THIET KE DOI TAU

Kiểm tra mạn khô: Mạn khô đóng vai trò chủ yếu trong việc đảm bảo trọng tải, tốc độ, tính ổn định và dự trử lực nổi, xác định mức độ chống chìm của tàu, bảo vệ tính mạng cho thuyền viên

Nội dung : Thiết kế tàu chở dầu trọng tải 2500 (Tấn) , vận tốc 13,8 Knot Hoạt động trong tuyến SàI GòN_ SINGAPOR.

Những nội dung cần thực hiện bao gồm :

1 Tìm hiểu tuyến đờng - tàu mẫu

2 Xây dựng kích thớc chủ yếu

3 Xây dựng tuyến hình lí thuyết

4 Bố trí chung toàn tàu

PHầN I : Tuyến đ ờng TàU mẫu :

1.Tuyến đờng giữa hai cảng

- Khoảng cách giữa hai cảng là 644 hải lý

2 Cảng Sài Gòn :

* Điều kiện tự nhiên

Cảng Sài Gòn nằm ở hữu hạn sông Sài Gòn, có vĩ độ 10048’ Bắc và 106042’ kinh độ

Đông.Cảng nằm trên một phạm vi dọc bờ dài hơn 2 km cách bờ biển 25 hải lý Khu vực Sài Gòn có chế độ bán nhật triều, biên độ dao động của mực nớc triều lớn nhất là 3,98 m, lu tốc dòng chảy là 1 mét/giây Từ cảng đi ra biển có 2 đờng sông: Theo sông Sài Gòn ra vịnh Gành Ráy qua sông Lòng Tảo, sông Nhà Bè và sông Sài Gòn Những tàu có mớn nớc khoảng 9 mét và chiều dài khoảng 210 mét đi lại dễ dàng theo đờng này

Theo sông Rạp Soài đờng này dài hơn 10 hải lý và tàu phải có mớn nớc không quá 6,5 mét

* Cầu cảng và kho bãi :

Khu Nhà Rồng có 3 bến với tổng chiều dài 390 mét

Khu Khánh Hội gồm 11 bến từ kho K0 đến kho K10 với tổng chiều dài 1264 mét.Về kho bãi khu Khánh Hội có 18 kho với tổng diện tích 45.396 m2 và diện tích kho bãi 15.781 m2

Khu Nhà Rồng có diện tích kho 7.225 m2 và 3.500 m2 bãi Tải trọng của kho thấp thờng bằng 2 tấn/m2 Các bãi chứa thờng nằm sau kho, phổ biến là các bãi xen kẽ ít có bãi liên hoàn

Ngoài hệ thống bến còn có hệ thống phao neo tàu gồm 6 phao ở hữu hạn sông Sài Gòn và 26 phao ở tả ngạn sông Sài Gòn Cách 10 hảI lý về hạ lu cảng Sài Gòn có 12 phao neo dành cho tàu chở hàng dễ cháy, dễ nổ

3 Cảng Vũng tàu :

Cảng nằm ở vĩ độ 1o16’ Bắc và 103o50’ độ kinh Đông Singapor án ngữ eo biển Malaca, là nơi giao lu các đờng biển đi từ Thái Bình Dơng sang ấn Độ Dơng và ngợc lai, vì vậy nó trở thành thơng cảng lớn thứ 2 trên thế giới Cảng Singapor có 25 cầu tàu,

5 bến liền bờ với độ sâu từ -8,0 đến -12,0 mét; bến lớn nhất là Keppen với chiều dài là

5 km Mực nớc ở cầu tàu lớn Cảng có đầy đủ trang thiết bị hiện đại đảm bảo xếp dỡ tất cả mọi loại hàng, trong đó có bến Tanjonpagar là bến trung chuyển container lớn nhất thế giới Cảng có 110.000 m2 kho, có 26 hải lý đờng sắt với khả năng thông qua hơn 22 triệu tấn/ năm và 230.00 m2 bãi Cảng nằm ngay bờ biển nên luồng vào cảng không bị hạn chế, độ sâu luồng từ -8,0 đến -16 mét Khả năng thông qua cảng trên 100 triệu tấn/ năm

