Vỏ tàu FRP có 2 dạng kết cấu cơ bản: vỏ đơn và vỏ kép
A. KẾT CẤU TÀU CÓ VỎ ĐƠN:
Tương tự như các tàu thuyền vỏ gỗ, thép thông thường, vỏ tàu FRP được tạo nên bởi các laminat composite (đủ chiều dày) có áo bên ngoài, liên kết với các xà, dầm dọc và ngang tạo thành một cấu trúc liên hoàn vững chắc của vỏ tàu. Đây là cấu trúc đơn giản nhất được áp dụng rất phổ biến cho các tàu cỡ nhỏ, thỏa mãn được sức bền với hình dáng uốn lượn của vỏ tàu.
1.CÁC KẾT CẤU KHUNG XƯƠNG:
Hệ thống cấu trúc khung xương gia cường vỏ tàu bao gồm các xà dọc, xà ngang, vách ngăn khoang, sườn hoặc kết hợp xà dọc với xà ngang. Nói chung ở các tàu gắn máy thì các xà dọc đáy thường được sử dụng làm bệ máy. Chúng được liên kết với các xà ngang đáy và vách ngăn để truyền lực sang hông vỏ tàu. Hông vỏ tàu có lắp máy thường không cứng vững vì hình dạng phức tạp, thường bố trí buồng ở có nhiều đồ đạc, do đó vách ngăn sẽ làm nhiệm vụ chịu lực. Nếu yêu cầu phải có xà ngang thì nói chung chúng phải nằm sâu phía dưới để không ảnh hưởng đến bố trí nội thất bên trong các buồng. Ở mặt khác xà ngang thường nặng hơn dầm dọc nên khó hòa hợp với trang bị bên trong buồng ở.
Còn với thuyền buồm thì các dầm, xà nói chung là nhỏ và ít, do hình dáng đơn giản. Với thuyền lớn hơn có ki thì ít nhất cũng có 2 dầm dọc được liên kết chặt chẽ với một loạt xà ngang đáy để giữ ki.
Một số dạng dầm dọc và xà ngang thông dụng, hầu hết đều áp dụng kết cấu “bánh kẹp thịt” – sandwich và được mô tả như sau:
a) Lõi xốp được bọc laminat FRP tại chỗ và liên kết với vỏ tàu. Có rất nhiều cách thực hiện, kể cả tạo dáng sơ bộ bằng khuôn plastic hay FRP hoặc một rãnh lõm để tạo dáng cho lõi xốp.
b)Tương tự như kiểu nêu trên, nhưng có một số lớp gia cường một chiều ở đỉnh dầm để tang độ cứng vững và sức bền.
c)Lõi bằng gỗ hoặc ván ép. Ở đây dầm được thiết kế theo sức bền của gỗ vì mô đun đàn hồi của gỗ tương đương với FRP, cho nên FRP chỉ làm nhiệm vụ chủ yếu là bảo vệ và giữ gỗ áp sát vào thành vỏ tàu. Không dung gỗ làm dầm đáy tàu vì nó có thể bị mục hoặc cong vênh khi gặp nước. Tuy nhiên, trong thực tế công nghiệp nói chung, phần lớn các nhà xây dựng thích dùng gỗ ván hơn là gỗ tấm vì nó dễ ổn định kích thước. Với dầm gỗ làm lõi thì điều quan trọng là chỗ thành đứng và chỗ gối đầu nhau sao cho duy trì sức bền đồng đều.
d) Dầm đúc sẵn: được gắn vào vỏ tàu tại các nóc. Ưu điểm của loại này là dễ kiểm soát kích thước ở vùng bị giới hạn, ví dụ bệ máy và nơi không cần phải có lõi.
e) Dạng nửa ống, trong đó nửa ống bằng vật liệu các tông làm lõi. So với dầm kiểu a thì kém hiệu quả hơn vì tính chất hình học của nó, cho nên chủ yếu áp dụng cho tải trọng nhẹ.
f)Bộ khung đúc sẵn, được gắn vào vỏ tàu FRP tại các góc đáy và bên trong thường được nạp đầy xốp. Dạng này thường được áp dụng cho các tàu nhỏ gắn máy.
Các thành phần của kết cấu bộ khung xương phải chạy liền qua các kết cấu đỡ nó nếu không có trở ngại, đồng thời phải dán gắn cứng vững với kết cấu ấy. Chỗ nào không thể thực hiện được thì điểm nối cuối phải được thiết kế cẩn thận sao cho giảm tối đa tải trọng trên laminat FRP, vì chính laminat này sẽ truyền tải cắt từ dầm sang kết cấu đỡ nó.
