thiết kế kỹ thuật kết cấu phần vòm đuôi và buồng máy tàu chở hàng rời 13.500 dwt hoạt động ở vùng biển không hạn chế

Chính vì vậy em đã được Khoa Kỹ thuật tàu thủy và Bộ môn Đóng tàu giao cho đề tài “Thiết kế kỹ thuật kết cấu phần vòm đuôi và buồng máy tàu chở hàng rời 13.500 DWT hoạt động ở vùng biển

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG KHOA KỸ THUẬT TÀU THỦY

- -

ĐÀO ĐÌNH VŨ

THIẾT KẾ KỸ THUẬT KẾT CẤU PHẦN VÒM

ĐUÔI VÀ BUỒNG MÁY TÀU CHỞ HÀNG RỜI

13.500 DWT HOẠT ĐỘNG Ở VÙNG BIỂN

KHÔNG HẠN CHẾ

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN:

Th S HUỲNH VĂN NHU

NHA TRANG - 2008

MỤC LỤC

Trang bìa phụ Quyết định Phiếu đánh giá đồ án tốt nghiệp Lời cảm ơn

Đề cương Mục lục

LỜI NÓI ĐẦU 1

CHƯƠNG 1: ĐẶT VẤN ĐỀ 3

1.1 Tổng quan về ngành công nghiệp tàu thuỷ Việt Nam trong những năm gần đây 3

1.1.1 Những thành tựu và hạn chế của ngành công nghiệp tàu thuỷ Việt Nam trong những năm gần đây 3

1.1.2 Cơ hội và thách thức của ngành công nghiệp tàu thuỷ Việt Nam trong

tương lai 4

1.2 Tổng quan về công tác thiết kế tàu ở Việt Nam 6

1.2.1 Sơ lượt về công tác thiết kế tàu ở Việt Nam trong những năm gần đây 6

1.2.2 Sơ lược về công tác thiết kế kỹ thuật trong thiết kế tàu 7

1.2.2.1 Khái niệm và nội dung thiết kế kỹ thuật kết cấu tàu 7

1.2.2.2 Tại sao thiết kế kỹ thuật kết cấu tàu 7

1.3 Giới thiệu nội dung đề tài 7

1.3.1 Các thông số của tàu thiết kế 7

1.3.2 Đặc điểm của tàu thiết kế 8

1.3.3 Lựa chọn phương pháp thiết kế 8

1.3.4 Quy phạm áp dụng 9

Chương 2: THIẾT KẾ KỸ THUẬT PHẦN BỐ TRÍ CHUNG TÀU CHỞ HÀNG RỜI 13.500DWT 10

2.1 Khái niệm và yêu cầu của thiết kế bố trí chung 10

2.1.1 Khái niệm 10

2.1.2 Yêu cầu của thiết kế bố trí chung 10

2.2 Tính toán phân khoang, két 11

2.2.1 Phân khoang 11

2.2.1.1 Mục đích của phân khoang 11

2.2.1.2 Khoảng sườn 12

2.2.1.3 Tính toán các vách kín nước 12

2.2.1.4 Phân chia khoang theo chiều dài tàu 13

2.2.1.3 Phân khoang theo chiều rộng tàu .15

2.2.1.4 Phân khoang theo chiều cao tàu 16

2.2.2 Tính toán két chứa .18

2.2.2.1 Xác định lượng dự trữ nhiên liệu 18

2.2.2.2 Xác định thể tích két chứa nhiên liệu 19

2.3 Tính chọn các thiết bị phụ .21

2.3.1 Máy chính 21

2.3.2 Nắp hầm hàng 21

2.3.3 Thiết bị neo 22

2.3.4 Thiết bị cứu sinh 24

2.3.5 Thiết bị cẩu hàng 25

2.3.6 Lan can và cầu thang 26

2.4 Bố trí chung phần thượng tầng 26

2.4.1 Bố trí thượng tầng mũi 26

2.4.2 Bố trí thượng tầng lái 27

2.4.3 Bố trí buồng trong lầu 29

2.4.3.1 Nguyên tắc bố trí 29

2.4.3.2 Bố trí và diện tích buồng 31

Chương 3: THIẾT KẾ KỸ THUẬT KẾT CẤU PHẦN VÒM ĐUÔI VÀ BUỒNG MÁY TÀU CHỞ HÀNG RỜI 13.500DWT 35

3.1 Lựa chọn hệ thống kết cấu cho tàu thiết kế 35

3.1.1 Các hệ thống kết cấu 35

3.1.1.1 Hệ thống kết cấu ngang 35

3.1.1.2 Hệ thống kết cấu dọc 35

3.1.1.3 Hệ thống hỗn hợp 35

3.1.2 Hệ thống kết cấu của tàu thiết kế 36

3.1.2.1 Khung dàn đáy .36

3.1.2.2 Khung dàn mạn .36

3.1.2.3 Khung dàn boong .36

3.1.2.4 Khu vực mũi và đuôi tàu 37

3.2 Tính toán kết cấu khung dàn đáy 37

3.2.1 Các kết cấu dọc 37

3.2.1.1 Sống chính và sống phụ 37

3.2.1.2 Bệ máy chính .40

3.2.1.3 Sống đuôi 41

3.2.1.4 Gia cường sống đáy 42

3.2.2 Kết cấu ngang .42

3.2.2.1 Đà ngang đáy đặc .42

3.2.2.2 Đà ngang đáy ở khoang đuôi 45

3.2.2.3 Gia cường đà ngang đặc 45

3.2.3 Tôn đáy trên và tôn bao đáy 46

3.2.3.1 Tôn đáy trên .46

3.2.3.2 Tôn bao đáy 47

3.2.3.3 Dải tôn giữa đáy 48

