Kết cấu thân tàu là bộ xương và vỏ của con tàu, quyết định trực tiếp đến khả năng chịu lực, tính năng dẫn đường, an toàn và tuổi thọ của con tàu. Là thân chính của tàu, thân tàu phải chịu các tổ hợp tải trọng phức tạp: áp suất thủy tĩnh, tác động của sóng, trọng lượng hàng hóa, độ rung của máy móc thiết bị và nguy cơ va chạm tiềm ẩn trên biển. Thiết kế tàu hiện đại theo đuổi trọng lượng nhẹ trong khi vẫn đảm bảo độ bền kết cấu, nhằm nâng cao hiệu quả sử dụng năng lượng và khả năng chuyên chở hàng hóa.
Ưu điểm & tính năng chính
Cân bằng chính xác giữa độ bền cao và độ dẻo dai
Các tấm thép hàng hải hiện đại, chẳng hạn như thép loại A/B cường độ thông thường và dòng AH32/DH36/EH40 cường độ cao, đã nhận ra sự kết hợp tối ưu giữa sức mạnh và độ bền thông qua công nghệ cán và làm mát vi hợp kim cũng như có kiểm soát. Cường độ cao có thể làm giảm độ dày của tấm thép, giảm đáng kể trọng lượng của tàu rỗng, từ đó tăng sức chứa hàng hóa hoặc giảm tiêu hao nhiên liệu; Độ bền nhiệt độ-thấp tuyệt vời (đặc biệt là thép cấp E{5}}) đảm bảo tàu có thể chống lại nguy cơ gãy giòn ở nhiệt độ thấp khi đi thuyền ở các vùng cực hoặc biển lạnh.
Độ dẻo và khả năng xử lý tuyệt vời.
Thân tàu có cấu trúc bề mặt cong phức tạp, từ tấm bên thẳng đến tấm ngoài cánh cung có hình hyperbol. Thép (đặc biệt là thép hàng hải) có khả năng gia công nguội và nóng tốt, các đường thân tàu phức tạp có thể được tạo hình chính xác bằng cách uốn nguội, uốn nóng và nguội hoặc tạo hình cán bằng máy ép lớn. Độ dẻo này là chìa khóa để tàu thép đạt được thiết kế hợp lý và giảm lực cản chuyển hướng.
Công nghệ hàn trưởng thành và hiệu quả xây dựng
Khả năng hàn của thép là cơ sở để các tàu hiện đại áp dụng phương pháp kết cấu từng phần. Thân tàu được chia thành hàng trăm phần đúc sẵn, được hàn một cách hiệu quả trong xưởng, sau đó được lắp ráp và gấp lại tại ụ tàu. Các công nghệ hàn tự động hoàn thiện, chẳng hạn như hàn hồ quang chìm và hàn được che chắn bằng khí CO, đảm bảo xây dựng-quy mô lớn, chất lượng-và hiệu suất cao{4}}để có thể đóng những con tàu hàng trăm nghìn tấn trong thời gian ngắn.
Khả năng chống mỏi tuyệt vời và an toàn gãy vỡ
Khi một con tàu di chuyển trong sóng, cấu trúc thân tàu chịu hàng trăm triệu chu kỳ ứng suất xen kẽ. Thép hàng hải và các mối hàn của nó có khả năng chống mỏi tốt và có thể ức chế hiệu quả sự hình thành và lan truyền vết nứt. Ngoài ra, độ dẻo của thép cho phép thân tàu hấp thụ năng lượng thông qua biến dạng dẻo trong trường hợp hư hỏng cục bộ (chẳng hạn như va chạm), nhằm ngăn ngừa hiện tượng gãy giòn thảm khốc và có thời gian sơ tán nhân viên và điều trị khẩn cấp.
Đặc trưng Ứng dụng
Thân chính của tàu container cỡ lớn
Tấm sàn, mặt bên và lớp tôn đáy được làm rộng rãi bằng-thép cường độ cao EH36/EH40 để chịu được mômen uốn dọc lớn và tải trọng tập trung.
Đáy đôi và vỏ trong của VLCC
Thép-cường độ cao được sử dụng để giảm trọng lượng kết cấu và các tấm thép-chống ăn mòn được sử dụng ở các bộ phận quan trọng (chẳng hạn như khu vực hầm hàng) hoặc các lớp phủ-chống mài mòn/ăn mòn-được phun trong không khí.
Tăng cường kết cấu tàu phá băng vùng cực ở vùng băng
Thân tàu và cột mũi tàu gần mực nước được làm bằng thép hàng hải đặc biệt có độ bền và độ dẻo dai cao hơn (như loại EH36/40 ở Bắc Cực) để chống lại sự đùn và tác động của băng.
Hệ thống màng bao bọc cho tàu chở khí tự nhiên hóa lỏng (LNG)
Mặc dù bản thân thùng chở hàng được làm bằng thép không gỉ hoặc màng hợp kim invar nhưng toàn bộ cấu trúc thân tàu chính (tấm chắn phụ và thân tàu) bên ngoài được làm bằng thép hàng hải có độ bền-cao để cung cấp khả năng hỗ trợ và bảo vệ cốt lõi.
