Giáo Trình MĐ23: Công Nghệ Đóng Mới – Nghề Công Nghệ Chế Tạo Vỏ Tàu Thủy

Tổng quan về giáo trình

Giáo trình Công nghệ đóng mới (Mã số mô đun: MĐ 23) là tài liệu đào tạo chuyên môn bắt buộc thuộc khối kỹ năng nghề, do Khoa Cơ khí – Trường Cao đẳng Hàng hải II biên soạn và lưu hành nội bộ. Giáo trình được thiết kế dành cho chương trình đào tạo nghề Công nghệ chế tạo vỏ tàu thủy (hệ Trung cấp nghề) và được bố trí giảng dạy vào năm đào tạo thứ hai.

Thời lượng toàn bộ mô đun là 90 giờ, bao gồm 20 giờ lý thuyết, 65 giờ thực hành và 5 giờ dành cho công tác kiểm tra, đánh giá định kỳ.

Mục tiêu đào tạo của giáo trình hướng tới việc trang bị cho người học bốn chuẩn đầu ra cơ bản:

  1. Lựa chọn được phương án lắp ráp thân tàu trên đà phù hợp với điều kiện cơ sở vật chất và quy mô phương tiện;
  2. Chuẩn bị đầy đủ các điều kiện kỹ thuật, thiết bị căn kê, giàn giáo và hệ thống mốc kiểm tra trên triền đà;
  3. Thực hiện quy trình lắp ráp các kết cấu thân tàu trên đà đảm bảo đúng dung sai kỹ thuật;
  4. Tuân thủ nghiêm ngặt các quy định về an toàn lao động trong suốt quá trình thi công vỏ tàu.

Cấu trúc giáo trình tiếp cận theo logic công nghệ đóng tàu hiện đại, chia thành hai trục nội dung chính: phân tích bản chất công nghệ của các phương pháp đấu lắp tổng thành và chuẩn hóa quy trình lắp ráp thân tàu bằng phương pháp tổng đoạn trên triền đà.

Nội dung kiến thức cốt lõi

                             CÔNG NGHỆ ĐÓNG MỚI (MĐ 23)
CHƯƠNG 1: CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐẤU LẮP                                CHƯƠNG 2: LẮP RÁP KIỂU TỔNG ĐOẠN
- Phương pháp hình chóp                                          - Chuẩn bị triền đà (triền dọc, triền ngang)
- Phương pháp ốc đảo                                             - Hệ thống căn kê, chân chống, giàn giáo
- Phương pháp xây tầng                                           - Cẩu lắp tổng đoạn chuẩn (đáy giữa, mạn, boong)
- Phương pháp tổng đoạn                                          - Cẩu lắp tổng đoạn mũi, đuôi, buồng máy
- Phương pháp lắp dần chi tiết / Nửa tàu / Lắp úp                - Cân bằng tàu, hàn trên đà, thử kín & nghiệm thu

Các chương/chủ đề chính

Nội dung giáo trình được tổ chức thành 2 chương lớn với 5 nhóm chủ đề công nghệ:

  • Chủ đề 1: Phân cấp kết cấu vỏ tàu và các phương pháp lắp ráp theo mặt phẳng dọc (Chương 1 - 30 giờ): Nội dung xác lập cơ sở phân chia kết cấu kim loại thân tàu thành các cấp độ: chi tiết, cụm chi tiết, phân đoạn (phẳng, khối) và tổng đoạn nhằm cơ giới hóa sản xuất. Giáo trình hệ thống hóa các phương pháp lắp ráp trên triền đà:

    • Phương pháp hình chóp: Lắp ghép từ các phân đoạn phẳng và khối thành hình chóp theo chiều dài, mở rộng từ trong ra hai phía mũi và lái kết hợp phát triển lên boong, sử dụng kỹ thuật hàn đối xứng qua mặt phẳng dọc tâm để giảm biến dạng nhiệt.
    • Phương pháp ốc đảo: Xây dựng đồng thời nhiều hình chóp độc lập dọc thân tàu để mở rộng mặt bằng thi công, sau đó lắp các phân đoạn đệm để liên kết các cụm lại với nhau.
    • Phương pháp xây tầng: Lắp đặt toàn bộ phân đoạn đáy dưới cùng rồi phát triển tuần tự lên các tầng trên và boong.
    • Phương pháp tổng đoạn: Khối tổng đoạn hoàn chỉnh được chế tạo trước tại bãi, sau đó chuyển lên triền đấu nối, giúp rút ngắn thời gian chiếm dụng triền đà và hạn chế biến dạng.
    • Phương pháp lắp dần chi tiết, phương pháp nửa tàu và phương pháp lắp úp: Kỹ thuật lắp úp (boong đặt dưới cùng, kết thúc ở ky) yêu cầu thiết bị lật ngược thân tàu; phương pháp nửa tàu ứng dụng cho tàu trọng tải lớn thông qua việc hạ thủy riêng rẽ từng nửa rồi hàn nối trên ụ hoặc dưới nước bằng thiết bị chuyên dụng.

