ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

Nguyễn Đức Ân (chủ biên) - Võ Trọng Cang









CÔNG NGHỆ ĐÓNG VÀ
SỬA CHỮA TÀU THỦY











NHÀ XUẤT BẢN ĐẠI HỌC QUỐC GIA
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH - 2003


3

MỤC LỤC

Lời nói đầu 7
Chương 1
NHỮNG VẤN ĐỀ CHUNG 9
1.1 Khái niệm chung về công nghệ chế tạo tàu thủy 9
1.1.1 Khái niệm 9
1.1.2 Loại hình sản xuất và năng suất lao động 12
1.1.3 Công tác chuẩn bò công nghệ 14
1.1.4 Bố trí xưởng đóng tàu 14
1.1.5 Bố trí các phân xưởng trong đòa phận xưởng tàu 15
1.1.6 Các dạng thiết kế tàu và ký kết hợp đồng với chủ tàu 17
1.2 Thép cacbon và thép hợp kim dùng trong đóng tàu 20
Chương 2
CÔNG NGHỆ ĐÓNG TÀU THÉP 24
2.1 Quá trình chuẩn bò sản xuất 24
2.1.1 Công tác phóng mẫu 24
2.1.2 Chế tạo dưỡng mẫu 49
2.1.3 Chuẩn bò nguyên vật liệu 59
2.2 Gia công chi tiết thân tàu 70
2.2.1 Phân nhóm công nghệ 70
2.2.2 Vạch dấu trên nguyên vật liệu 71
2.2.3 Công nghệ cắt kim loại 80
2.2.4 Công nghệ uốn 104
2.3 Công nghệ hàn vỏ tàu 123
2.3.1 Các phương pháp và kỹ thuật hàn 123
2.3.2 Biến dạng hàn và biện pháp giảm biến dạng 143
2.3.3 Kiểm tra chất lượng mối hàn 147
2.4 Chế tạo bán thành phẩm (cụm chi tiết) 155

2.4.1 Khái niệm chung 155
2.4.2 Chế tạo cụm chi tiết 159
2.4.3 Chế tạo phân đoạn phẳng 168
2.4.4 Chế tạo phân đoạn khối 172
2.4.5 Chế tạo tổng đoạn 175


4

2.4.6 Lắp đặt các chi tiết kết cấu phụ và trang thiết bò trong
giai đoạn chế tạo phân đoạn và tổng đoạn 178
2.4.7 Nắn phẳng các phân đoạn và tổng đoạn 179
2.4.8 Làm sạch, sơn phân tổng đoạn trong nhà kín 187
2.5 Lắp ráp tàu trên triền đà và trong ụ, các trang bò điển hình 188
2.5.1 Khái niệm chung về triền đà 188
2.5.2 Chuẩn bò triền đà cho công tác lắp ráp thân tàu 194
2.5.3 Lắp ráp thân tàu trên triền đà 202
2.5.4 Một số công nghệ lắp ráp quan trọng 206
2.5.5 Công tác kiểm tra lắp đặt kết cấu trên triền đà 228
2.6 Hạ thủy tàu - Các biện pháp an toàn lao động 248
2.6.1 Đường trượt và bôi trơn đường trượt 248
2.6.2 Bệ trượt 254
2.6.3 Kê đệm phía dưới thân tàu 257
2.6.4 Thiết bò chằng giữ 262
2.6.5 Thiết bò hãm 263
2.6.6 Công tác chuẩn bò cho việc hạ thủy 265
2.6.7 Quá trình đưa tàu xuống nươc (hạ thủy) 266
2.6.8 Tháo rỡ và vớt các bệ trượt, đệm đỡ từ đáy tàu sau khi
hạ thủy 271
Chương 3

CÔNG NGHỆ ĐÓNG TÀU GỖ 274
3.1 Vật liệu gỗ 274
3.2 Qui trình chế tạo 275
3.3 Tóm tắt quá trình đóng tàu thuyền loại nhỏ 275
3.4 Tóm tắt qui trình đóng vỏ tàu loại lớn 277
3.5 Các bảng qui cách 282
3.6 Xảm, bọc, thui, sơn 285
Chương 4
SỬA CHỮA TÀU THỦY 287
4.1. Khái niệm chung về công nghệ sửa chữa tàu thủy 287
4.1.1 Tổ chức sửa chữa tàu nội đòa (chạy sông hồ) 288
4.1.2 Tổ chức sửa chữa tàu biển 289
4.2 Các dạng hư hỏng thông thường 292
4.2.1 Rạn nứt 292


5

4.2.2 Tai nạn trên biển 297
4.2.3 Cháy và nổ 298
4.2.4 Ăn mòn 298
4.2.5 Sinh vật biển 302
4.3 Công nghệ sửa chữa vỏ tàu 302
4.3.1 Tổ chức công nghệ sửa chữa 302
4.3.2 Chuẩn bò vò trí công tác 305
4.3.3 Đưa tàu vào ụ, lên triền 306
4.3.4 Phân loại các chi tiết để sửa chữa 306
4.3.5 Hàn đắp những vò trí bò ăn mòn 308
4.3.6 Xử lý các vết nứt 310
4.3.7 Thay thế và sửa chữa các kết cấu bò hư hại 313

Chương 5
ỨNG DỤNG MÁY TÍNH TRONG ĐÓNG VÀ SỬA CHỮA TÀU 330
5.1 Ứng dụng máy tính trong công nghệ đóng tàu 330
5.1.1 Ứng dụng máy tính trong phóng dạng tàu và khai triển tôn vỏ 331
5.1.2 Ứng dụng máy tính trong điều khiển máy cắt tôn 334
5.2 Ứng dụng máy tính trong sửa chữa tàu 335
Chương 6
ỨNG DỤNG C.A.M. TRONG XẾP THẢO ĐỒ HẠ LIỆU VÀ XUẤT
ĐIỀU KHIỂN MÁY CẮT (KHẢO SÁT VÍ DỤ CHO MÁY CẮT
ĐIỀU KHIỂN SỐ KRISTAL CỦA NGA) 341
6.1 Các khái niệm 341
6.2 Giới hạn nhiệm vụ của bài toán 342
6.3 Giới thiệu về máy cắt tôn tự động Kristal 342
6.3.1 Giới thiệu chung 342
6.3.2 Một số đặc điểm của chương trình điều khiển Kristal 343
6.4 Chương trình xuất ngữ dữ liệu cho máy cắt Kristal 344
6.5 Giới thiệu chương trình mô phỏng máy Kristal 349
Phụ lục A: File điều khiển cắt ứng với thảo đồ "TD - B7S10" 350
Phụ lục B: Các màn hình chính của chương trình mô phỏng Kristal 352
Phụ lục C: Thảo đồ hạ liệu tấm TD_A2B10 và TD_B7S10 353
Tài liệu tham khảo 354