Hệ thống đường ống của tàu giống như “hệ tuần hoàn” và “hệ thần kinh” của con tàu, chạy xuyên suốt toàn bộ con tàu. Nó chịu trách nhiệm vận chuyển dầu nhiên liệu, dầu bôi trơn, nước biển, nước ngọt, hơi nước, không khí, cũng như các loại dầu thủy lực và hóa chất khác nhau. Các chức năng của nó bao gồm hầu hết tất cả các khía cạnh bao gồm cung cấp điện, cân bằng tàu, chữa cháy, hỗ trợ sinh hoạt và xử lý hàng hóa. Hệ thống đường ống phải hoạt động đáng tin cậy trong nhiều thập kỷ trong môi trường khắc nghiệt đặc trưng bởi điều kiện dưới nước, độ ẩm cao, độ rung và biến đổi nhiệt độ lớn.
Ưu điểm & tính năng chính
Khả năng chịu áp suất và nhiệt độ tuyệt vời.
Đường ống hơi chính, ống phun nhiên liệu áp suất cao{0}}và đường ống hệ thống thủy lực của tàu đều hoạt động ở áp suất cao (lên đến 30MPa) và nhiệt độ cao (lên đến 500 độ đối với hơi chính). Ống thép cacbon liền mạch (như thép 20#) và ống thép hợp kim (như thép hợp kim 1Cr0.5Mo dùng cho hơi nước) là những lựa chọn đáng tin cậy để đảm bảo vận hành an toàn cho các hệ thống quan trọng này vì chúng có độ bền cao và ổn định trong phạm vi nhiệt độ rộng.
Phả hệ đáng tin cậy của vật liệu chống ăn mòn{0}}
Có các phương án lựa chọn vật liệu hoàn thiện cho các phương tiện vận chuyển khác nhau:
- Hệ thống nước biển: theo truyền thống, ống thép carbon mạ kẽm được sử dụng, trong khi các tàu lớn hiện đại sử dụng ống-hợp kim niken (90/10 hoặc 70/30 CuNi) với lợi thế về chi phí và khả năng chống ăn mòn cao hơn hoặc ống-thép không gỉ chất lượng cao 316L.
- Hệ thống dầu nhiên liệu/dầu bôi trơn: ống liền mạch bằng thép cacbon thường được sử dụng, nhưng để chống ăn mòn nhiên liệu có hàm lượng lưu huỳnh cao-có thể sử dụng vật liệu có khả năng chống ăn mòn tốt hơn hoặc có thể bổ sung các biện pháp chống ăn mòn.
- Đường ống chở hàng của tàu chở hóa chất: Tùy theo đặc điểm hàng hóa, có thể sử dụng thép không gỉ 316L, thép không gỉ song công (chẳng hạn như 2205) hoặc thậm chí là hợp kim gốc niken{2}}(chẳng hạn như Hastelloy C-276).
Khả năng chống rung và va đập tuyệt vời.
Đường ống của tàu đi kèm với sự rung động của máy chính, máy phụ và sự tác động lâu dài của chuyển động của tàu. Thép (đặc biệt là đường ống kim loại) có độ cứng và độ bền kết cấu cao. Thông qua thiết kế hỗ trợ hợp lý và hỗ trợ đàn hồi, có thể ngăn chặn sự cộng hưởng một cách hiệu quả, ngăn chặn tình trạng lỏng khớp hoặc đứt đường ống do mỏi và có thể đảm bảo tính toàn vẹn lâu dài của hệ thống trong môi trường động.
Tiêu chuẩn hóa trưởng thành và thuận tiện bảo trì
Ống, phụ kiện, mặt bích và van thép hàng hải đã được tiêu chuẩn hóa cao (như tiêu chuẩn ISO, JIS, GB/T), thuận tiện cho việc mua sắm và thay thế toàn cầu. Trong vòng đời 20{3}}30 năm của con tàu, việc phải bảo trì hoặc thay thế đường ống là điều khó tránh khỏi. Các đặc tính có thể cắt và hàn của ống thép giúp cho việc bảo trì tại chỗ và thay thế cục bộ tương đối nhanh chóng và tiết kiệm.
Đặc trưng Ứng dụng
Ống dẫn chung áp suất cao-nhiên liệu của động cơ diesel dẫn động chính trên biển
Ống thép liền mạch hợp kim cường độ cao{0}}được sử dụng và thành bên trong yêu cầu độ mịn cực cao để chịu được áp suất phun vượt quá 100MPa.
Đường ống chính nước biển của hệ thống làm mát trung tâm tàu
Ống hợp kim đồng-niken 90/10 hoặc ống thép carbon phủ epoxy đặc biệt nhập khẩu thường được sử dụng cho các tàu lớn để chống ăn mòn của nước biển và sự bám dính của sinh vật biển.
Đường ống dẫn khí hóa lỏng (LNG/LPG) nhiệt độ thấp
Đường ống vận chuyển-163 C LNG phải sử dụng thép không gỉ austenit (như 304L) hoặc thép niken (như thép 9%Ni) để đảm bảo độ bền ở nhiệt độ cực thấp.
Đường ống cabin của hệ thống nước dằn
Ống thép carbon mạ kẽm hoặc ống thép carbon phủ epoxy thường được sử dụng để cân bằng chi phí và nhu cầu chống ăn mòn của nước biển.