  • Chủ đề 2: Hệ thống thiết bị triền đà và công tác chuẩn bị mặt bằng (Chương 2, §1): Trang bị kiến thức phân loại triền đà theo phương thức hạ thủy:

    • Triền dọc: Hạ thủy theo hướng dọc thân tàu bằng trọng lực; thân triền bằng bê tông cốt thép; chiều rộng đường trượt thiết kế theo điều kiện ứng suất nén riêng cho phép từ $1{,}5 \div 3{,}0\text{ kG/cm}^2$.
    • Triền ngang: Hạ thủy theo hướng ngang thân tàu, trang bị số lượng đường trượt lớn (lên tới 20 đường), độ dốc góc nghiêng từ $1/8 \div 1/12$, tốc độ hạ thủy dao động trong khoảng $3 \div 7\text{ m/s}$.

  • Chủ đề 3: Kỹ thuật vạch dấu kiểm tra, căn kê và giàn giáo (Chương 2, §1): Quy chuẩn phương pháp xác định đường trục đối xứng của triền bằng máy trắc địa hoặc căng dây thép với sai lệch cho phép không vượt quá $2\text{ mm}$; kẻ các đường ngang vuông góc với trục ở khoảng cách $10 \div 15\text{ m}$ (không quá $20\text{ m}$). Xác định mặt phẳng song song với mặt phẳng cơ bản bằng máy nivô quang học hoặc phương pháp chiếu sáng (sử dụng hộp đèn công suất $500 \div 1000\text{ W}$). Thiết lập hệ thống căn kê:

    • Đệm ky: Chịu khoảng 60% trọng lượng thân tàu, tiết diện gỗ $200 \times 200\text{ mm} \div 300 \times 300\text{ mm}$, khoảng cách bố trí không quá $1/2$ khoảng sườn (kết cấu ngang) hoặc $1/3$ khoảng sườn (kết cấu dọc), chiều cao đệm đạt $1{,}0 \div 1{,}5\text{ m}$.
    • Đệm hông, đệm mũi, đệm lái: Chịu 40% trọng lượng còn lại, sử dụng cơ cấu chêm gỗ, hộp cát hoặc đệm 6 thanh gỗ đóng khung bản lề tháo nhanh.
    • Chân chống và giàn giáo: Chân chống gỗ đường kính $250 \div 300\text{ mm}$ hoặc cột kim loại điều chỉnh kích ren; giàn giáo ngoài dùng ống thép liên kết kẹp khóa bắt vít, khoảng cách cột không quá $4{,}5\text{ m}$ (tiêu chuẩn $3\text{ m}$), sàn lát rộng $1{,}2 \div 1{,}5\text{ m}$.

  • Chủ đề 4: Quy trình công nghệ lắp ráp tổng đoạn chuẩn và tổng đoạn thân tàu (Chương 2, §2): Chuẩn hóa các bước thi công thực tế:

    • Tổng đoạn chuẩn đáy giữa: Định vị từ mặt phẳng đối xứng ra hai phía hông; kiểm tra bằng dây rọi, ống thủy bình; cố định bằng tăng đơ và chân chống.
    • Phân đoạn đáy trái/phải: Bố trí 4 thợ hàn đối xứng qua mặt phẳng dọc tâm; hàn khóa đầu các đà dọc, hàn leo đường hàn nối nẹp dọc, nối sống chính đáy, sống phụ đáy và hàn tôn bao đáy.
    • Cẩu lắp phân đoạn vách ngang: Vạch đường kiểm tra phụ cách đường hàn dưới $300\text{ mm}$, gá đặt tấm dẫn hướng; bố trí tăng đơ giằng ở độ cao $0{,}75$ chiều cao vách với góc nghiêng $45^\circ \div 60^\circ$. Độ lệch nghiêng vách xác định theo công thức: $$a = h \cdot \tan\alpha$$ (trong đó: $h$ là độ dài dây rọi, $\alpha$ là góc nghiêng của triền).
    • Cẩu lắp phân đoạn mạn và boong: Đặt phân đoạn boong kiểm tra độ chênh cao lý thuyết mặt boong $\le 2\text{ mm}$, dung sai tâm boong so với tâm tàu $\le 2\text{ mm}$, dung sai thành ngang miệng hầm hàng $\le 2\text{ mm}$.
    • Lắp ráp bệ máy, tổng đoạn mũi, tổng đoạn đuôi và thượng tầng: Trình tự gia công trên khung dàn từ rải tôn boong, lấy dấu cơ cấu, lắp vách ngang, sống mũi/sống đuôi, khung sườn, bọc tôn bao, hàn hoàn thiện và cẩu lật tổng đoạn.

  • Chủ đề 5: Cân bằng, thử kín và nghiệm thu hình học thân tàu (Chương 2, §2): Căn chỉnh nghiêng ngang phân đoạn đáy bằng ống thủy bình theo điểm chuẩn. Quy trình kiểm tra thử kín nước, thử áp lực thủy lực và thử kín khí các két theo Tiêu chuẩn Đăng kiểm trước khi thực hiện phun sơn bảo quản. Hệ thống hóa công tác nghiệm thu kích thước hình học trên triền qua 5 nhóm kiểm tra không gian 3 chiều.

Kiến thức nền tảng được xây dựng

Giáo trình củng cố hệ thống lý thuyết và nguyên lý cơ sở trong ngành cơ khí hàng hải:

  • Lý thuyết biến dạng nhiệt trong hàn kết cấu vỏ tàu: Bản chất co ngót kim loại mối hàn và quy luật phân bố ứng suất nhiệt, làm cơ sở cho nguyên tắc hàn đối xứng và trình tự hàn khóa đà dọc, nẹp dọc.
  • Nguyên lý trắc địa và quang học công trình: Phương pháp truyền tọa độ và căn chỉnh các mặt phẳng cơ bản của tàu thủy trong không gian 3 chiều (mặt phẳng đáy, mặt phẳng đối xứng, mặt phẳng sườn giữa) bằng máy trắc địa, nivô quang học và hệ thống dây rọi.
  • Cơ học tiếp xúc và phân bố tải trọng: Nguyên lý tính toán khả năng chịu tải trọng của đường trượt triền đà, phân chia phản lực lên hệ thống gối đỡ ky ($60%$) và gối đỡ hông ($40%$).

Kỹ năng phát triển

Thông qua 65 giờ thực hành xưởng, học viên được rèn luyện các kỹ năng nghề:

  • Kỹ năng kỹ thuật (Technical skills): Thao tác vạch dấu kiểm tra trên nền triền và vỏ tàu; định vị phân đoạn đáy, vách, mạn, boong với dung sai cho phép $\le 2\text{ mm}$; vận hành hệ thống gá lắp, tăng đơ, chân chống định vị và kẹp nối giàn giáo.
  • Kỹ năng phân tích (Analytical skills): Đọc hiểu bản vẽ thiết kế công nghệ và bản vẽ phóng mẫu; tính toán độ dịch chuyển góc nghiêng vách trên đà dốc ($a = h \cdot \tan\alpha$); phát hiện và đánh giá khuyết tật đường hàn (rỗ khí, ngậm xỉ, cháy cạnh, cháy chân).
  • Năng lực thực hành nghề nghiệp (Practical competencies): Phối hợp thao tác nâng chuyển giữa thợ móc cáp và thợ lắp ráp khi cẩu lật tổng đoạn; tổ chức thực hiện các bước thử thủy lực, thử kín khí két nước và nghiệm thu vỏ tàu theo quy phạm Đăng kiểm.

Phương pháp giảng dạy và học tập

Giáo trình áp dụng mô hình đào tạo tích hợp mô đun chuyên môn kỹ thuật, lấy rèn luyện kỹ năng thực hành xưởng làm trọng tâm với tỷ trọng phân bổ: $22{,}2%$ lý thuyết (20 giờ), $72{,}2%$ thực hành (65 giờ) và $5{,}6%$ kiểm tra (5 giờ).

*(Ghi chú: Đã bao gồm 5 giờ dành riêng cho kiểm tra định kỳ).*

Phương pháp sư phạm và phương thức đánh giá được triển khai theo các hợp phần:

  • Tổ chức bài tập và thực hành xưởng:

    • Thao tác vạch dấu tim trục đà tàu và căn chỉnh mốc độ cao bằng máy trắc địa, ống thủy bình.
    • Bố trí đệm ky, chêm ngắt và lắp dựng cụm chân chống kim loại chịu tải.
    • Thực hành cẩu lắp, căn chỉnh phân đoạn vách ngang và phân đoạn mạn vào vị trí liên kết.
    • Gá đính liên kết mềm, lắp đặt mã răng lược, mã gia cường phân đoạn boong và hàn hoàn thiện.

  • Phương pháp đánh giá kết quả học tập:

    • Đánh giá định kỳ (5 giờ): Gồm 01 bài kiểm tra sau Bài 1 (2 giờ) về lý thuyết phương pháp đấu lắp và 01 bài kiểm tra kết thúc Bài 2 (3 giờ) về kỹ năng lắp ráp tổng đoạn trên đà.
    • Đánh giá trực tiếp kỹ năng thao tác: Chấm điểm độ chính xác kích thước hình học (đo kiểm dung sai tâm tàu, chiều cao boong trong phạm vi $\pm 2\text{ mm}$); đánh giá chất lượng xử lý bề mặt đường hàn và quy trình thử kín két.

  • Hướng dẫn tự học và nghiên cứu tài liệu:

    • Tự đối chiếu bản vẽ kết cấu với số liệu đường lý thuyết từ phòng phóng mẫu.
    • Nghiên cứu nguyên lý hoạt động của các thiết bị cơ khí chuyên dụng: đệm tháo nhanh dạng hộp cát, đệm sáu thanh gỗ khung bản lề, cột chống ống ren kích lò xo.

Điểm nổi bật và cập nhật

Nội dung giáo trình được biên soạn dựa trên các quy chuẩn kỹ thuật và thực tiễn sản xuất tại các nhà máy đóng tàu:

  • Viện dẫn tiêu chuẩn kỹ thuật hiện hành: Quy trình thử kín nước, thử áp lực thủy lực và thử kín khí các két chứa được xây dựng phù hợp theo Quy phạm phân cấp và đóng tàu biển vỏ thép TCVN 6259:2010 của Cục Đăng kiểm Việt Nam.
  • Mô tả chi tiết các giải pháp cơ cấu chuyên dụng: Cung cấp bản vẽ và nguyên lý cơ học của nhiều loại phụ trợ công nghệ: cơ cấu đệm cát hạ tàu tháo nhanh (Hình 208), thiết bị tháo rời nhanh (Hình 209), đệm sáu thanh gỗ vạt góc khóa khung bản lề có ngoắc hãm (Hình 210), cột chống thân tàu bằng ống kim loại có chêm xoay kích ren và lò xo (Hình 212), kẹp ống giàn giáo chuyên dụng bắt vít (Hình 213b).
  • Quy chuẩn dung sai lắp ráp cơ khí chính xác: Xác lập hệ thống chỉ tiêu nghiệm thu định lượng: sai lệch tim trục triền $\le 2\text{ mm}$; khoảng cách đường ngang kiểm tra $10 \div 15\text{ m}$; khoảng cách vạch dấu đường phụ vách $< 300\text{ mm}$; dung sai độ cao mặt boong $\le 2\text{ mm}$; dung sai miệng hầm hàng $\le 2\text{ mm}$.
  • Quy trình phân công lao động kỹ thuật: Đưa ra hướng dẫn cụ thể về việc bố trí đồng thời 4 thợ hàn làm việc đối xứng qua mặt phẳng dọc tâm tàu khi đấu nối phân đoạn đáy nhằm triệt tiêu mô-men gây biến dạng thân vỏ.

