 : Màn hình chế độ xoay ................................................................................49 Hình 3.15 : Màn hình chế độ xoay quanh cabin ............................................................50 Hình 3.16 : Màn hình chế độ xoay quanh tâm 1800 ......................................................51 Hình 3.17 : Màn hình chế độ nâng ................................................................................52 Hình 3.18 : Màn hình chế độ lái ....................................................................................53 Hình 3.19 : Sơ đồ tủ điện Master...................................................................................54 Hình 3.20 : Sơ đồ tủ điện Slaver 01 ..............................................................................56 Hình 3.21 : Sơ đồ tủ điện Slaver 02 ..............................................................................57 Hình 3.22 : Sơ đồ tủ điện Slaver 03 ..............................................................................59 Hình 3.23 : Góc bánh xe theo vô lăng ...........................................................................60 Hình 3.24 : Xe di chuyển qua góc hẹp ..........................................................................61 Hình 3.25 : Xe di chuyển thẳng trên đƣờng hẹp ...........................................................61 Hình 3.26 : Xếp bánh khi di chuyển thẳng ....................................................................62 Hình 3.27 : Xe di chuyển xoay ......................................................................................62 Hình 3.28 : Xe hạ xuống để mang tải ............................................................................63 DANH MỤC BẢNG Bảng 1 : Giá trị góc bánh xoay ......................................................................................29 Bảng 2 : Giá trị góc bánh xoay quanh tâm xe ...............................................................31 Bảng 3 : Giá trị góc bánh xoay quanh cabin xe .............................................................32 Bảng 4 : thông số PLC FX series ..................................................................................38 Bảng 5: Danh sách thanh ghi màn hình chính ...............................................................49 Bảng 6: Danh sách thanh ghi màn hình xoay ................................................................50 Bảng 7: Danh sách thanh ghi màn hình xoay cabin ......................................................50 Bảng 8: Danh sách thanh ghi màn hình xoay tâm 1800.................................................51 Bảng 9: Danh sách thanh ghi màn hình nâng ................................................................52 Bảng 10: Danh sách thanh ghi màn hình lái ..................................................................53 Bảng 11: Danh sách địa chỉ vào