6




7



Lời nói đầu
Công nghiệp đóng và sửa chữa tàu thủy là một ngành rất quan
trọng đối với một quốc gia, đặc biệt là đối với một quốc gia có biển và
mạng lưới sông ngòi chằng chòt như Việt Nam. Nó có tác động rất lớn
đến sự phát triển kinh tế - xã hội, đặc biệt là kinh tế biển, đồng thời
phục vụ đắc lực cho sư nghiệp an ninh quốc phòng của đất nước.
Chính vì vậy mà Nhà nước đã, đang và sẽ rất ưu tiên phát triển
ngành công nghiệp này. Hằng năm trên toàn quốc, hàng trăm công ty xí
nghiệp. hàng nghìn hợp tác xã và doanh nghiệp tư nhân đóng mới và
sửa chữa hàng nghìn tàu thuyền lớn nhỏ với số trọng tải đóng mới trên
dưới 100.000 TDW. Thành quả gần đây nhất là chúng ta đã đóng được
tàu biển 6500 TDW, 13500 TDW. cần cẩu nổi 600T, ụ nổi 8500T, tàu
cao tốc trên dưới 30 hải lý/giờ và trong tương lai rất gần sẽ đóng mới
tàu có trọng tải 100000 TDW.
Để không ngừng đáp ứng sự phát triển của ngành đóng tàu, trước
hết phải có đội ngũ kỹ sư, cán bộ kỹ thuật, công nhân mạnh về số
lượng và chất lượng. Sự ra đời của cuốn sách CÔNG NGHỆ ĐÓNG -
SỬA CHỮA TÀU THỦY, nhằm mục đích đóng góp một phần vào công
việc đào tạo, bồi dưỡng và nâng cao kiến thức công nghệ cho đội ngũ đó
- đội ngũ trực tiếp làm ra sản phẩm xã hội ngày càng nhiều hơn, chất
lượng và năng suất lao động cao hơn.
Cuốn sách được phân công biên soạn như sau:
- Nguyễn Đức Ân: chương 1, 2, 3, 4
- Võ Trọng Cang: chương 5, 6.
Các tác giả rất mong muốn nhận được nhiều ý kiến đóng góp của
đồng nghiệp và độc giả cho cuốn sách này, để khắc phục các nhược
điểm và thiếu sót cũng như bổ sung thêm những kiến thức mới, phù
hợp với thực tế sản xuất và hiện đại hóa công nghiệp đóng tàu của đất
nước trong lần tái bản tới. Rất cảm ơn.

Đòa chỉ liên hệ: Khoa kỹ thuật giao thông - Bộ môn Kỹ thuật tàu
thủy, trường Đại học Bách khoa, 268 Lý Thường Kiệt Q.10 TP HCM -
ĐT: (08)8645643

Chủ biên
PGS TS Nguyễn Đức Ân



8




9

Chương 1
NHỮNG VẤN ĐỀ CHUNG
1.1 KHÁI NIỆM CHUNG VỀ CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO TÀU THỦY
1.1.1 Khái niệm
"Công nghệ" thường dùng hiện nay là tập hợp mọi thông số đặc
trưng của một quá trình công nghệ nhất đònh. Quá trình công nghệ là
một bộ phận quan trọng của quá trình sản xuất (H.1.1), trong đó người
công nhân sử dụng tư liệu lao động để trực tiếp biến đổi đối tượng lao
động thành sản phẩm. Quá trình công nghệ làm thay đổi hình dáng
kích thước bên ngoài, thay đổi tính chất cơ, lý, hóa bên trong vật được
gia công chế tạo.




Hình 1.1: Cơ cấu của quá trình sản xuất

Trong quá trình công nghệ, có thể phân biệt quá trình lao động
như các quá trình gia công nóng, gia công cơ, lắp ráp và quá trình tự
nhiên trong đó con người không trực tiếp tác động như quá trình bong
gỉ sắt, quá trình khô sơn
CHƯƠNG 1

10


Hình 1.2: Sơ đồ quá trình công nghệ chế tạo tàu thủy
NHỮNG VẤN ĐỀ CHUNG

11

Trong các quá trình phi công nghệ ta có thể phân biệt quá trình
phục vụ sản xuất và quá trình chuẩn bò sản xuất. Vận chuyển, kiểm tra
chất lượng, sửa chữa máy móc thuộc quá trình phục vụ sản xuất;
phóng mẫu, chế tạo dưỡng mẫu thuộc về quá trình chuẩn bò sản xuất.
Quá trình công nghệ thường được chia làm nhiều giai đoạn công
nghệ khác nhau, mỗi giai đoạn công nghệ lại có thể chia thành nhiều
nguyên công.
Nguyên công là đơn vò cơ bản của quá trình công nghệ, là phần
công việc sản xuất ở tại một nơi làm việc do một công nhân hoặc một
nhóm công nhân tiến hành trên một đối tượng lao động nhất đònh.
Quá trình công nghệ chế tạo tàu thủy được miêu tả khái quát trên
hình 1.2.
Trong công nghệ đóng tàu hiện đại, với trình độ chuyên môn hóa,
tiêu chuẩn hóa cao và sản xuất có tính chất hàng loạt, quá trình chế tạo

tàu thủy thường được bố trí theo dây chuyền. Ta cần phân biệt hai dạng
của dây chuyền sản xuất (H.1.3).