3.2.4 Lỗ chui và lỗ giảm trọng lượng 48

3.3 Tính toán kết cấu khung dàn mạn 49

3.3.1 Tôn bao mạn 49

3.3.2 Sườn thường .50

3.3.2.1 Sườn khoang 50

3.3.2.2 Sườn nội boong .53

3.3.2.3 Sườn bầu đuôi .54

3.3.3 Sườn khoẻ .56

3.3.4 Sống dọc mạn .58

3.3.5 Liên kết 61

3.4 Tính toán khung dàn boong 63

3.4.1 Tải trọng boong(h) và tải trọng boong mà cột đỡ(w) 63

3.4.1.1 Tải trọng boong 63

3.4.1.2 Tải trọng boong mà cột đỡ (w) 64

3.4.2 Tôn boong .66

3.4.3 Sống boong 67

3.4.3.1 Sống dọc boong 67

3.4.3.2 Sống ngang boong 70

3.4.4 Xà boong .73

3.4.5 Cột chống .74

3.5 Tính toán khung dàn vách 75

3.5.1 Vách kín nước .75

3.5.1.1 Tôn vách 75

3.5.1.2 Nẹp vách .76

3.5.1.3 Sống vách .78

3.5.2 Vách két sâu .80

3.5.2.1 Tôn vách .80

3.5.2.2 Nẹp vách .80

3.5.2.3 Sống đỡ nẹp vách 83

3.5.3 Liên kết 85

Chương 4: THẢO LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ KẾT QUẢ 87

4.1 Thảo luận kết quả .87

4.2 Kiến nghị 87

TÀI LIỆU THAM KHẢO 88

LỜI NÓI ĐẦU

Trong công cuộc công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước hiện nay, các ngành công nghiệp nặng đang được Nhà nước ta chú trọng phát triển Đặc biệt, ngành công nghiệp đóng tàu được xem là ngành công nghiệp mũi nhọn trong giai đoạn hiện nay

Là một ngành công nghiệp còn non trẻ, chỉ mới phát triển trong những năm gần đây nhưng ngành công nghiệp đóng tàu của ta đã vươn lên đứng thứ 5 thế giới

và đóng được những con tàu có trọng tải lên tới hàng trăm nghìn tấn Tuy nhiên, chúng ta cũng chỉ mới đóng được phần vỏ tàu còn hầu hết các trang thiết bị máy móc trên tàu, đặc biệt là các hồ sơ thiết kế kỹ thuật đều phải mua của nước ngoài

Trong khi đó giá thành của mỗi bộ hồ sơ thiết kế chiếm tới khoảng 10% giá trị của toàn bộ con tàu Để có được một ngành công nghiệp đóng tàu phát triển bền vững trong tương lai thì chúng ta cần phải đặc biệt quan tâm đến công tác thiết kế tàu

Chính vì vậy em đã được Khoa Kỹ thuật tàu thủy và Bộ môn Đóng tàu giao cho đề

tài “Thiết kế kỹ thuật kết cấu phần vòm đuôi và buồng máy tàu chở hàng rời

13.500 DWT hoạt động ở vùng biển không hạn chế”, với nội dung như sau :

Chương 1: Đặt vấn đề

Chương 2: Thiết kế kỹ thuật phần bố trí chung

Chương 3: Thiết kế kỹ thuật phần vòm đuôi và buồng máy

Chương 4: Thảo luận kết quả và kiến nghị

Mục đích của đề tài là nâng cao kiến thức về thiết kế kỹ thuật kết cấu tàu, bố trí chung trên tàu và có khả năng thiết kế kỹ thuật kết cấu phần thân tàu của tàu chở hàng rời cho sinh viên

Đối tượng nghiên cứu là phần vòm đuôi và buồng máy tàu chở hàng rời

Phạm vi nghiên cứu là thiết kế kỹ thuật phần bố trí chung và thiết kế kỹ thuật kết cấu phần vòm đuôi và buồng máy tàu chở hàng rời 13.500DWT

Ý nghĩa thực tiễn của đồ án là nâng cao kỹ năng đọc bản vẽ tàu, thành thạo trong công việc thiết kế kỹ thuật kết cấu tàu, qua đó giúp cho kỹ sư mới tốt nghiệp

dễ tiếp cận hơn các công việc tại các nhà máy đóng tàu

Nhân dịp đề tài đã được hoàn thành em xin chân thành cảm ơn thầy Huỳnh Văn Nhu, các thầy trong bộ môn đóng tàu đã giúp đỡ và tạo mọi điều kiện để em có thể hoàn thành đề tài của mình Mặc dù đã cố gắng hết sức nhưng do thời gian có hạn cũng như kiến thức và kinh nghiệm thực tế còn ít nên trong đề tài không tránh khỏi những thiếu sót Rất mong nhận được sự đóng góp ý kiến của các thầy và các bạn để đồ án của em được hoàn thiện hơn

Em xin chân thành cảm ơn!