ra PLC Master............................................................55 Bảng 12: Danh sách địa chỉ vào ra PLC Slaver 1 .........................................................56 Bảng 13: Danh sách địa chỉ vào ra PLC Slaver 2 .........................................................58 Bảng 14: Danh sách địa chỉ vào ra PLC Slaver 3 .........................................................60 1 MỞ ĐẦU 1. Lý do chọn đề tài : Ngày nay khi khoa học công nghệ đã và đang là ngành chủ đạo trong nền công nghiệp của các quốc gia trên thế giới, các sản phẩm đƣợc tạo ra ngoài yêu cầu khắt khe về mặt kỹ thuật, thẩm mỹ còn đòi hỏi về giảm chi phí giá thành thành phẩm. Do vậy với sự phát triển ngày càng cao của khoa học kỹ thuật, hàng loạt máy móc công nghệ mới ra đời ghóp phần nâng cao chất lƣợng sản phẩm, giảm chi phí nhân công, đẩy nhanh tiến độ ghóp phần giảm giá thành sản phẩm. Hiện nay nền công nghiệp nƣớc ta đang áp dụng rất nhiều kỹ thuật mới trong công tác sản xuất, nhƣng với sự non trẻ mới hội nhập của nền kinh tế, nền công nghiệp của chúng ta còn phụ thuộc rất nhiều vào khoa học kỹ thuật của các nƣớc phát triển. Tiêu biểu trong đó là ngành công nghiệp đóng tàu thủy. Nghành công nghiệp đóng tàu thủy đƣợc hình thành từ thời Pháp thuộc trải qua nhiều nhiều thời kỳ phát triển từ hình thức ban đầu chỉ là phục vụ nhu cầu sửa chữa các tàu của thực dân Pháp đến nay chúng ta đã đóng mới các tàu với trọng tải hàng ngàn tấn với trang bị hiện đại. Tuy nhiên cũng gặp rất nhiều khó khăn trong công đoạn đóng mới do ngành đóng tàu quá phụ thuộc vào kỹ thuật công nghệ của các nƣớc phát triển. Đặc biệt trong đó là công tác lắp ráp các chi tiết, tổng đoạn với nhau. Hiện nay có nhiều thiết bị, hệ thống phục vụ cho công tác này nhƣng phụ thuộc hoàn toàn vào các hãng sản xuất của nƣớc ngoài, đơn cử trong đó là xe nâng tổng đoạn chuyên dụng cho việc di chuyển và rắp láp các tổng đoạn. Hiện nay có rất nhiều đơn vị đóng tàu trên cả nƣớc sử dụng loại xe này. Tuy nhiên do lệ thuộc hoàn toàn vào hãng sản xuất vì vậy rất khó khăn trong việc sửa chữa hay bảo dƣỡng mỗi khi có sự cố. Xuất phát nhu cầu thực tế nêu trên, ngƣời nghiên cứu đã chọn đề tài : “Thiết kế hệ thống điều khiển xe nâng tổng đoạn trong công nghệ đóng tàu thủy” để nghiên cứu và thực hiện luận văn 2. Mục tiêu nghiên cứu : Đề tài : “Thiết kế hệ thống điều khiển cho xe nâng tổng đoạn trong công nghệ đóng tàu thủy” hƣớng tới các mục tiêu sau :  Làm chủ công nghệ, không lệ thuộc vào hãng sản xuất  Sử dụng các thiết bị có sẵn trên thị trƣờng Việt Nam làm giảm giá thành đầu tƣ và bảo dƣỡng  Thay thế hệ thống điều khiển bằng tay, không kiểm soát các chế độ khi hoạt động bằng hệ thống điều khiển tự động, giám sát toàn bộ hệ thống trong quá trình vận hành tạo điều kiện thuận lợi cho ngƣời điều khiển. 2 3. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu :  Đối tƣợng nghiên cứu: Xe nâng tổng đoạn 100T : - Số trục : 8 trục bánh - Số bánh: 32 bánh - Tải trọng nâng : 100T - Hãng sản xuất : Tomaz  Phạm vi nghiên cứu : - Hệ thống điều khiển bằng PLC – Mistshubishi - Tính toán lập trình phƣơng án di chuyển qua các góc nhỏ - Tính toán lập trình phƣơng án nâng hạ,chuyển vị tại chỗ, chuyển vị theo các phƣơng chọn sẵn - Thiết kế hệ thống điện, động lực và điều khiển toàn bộ hệ thống 4. Phƣơng pháp nghiên cứu : Kết hợp phƣơng pháp khảo sát, lý thuyết và thực nghiệm. Phƣơng pháp khảo sát: Thu thập, phân tích các tài liệu và thông tin thiết bị liên quan đến đề tài bao gồm : - Kết cấu của xe - Sơ đồ thủy lực điều khiển xe. - Sơ đồ thủy lực điều khiển nâng hạ của xe. Phƣơng pháp lý thuyết: - Hệ thống điều khiển bằng PLC, phần mềm lập trình GX-Mitsubishi - Truyền thông trong PLC, các module chức năng. Phƣơng pháp thực nghiệm: - Vận hành sản phẩm điều khiển thực tế và đánh giá kết quả - Vận hành sản phẩm trong sản xuất và đánh giá kết quả 5. Ý nghĩa khoa học thực tiễn:  Về mặt khoa học: Đề tài góp phần tạo ra một hệ thống điều khiển có thể mở rộng các chức năng theo ngƣời lập trình thay thế cho hệ thống điều khiển cố định cho từng loại xe .  Về mặt thực tiễn: - Tạo ra bộ điều khiển cho xe nâng 3 - Chi phí đầu tƣ cũng nhƣ bảo hành bảo dƣỡng thấp - Chủ động trong công tác vật tƣ thay thế không phụ thuộc vào hãng sản xuất - Ứng dụng xe trong vận chuyển các khối lớn trên quảng đƣờng dài, phục vụ công tác lắp ghép các chi tiết lớn. Phù hợp trong các công nghệ : dịch vụ cảng, đóng tàu, xây dựng thủy, nhiệt điện … 6. Cấu trúc luận văn: MỞ ĐẦU      Lý do chọn đề tài Mục tiêu Đối tƣợng nghiên cứu Phƣơng pháp nghiên cứu Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU Nghiên cứu về cấu tạo tàu thủy, phƣơng pháp đóng tàu theo module, gá đặt các block, các thiết bị chuyên dụng trong việc ghép nối các tổng đoạn. CHƢƠNG 2: PHÂN TÍCH CÁC HOẠT ĐỘNG ĐỂ ĐIỀU KHIỂN XE Nghiên cứu kết cấu xe nâng tổng đoạn DCY100, sơ đồ thủy lực điều khiển xe và sơ đồ thủy lực nâng hạ của xe để đƣa ra phƣơng án vận hành xe. CHƢƠNG 3: THIẾT KẾ CHƢƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN BẰNG PLC MITSHUBISHI Lựa chọn trang thiết bị điện để lập trình, thiết kế tủ điện điều khiển và chƣơng trình điều khiển xe bằng PLC Mitshubishi KẾT LUẬN 4 CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1. Phƣơng pháp đóng tàu : 1.1.1. Khái niệm về tàu thủy : Tàu thủy là một công trình nổi có hoặc không có động cơ, chuyên dùng để hoạt động trên biển và các vùng nƣớc liên quan tới biển. Phần lớn con tàu có dạng thon gọn, thể tích ngâm nƣớc lớn nhất tập trung ở giữa tàu và giảm dần về phía mũi tàu. Kết cấu tàu đƣợc chia ra hai thành phần, đó là phần thân tàu và phần thƣợng tầng – lầu a. Thân tàu: Thân tàu gồm các tấm tôn đƣợc ghép với nhau tạo thành một lớp vỏ mỏng kín nƣớc và đƣợc gia cƣờng ở bên trong nhờ các cơ cấu