Hình 1.3: Hai dạng của phương pháp sản xuất theo dây chuyền:
a) Đối tượng lao động di chuyển; b) tổ (đội) sản xuất di chuyển
Ở dạng thứ nhất, ta có các vò trí công tác cố đònh cùng với công
nhân, bước công việc, tư liệu sản xuất. Dây chuyền sản xuất này thường
chỉ áp dụng cho trường hợp khi sản xuất các chi tiết, sản phẩm nhỏ, tàu
cỡ nhỏ hoặc trung bình có điều kiện chuyển dòch từ vò trí làm việc này
sang vò trí làm việc khác.
CHƯƠNG 1

12

Đối với các loại tàu lớn, việc dòch chuyển con tàu từ vò trí công tác
này sang vò trí công tác khác khó khăn, thường phải sử dụng dạng dây
chuyền sản xuất thứ hai. Trong dạng này đối tượng lao động cố đònh,
các tổ đội sản xuất phải di động cùng với bước công việc và tư liệu sản
xuất. Nhược điểm của dạng dây chuyền thứ hai này là phức tạp và khó
phân rõ ranh giới công việc giữa tổ sản xuất này với tổ sản xuất khác
do đó năng suất thấp hơn dạng một.
Trong dây chuyền sản xuất, phải phân biệt các thông số chủ yếu
sau đây:
Nhòp dây chuyền - là khoảng cách thời gian tuần tự sản xuất trong
hai chế phẩm kế tiếp nhau ở bước công việc cuối cùng.
Bước dây chuyền - là khoảng cách giữa trung tâm hai nơi làm việc
kề liền nhau. Bước dây chuyền phụ thuộc vào kích thước của sản phẩm,
của máy móc thiết bò bố trí trên nơi làm việc.
Số nơi làm việc trên dây chuyền - là tổng số nơi làm việc ở các

bước công việc khác nhau:
m
bi
bi
i
l
m
r
=
=
∑
1
(1.1)
trong đó: m - số nơi làm việc trên dây chuyền;
t
bi
- đònh mức thời gian của bước công việc thứ i (i = 1, 2 m);
r
bi
- nhòp sản xuất của bước công việc thứ i.
1.1.2 Loại hình sản xuất và năng suất lao động
Dựa vào mức độ lặp lại của các nguyên công trên mỗi vò trí làm
việc ta có thể phân biệt các loại hình sản xuất sau:
a) Sản xuất đơn chiếc, trong loại hình này tại mỗi nơi làm việc
phải thực hiện nhiều nguyên công khác nhau:
b) Sản xuất hàng loạt, trong đóng tàu mỗi nơi làm việc chỉ tiến
hành một số nguyên công nhất đònh; các nguyên công này lặp đi lặp lại
một cách điều hòa hoặc không điều hòa;
c) Sản xuất khối lượng lớn, trong đó tại mỗi vò trí làm việc chỉ thực
hiện một nguyên công mà thôi.

Trong công nghệ đóng tàu loại hình sản xuất hàng loạt lớn hoặc
khối lượng lớn chỉ dùng cho việc sản xuất một số loại tàu nhỏ, còn
thông thường chỉ là loại hình sản xuất hàng loạt vừa và nhỏ hoặc đơn
NHỮNG VẤN ĐỀ CHUNG

13

chiếc.
Loại hình sản xuất đơn chiếc thường được sử dụng cho việc sản
xuất loại tàu cỡ lớn hoặc sửa chữa tàu (kể cả việc sửa chữa những tàu
được đóng hàng loạt, vì thông thường các sự cố xảy ra trong thực tế sử
dụng đối với cùng loạt tàu không như nhau). Loại hình sản xuất này
không đòi hỏi việc chuẩn bò công nghệ thật cụ thể rõ ràng, nhưng việc
sản xuất lại rất khó khăn vì tại mỗi nơi làm việc phải thực hiện rất
nhiều nguyên công khác nhau nên đòi hỏi trình độ tay nghề cao và biết
nhiều việc. Bên cạnh đó việc tiêu chuẩn hóa, đònh mức công việc cũng
khó khăn do đó năng suất lao động thấp.
Ngược lại, việc sản xuất hàng loạt cho năng suất lao động cao hơn,
rút ngắn chu kỳ sản xuất nhưng lại đòi hỏi chuẩn bò sản xuất phải
hết sức cẩn thận và chu đáo. Trước khi sản xuất hàng loạt nhất thiết
phải tiến hành đóng thử chiếc đầu tiên (thường gọi tàu mẫu) rồi sau đó
đóng một loạt mẫu nhằm mục đích kiểm tra toàn bộ đặc tính sử dụng
của con tàu mẫu trong điều kiện vận hành thực tế. Qua kiểm tra, khảo
nghiệm con tàu mẫu các kinh nghiệm được đúc kết, đưa vào việc đóng
loạt mẫu. Sau khi đóng loạt mẫu, hoàn chỉnh tài liệu kỹ thuật, gá lắp
dụng cụ trang thiết bò chuyên dùng, bắt đầu đóng hàng loạt (H.1.4).


Hình 1.4: Tiến độ đóng tàu hàng loạt
Việc đóng tàu hàng loạt đưa lại hiệu quả kinh tế rất lớn. Trước hết

giảm giờ công đònh mức cho từng con tàu. Độ giảm đó, có thể biểu thò
bằng công thức:
y a x
= , (%) (1.2)
trong đó: a - hệ số phụ thuộc vào trình độ kỹ thuật của xưởng (mức độ
trang thiết bò, trình độ công nhân). Hệ số này nằm trong
giới hạn từ 8
÷
20;
x - số thứ tự từng con tàu trong loạt.
CHƯƠNG 1