2. VÁCH NGĂN KHOANG:
Số lượng, vị trí và kết cấu vách của các tàu nhỏ nói chung xuất phát từ bố trí nhiều hơn là do kết cấu tàu. Với tàu nhỏ, máy có thể kẹp ngoài hoặc lắp bên trong, thì hiếm khi có vách ngăn. Nếu tàu lớn hơn một chút và lắp máy bên trong thì có vách ngăn khoang mũi và khoang máy theo yêu cầu của khách hàng. Với tàu lớn hơn nữa thì có thể thêm vách ngăn nếu không gian cho phép. Khi vách có chiều rộng khoảng 15-20 feet cần được liên kết tốt với vỏ tàu, thì nó thường phải đi xuông sát đáy để tăng độ cứng vững dọc tàu, trừ khi đáy quá sâu.
Với các thuyền buồm (sailboats) thì số lượng vách ngang bị hạn chế vì lý do duy nhất là lực tải khi thuyền phải chạy toàn tốc trong thời tiết khó khan. Các thuyền đua lớn hiện nay thường có các vách ngang hoặc các khung sườn. Vách ngang thường cấu tạo từ ván ép vì nó cứng vững mà không đắt tiền. Ít khi dùng ván ép làm khung xương, trừ trường hợp tàu rất lớn, đòi hỏi sức bền, thì áp dụng với các chiều dầy thích hợp. Thông thường với tàu 20-30 foot, thì chiều dày vách ngang khoảng ½ inch, với tàu cá lớn hơn thì ¾ inch. Tuy so với kết cấu sandwich thì ván ép nặng hơn, nhưng do giá thành thấp nên nó vẫn được dùng.
B.TÀU VỎ KÉP
Cấu trúc sandwich – nguyên lý của cấu trúc này là đưa trục uốn trung hòa ra xa lớp áo vỏ, làm cho sức bền uốn của vỏ tàu tăng cao, trong khi lõi và vật liệu xốp nhẹ chịu ứng xuất nén và cắt là chủ yếu. Cấu trúc sandwich trên tàu thường áp dụng ở những vùng có diện tích lớn như: sàn đi, vách, đỉnh nóc cabin hoặc chịu ứng lực cao (nếu vỏ đơn thì phải rất dày) hoặc ở chỗ sâu mà sàn buồng lại cao.v.v…Vì lõi xốp có sức bền nén thấp nên khi cần thiết lồng vào bên trong chất lõi có sức bền cao hơn bằng cách bắt bulong. Nếu tải định mức tương đối nhẹ thì thường có thể thay lõi bằng các tấm lớn kẹp chặt bằng bulong. Nếu tất cả vỏ tàu đều phải tăng sức bền thì người ta lại thích trở về vở đơn hơn, vì không phải dùng lõi và tránh hiện tượng ngấm nước làm ảnh hưởng đến sức bền của các chỗ gắn dán.
Để minh họa cấu trúc sandwich trên tàu FRP, trên hình 2 đến hình 6-XVII là mặt cắt giữa với các cấu trúc tương đối điển hình của các tàu FRP khác nhau. Từ các minh họa này chúng ta thấy các cấu trúc sandwich được áp dụng rất nhiều cho các xà, dầm, cho sàn ngồi, đi lại, mặt boong, vách ngăn. Riêng với vỏ tàu thì áp dụng tại các nơi chịu lực va đập có ứng suất uốn cao. Đặc biệt đối với tàu cá, tàu đánh tôm đòi hỏi phải có
 |
Hình 2-XVII: Mặt cắt xuồng nhỏ
 |
Hình 3-XVII: Mặt cắt thuyền buồm nhỏ
 |
| Hình 4-XVII: Mặt cắt tàu tuần tra lắp ráp máy trong hoặc ngoài |
 |
| Hình 5-XVII: Mặt cắt thuyền buồm đại dương |
 |
| Hình 6-XVII: Mặt cắt du thuyền lớn lắp máy |
 |
| Hình 7-XVII: Mặt cắt tàu tôm lưới kéo |
Theo tác giả: THẠC SĨ NGUYỄN ĐĂNG CƯỜNG
- Nhựa Vinyl Ester Resin Showa Denko 802EX (Nhật Bản) hoặc Swancor 901 (Đài Loan)
- Sợi thủy tinh Chopped Strand Mat KCC (Hàn Quốc) hoặc Nittobo (Nhật Bản)
- Woven Roving E 600 (800) - Jushi Trung Quốc
- Các chất xúc tác, xúc tiến, màu, chất độn khác.