PHầN II : kích th ớc chủ yếu :

Bớc đầu tiên trong quá trình tính toán thiết kế một con tầu, là lựa chọn kích thớc chủ yếu của thân tầu Kích thớc và các hệ số đợc lựa chọn ngoài việc thoả mãn các yêu cầu chủ yếu đề ra trong nhiệm vụ thiết kế, nó còn phải đáp ứng đầy đủ những chỉ tiêu kinh tế, kĩ thuật tiên tiến

1 Xác định kích th ớc chủ yếu

1.1 Xác định sơ bộ lợng chiếm nớc của tàu D (tấn)

Theo yêu cầu thiết kế ta có Pn= 2500 (tấn)

Mặt khác Pn= ηD.D → Dsb =

D n

Trong đó v: Vận tốc của tàu v = 13,8 (hl/h)

V: Thể tích lợng chiếm nớc của tàu

025 , 1

704 , 3703 2 8 , 13

8 , 13 6 ,

α +

− +

b 6 3 , 47 Với kg = 0,7

hT = H/T chọn theo tàu mẫu ta có hT = 1,2

Với tàu dầu 0 , 05 ≤h≤ 0 , 13 Ta chọn h= 0 , 1

Thay số ta có

64 , 0 75 , 0

75 , 0 2

, 1 73 , 0 47 , 3 1 , 0 6

+

− +

Trong đó C_ hệ số Với tàu (2000 ữ 4000) tấn ta lấy C = 0,34

5144 , 0 8 , 13

= 0,256 Mặt khác theo Sách LTTK có:

δ = 1,05 - 1,4.Fr ± 0,06

=> δ = 0,69 ± 0,06

Ta lấy δ = 0,66

2.2 Hệ số béo sờn giữa :

Hệ số béo sờn giữa đợc tính theo công thức

100 0 2 , 44 0 2 , 5 0

704 , 3703

704 , 3703 356

3794

3, Kiểm tra điều kiện ổn định :

Theo điều kiện ổn định:

r r

12

2 2

δ

α

= (m) Kr: hệ số thực nghiệm phụ thuộc vào dạng đờng nớc Với dạng đờng

nớc cong lồi thì Kp = 1,03 ± 0,05 Chọn Kρ = 1,01

Thay vào ta có : 2 , 45

3 , 5

* 12

5 , 13 66 , 0

75 , 0 01 , 1

2 2

Z C C .

δ α

α +

= Với KC = 1 với tàu có Fr < 0,28

Thay số ta có: ZC = 5 , 3 2 , 854

66 , 0 77 , 0

77 , 0

ZG _ cao độ trọng tâm của tàu , đợc xác định theo công thức:

ZG = KG.*H (m)

Với KG = (0,63 ữ 0,7) Chọn KG = 0,65 ⇒ ZG = 0,65.6,4 = 4,16 (m)

∆h0 _ là lợng hiệu chỉnh của mặt thoáng chất lỏng Chọn ∆h0 = 0,3 (m)

Thay các đại lợng trên vào công thức ta có:

ho = 2,45 + 2,854 - 4,16 - 0,3 = 0,86 〉 h0min = 0,689 (m)

Kết luận: Tàu đảm bảo điều kiện ổn định ban đầu

4 Kiểm tra chu kỳ lắc :

Chu kì chòng chành mạn cho phép của tàu theo Qui phạm là : [τ] = (7 ữ 12)s

Chu kì chòng chành mạn của tàu đợc xác định theo công thức :

o

B

h

B C

Các giới hạn trên nên ta áp dụng phơng pháp SERI_60 để tính toán lực cản

Quá trình tính toán thể hiện qua bảng sau:

Đại lượng tớnh Đơn vị Cỏc giỏ trị tớnh toỏn

P E =[2].[15] KW 365.457 496.238 652.809 927.587 1320.449Trong bảng tính trên diện tích mặt ớt tính theo công thức sau :

200

600 400

800 1000

180

160 140 120 100

40

80 60

E s

P P

η η η η

85 , 0

Trong đó:

0,85 _ hệ số kể đến dự trữ công suất cho động cơ

ηhs = 0,98 _ hiệu suất của hộp số

ηdt = 0,99 _ hiệu suất của đờng trục

ηD = 0,58 _ hiêu suất đẩy sơ bộ của chong chóng

036 , 1 1

w

t

η - hiệu suất kể đến sự ảnh hởng của chong chóng đặt

sau đuôi tàu

Theo Taylor thì: wT = 0,5δ - 0,05 = 0,27 - là vận tốc dòng theo

- Chọn tỷ số đĩa theo điều kiện bền và điều kiện xâm thực:

5 3

max

'.

' 375 ,

D

C A

A A

A

o

E o

C’ = 0.055 _ là hệ số phụ thuộc vào vật liệu chế tạo chong chóng

m’ = 1,15 _ là hệ số phụ thuộc vào loại tàuZ= 4 _ số cánh của chong chóng

δmax = 0,09 chiều dày tơng đối của cánh chong chóng (δmax = 0,08 ữ 0,1)

T = 159298 (N) _ lực đẩy của chong chóng

) (

.

P

K Ao

γ = 1,025 Tấn/m3 = 1025 KG/m3

hB = 0,7D = 3,71_ độ ngập sâu của chong chóng

Vậy để thoả mãn hai điều kiện trên ta chọn = 0 , 55

Ao

A E

Việc thiết kế chong chóng đợc thể hiện theo bảng sau:

STT Đại lợng tính Đơn vị Số vòng quay giả thiết

= (với a = 0,97) m 3.586 3.436 3.402 3.25 3.112

8 T .n2 D opt4

T K

E S

v T P

η

η 85 , 0

a/ Diện tích bánh lái xác định theo công thức sau:

p = 1 : Bánh lái đặt trực tiếp sau chân vịt

q = 1 : Đối với tàu hàng

c/ Xác định kích thớc của bánh lái

Việc xác định kích thớc bánh lái phụ thuộc sự bố trí khung giá lái

- Chọn chiều cao bánh lái: hp = 3,5 (m)

- Chiều rộng bánh lái 2 , 25 ( ).

5 , 3

875 , 7

m h

F b

N = 2200 (KW) _ công suất của thiết bị năng lợng

6.5 Trang bị hoa tiêu

Chọn theo tàu mẫu P07 = 10 ( Tấn)

6.6 Trọng lợng dự trữ bộ phận

Träng lîng dù tr÷ bé phËn nh»m thay thÕ c¸c bé phËn h háng trong qu¸ tr×nh khai th¸c trªn biÓn Träng lîng nµy phô thuéc vµo yªu cÇu cña chñ tµu

Ta chän P09 = 5 (TÊn)

6.7 Träng lîng dù tr÷ LCN

P11 = p11.D = (0,5 ÷ 1)%.D = 18 (TÊn)

6.9 Träng lîng phô tïng dù tr÷ vµ trang bÞ thªm t¶i s¶n

Träng lîng nµy nhá chän theo tµu mÉu P13 = 5 (TÊn)

6.10 Träng lîng thuyÒn viªn, l¬ng thùc, thùc phÈm, níc uèng:

100

* 18

* 644

t = 46,67 (h)_ thêi gian tµu hµnh tr×nh trªn biÓn

6.12 Träng lîng hµng ho¸ tµu chuyªn chë:

4 , 3794

D

D D

P

µ = 0 , 85

055 , 2346

= 2760,06(m3)Víi : µh = 0,85 ( T/m3 ) träng lîng riªng cña hµng (dÇu)

Dung tÝch cã Ých cña khoang hµng :

Hđđ = 1 (m) - Chiều cao đáy đôi

Lk = 52 (m) – Tổng chiều dài các khoang hàng

Whi > Whct Tàu đủ dung tích chở hàng

8 Kiểm tra mạn khô:

Mạn khô đóng vai trò chủ yếu trong việc đảm bảo trọng tải, tốc độ, tính ổn định

và dự trử lực nổi, xác định mức độ chống chìm của tàu, bảo vệ tính mạng cho thuyền viên đi lại trên boong, không cho nớc tràn vào tàu hoặc hắt lên boong