14

Ví dụ: với hệ số a = 10, khi đóng con tàu thứ 9 độ giảm giờ công
đònh mức là 30%.
1.1.3 Công tác chuẩn bò công nghệ
Công tác chuẩn bò công nghệ cho quá trình sản xuất chính là việc
xác đònh đúng đắn các mối liên hệ tương quan và việc sử dụng giờ công,
nguyên nhiêu vật liệu chính và phụ, các máy móc trang thiết bò, năng
lượng ở mọi dạng nhằm mục đích tạo được sản phẩm có giá thành rẻ
nhất và chất lượng cao nhất.
Việc chuẩn bò công nghệ thường bao gồm những vấn đề cơ bản sau:
- Phân tích tính công nghệ của kết cấu và thảo ra quy trình công
nghệ tối ưu;
- Thiết kế và chế tạo các dụng cụ, thiết bò gá lắp chuyên dùng phục
vụ cho công tác chế tạo tàu thủy theo quy trình đã vạch;
- Phân chia kết cấu và các loại công việc thành các bộ phận công nghệ
đồng thời tính toán giờ công cần thiết cho từng bộ phận công nghệ;
- Soạn thảo danh mục nguyên liệu đồng bộ cho mỗi bộ phận công

nghệ;
- Soạn thảo chương trình tiến độ đóng con tàu mẫu, loạt mẫu và
đóng hàng loạt đồng thời so sánh với khả năng sản xuất của xưởng.
Việc soạn thảo phục vụ công tác chuẩn bò công nghệ có thể ở nhiều
mức độ khác nhau. Nhưng phải lưu ý đặc biệt tới các số liệu cần thiết
và thật cô đọng.
1.1.4 Bố trí xưởng đóng tàu
Khi bố trí một xưởng tàu cần phải lưu ý những điều kiện sau đây:
1- Đặc thù thiên nhiên của nơi bố trí xưởng như cơ cấu đòa chất,
đòa thế, hướng gió, hướng mặt trời
2- Diện tích đòa điểm;
3- Khả năng tàu ra vào xưởng;
4- Khoảng cách tới các cảng;
5- Chiều rộng và chiều sâu của vũng nước;
6- Việc cung cấp năng lượng nước và giao thông vận tải;
7- Cân đối giữa các vùng công nghiệp để tạo điều kiện thuận lợi
cho sự hợp tác hóa sản xuất, tận dụng các nguồn lực.
NHỮNG VẤN ĐỀ CHUNG

15

Khi nghiên cứu đặc thù thiên nhiên của nơi bố trí xưởng phải chọn
nơi nào mà ở đó có độ cứng cho phép của đòa tầng lớn nhất đồng thời
mạch nước ngầm thấp nhất (dưới 2m). Đòa hình của nơi bố trí xưởng
phải tương đối bằng phẳng và nghiêng đều về phía vũng nước. Xưởng
tàu phải được bố trí ở vò trí tương đối cao để tránh ngập nước vào mùa
mưa hoặc khi nước thủy triều lên.
Diện tích mặt bằng của xưởng thường được xác đònh từ những chỉ
số diện tích cần thiết cho chính các bộ phận của xí nghiệp và diện tích
cần thiết chung cho toàn bộ xí nghiệp bao gồm cả đường xá, vườn hoa

và nơi sinh hoạt công cộng. Diện tích chung thường lớn hơn diện tích
tác nghiệp từ 30
÷
50%. Độ lớn của diện tích xưởng được quyết đònh
trước hết bởi năng lực sản xuất của xưởng và việc mở rộng trong tương
lai. Tính sơ bộ, diện tích mặt bằng có thể xác đònh theo chỉ số: số lượng
công nhân viên chức trên 1ha diện tích của xưởng. Ở các nước có công
nghiệp đóng tàu tiên tiến chỉ số này bằng 200 người/1ha đối với xưởng
tàu biển, và 150 người/1ha đối với xưởng tàu sông.
Khoảng cách tới cảng thường có ý nghóa lớn đối với xưởng sửa chữa
vì tạo được điều kiện sửa chữa những con tàu ra vào cảng.
Chiều rộng và chiều sâu vũng nước kế cận xưởng cần phải đảm bảo
hạ thủy tàu dễ dàng, xoay trở tàu thuận tiện. Đối với xưởng đóng tàu
trên triền thì chiều rộng của vũng nước ít nhất phải gấp 2
÷
2,5 lần
chiều dài thân tàu lớn nhất sẽ được đóng tại xưởng, đối với hạ thủy
ngang chiều rộng vũng nước phải gấp ít nhất là bốn lần chiều rộng
thân tàu lớn nhất.
Trước khi thiết kế xưởng phải hết sức tận dụng các đường xá giao
thông công cộng, đường tải điện, đường dẫn nước đã có sẵn tại nơi
đònh xây dựng xưởng và khả năng tận dụng các nguồn lực trong khu
vực.
1.1.5 Bố trí các phân xưởng trong đòa phận xưởng tàu
Việc bố trí các phân xưởng bên trong đòa phận xưởng tàu phụ thuộc
trước tiên vào dây chuyền công nghệ và điều kiện tự nhiên của đòa
phận. Trên nguyên tắc, phải lưu ý các điểm sau:
1- Phải chia toàn bộ đòa phận xưởng ra làm các vùng khác nhau.
Tại mỗi vùng cần bố trí các phân xưởng có cùng đặc tính sản xuất,
giống nhau về điều kiện phòng chống cháy và vệ sinh như các khu vực

CHƯƠNG 1

16

sản xuất vỏ, khu vực chứa gỗ, khu vực đóng máy
2- Vò trí các phân xưởng, nhà cửa hoặc trang thiết bò phải đáp ứng
yêu cầu của quá trình công nghệ.
3- Các phân xưởng phụ, kho tàng, thiết bò cung cấp năng lượng
phải được bố trí gần những phân xưởng sản xuất mà chúng phục vụ.
4- Khoảng cách giữa các nhà xưởng phải đảm bảo yêu cầu phòng
cháy và chữa cháy cũng như vệ sinh.
5- Đường di chuyển nguyên vật liệu phải thẳng nhất và ngắn nhất.
6- Đường giao thông đi lại cũng phải ngắn nhất và không được cắt
ngang đường di chuyển nguyên vật liệu.
Trên hình 1.5, 1.6 nêu ví dụ về cách bố trí mặt bằng xưởng đóng
tàu và xưởng sửa chữa tàu.