Đối tượng sử dụng giáo trình

Giáo trình phục vụ trực tiếp cho các nhóm đối tượng trong hệ thống giáo dục nghề nghiệp và sản xuất công nghiệp đóng tàu:

  • Học sinh, sinh viên: Người học hệ Trung cấp nghề và Cao đẳng nghề chuyên ngành Công nghệ chế tạo vỏ tàu thủy, Công nghệ kỹ thuật cơ khí tàu thủy (học ở năm thứ hai).
  • Điều kiện tiên quyết (Prerequisites): Người học cần hoàn thành các mô-đun kiến thức nền tảng trước khi học MĐ 23, bao gồm: Vẽ kỹ thuật tàu thủy, Vật liệu đóng tàu, Kết cấu thân tàu, Kỹ thuật phóng mẫu vỏ tàu và Kỹ thuật hàn cơ bản.
  • Giảng viên chuyên ngành: Làm tài liệu chuẩn để biên soạn giáo án lý thuyết, phiếu hướng dẫn thực hành xưởng và xây dựng tiêu chí kiểm tra, đánh giá kỹ năng nghề bậc 2/5 và 3/5.
  • Cán bộ kỹ thuật và công nhân tại các nhà máy đóng tàu: Dùng làm tài liệu tra cứu quy trình lắp ráp tổng đoạn, phương pháp kiểm tra sai số hình học vỏ tàu và phương pháp thử nghiệm kín nước khi đóng mới thân tàu trên triền.

Câu hỏi thường gặp

1. Giáo trình này phù hợp với ai?

Tài liệu được thiết kế trực tiếp cho học sinh, sinh viên năm thứ hai hệ đào tạo Trung cấp nghề Công nghệ chế tạo vỏ tàu thủy, đồng thời là tài liệu tham khảo chuyên môn cho giảng viên cơ khí hàng hải và kỹ thuật viên thi công vỏ tàu.

2. Cần kiến thức nền nào để học mô đun này?

Người học cần nắm vững kiến thức về đọc bản vẽ kết cấu tàu thủy, các ký hiệu mối hàn, công nghệ phóng mẫu thân tàu, tính chất cơ lý của thép đóng tàu và các nguyên tắc an toàn lao động cơ khí.

3. Điểm đặc thù về công nghệ lắp ráp trong giáo trình là gì?

Giáo trình tập trung vào phương pháp tổng đoạn – giải pháp công nghệ tiêu chuẩn cho tàu cỡ nhỏ và cỡ trung, cung cấp các thông số kỹ thuật chính xác như tải trọng nén đường trượt triền dọc ($1{,}5 \div 3{,}0\text{ kG/cm}^2$), góc dốc triền ngang ($1/8 \div 1/12$), tốc độ hạ thủy ($3 \div 7\text{ m/s}$) và công thức điều chỉnh nghiêng vách $a = h \cdot \tan\alpha$.

4. Làm sao để tự học và thực hành hiệu quả mô đun này?

Cần kết hợp việc nghiên cứu lý thuyết phân cấp khối kết cấu với việc thực hiện đo đạc dung sai thực tế trên mô hình/triền đà bằng các dụng cụ: máy trắc địa, ống thủy bình, quả dọi và dưỡng đo chiều cao.

5. Giáo trình có những tài liệu tham khảo chuẩn mực nào?

Giáo trình được xây dựng dựa trên các tài liệu chuyên ngành:

  1. Phòng Quy phạm – Cục Đăng kiểm Việt Nam, Quy phạm phân cấp và đóng tàu biển vỏ thép TCVN 6259:2010.
  2. Nguyễn Đức Ân và cộng sự, Sổ tay kỹ thuật đóng tàu thủy (Tập 1, 2, 3), NXB Khoa học kỹ thuật, 1982.
  3. Nguyễn Đức Ân, Võ Trọng Cang, Công nghệ đóng và sửa chữa tàu thủy, NXB Đại học Quốc gia TP. Hồ Chí Minh.
  4. Trường Công nhân Cơ khí đóng tàu I, Công nghệ đóng mới và sửa chữa vỏ tàu thép, NXB Giao thông Vận tải, 1986.

Kết luận

Giáo trình Công nghệ đóng mới (MĐ 23) của Trường Cao đẳng Hàng hải II cung cấp hệ thống kiến thức thực hành kỹ thuật về quy trình chế tạo vỏ tàu thủy trên triền đà. Với thời lượng thực hành chiếm tới $72{,}2%$, tài liệu giúp người học hình thành năng lực chuẩn bị triền đà, căn chỉnh định vị kết cấu, tổ chức hàn phân đoạn đáy, vách, mạn, boong và thực hiện nghiệm thu thử kín theo đúng quy chuẩn Đăng kiểm TCVN 6259:2010. Lộ trình học tập đi từ nguyên lý phân loại đấu lắp tổng thành đến quy trình thao tác chi tiết từng tổng đoạn là nền tảng kỹ năng cho kỹ thuật viên chế tạo vỏ tàu thủy.