ghép vuông góc với nhau tạo thành hệ thống khung dầm của thân tàu. Để đảm bảo tính chống chìm, đảm bảo sức bền cũng nhƣ phòng nguy hiểm hỏa hoạn cho tàu, ngƣời ta phân chia tàu thành nhiều khoang, két nhờ các vách ngăn. Theo chiều dài, từ đuôi lên mũi theo hƣớng chuyển động, thân tàu đƣợc chia ra thành nhiều khoang, vùng nhờ các vách ngăn kín nƣớc, kín dầu liên tục từ đáy đến boong trên cùng theo quy tắc đảm bảo tính chống chìm. Hình 1.1 Kết cấu chung thân tàu 1. Mũi tàu 7. Be chắn gió, mạn giả 13. Miệng quầy ngang 2.Boong mũi 8. Lan can, tay vịn 14. Sống mũi 3. Lầu giữa 9. Tôn mạn 15. Sống đuôi 4. Buồng lái 10. Đáy 16.Đƣờng boong chính 5. Lầu lái 11.Miệng hầm hàng 17. Mối hàn dọc 6.Đuôi vòm lái 12. Miệng quầy dọc 18. Mối hàn ngang 5 b. Thượng tầng và lầu : Thƣợng tầng là kiến trúc tạo nên phòng kín (phòng ở thuyền viên, các phòng sinh hoạt, phòng khách … ) bố trí trên boong chính chạy suốt từ mạn này sang mạn kia hoặc cách 1 trong 2 mạn không quá 4% chiều rộng tàu.Thƣợng tầng có thể bố trí ở mũi, lái hay ở khu vực giữa tàu tùy thuộc yêu cầu cải thiện tính năng hành hải của tàu và để có thêm khu vực bổ sung cho trang thiết bị và sinh hoạt. Mạn và boong của thƣợng tầng mũi, lái hay giữa cũng có kết cấu tƣơng tự nhƣ của thân tàu. Phía trên thƣợng tầng lái hay giữa thƣờng bố trí lầu trong đó có các buồng điều khiển tàu Lầu là kiến trúc che kín mặt boongở boong trên của boong thƣợng tầng biệt lập nằm cách 1 trong 2 mạn một khoảng cách lớn hơn 4% chiều rộng tàu. Hay nói khác đi, lầu là những thƣợng tầng chạy trên một phần chiều rộng tàu ( b > 4%B) Hình 1.2 Các kết cấu tổ hợp trên tàu 1. Thƣợng tầng đuôi 2. Boong trên 3. Boong dạo 4. Boong xuồng cứu sinh 5. Boong dạo 6. Boong điều khiển 7. Boong la bàn 8. Thƣợng tầng mũi 9. Bong thứ hai 10. Buồng máy lái 11. Hầm trục lái 12. Két đuôi tàu 13. Két mạn tầu 14. Hầm trục chân vịt 15. Két sâu 16. Buồng máy 17. Khoang hang 18. Hầm xích neo 19. Két mũi 20. Thành miệng buồng máy 21. Sống đuôi 22. Đà ngang dâng cao 23. Vách đuôi 24. Vách kín nƣớc 6 25. Vách song 26. Bệ máy 27. Đáy đôi 28. Vách dọc tâm 29. Sống boong 30.Vách chống va 1.1.2. Phương pháp đóng tàu theo module : Đóng tàu theo module thƣờng đƣợc thực hiện theo các bƣớc sau: a. Phân nhóm công nghệ : Nguyên vật liệu để đóng vỏ tàu là thép hình và thép tấm sau khi nhập về đƣợc tiến hành làm sạch trong phân xƣởng vỏ (xử lý bề mặt và sơn lót). Vỏ tàu thủy đƣợc hình thành bởi rất nhiều các tấm phẳng, cong, các thanh dầm và các chi tiết từ đơn giản đến phức tạp. Do vậy để thuận lợi cho chế tạo, cần phân nhóm các hệ chi tiết cũng nhƣ trình tự gia công để đảm bảo rằng một chi tiết sau khi đƣợc gia công hành trình của nguyên vật liệu qua các nguyên công trong dây chuyền sản xuất theo con đƣờng ngắn nhất. Nhóm 1: Gồm các tấm phẳng lớn nhƣ: đáy trong, ngoài, mạn, vách, thƣợng tầng… Nhóm 2: Các tấm cong một chiều có thể