Hình 1.5: Bố trí mặt bằng xưởng đóng tàu ở dạng thẳng
1
-
Kho chứa nguyên vật liệu

2- Phân xưởng gia công
3- Kho chứa các chi tiết
4- Phân xưởng lắp ráp cụm chi tiết
phân đoạn và tổng đoạn
5- Bãi chứa các phân đoạn
6- Triền hạ thủy; 7- Phân xưởng cơ khí

8- Phân xưởng trang thiết bò
9- Bến lắp đặt trang thiết bò
10- Kho; 11- Bộ phận hành chính
NHỮNG VẤN ĐỀ CHUNG

17


Hình 1.6: Bố trí mặt bằng xưởng sửa chữa tàu
1.1.6 Các dạng thiết kế tàu và ký kết hợp đồng với chủ tàu
Trước khi tiến hành đóng một con tàu, phải hoàn thành các thiết
kế và ký kết hợp đồng với chủ tàu. Để tiến hành thiết kế phải có thư
thiết kế (các yêu cầu của phương tiện tương lai).
Nhiệm vụ thư thiết kế
Nhiệm vụ thư thiết kế mà chủ tàu giao cho bên cơ quan thiết kế là
kết quả của một quá trình phân tích các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật và xã
hội của phương tiện tương lai. Các yêu cầu này phải được chủ đầu tư
hoặc cấp trên của chủ đầu tư phê duyệt. Nội dung cơ bản của nhiệm vụ
thư thiết kế như sau:
1- Vùng hoạt động của con tàu, cấp tàu
2- Công dụng (chở hàng khô, hàng lỏng, hành khách )
3- Trọng tải (hoặc trọng lượng hàng hóa, )
4- Số hành khách
5- Vận tốc của tàu
6- Vật liệu chế tạo vỏ tàu
7- Yêu cầu đặc biệt về trang thiết bò con tàu
8- Yêu cầu trang trí nội thất và mức độ sang trọng
1
-
Cầu tàu


2- nổi
3- Phân xưởng vỏ
4- Phân xưởng máy và

trang thiết bò
5- Bộ phận hành chính
CHƯƠNG 1

18

10- Yêu cầu đảm bảo các luật lệ trong nước và công ước quốc tế
11- Yêu cầu đặc biệt liên quan đến kích thước chủ yếu
Thiết kế sơ bộ
Thiết kế sơ bộ là thiết kế ban đầu được tính toán và lập bản vẽ
đảm bảo đầy đủ những yêu cầu đã nêu trong thư thiết kế và trên cơ sở
đó lên được giá thành sơ bộ nhưng tương đối chính xác cho con tàu
tương lai. Chính vì vậy thiết kế sơ bộ tính toán với mức độ chính xác
tối đa để giá thành con tàu không bò thay đổi nhiều. Thông thường
thiết kế sơ bộ bao gồm:
1- Bố trí chung và thuyết minh chung;
2- Bố trí buồng máy với danh mục những máy móc thiết bò chính;
3- Kết cấu cơ bản, các mặt cắt dọc;
4- Hai ba hoặc nhiều hơn các mắt cắt ngang đặc trưng
5- Các bản vẽ và thuyết minh về các yêu cầu đặc biệt liên quan đến
kết cấu, bố trí nội thất, trang thiết bò
6- Bảng dung tích sơ bộ về các hầm hàng, két dầu, két nước ngọt,
dầu nhớt
7- Danh sách các dạng hành khách, thuyền viên
8- Sơ bộ thiết kế công nghệ, phương pháp thi công

Những nội dung khác có thể chủ tàu yêu cầu để cơ quan thiết kế
thực hiện và trình bày.
Thiết kế kỹ thuật
Sau khi thiết kế sơ bộ được chủ tàu hoặc cơ quan cấp trên của chủ
tàu (tùy theo hình thức quản lý) duyệt, cơ quan thiết kế tiến hành thiết
kế kỹ thuật, tức là thiết kế chính xác để có thể tiến hành thi công.
Thiết kế kỹ thuật bao gồm những hồ sơ như bản vẽ, thuyết minh, mà
quy phạm yêu cầu. Thông thường thiết kế kỹ thuật bao gồm:
1- Các bản vẽ phân cấp tàu theo qui phạm hoặc các hồ sơ bổ sung
thêm mà qui phạm yêu cầu.
2- Các bản vẽ kết cấu với các bản tính tất cả các máy móc thiết bò,
trang bò
3- Tổng hợp danh mục vật tư với các đặc điểm kỹ thuật.
Thiết kế sơ bộ được duyệt qua chủ tàu cũng có thể có thay đổi bổ
sung hoặc bổ sung thêm hồ sơ. Tất nhiên việc tính toán bổ sung chi phí
NHỮNG VẤN ĐỀ CHUNG

19

cho thiết kế hay không tùy thuộc vào sự bàn bạc giữa hai phía: chủ tàu
và cơ quan thiết kế - Thiết kế kỹ thuật được duyệt là cơ sở pháp lý để
tiến hành bắt đầu chế tạo con tàu. Trong quá trình bổ sung sửa đổi
thiết kế đều có sự tăng chi phí. Chi phí này về nguyên tắc tùy thuộc vào
khiếm khuyết của ai thì bên đó chòu.
Thiết kế kỹ thuật phải được cơ quan đăng kiểm phê duyệt về mặt
an toàn kỹ thuật.
Thiết kế thi công
Thiết kế thi công bao gồm tất cả các bản vẽ như là một hồ sơ kết
cấu để thực hiện trong các phân xưởng. Thông thường thiết kế thi công
do đơn vò kỹ thuật hay thiết kế của nhà máy chế tạo thực hiện phù hợp