Nha Trang, ngày 20 tháng 11 năm 2008 Sinh viên thực hiện

Đào Đình Vũ

và từng bước khẳng định mình trên thương trường Công nghiệp đóng tàu Việt Nam

đã hướng ra biển lớn khi Tập đoàn Công nghiệp tàu thuỷ Việt Nam (Vinashin) đã bàn giao hai con tàu trọng tải 53.000 DWT đầu tiên cho Tập đoàn Graig Investment (Vương quốc Anh)

+ Dù đáp ứng cho nhu cầu xuất khẩu hay nội địa thì ngành công nghiệp đóng tàu ở nước ta cũng đã có những bước phát triển vượt bậc từ công đoạn thiết kế, thi công, lắp đặt Tính đến nay Vinashin đã nhận được khoảng 6 tỷ USD đơn đặt hàng, trong đó có trên 4 tỷ USD đơn hàng xuất khẩu qua các nước có ngành công nghiệp đóng tàu phát triển như Nhật Bản, Hàn Quốc, Anh, Đức…Phần lớn các đơn đặt hàng kéo dài đến năm 2009, 2010 và 2012 Đó chính là niềm tin, là cơ sở để Vinashin vay được khoản tiền lớn 600 triệu USD từ ngân hàng Thụy Sĩ vào tháng 7/2007 để đầu tư vào các dự án như đóng tàu dầu 104.000 DWT tại Dung Quất, kho nổi 150.000 DWT tại Nam Triệu, tàu chở ôtô 4.900 chiếc tại Hạ Long, hợp đồng 27 chiếc tàu chở hàng 53.000 DWT cho chủ tàu Graig (Anh quốc), cùng các tàu 22.500 DWT, 12.500 DWT, 10.500 DWT và 8.500 DWT cho các chủ tàu Nhật Bản Toàn ngành phấn đấu đến năm 2010 sẽ đưa sản lượng tàu đóng mới lên 5 triệu tấn, trong

đó 3 triệu tấn cho nhu cầu trong nước và 2 triệu tấn cho nhu cầu xuất khẩu

+ Không những đóng mới được một số lượng lớn mà ngành đóng tàu của ta còn đáp ứng các tiêu chuẩn khắc khe của thế giới về chất lượng Vinashin đã mạnh dạn đầu tư, ứng dụng máy móc thiết bị, công nghệ cao và những phần mềm thiết kế hiện đại đưa vào sản xuất Cụ thể, các công nghệ lắp ráp các tổng đoạn lớn, công

nghệ phóng dạng vỏ tàu bằng phần mềm thiết kế thi công Ship Constructor, dây chuyền sản xuất vật liệu hàn hiện đại… được Vinashin đưa vào sử dụng đã rút ngắn thời gian thi công và nâng cao chất lượng tàu

- Hạn chế : mặt dù đạt được nhiều thành tựu nhưng ngành công nghiệp tàu thuỷ còn non trẻ của nước ta không tránh khỏi mhững hạn chế :

+ Ngành đóng tàu Việt Nam vẫn đang trong giai đoạn phát triển ban đầu, có năng lực nhỏ bé, trình độ lạc hậu, cơ sở hạ tầng nghèo nàn, công nghệ thô sơ, đầu tư manh mún và phân tán,không đồng bộ, không có lợi thế so sánh trong khi ngành này ngày càng đòi hỏi kỹ thuật cao và trở nên thâm dụng vốn Năm 1997, với 70 triệu USD dùng để nâng cấp cơ sở hiện có, nhà máy đóng tàu Hạ Long chỉ có thể đóng tàu 55.000 tấn trong khi chỉ với 150 triệu USD, nhà máy đóng tàu Hyundai-Vinashin có thể sửa chữa tàu 400.000 tấn và đóng mới tàu 100.000 tấn

+ Công nghiệp đóng tàu của ta còn phụ thuộc vào các chuyên gia giám sát, tư vấn viên và đặc biệt là các nguyên vật liệu chính, máy móc đều phải nhập khẩu từ nước ngoài vì những ngành công nghiệp phụ trợ hầu như chưa thể phát triển Kết quả là tỷ lệ nội địa hoá thấp (khoảng 30%), giá trị gia tăng không đáng kể và tỷ suất lợi nhuận hết sức khiêm tốn (ước tính khoảng 2% giá trị con tàu) Chỉ cần một biến động nhỏ về giá nguyên vật liệu đầu vào hay sản phẩm đầu ra thì lợi nhuận dễ dàng chuyển từ dương sang âm Thậm chí con số lợi nhuận trên còn có thể chưa bao gồm phần chi phí khấu hao và chi phí sử dụng vốn đầu tư vào các xưởng đóng tàu mà bình quân có thể lên đến 6-10 triệu USD cho một con tàu