vạch dấu gia công hoàn toàn trƣớc khi uốn (hông, mạn, boong tàu…) Nhóm 3: Các tấm cong 2 chiều phải vạch dấu sơ bộ trƣớc khi uốn, sau khi uốn lấy dấu lại trƣớc khi gia công tinh (các tấm mạn phần mũi, phần lái) Nhóm 4: Các chi tiết đƣợc cắt bởi mỏ cắt hay máy cắt cơ khí (các loại mã, đà dọc ngang...) Nhóm 5: Các chi tiết gia cƣờng thẳng (sƣờn mạn, nẹp vách, xà boong) Nhóm 6: Các chi tiết có bán kính cong lớn (các sƣờn vùng hông tàu, vùng mũi, vùng đuôi). Nhóm 7: Các tấm cong nhỏ: đà ngang vùng hông, các tấm mã dƣới đáy đôi liên kết sƣờn với các dầm dọc đáy… b. Chế tạo chi tiết thanh thép chữ T và L : Trong kết cấu tàu thuỷ thƣờng sử dụng chi tiết có kết cấu tiết diện T và chữ L là các chi tiết gia cƣờng chính (đƣờng sƣờn chính, dầm dọc đáy, xà dọc boong...). Việc chế tạo các chi tiết kết cấu đƣợc tiến hành theo các bƣớc sau: Lắp các chi tiết với nhau và ép giữ các chi tiết đó theo dấu đã vạch sẵn trên vật liệu Hàn đính các chi tiết. 7 Hàn chính thức theo phƣơng pháp tự động và bán tự động. Kiểm tra lại hình dáng và nắn thẳng nếu cần. Việc hàn đính phải tuân theo trình tự hàn để đảm bảo ứng suất và biến dạng hàn nhỏ nhất. Nếu dùng phƣơng pháp tay thì phải hàn lùi từng đoạn để tránh tập trung ứng suất. c. Chế tạo cụm chi tiết tấm : Cụm chi tiết tấm đƣợc chế tạo bằng cách lắp ghép nhiều tấm riêng biệt với nhau. Quá trình chế tạo cụm chi tiết tấm có thể tiến hành trên diện tích phẳng (đối với cụm chi tiết tấm phẳng hoặc cong ít) hoặc cũng có thể trên các bệ lắp ráp chuyên dùng đối với những cụm có độ cong tƣơng đối lớn hoặc có dạng phức tạp. Quá trình chế tạo cụm chi tiết tấm bao gồm những bƣớc sau: Kiểm tra đồng bộ của nguyên liệu từ kho chi tiết tới sau đó tất cả các tấm bao theo đúng vị trí trên bản vẽ qui định trên vị trí lắp ráp, rà khớp các mép tấm với nhau, hàn đính chúng lại, hàn các mối nối đấu đầu. Kiểm tra nắn thẳng. Việc hàn đính sau khi rà khớp cũng đƣợc tiến hành tƣơng tự nhƣ các trƣờng hợp lắp ráp khác nghĩa là chiều dài mỗi mối khoảng từ 30 đến 40 mm và khoảng cách giữa 2 mối ít nhất là 300 mm, ngoài ra mối hàn đính đối với cụm chi tiết tấm cần cách mép ngoài cùng 100 mm. Hàn đấu đầu giữa các tấm với nhau theo phƣơng pháp tự động dƣới chất trợ dung và hàn đồng thời cả hai phía. d. Chế tạo phân đoạn phẳng : Các phân đoạn phẳng tiêu biểu là: phân đoạn vách dọc, vách ngang, phân đoạn mạn, phân đoạn boong, phân đoạn đáy đơn... Để chế tạo phân đoạn phẳng cần phải tuân theo trình tự sau: Chế tạo cụm chi tiết tôn bao. Lấy dấu trên cụm chi tiết tôn bao và lắp đặt các khung xƣơng nhóm 1 (các cơ cấu thƣờng) Hàn các khung xƣơng nhóm 1 với tôn bao. Lắp đặt các chi tiết khung xƣơng nhóm 2 và một số các trang thiết bị (cơ cấu khoẻ). Hàn các chi tiết khung xƣơng nhóm 2. Nắn phẳng phân đoạn. Lấy lại dấu đƣờng bao và cắt phân đoạn theo kích thƣớc (chú ý lƣợng dƣ lắp ráp) 8 Thử kín nƣớc và nghiệm thu phân đoạn