Theo quy phạm phân cấp và đóng tàu biển vỏ thép ( phần 11) mạn khô quy định mạn khô tối thiểu của tàu dài 78 (m) là Fmin = 814 (mm)

1 Chiều cao mạn khô nhỏ nhất của tàu Hmin m 0,814

3 Chiều dài đờng nớc tại chiều chìm 0,85H L⊥0,85H m 80,739

4 Chiều dài hai trụ tại chiều chìm 0,85Hmin Lpp m 78

6 Chiều cao mạn tại giữa chiêù dài tàu H m 4,37

7 Chiều dày dảI tôn mép boong ts mm 14

ĐVGĐ

+ S,S1 - ChiÒu dµi thîng tÇng vµ lÇu

+ h,h1 - ChiÒu cao thîng tÇng thùc tÕ vµ tiªu chuÈn

+ bS,Bs - chiÒu réng thîngtÇng tµu, t¹i gi÷a thîng v

+ E - ChiÒu dµi tÝnh to¸n cña thîng tÇng

E =

1

h

h S B

b

S S

26 = 0,33 8.1 HiÖu chØnh theo hÖ sè bÐo δ

Do δ = 0,64 < 0,68 → kh«ng cÇn hiÖu chØnh

8.2 HiÖu chØnh theo chiÒu dµi tµu

WL pp

QP

2 75 , 0 8

Víi: l_ tæng chiÒu dµi cña c¸c thîng tÇng kÝn

V× chiÒu cao thîng tÇng, lÇu vµ boong n©ng thùc tÕ lín h¬n chiÒu cao tiªu chuÈn mét lîng

Z = htt - htc= (2,5 - 1,8) = 0.7

* Kết luận : Độ cong dọc tiêu chuẩn lớn hơn độ cong dọc thực tế.

Ta lập bảng so sánh độ cong dọc phần mũi và độ cong dọc phần đuôi :

STT Tung độ QF Tung độ thực tế Hệ số Tíchquy phạm Tích thực tế

* Kết luận : Độ cong dọc boong phần mũi, đuôi đều nhỏ hơn quy phạm.

Độ cong dọc ở mũi phải hiệu chỉnh để có độ cong dọc thiết thực Bảng tính độ cong dọc ở mũi nh sau :

QF F

2 75 , 0 8

36 , 1 500 1

♣ KÕt luËn: m¹n kh« cña tµu tho¶ m·n yªu cÇu quy ph¹m

ChiÒu dµi tµu : L = 78 (m)

Đờng hình dáng có quan hệ mật thiết đến tốc độ, tính hàng hải, tính ổn định, tính

điều khiển, dung tích chở hàng, công nghệ đóng mới và sửa chữa tàu

áp dụng phơng pháp thiết kế mới để xây dựng tuyến hình :

Trình tự các bớc tiến hành nh sau :

-Xây dựng đờng cong diện tích sờn

-Xây dựng đờng nớc thiết kế

-Xây dựng hình dạng mũi, đuôi

-Thiết kế các sờn và nghiệm lại D, Xf, Xc, α δ, β, γ…

Các bớc tiến hành đợc trình bày cụ thể nh sau :

1 Xây dựng đờng cong diện tích sờn :

Đờng cong diện tích suờn biểu diễn sự phân bố lợng chiếm nớc theo chiều dài tàu

Sự phân bố này ảnh hởng trực tiếp đến sức cản và chiều rộng tàu Đờng cong diện tích sờn đợc xây dựng trên phơng pháp cân bằng diện tích

+ Theo chiều dài tàu, ta chia thành 20 khoảng sờn lí thuyết với mỗi khoảng sờn là : ∆l

Le = 40%Lpp = 31,2 (m) _ Le : chiều dài đoạn thon mũi

Diện tích sờn giữa : W = β*B*T = 69,4 ( m2 )

Diện tích sờn mũi và lái là :

Wm = (2ϕm - 1)*W = 26,23 (m2)

Wd = (2ϕd - 1)*W = 23,596 (m2)