với công nghệ và trang thiết bò của nhà máy. Chủ tàu có thể yêu cầu
nhà máy chế tạo trình thiết kế thi công để chủ tàu duyệt. Việc này nhà
máy cần lưu ý trong khi làm việc với những chủ tàu lần đầu tiên.
Thiết kế công nghệ đóng tàu
Song song với các thiết kế nêu trên cần phải soạn thảo ngay từ
thiết kế sơ bộ thiết kế công nghệ chế tạo. Nó bắt đầu từ việc xác đònh
nơi đóng và phương pháp đóng dựa trên trang thiết bò và cơ sở vật chất
kỹ thuật như tải trọng cần cẩu, tải trọng và kích thước triền đà để
xác đònh kích cỡ các phân đoạn và tổng đoạn, phương pháp lắp ghép
Một trong những yếu tố quan trọng của thiết kế công nghệ là phần kinh tế,
tức là phương án đảm bảo giá thành chế tạo nhỏ nhất hoặc hợp lý nhất.
Trong thiết kế công nghệ, tùy thuộc vào số lượng tàu được chế tạo
hàng loạt, hoặc đơn chiếc để xem xét việc thiết kế chế tạo dụng cụ gá
lắp, dưỡng mẫu , xác đònh tuần tự lắp ghép các phân đoạn hoặc tổng
đoạn hoặc phương pháp rải tôn, dựng sườn, lên vỏ
Ngoài ra việc cung cấp và thời điểm cung cấp vật tư, thiết bò máy
móc để chế tạo tàu cũng ảnh hưởng rất lớn để thiết kế công nghệ chế
tạo con tàu.
Chu kỳ thiết kế
Chu kỳ thiết kế là thời gian cần thiết để thực hiện thiết kế và xét
duyệt thiết kế qua chủ tàu và cơ quan đăng kiểm. Thời gian này càng
ngắn càng tốt, thường từ một tháng đến một năm.
Hợp đồng đóng tàu với chủ tàu
Hợp đồng là văn bản pháp lý ràng buộc trách nhiệm của hai bên
CHƯƠNG 1

20

đối với sản phẩm của hợp đồng. Nội dung tổng hợp chính của hợp
đồng là thuyết minh kỹ thuật và bố trí chung con tàu.

Hợp đồng càng cụ thể càng tốt, không để vấn đề gì gây nghi ngờ
và có thể hiểu theo nhiều cách. Thông thường hợp đồng gồm những
vấn đề chính sau đây:
1- Giá thành chế tạo;
2- Vò trí và thời gian cung cấp tàu;
3- Thời gian trả tiền và mức độ trả;
4- Thời hạn trả đợt cuối cùng;
5- Nguyên nhân có thể bò chậm trễ giao tàu mà không bò phạt;
6- Quyền hạn của nhà máy nếu chủ tàu không trả tiền đúng hạn;
7- Sự đảm bảo của nhà máy về trọng tải, vận tốc sử dụng nhiên
liệu, chất lượng con tàu, vật liệu và thời gian bảo hành;
8- Vò trí, thời gian, nội dung các đợt thử tàu;
9- Bảo hiểm;
10- Khen thưởng của chủ tàu đối với nhà máy hay xử phạt nếu con
tàu không đáp ứng nhiệm vụ thư thiết kế;
11- Cơ quan đăng kiểm nào kiểm tra giám sát;
12- Người cung cấp vật tư, thiết bò;
13- Trách nhiệm nhà máy về chứng chỉ Đăng kiểm;
14- Các hãng cung ứng và lắp ráp thiết bò trên tàu;
15- Tranh chấp và trọng tài.
1.2 THÉP CACBON VÀ THÉP HP KIM DÙNG TRONG ĐÓNG TÀU
Thép là loại vật liệu được sử dụng rộng rãi nhất trong đóng tàu.
Nhờ có những đặc tính ưu việt của thép về tính năng cơ học, giá thành
hợp lý mà người ta có thể đóng những tàu dài đến 500m với trọng tải
trên dưới 1/2 triệu tấn, trong khi đó vật liệu cổ điển là gỗ tối đa cũng
chỉ đóng những tàu có chiều dài trên dưới 50
÷
60m.
Mặc dù có những thành công rực rỡ trong việc sử dụng thép để
đóng tàu, đặc biệt là cùng với sự tiến bộ mạnh mẽ trong công nghệ

hàn, hàng nghìn trường hợp tai nạn xảy ra đối với tàu thép như nứt,
nứt giòn, có khi tự nhiên gãy đôi cả con tàu trong thời kì trước, trong
và sau khi đại chiến thế giới thứ hai. Vì vậy người ta phải đặt ra yêu
cầu kỹ thuật cho thép đóng tàu cơ bản như sau:
1- Đảm bảo sức bền cơ lý tính với
chảy
σ = 235
÷
390 MPa
2- Chòu đựng được cao hiện tượng nứt giòn ở nhiệt độ 0
o
C hoặc
thấp hơn đến -40
o
C.
NHỮNG VẤN ĐỀ CHUNG

21

3- Tính năng hàn tốt ở mọi nhiệt độ môi trường xung quanh
4- Có khả năng gia công nguội mà không bò giảm đi nhiều cơ lý tính
của nó sau khi đã biến dạng dẻo, và không cần phải gia công nhiệt trở lại.
5- Khả năng chống gỉ trong môi trường nước bẩn cũng như hàng
hóa vận chuyển.
6- Có sức bền mỏi tốt trong môi trường gỉ, đặc biệt mỏi ở chu kì
thấp của các mối hàn.
7- Giá cả tương đối thấp, hợp lý.
Trong công nghiệp đóng tàu để đảm bảo các tính chất ở trên người
ta rất quan tâm đến ba vấn đề sau đây:
1- Phương pháp chế tạo ra thép và phương pháp gia công ra thép

tấm, thép hình
2- Sức bền (cơ lý, tính của các loại thép);
3- Thành phần hóa học trong thép
Ba vấn đề trên được thể hiện trong những nội dung chính như sau:
a) Trong đóng tàu hầu như chỉ dùng thép được khử oxy mà trong
tiêu chuẩn của Nga dùng kí hiệu CT3c. Thép cacbon là loại thép thường,
với thành phần nguyên tố cacbon không vượt quá 0,23%
b) Phương pháp tạo ra thép cũng như phương pháp cán thành thép
tấm hoặc thép hình phải được cơ quan đăng kiểm chấp nhận và cấp
giấy chứng chỉ. Trong đóng tàu khối lượng thép chế tạo bằng thép cán
chiếm khoảng 98%, còn lại 2% là thép rèn và đúc.
c) Dung sai âm cho phép đối với thép tấm theo yêu cầu các cơ quan
đăng kiểm
Chiều dày tấm (mm) Dung sai âm cho phép (mm)
5
≤
g
≤
8
–0,4
8
≤
g
≤
15
–0,5
15
≤
g < 25
–0,6