1.1.2 Cơ hội và thách thức của ngành công nghiệp tàu thuỷ Việt Nam trong tương lai:

- Nước ta có một đường bờ biển dài hơn 3200 km với nhiều vịnh kín gió và cảng nước sâu Việt Nam còn nằm trên tuyến giao thông đường thuỷ quốc tế quan trọng có nhiều tàu thuyền qua lại thuận lợi cho việc xây dựng các nhà máy đóng và sửa chữa tàu

- Chính phủ cũng đã quyết định đưa ngành đóng tàu trở thành một ngành công nghiệp mũi nhọn Nhà nước cũng đã có hẳn một chương trình phát triển ngành

công nghiệp đóng tàu từ nay đến năm 2010 bao gồm các kế hoạch nâng cấp và xây dựng mới các nhà máy đóng tàu, các chiến lược đào tạo nguồn nhân lực cho ngành đóng tàu

- Việt Nam gia nhập Tổ chức thương mại thế giới tạo điều kiện cho các công

ty nước ngoài kinh doanh những lĩnh vực thuộc đóng tàu đầu tư, chuyển giao công nghệ chẳng hạn các công ty Đan Mạch như Aalborg Industries, Lyngsø Marine và MAN B&W Diesel

- Ngoài ra, nước ta còn có một nguồn lao động dồi dào và giá nhân công thấp, đây là một tiềm năng lớn để phát triển ngành công nghiệp đóng tàu

- Tuy kế hoạch phát triển ngành đóng tàu với một mục tiêu đầy tham vọng đã được phê duyệt cùng với nhiều cơ hội và điều kiện thuận lợi nhưng ngành đóng tàu Việt Nam đang đứng trước những thách thức to lớn:

+ Thứ nhất, tuy giá nhân công ở Việt Nam rẻ nhưng không thể thấp hơn Trung Quốc (hiện tại, chi phí nhân công ở Trung Quốc chỉ bằng 1/15 đến 1/10 so với ở Nhật Bản và Hàn Quốc)

+ Thứ hai, Nhà nước không thể tiếp tục “trợ cấp lộ liễu” đối với Vinashin khi Việt Nam gia nhập Tổ chức Thương mại thế giới (WTO) cũng như dưới sự đe dọa của các vụ kiện bán phá giá từ các đối thủ cạnh tranh Hơn nữa, với tiềm lực ngân sách hạn chế, liệu Nhà nước có khả năng mỗi năm dành ra 5-6% ngân sách quốc gia

để trợ cấp riêng cho ngành công nghiệp hàng tỉ đô la này

+ Thứ ba, trong kế hoạch phát triển ngành đóng tàu, Việt Nam không có các nước phương Tây đứng đằng sau hỗ trợ như Nhật Bản và Hàn Quốc trước đây, hay

có thị trường nội địa rộng lớn như Trung Quốc hiện nay

+ Thứ tư, khả năng phát triển nguồn nhân lực là có thể, nhưng với tình trạng nền giáo dục đang có nhiều vấn đề và sự chậm trễ trong cải cách giáo dục như hiện nay thì nguồn nhân lực chất lượng cao của Việt Nam vẫn rất hạn chế

+ Cuối cùng, và có lẽ quan trọng nhất, việc phát triển các ngành phụ trợ là thách thức khó có thể vượt qua do chúng ta không có một thị trường đủ lớn như

Trung Quốc, không nằm trong một liên minh như Nhật Bản và Hàn Quốc để tạo lợi thế theo quy mô hay sự tập trung của các ngành, cụm công nghiệp

Nói tóm lại, Vinashin sẽ phải cạnh tranh với các đối thủ khổng lồ, đầy tham vọng

1.2 Tổng quan về công tác thiết kế tàu ở Việt Nam:

1.2.1 Sơ lượt về công tác thiết kế tàu ở Việt Nam trong những năm gần đây:

- Ở nước ta, trước đây chỉ có Viện Thiết kế Tàu thuỷ (nay là Viện Khoa học công nghệ tàu thuỷ) thuộc Cục Cơ khí và Viện Thiết kế thuộc Cục Đường sông là hai đơn vị thực hiện chức năng thiết kế tàu thuỷ Và trọng tải những con tàu thiết kế trước đây có trọng tải không lớn, chỉ từ 1000 tấn trở lại nên thiết kế đơn giản

- Những năm gần đây ngành công nghiệp đóng tàu phát triển nên số lượng cơ

sở thiết kế lẫn kích cỡ của các tàu đóng mới trong nước không ngừng tăng Cho tới nay chỉ riêng khu vực Hà Nội và Hải Phòng cũng có trên 10 đơn vị tham gia thiết

kế Trung bình một tháng có 7 thiết kế đóng mới, 6 thiết kế nâng cấp hoán cải, 4 thiết kế sửa đổi Trong số các thiết kế đóng mới đó có nhiều tàu có trọng tải lớn như tàu hàng 6.300 DWT, tàu hàng 15.000 DWT tàu dầu 3.750 DWT và nhiều tàu có trọng tải 2000-3000 DWT