Tiến hành xây dựng đờng cong diện tích sờn nh sau :

Chọn số khoảng sờn lý thuyết là 20

Khoảng sờn ∆l = 3,9 (m)

Dùng phơng pháp cân bằng diện tích hình thang

Ta có bảng diện tích sờn nh sau :

2 Xây dựng đờng nớc thiết kế :

Xây dựng theo phơng pháp cân bằng diện tích tại chiều chìm tàu T = 5,3 (m)

Bảng tung độ đờng nớc thiết kế nh sau:

3 Xây dựng các sờn lý thuyết :

Sử dụng phơng pháp cân bằng diện tích ta đi xây dựng 20 sờn lí thuyết với các thông số ban đầu đã tính ở trên :

Từ phơng pháp trên ta lập đợc bằng giá trị của mỗi sờn lí thuyết nh sau :

tp i

tp i

tp i

tp i

tp i

tp i

tp i

tp i

D'=k.γ.V= k γ.∆2L.∑Wi.ki = 1,005.1,025.

2

9 , 3.1933,52 = 3883,9 (T) ∆D =

∆L = 3,37m là số khoảng sờn

D = 3794,4 (T) _ Lợng chiếm nớc của tàu

- Nghiệm lại hoành độ tâm nổi:

+ Diện tích đờng nớc thiết kế :

S'= ∆L∑ki.Yi = 3,9*216,13 = 842,9 (m2)

- Tính đợc hệ số béo đờng nớc α' theo công thức :

S'= α'.L.B → α’=

B L

S

*

' = 0,8

5 Xây dựng dạng sờn lý thuyết :

Sờn giữa tàu có dạng chữ U nhằm tăng dung tích chở hàng cho tàu

Các sờn còn lại đợc xây dựng trên cơ sở sau khi đã xây dựng xong đờng cong diện tích đờng sờn và đờng nớc thiết kế

Nửa trớc thân tàu thiết kế dạng sờn chữ U để tăng dung tích cho tàu và đồng thời tăng tính ổn định

Nửa sau thân tàu thiết kế dạng chữ U+V để tăng hiệu suất cho thiết bị đẩy

r = 1,525 ( 1 − β ) *B * T = 2.234 (m)

Trong đó : β = 0,97 là hệ số béo sờn giữa

B = 15,5 (m) là chiều rộng tàu

T = 5,3 m là chiều chìm tàu

+ Lựa chọn hình dáng mũi và đuôi tàu :

Ta lựa chọn dạng mũi đuôi nh hình vẽ :

Dạng mũi này kết hợp đợc tính quay trở và tính ổn định hớng đi cho tàu, dạng đuôi

có khả năng mở rộng diện tích làm việc ở phía đuôi của tàu đồng thời bảo vệ chong chóng khi tàu lùi và tạo điều kiện cho chong chóng khi làm việc khi có sóng gió.+ Tàu thiết kế boong thợng tầng mũi để tăng dự trự lực nổi khi tàu bị sóng đánh tràn lên boong mũi ,tránh cho tàu bị ngụp trong sóng

Dạng đuôi tàu Dạng mũi tàu

PHầN Iv : bố trí chung toàn tàu

- Thiết kế tổng thể là khâu quan trọng trong quá trình thiết kế tàu, nó ảnh hởng trực tiếp đến yêu cầu sử dụng, tính năng hành hải và tính kinh tế của tàu

- Việc bố trí phải đảm bảo chức năng về ổn định, chống chìm, đồng thời phải đảm bảo các yêu cầu sau:

+ Khả năng chở hàng cao nhất

+ Đảm bảo an toàn và sinh hoạt thuận lợi cho thuyền viên

+ Hệ thống hành lang hợp lý, có lối thoát hiểm khi có nguy hiểm

+ Thiết bị lắp đặt hợp lý, thao tác dễ dàng và an toàn

+ trang bị đầy đủ các dụng cụ cứu sinh, cứu hỏa, tín hiệu hàng hải

+ Với tàu dầu cẫn đặc biệt quan tâm đến công tác phòng tránh cháy nổ, ô nhiễm môi trờng.