25
≤
g < 40
–0,8
g < 40 –1,0
Vượt quá giới hạn này tấm thép sẽ loại ra. Nếu còn trong giới hạn
sửa chữa (hàn đắp với sự đồng ý đăng kiểm) hoặc loại bỏ hoàn toàn.
d) Tính năng chống nứt khi hàn
Xác đònh tính năng chống nứt khi hàn rất phức tạp mà cũng không
phù hợp với thực tế sản xuất cũng như khai thác, do đó người ta đã
nghiên cứu đề ra các chỉ tiêu để xác đònh đánh giá tính chất dễ nứt của
từng loại thép như sau:
Hệ số C
eq
- hệ số cacbon tương đương cho thép thường
CHƯƠNG 1

22

eq
Mn
C C= +
6
, (%)
ở đây C - cacbon %; Mn - mangan %.
Thép thường hàn tốt thì C
eq
< 0,40%
Đối với thép có độ bền cao (theo quy phạm Việt Nam cũng như cho
thép thường có trọng điểm)

r o i u
eq
C M V N C
Mn
C C
+ + +
= + + +
6 5 15
, (%)
Công thức trên dùng cho thép cacbon - mangan với
ch
MPa
390
σ <
và tính năng hàn tốt khi C
eq
< 0,45%

Đối với thép có độ bền cao hơn, người ta thường dùng công thức
của Hiệp Hội hàn Nhật Bản thay cho C
eq
.
n i o
r
cm
M N M
S C V
P C B
= + + + + + + +
5

30 20 60 20 15 10
, (%)
Hay còn gọi là độ cảm nhận cracking nguội (cold cracking
susceptibility)

Các cơ quan đăng kiểm rất quan tâm đến chất lượng thép đóng
tàu vì trước đây có quá nhiều tai nạn, đồng thời càng ngày càng chuyên
chở trong môi trường khắc nghiệt của hàng hóa. Nhiều tàu hư hỏng do
nứt, nứt giòn. Gần 5000 tàu buôn trong thế chiến thứ hai ở Mỹ đến
năm 1946 thì có trên 1000 tàu bò nứt rất nặng. Có tàu như loại
"Liberty" nứt giòn gãy làm đôi. Do đó người ta đã tiến hành nghiên cứu
rất nhiều về thép và các cơ quan đăng kiểm trên thế giới đã bắt đầu
đưa ra các chuẩn mực vật liệu thép vào những năm 60, xung quanh ba
vấn đề lớn: chế tạo thép, thành phần và tính năng vật liệu
(
)
ch
A
5
,
σ

Sau đây là một số tính chất cơ bản của thép đóng tàu được nêu
trong quy phạm đóng tàu của Việt Nam năm 1997:
Các loại thép vỏ tàu hiện đại:
Thép cacbon thường
ch
σ
= 240 Mpa (2400 kg/cm
2

)
Thép hợp kim thấp
ch
σ
= 325, 355, 390, (Mpa)
Thép hợp kim có độ bền cao hơn
ch
σ
= 420
÷
690, (MPa)
Tính năng cơ lý thép cacbon
Mẫu va đập
Năng lượng trung bình
thấp nhất (J)
Loại thép
σ
ch
min


(MPa)
m
σ


(MPa)
Giãn dài A5

(%)

Nhiệt độ
thử
(
o
C)
Mẫu dọc Mẫu ngang
A
B
D
E
235 400
÷
400 22
0
-20
-40

27
27
27

20
20
20
NHỮNG VẤN ĐỀ CHUNG

23

Các thành phần hóa học của thép cacbon (%)
Loại thép A B D E

Phương pháp
khử oxy
Tất cả các phương
pháp trừ thép không
khử oxy
- nb
Đối với g = 25mm
cho thép khử oxy, g
> 25mm khử hoàn
toàn oxy và mòn
Thép hoàn toàn
được khử oxy và
mòn
C
max

Mn
min

Si
max

P
max

S
max

Al
min


0,23
2,5.C
0,5
0,04
0,04
0,04
0,21
0,8
0,35
0,04
0,04
0,04
0,21
0,6
0,35
0,04
0,04
0,015
0,18
0,7
0,35
0,04
0,04
0,015
Hệ số C
e
tương đương C
e
= C + 1/6 Mn < 0,4 %

So sánh ký hiệu thép tương đương của một số cơ quan đăng kiểm
Loại
thép
theo
IACS
PRS ABS BV GL LR NKK NV Euronor
A
B
D
E
A
B
D
E
A
B
D
E
A
B
D
E
GL-A
GL-B
GL-D
GL-E
A
B
D
E

KA
KB
KD
KE
NVA
NVB
NVD
NVE
FeE 235 A
FeE 235 B
FeE 235 D
FeE 235 E
A 32
D32
E32
AH32
DH32
EH32
AH32
DH32
EH32
AH32
DH32
EH32
GL-A32
GL-D32
GL-E32
AH32
DH32
EH32

KA32
KD32
KE32
NVA32
NVD32
NVE32
FeE 315 A
FeE315D
FeE315E
Tính chất cơ học theo Đăng kiểm Việt Nam 1997
Thử độ dai va đập
Thử kéo
Nhiệt độ
Năng lượng hấp thụ
trung bình
Cấp
thép
G.hạn chảy hoặc
gh chảy qui ước,
(N/mm
2
)
G.hạn bền
kéo (N/mm
2
)
Độ giãn dài
%
,
L 5 65 A