- Tuy bùng phát về số lượng lẫn kích thước tàu nhưng các cơ sở thiết kế hầu như vẫn giữ nguyên cách làm cũ Để có được tư cách pháp nhân thì các cơ quan thiết kế phải có giấy phép hành nghề quy định từng loại tàu được thiết kế Trong lĩnh vực này chúng ta còn đang bị thả nổi, trước đây các đơn vị thiết kế những tàu trọng tải nhỏ không được phép thiết kế tàu lớn đã chuyển sang thiết kế những tàu có trọng tải lớn nên họ đã lúng túng trong xử lý thiết kế Do vậy, đã xảy ra hiện tượng

có những thiết kế cho tàu này được sao chép một cách bất cẩn từ tàu khác

- Hiện nay ngành công nghiệp tàu thuỷ đang thực hiện một hợp đồng cho chủ tàu Vương quốc Anh gồm 13 tàu chở hàng vỏ đôi 53.000 DWT, các loại tàu chở dầu sản phẩm từ 13.500 tấn đến 30.000 tấn, loại tàu đa chức năng chở hàng cỡ 6.500 DWT đến 30.000 DWT; nhưng tất cả các thiết kế và kiểm soát chất lượng đều do nước ngoài làm

- Giữa các bộ phận thiết kế, thi công, KCS và Đăng kiểm chưa có tiếng nói chung.Do đơn vị thiết kế không nằm trong nhà máy nên họ không nắm được thực

tế thi công để lựa chọn thiết kế một cách tối ưu Người thiết kế chỉ đơn giản tính toán theo các yêu cầu của quy phạm Chỉ cần biết thông số kỹ thuật theo yêu cầu để được duyệt chỉ mang ước lệ không cần lựa chọn chính xác Những thiết kế như vậy nếu nhà máy muốn thực sự đóng con tàu có chất lượng sẽ phải tính toán tra cứu lại các yêu cầu của quy phạm hoặc các tiêu chuẩn

1.2.2 Sơ lược về công tác thiết kế kỹ thuật trong thiết kế tàu:

1.2.2.1 Khái niệm và nội dung thiết kế kỹ thuật kết cấu tàu:

Thiết kế kỹ thuật là một giai đoạn trong các giai đoạn của thiết kế tàu, sau giai đoạn thiết kế sơ bộ và trước giai đoạn thiết kế thi công Trong phần thiết kế kỹ thuật chỉ sử dụng kết quả của một trong rất nhiều phương án từ thiết kế sơ bộ và kết quả ấy đã được thừa nhận Trên cơ sở đường hình đã có, bố trí chung đã ổn định, thiết bị máy móc đã được chọn, các bộ phận thiết kế tiến hành tính toán thiết kế chi tiết hơn, bố trí chi tiết và cụ thể hơn

1.2.2.2 Tại sao thiết kế kỹ thuật kết cấu tàu:

Thiết kế kỹ thuật là một khâu rất quan trọng trong quá trình thiết kế tàu Kết quả của thiết kế kỹ thuật được sử dụng cho thiết kế thi công ở giai đoạn sau Mặt khác hiện nay có rất nhiều phần mềm máy tính hỗ trợ rất tốt cho công tác thiết kế thi công mà tiêu biểu là những phần mền như Ship Constructor hay Tribon… nhưng lại

có rất ít hoặc không có phần mền nào hỗ trợ thiết kế kỹ thuật kết cấu Nên hầu hết các thiết kế kỹ thuật đều được tính toán một cách thủ công theo quy phạm hoặc lý thuyết

Chính vì vậy thiết kế kỹ thuật kết cấu là một công việc rất thiết thực và phù hợp với nhu cầu thực tế Nó giúp cũng cố, nâng cao khả năng thiết kế và hiểu rõ hơn về Quy phạm phân cấp và đóng tàu biển vỏ thép cho sinh viên sau khi tốt nghiệp

1.3 Giới thiệu nội dung đề tài:

1.3.1 Các thông số của tàu thiết kế

- Tàu thiết kế là tàu chở hàng rời có trọng tải là 13.500 DWT chưa có các

thông số chính cũng như tuyến hình Qua tìm hiểu các con tàu đã được đóng mới tại

các nhà máy đóng tàu ở nước ta, em đã tìm được tàu có cùng trọng tải với tàu thiết

kế đó là tàu chở dầu 13.500 DWT được đóng mới tại nhà máy đóng tàu Bạch Đằng

Do hai con tàu có cùng trọng tải nên ta có thể chọn các thông số chính cũng như tuyến hình của tàu chở dầu 13.500DWT để thiết kế kết cấu tàu chở hàng rời 13.500 DWT

- Các thông số chính của tàu thiết kế :

+ Chiều dài lớn nhất Lmax = 143.3 m + Chiều dài thiết kế LTK = 136.6 m + Chiều rộng thiết kế BTK = 20.8 m + Chiều cao mạn H = 11.2 m + Chiều cao mớn nước T = 8.45 m + Hệ số béo thể tích Cb = 0.75 + Tốc độ tàu V = 13.5 Hải lý/h + Công suất máy chính Ne = 5180kW

+ Vật liệu đóng tàu: Thép có ứng suất chảy  ch 235MPa (N/mm2)

1.3.2 Đặc điểm của tàu thiết kế:

- Tàu chở hàng rời hoạt động trong vùng biển không hạn chế

- Yêu cầu của tàu là không gian chở hàng phải tận dụng tối đa thể tích của tàu

1.3.3 Lựa chọn phương pháp thiết kế :

- Trong thực tế tính toán thiết kế kết cấu tàu thường có ba phương pháp:

+ Thiết kế kết cấu theo tàu mẫu :Phương pháp này thường được áp dụng đối với các tàu thông dụng, đã được sử dụng có hiệu quả và an toàn Căn cứ vào hình thức kết cấu của tàu mẫu, kích thước kết cấu và thực tế hàng hải, kết hợp với kinh nghiệm thiết kế và kiến thức lý thuyết thiết kế tính chuyển cho tàu mới Phương pháp này chủ yếu dựa vào tàu mẫu và kinh nghiệm do đó việc chọn được một con tàu mẫu thích hợp là hết sức cần thiết

Vì vậy phương pháp này đơn giản, tiện lợi, rút ngắn thời gian thiết kế, đảm bảo tính kỹ thuật, giảm giá thành thiết kế Tuy nhiên, đây là phương pháp thiết kế thiếu khoa học, chủ yếu dựa vào tàu mẫu và kinh nghiệm, do đó độ tin cậy của con

tàu được thiết kế mới hoàn toàn phụ thuộc vào độ tin cậy của tàu mẫu Tiếp nhận số liệu của tàu mẫu một cách máy móc Không đi sâu phân tích đánh nên kết luận đưa

ra thiếu khả năng thuyết phục Phương pháp này thường sử dụng cho tàu cá

+ Thiết kế kết cấu theo tính toán lý thuyết độ bền thân tàu: gặp nhiều khó khăn do phải giải đáp nhiều vấn đề liên quan đến sức bền thân tàu :

 Tải trọng bên ngoài cần tính sức bền chung và tải trọng cục bộ

 Ứng suất cho phép của vật liệu tạo nên các chi tiết kết cấu thân tàu

 Điều kiện và môi trường làm việc của kết cấu

Vì vậy đây là phương pháp mang tính khoa học, không phụ thuộc vào tàu mẫu do đó độ tin cậy cao, kết quả đưa ra thuyết phục,người thiết kế có thể chọn kết cấu vừa đủ bền đồng thời đạt giá trị tối ưu về kinh tế Tuy nhiên nếu sử dụng phương pháp này ta sẽ tốn nhiều thời gian cho thiết kế, đòi hỏi người thiết kế phải

có trình độ chuyên môn cao và khó thực hiện nên không có hiệu quả về mặt kinh tế

+ Thiết kế kết cấu theo quy phạm đóng tàu: đơn giản và dễ làm hơn do chỉ việc áp dụng các công thức đã có sẵn trong quy phạm, không cần phải mô hình hóa kết cấu hoặc giải những bài toán cơ học khó hiểu, vì quy phạm kết cấu thân tàu tập hợp được những kinh nghiệm trong thiết kế kết cấu, trong chế tạo, sữa chữa và sử dụng tàu Mặt khác thiết kế kết cấu theo quy phạm còn phù hợp với các thông lệ quốc tế vì hầu hết các tàu đang hoạt động trên thế giới đều được thiết kế theo quy phạm Đặc biệt chỉ có thiết kế theo quy phạm thì mới được Cơ quan Đăng kiểm chấp nhận và xét duyệt cho hoạt động

- Chính vì vậy trong phần thiết kế kỹ thuật kết cấu phần vòm đuôi và buồng máy tàu chở hàng rời 13.500 DWT em đã lựa chọn phương pháp thiết kế kết cấu theo quy phạm đóng tàu

1.3.4 Quy phạm áp dụng :

- Tàu được thiết kế theo “Quy phạm phân cấp và đóng tàu biển vỏ thép TCVN 6259 : 2003”

Chương 2: THIẾT KẾ KỸ THUẬT PHẦN BỐ TRÍ CHUNG TÀU CHỞ HÀNG RỜI 13.500DWT

2.1 Khái niệm và yêu cầu của thiết kế bố trí chung:

2.1.1 Khái niệm:

- Thiết kế bố trí chung là một khâu quan trọng trong quá trình thiết kế tàu,

nó ảnh hưởng trực tiếp đến yêu cầu sử dụng, tính năng hàng hải và tính kinh tế của con tàu

- Thiết kế bố trí chung toàn tàu là thể hiện sự phân khoang cơ bản của tàu (theo chiều dọc, theo chiều rộng và theo chiều cao của tàu),bố trí các hệ thống trên tàu như hệ thống các buồng ở thượng tầng,hệ thống lối đi lại, cầu thang, hành lang,

hệ thống của ra vào, vị trí lắp đặt các trang thiết bị trên tàu…

2.1.2 Yêu cầu của thiết kế bố trí chung:

- Thiết kế bố trí chung toàn tàu phải đảm bảo các yêu cầu về kỹ thuật, mỹ thuật, kinh tế và các yêu cầu của chủ tàu:

+ Tính kỹ thuật là phải tuân theo các yêu cầu của quy phạm về tính ổn định, tính chống chìm, tính chống cháy, sức bền thân tàu…Ngoài ra còn phải tuân theo các yêu cầu của hàng loạt công ước quốc tế khác