trƣớc khi chuyển đến kho bán thành phẩm. Khi lắp đặt khung xƣơng theo vị trí vạch dấu trên tôn bao cần ép lần lƣợt từng khung xƣơng sát với tôn bao trên đƣờng vạch dấu hàn đính. Trong lắp đặt cần phải đảm bảo khe hở hàn giữa khung xƣơng và tôn bao theo tiêu chuẩn. Phải tuân thủ đúng qui trình hàn để đảm bảo biến dạng sinh ra do hàn là nhỏ nhất, các lỗ chui và đƣờng ống cũng đƣợc thi công trong gia đoạn này e. Chế tạo phân đoạn khối : Phân đoạn khối đƣợc chế tạo từ các phân đoạn phẳng và các cụm chi tiết, việc chế tạo phân đoạn khối hoàn toàn phụ thuộc vào điều kiện cẩu của nhà máy. Một phân đoạn khối điển hình đáy đôi bao gồm cụm tấm bao đáy trong và phân đoạn đáy ngoài. Trình tự chế tạo phân đoạn khối đáy đôi nhƣ sau: Chế tạo cụm chi tiết tấm bao đáy ngoài và đáy trong. Lắp đặt các khung sƣờn nhóm I lên cụm chi tiết tấm bao đáy trong đã đƣợc lật ngƣợc sau đó hàn bằng máy hàn tự động kết cấu đó với nhau. Lắp đặt các khung sƣờn nhóm II và hàn bằng phƣơng pháp hàn thủ công. Cẩu lật cả phân đoạn đáy trong. Các phân đoạn khối đƣợc tiến hành trên bệ lắp ráp chuyên dùng sẽ đảm bảo độ chính xác. f. Chế tạo các tổng đoạn : Sau khi đã có các phân đoạn phẳng và phân đoạn khối ta tiến hành lắp ráp tổng đoạn. Ví dụ để chế tạo tổng đoạn giữa tàu đƣợc tiến hành theo trình tự sau: Đặt phân đoạn đáy, trƣớc hết đặt dọc theo các mặt phẳng đƣờng sƣờn, sau đó theo mặt phẳng đối xứng và ở chiều nằm ngang dựa vào mặt phẳng đƣờng nƣớc. Đặt phân đoạn vách ngang dựa vào đƣờng nƣớc và trục đối xứng vạch trên vách. Do phân đoạn vách còn lƣợng dƣ nên phải đặt vách cao hơn vị trí một lƣợng bằng lƣợng dƣ đã tính toán. Lấy dấu chính xác của phân đoạn vách, sau đó cắt phần dƣ không cần thiết và hạ vách xuống. Nếu tổng đoạn chỉ có một vách ngang thì đầu kia phải lắp đặt thêm vách lắp ráp. Lắp đặt các phân đoạn mạn tàu dựa vào đƣờng nƣớc và mặt phẳng đƣờng sƣờn. Lắp đặt phân đoạn boong, vị trí phân đoạn boong đƣợc xác định dựa theo dấu mặt phẳng đối xứng mặt phẳng đƣờng sƣờn và chiều cao mạn. 9 Trong quá trình lắp ráp cần phải sử dụng thiết bị kính ngắm để đảm bảo quá trình lắp ráp chính xác. g. Chế tạo bệ máy : Khi chế tạo bệ máy thƣờng thực hiện hiện trên bệ lắp ráp. Trình tự tiến hành: trên bệ lắp ráp phải vạch dấu chính xác vị trí các chi tiết kết cấu của bệ, sau đó đặt tấm trên cùng của bệ xuống dƣới. Trên tấm đó đặt các kết cấu khung dọc, ngang của bệ và cuối cùng là các mã. Khi lắp đặt các chi tiết cần hàn đính ngay và kiểm tra độ chính xác của việc lắp đặt. Sau khi lắp ráp và hàn đính toàn bộ, tiến hành hàn theo trình tự: trƣóc hết hàn các mối hàn đầu ngắn, tiếp đến hàn các mối hàn đứng và cuối cùng là hàn giữa khung và bệ tấm trên cùng một khung h. Lắp đặt các chi tiết kết cấu phụ và trang thiết bị : Việc lắp đặt các chi tiết kết cấu phụ và trang thiết bị trong giai đoạn chế tạo Block tạo điều kiện thuận lợi cho lắp ráp vỏ tàu và là một trong những yếu tố cơ bản để nâng cao chất lƣợng và hạ giá thành sản phẩm. Các trang thiết bị có thể lắp đặt trong giai đoạn chế tạo phân tổng đoạn là các đƣờng ống, thiết bị điện, lớp cách ly, thiết bị trên boong, bệ máy…. Công tác lắp đặt các thiết bị phụ và trang thiết bị tuỳ thuộc vào mức độ phức tạp ta có thể phân thành các loại công việc và tiến hành ở từng giai đoạn chế tạo khác nhau. i. Đấu các module trên đà : Sau khi thi công hoàn chỉnh các module: Module chuẩn, buồng máy, lái, mũi…, bƣớc tiếp theo là tiến hành lắp tổng thành trên đà tàu đây là giai đoạn lắp ráp quan trọng nhất và đòi hỏi chất lƣợng cao nhất có ảnh hƣởng trực tiếp tới chất lƣợng của con tàu nên cần giám sát chặt chẽ từng bƣớc, kiểm tra và nghiệm thu để đảm bảo các đặc tính kỹ thuật, tính thẩm mỹ, tính bền của con tàu sau khi hạ thuỷ. Nhìn chung, để đóng các tàu có trọng tải lớn thƣờng phải sử dụng phƣơng pháp công nghệ là đóng theo module, đây là phƣơng pháp có tính chuyên môn hoá - tự động hoá cao và nó đòi hỏi sự đồng bộ giữa các quá trình công nghệ. Ngoài hiệu quả nâng cao chất lƣợng công trình, thay thế dần lao động thủ công bằng lao động máy móc có hiệu quả kinh tế cao phƣơng pháp này còn đảm bảo an toàn lao động và hạn chế đƣợc bệnh nghề nghiệp cho ngƣời thợ. 1.2. Ghép nối tổng đoạn : 1.2.1.Khái niệm: Để hoàn thành một thân tàu ngƣời ta thực hiện chia nhỏ thân tàu theo các module khác nhau gọi là các tổng đoạn. Tùy theo kích thƣớc, tuyến hình của tàu mà có các 10 tổng đoạn nhƣ: tổng đoạn mũi, các tổng đoạn thân, tổng đoạn đuôi tàu… Sau khi hoàn thành các module bắt đầu tiến hành lắp ráp lại với nhau. Hình 1.3: Phân đoạn tàu thành các module Trong mỗi tổng đoạn lại bao gồm rất nhiều các phân đoạn khác nhau, các phân đoạn này đƣợc nhà thiết kế cắt ra từ tổng thể của tàu. Nhƣ vậy các tổng đoạn sau khi lắp ráp với nhau phải thỏa mãn các yêu cầu về : tuyến hình bao vỏ tàu, tuyến hình của các hệ thống trên tàu. Để giải quyết vấn đề này các tổng đoạn lắp ráp cân chỉnh linh động trên hệ trục của một tổng đoạn đƣợc lấy làm gốc. Hình 1.4: Mặt cắt các phân đoạn tàu 11 Nhƣ vậy để có thể ghép nối tổng đoạn cần rất nhiều trang thiết bị cũng nhƣ nhân công. Đây là công tác hết sức quan trọng và tốn nhiều thời gian từ chuẩn bị đến tiến hành, nó quyết định đến chất lƣợng, kiểu dáng của tàu sau này. 1.2.2. Quy trình đấu đà : Hình 1.5: Các phân đoạn tàu a. - Chuẩn bị đấu đà: Chuẩn bị đầy đủ các nguyên vật liệu : gas, ôxi, đá mài,… Trang thiết bị máy móc : cẩu, máy cắt, máy mài, tăng đơ… Mặt bằng : Mặt bằng đấu đà phải dọn bỏ tất cả các trang thiết bị, vật tƣ không phục vụ cho quá trình đấu đà. Xe triền : xe triền gồm 3 chiếc đấu nối với nhau, đã đƣợc bố trí các đế kê tàu Vạch dấu đƣờng dọc tâm, các đƣờng kiểm tra sƣờn trên xe triền và trên các đế kê. Chuẩn bị thêm các cột chống phục vụ cho việc chống đỡ các phân đoạn tổng đoạn.