=
thử (
o
C) L T
KA
KB
KD
KE

≥
235

400
÷
520

≥
22
-
0
-20
-40

≥
27

≥
20
KA32
KD32

KE32
KF32

≥
315

400
÷
590

≥
22
0
-20
-40
-60

≥
31

≥
22
KA36
KD36
KE36
KF36

≥
355


490
÷
620

≥
21
0
-20
-40
-60

≥
34

≥
24
KA40
KD40
KE40
KF40

≥
390

510
÷
650

≥
20

0
-20
-40
-60

≥
41

≥
27


24

Chương 2
CÔNG NGHỆ ĐÓNG TÀU THÉP
2.1 QUÁ TRÌNH CHUẨN BỊ SẢN XUẤT
2.1.1 Công tác phóng mẫu
Khái niệm phóng mẫu thường được sử dụng trường hợp từ bản vẽ
thiết kế với tỷ lệ nhỏ phải đưa về hình dáng và kích thước thật phục vụ
cho việc làm mẫu dưỡng gia công hoặc lắp ráp.
Các phương pháp phóng mẫu:
- Phương pháp phóng mẫu cổ điển;
- Phương pháp phóng mẫu quang học (tỷ lệ);
- Phương pháp phóng mẫu bằng máy tính điện tử.
Đối với mỗi phương pháp phóng mẫu, ta có một loại nhà phóng
mẫu với các trang thiết bò và loại hình công nghệ riêng biệt tương ứng.
1- Các loại nhà phóng mẫu
Nhà phóng mẫu cổ điển
Nhà phóng mẫu cổ điển là loại nhà phóng mẫu trong đó thực hiện

các nguyên công chính sau:
- Vẽ các đường hình dáng thân tàu từ các bản vẽ thiết kế với tỷ lệ
nhỏ (1:100; 1:50; 1:25; 1:10 ) thành tỷ lệ 1:1 và lập đường sườn kết
cấu với đầy đủ vò trí từng kết cấu thân tàu;
- Khai triển và xác đònh kích thước thật, hình dạng thật của từng
chi tiết kết cấu thân tàu;
- Chế tạo các loại dưỡng mẫu phục vụ cho việc vạch dấu, lắp ráp và
kiểm tra.
Do những yêu cầu công tác nên nhà phóng mẫu cổ điển phải có
một diện tích tương đối lớn để có thể phóng mẫu con tàu ở tỷ lệ 1:1 và
chỗ để các dưỡng mẫu. Thông thường người ta xác đònh diện tích nhà
CÔNG NGHỆ ĐÓNG TÀU THÉP

25

phóng mẫu cổ điển theo công thức
A
ph
= (1,2
÷
1,3) A
ct

trong đó: A
ph
- diện tích nhà phóng mẫu, m
2

A
ct

- diện tích công tác dùng để trải và vẽ hình, m
2
.
Trên bảng 2.1 nêu độ lớn của nhà phóng mẫu ở một số xưởng đóng
tàu của các nước để làm ví dụ
Bảng 2.1
Tên xưởng Diện tích (m
2
) Chiều dài (m) Chiều rộng (m)
* Nhà máy đóng tàu
Gdansk (Ba Lan)
* Cantiere Navale,
Triesk (Italia)
* Wulkan - Werk
Hamburg (Tây Đức)
* New York shipbuilding
Corp (USA)

4500

3500

2000

7460

180

140


100

213

25

25

20

35

Để thuận tiện cho việc vận chuyển dưỡng mẫu từ nhà phóng mẫu
tới phân xưởng gia công cũng như giảm giá thành xây dựng cơ bản và
đảm bảo chiếu sáng tốt, nhà phóng mẫu thường được bố trí ngay trên
phân xưởng gia công (H.2.1) với chiều cao ít nhất 3,5m.


Hình 2.1: Bố trí phóng mẫu cổ điển
Trang thiết bò quan trọng nhất của nhà phóng mẫu cổ điển là sàn
phóng mẫu. Sàn phóng mẫu phải đảm bảo bằng phẳng, nhẵn và ít bò
biến dạng do ảnh hưởng của thời tiết. Góc nghiêng của sàn về mọi phía
không được vượt quá 1/2000, độ lồi lõm cho phép 1mm/1m chiều dài và
3mm trên 6m chiều dài. Kiểm tra độ nghiêng của mặt sàn bằng ống
thủy bình kết hợp với các cọc mốc, còn độ lồi lõm kiểm tra bằng các lát
CHƯƠNG 2

26

gỗ dài thẳng. Mặt sàn thường được lát bằng những phiến gỗ dài có

chiều dày từ 75
÷
100mm, chiều rộng khoảng 100
÷
150mm đặt ngang
sàn. Dưới lớp gỗ là lớp nhựa đường chống ẩm và dưới cùng là lớp bê
tông. Các phiến gỗ được ghép xuống mặt sàn bằng đinh và các đinh đó
phải ngập sâu vào thân gỗ để bảo đảm có thể bào mặt sàn. Mặt sàn
thường được sơn một lớp sơn màu xám nhạt. Sau mỗi lần vẽ xong cho
một con tàu để tránh lầm lẫn người ta lại sơn lại.
Ngày nay ở một số nước người ta không dùng gỗ làm sàn mà dùng
chất dẻo. Lớp mặt sàn này chòu ma sát tốt và không bò ảnh hưởng thời
tiết. Ở một số nhà máy nhỏ có thể dùng thép tấm đặt trên khung dàn
cứng.
Trong nhà phóng mẫu cổ điển cần trang bò một số máy cưa, máy
khoan, máy bào phục vụ cho việc chế tạo dưỡng mẫu, cẩu treo 0,5
÷
1,0t
(H.2.1) để vận chuyển dưỡng mẫu. Ngoài ra, trong nhà phóng mẫu phải
đảm bảo đầy đủ ánh sáng làm việc ở mọi thời tiết, đảm bảo thoáng mát về
mùa hè và ấm cúng về mùa đông, có các thiết bò phòng và chửa cháy
Trên hình 2.2 biểu thò một góc của nhà phóng mẫu cổ điển.
Các dưỡng mẫu chế tạo xong thường được sử dụng lâu dài, cho nên
bên cạnh nhà phóng mẫu, gần vò trí đánh dấu cần phải có kho chứa
những dưỡng mẫu đó.


1- Đường sườn; 2- Lát gỗ; 3- Đường khung; 4- Dưỡng; 5- Mô hình; 6- Máy cưa
Hình 2.2: Một góc nhà phóng mẫu cổ điển