+ Tính mỹ thuật thể hiện ở việc bố trí các hệ thống buồng ở, lối đi lại, cầu thang, hành lang và các trang thiết bị trên tàu một cách hợp lý, đẹp nhưng phải đảm bảo mọi điều kiện về an toàn và tính vận hành tàu

+ Tính kinh tế là phải bố trí các trang thiết bị và hệ thống trên tàu sao cho có thể phát huy hết toàn bộ công dụng cũng như công suất của chúng Đặc biệt cần phải xét đến công dụng của con tàu để từ đó có thể lựa chọn phương án bố trí thích hợp để đạt được tính kinh tế nhất

+ Ngoài các yêu cầu trên thì một yêu cầu rất quan trọng cần phải tuân theo

đó là yêu cầu của chủ tàu Ví dụ đối với tàu hàng cách bố trí các vách ngang phải phù hợp với phương pháp khai thác của chủ tàu Cách bố trí các tầng boong phải theo yêu cầu của chủ tàu về chiều cao giữa các boong, chiều cao từ đáy đôi đến

boong thấp nhất…Tuy nhiên những yêu cầu của chủ tàu phải nằm trong giới hạn quy định của quy phạm

- Để có một thiết kế bố trí chung hoàn chỉnh thì người thiết kế phải biết dung hòa tất cả các yêu cầu về tính kỹ thuật, tính mỹ thuật, tính kinh tế và yêu cầu của chủ tàu, tất cả các yêu cầu đều quan trọng ngang nhau chúng ta không thể xem trọng yêu cầu này mà coi nhẹ yêu cầu kia được kia được, như vậy ta mới có một bản vẽ bố trí chung hợp lý nhất

- Nói chung các nguyên tắc cơ bản sau đây cần được xem xét trong quá trình thiết kế bố trí chung :

+ Nâng cao hiệu suất sử dụng của tàu

+ Kết hợp chặt chẽ với các yêu cầu an toàn khi tàu vận hành, đảm bảo cho tàu có thể nổi an toàn trong các trường hợp tải trọng khác nhau, có độ ổn định cần thiết trong các trường hợp xảy ra khi tàu đang khai thác, khi phân chia vách ngang kín nước cần chú ý đến khả năng chống chìm và chống cháy của tàu

+ Đảm bảo an toàn và thuận tiện cho con người khi làm việc trên tàu

+ Thuận tiện cho việc chế tạo, bảo dưỡng, sửa chữa và thay đổi máy móc thiết bị khi cần

- Nhưng phải tuân theo các quy định được nêu trong quy phạm:

+ Quy phạm phân cấp và đóng tàu biển vỏ thép: Tàu dài trên 90 mét TCVN

6259 - 2A : 2003

+ Quy phạm thiết bị nâng hàng tàu biển TCVN 6272 : 2003 + Quy phạm trang bị an toàn tàu biển TCVN 6278 : 2003 + Quy phạm hệ thống lầu lái TCVN 6280 : 2003

2.2 Tính toán phân khoang, két:

2.2.1 Phân khoang:

2.2.1.1 Mục đích của phân khoang :

Việc phân chia các khoang trên tàu nhằm những mục đích sau:

- Cách ly những khoang có công dụng khác nhau: khoang hàng, khoang máy, khoang nhiên liệu, khoang nước dằn, khoang nước thải, khoang nước ngọt …

- Tăng cường độ bền ngang và độ bền dọc của tàu

- Đảm bảo tính chống chìm, chống cháy của tàu

2.2.1.2 Khoảng sườn

- Theo 5.2.1.1[1]: Khoảng cách giữa các sườn vùng giữa tàu theo tiêu chuẩn:

a = 2L + 450 (mm) (2.1) Với L : Chiều dài tàu (m) L = 136,6(m)

Thay số vào ta có : a = 723.2 (mm) Chọn khoảng sườn thực tế cho tàu thiết kế ở vùng giữa tàu: a = 700 (mm)

- Theo 5.2.1.3[1]: Chọn khoảng sườn thực tế ở vị trí 0.2L kẻ từ đường vuông góc mũi đến vách chống va, khoảng sườn phải không lớn hơn 700 mm, chọn a =

Chọn khoảng cách giữa các dầm dọc a = 650 (mm)

2.2.1.3 Tính toán các vách kín nước:

- Theo 11.1.4[1]: Đối với những tàu hàng thông thường phải có các vách khoang đặt theo khoảng cách thích hợp sao cho tổng số vách kín nước không nhỏ

hơn trị số cho trong Bảng 2.1:

Bảng 2.1: Số lượng vách kín nước ( Bảng 2A/ 11.1 [1])

- Với tàu thiết kế ta có chiều dài nằm trong khoảng từ 123(m) đến 143(m) thì tổng số vách kín nước không nhỏ hơn 7 vách, chọn 9 vách kín nước để tăng tính an toàn cho tàu khi tai nạn, tăng độ bền và thuận lợi cho việc bố trí trang thiết bị trên boong tàu