1 Phân khoang

- Mục đích của việc phân khoang :

+ Cách ly các khoang có công dụng khác nhau nh : khoang hàng, khoang máy, khoang nhiên liệu ……

+ Đảm bảo tính chống chìm cho tàu

+ Đảm bảo sức bền ngang, sức bền dọc thân tàu

* Phân khoang theo chiều dài tàu : ( Theo 27.1.2.1/178- 2A- QP ) :

- Chiều dài khoang hàng không đợc lớn hơn trị số xác định theo công thức :

- Chiều dài khoang cách ly :

Chiều dài khoang cách ly phải không nhỏ hơn 1 khoảng sờn

Chọn: LKCM = 1 (m), LKLĐ = 2 (m)

Khoang bơm đợc bố trí ở đuôi tàu

Khoang cách ly đợc bố trí ở mũi tàu

+ Khoảng cách các cơ cấu ngang đợc tính theo công thức :

a ≤ 2L + 450 = 606 (m)

+ Sơ đồ phân khoang :

hàng 3

hàng 4

hàng 5

hàng 6

mũi Kh.cách ly mũi

* Phân khoang theo chiều cao tàu :

- Chiều cao đáy đôi không nhỏ hơn trị số sau;

760

; 9

* Biên chế thuyền viên trên tàu :

( ngời ) Vị trí phòng ở,

phòng làm việc

2 Xây dựng biểu đồ dung tích

Để kiểm tra dung tích cần thiết, để bố trí hàng hóa máy móc, phòng ở, phòng

điều khiển, các két dự trữ nhiên liệu, nớc dẫn, bố trí thiết bị sản xuất ta cần xây dựng biểu đồ dung tích :

- Dung tích khoang theo Nogid ( 2- 119/ STKTĐT- Tập 1)

V1 = a1 x a2 x l x B x H ( m3) Trong đó : a1 = 1 ( tàu dầu có chiều cong mép boong bình thờng )

Suy ra : V1 > V2 : tàu đủ dung tích chở hàng.

- Xây dựng biểu đồ dung tích :

L

V = ∑WMBi ; Với ∆L = 3,37 (m)

n

WMBI : diện tích sờn thứ i tính tới mép boong (m-2)

V : dung tích tàu tính từ mút đuôi đến sờn đang xét (m3)

Biểu đồ dung tích của tàu

stt W MBi ∑W MBi ∆L(m) L ∑W MBi

- ứng với mỗi giá trị thể tích tại các sờn, ta đi vẽ biểu đồ dung tích theo mỗi giá trị của thể tích dọc theo chiều dài tàu.

Số cầu thang bố trí ở tầng này gồm:

+ Cầu thang từ bếp xuống kho chứa thức ăn ở boong chính

+ Cầu thang lên thợng tầng2

+ Cầu thang xuống boong chính

+ Cầu thang xuống mặt boong chính

Đồ dùng, trang thiết bị trang bị cho từng phòng:

- Phòng ở dành riêng cho thuyền viên:

- Nhà ăn

+ Gồm một phòng chung co toàn bộ số ngời trên tàu Gồm 2 bàn ăn tập thể

- Ngoài ra có 2 buồng để hút thuốc

* Boong cứu sinh

Boong cứu sinh là nơi bố trí chỗ ở và chỗ sinh hoạt cho toàn thể sỹ quan trên tàu Ngoài ra, tại boong này còn bố trí buồng dành cho các bác sỹ của tàu, phòng làm việc, nơi phục vụ bệnh nhân, và phòng này cũng là nơi phục vụ sinh hoạt giải trí trên tàu Đặc biệt bố trí xuồng cứu sinh để đảm bảo an toàn cho sinh mạng của toàn bộ thuỷ thủ đoàn

- Boong chính : bố trí trạm bơm cứu hỏa, nhà kho

- Boong nâng : bố trí neo, tời, cột bích

+ Bàn thức ăn, chậu rửa, tủ chứa

+ Các buồng làm việc và trang thiết bị đợc đề cập tới ở phần tính chọn thiết bị

5 Hệ thống lan can, cầu thang, hàng rào, cầu nối, hành lang :