2.2.1.4 Phân chia khoang theo chiều dài tàu

- Khoang mũi, khoang đuôi: Khoang mũi và khoang đuôi không dùng chở

hàng, các khoang này thông thường làm khoang dằn, khoang chứa nước ngọt, làm kho chứa dụng cụ, trên các tàu lớn khoang mũi còn được dùng để sửa chữa nhỏ

Ngoài ra khoang mũi còn có tác dụng chống va, đảm bảo cho mũi tàu sau khi va chạm không bị ảnh hưởng tới toàn tàu

+ Dựa theo đặc điểm của tàu thiết kế và khoảng sườn đã chọn thì chọn chiều dài khoang mũi và lái như sau:

 Khoang mũi: Từ trụ mũi đến sườn 192 với chiều dài 7m, khoảng sườn a =

- Khoang máy: Khoang máy thường được bố trí ở phía đuôi hoặc giữa tàu tuỳ thuộc vào công dụng tàu và yêu cầu của chủ tàu.Qua tham khảo một số tàu hàng

ta thấy những năm gần đây việc bố trí buồng máy ở khu vực đuôi đang được sử dụng phổ biến với những ưu điểm sau:

+ Rút ngắn chiều dài hệ trục, tiết kiệm được dung tích khoang hầm đường trục, dễ bốc dỡ hàng hoá, sử dụng được khu vực rộng lớn ở giữa tàu để chứa hàng hoá

+ Do rút ngắn chiều dài hệ trục nên tiết kiệm được vật liệu làm trục, giảm được tổn thất công suất do phải truyền qua hệ trục dài, tạo được nhiều thuận lợi khi

bố trí hệ trục và giảm được những phức tạp xung quanh đường trục

Vì vậy ta quyết định đặt buồng máy tàu ở khu vực đuôi Tuy nhiên việc đặt khoang máy ở khu vực đuôi cũng không tránh khỏi những nhược điểm như:

+ Gây khó khăn trong việc cân bằng dọc tàu, phải tăng thể tích két dằn ở khu vực mũi để dằn tàu khi tàu chạy không hàng

+ Gây cản trở khi tàu ra vào cảng và làm giảm tầm quan sát

Căn cứ vào catalogue máy chính ( 7S35-MC, công suất 5180kw) của tàu ta

có kích thước bao của máy, chiều dài hệ trục chân vịt theo động cơ chính ta chọn chiều dài buồng máy dài 18m từ sườn 10 đến sườn 40 với khoảng sườn là a = 600mm

- Khoang hàng: Dung tích khoang hàng do khối lượng hàng hóa và loại hàng chuyên chở quyết định

+ Theo [2, tr.144, 145]: Số khoang hàng của tàu hàng ảnh hưởng rất lớn đến tính kinh tế của tàu, thường tàu chở hàng số khoang được xác định theo công thức:

 1





T H

+ Như vậy, số khoang hàng được phân là 6 khoang, phù hợp với số vách kín nước đã chọn ở trên Với những tính toán trên ta có thể bố trí các khoang như sau :

 Khoang hàng 6: LKH6 = 16.8m, từ sườn 40 đến sườn 64,

khoảng sườn là a = 700mm

 Khoang hàng 5: LKH5 = 16.8m, từ sườn 64 đến sườn 88,

 Khoang hàng 1: LKH1 = 16.6m, từ sườn 162 tới sườn 184,

khoảng sườn a = 700mm, và từ sườn 184 tới sườn 186 với khoảng sườn a = 600mm

+ Theo 11.1.6.2[1] thì việc bố trí khoang này phù hợp vì chiều dài của các khoang không được vượt quá 30m

- Chiều dài các khoang theo khoảng sườn :

+ Từ vách lái đến sườn 10: Khoang đuôi + Từ sườn 10 đến sườn 40: Khoang máy + Từ sườn 40 đến sườn 64: Khoang hàng 6 + Từ sườn 64 đến sườn 88: Khoang hàng 5 + Từ sườn 88 đến sườn 112: Khoang hàng 4 + Từ sườn 112 đến sườn 137: Khoang hàng 3 + Từ sườn 137 đến sườn 162: Khoang hàng 2 + Từ sườn 162 đến sườn 186: Khoang hàng 1 + Từ sườn 186 đến sườn 192: Khoang chứa nước dằn + Từ sườn 192 đến sườn trụ mũi: Khoang mũi

2.2.1.3 Phân khoang theo chiều rộng tàu :

- Phần mũi tàu : + Từ vách kín nước phía mũi tới trụ mũi bố trí 2 thùng xích neo cho 2 neo kéo dài 2 khoảng sườn về phía mũi tàu Thùng xích neo phải đảm bảo kín nước và được gia cường chắc chắn Không gian còn lại phía mũi để dằn tàu

+ Từ vách mũi tới vách chống va phân làm 2 két dằn và 1 khoang cách li Do

đó có 2 vách ngăn kín nước đều cách dọc tâm 2000(mm), từ sườn 186 tới sườn 192

- Phần đuôi tàu : + Khu vực khoang đuôi cũng được chia thành 3 khoang bằng 2 vách dọc cách dọc tâm 2600mm về hai bên mạn Ở vị trí dọc tâm là khoang máy lái, khoang bơm, hai bên mạn là hai két nước dằn lái

+ Khu vực buồng máy được chia thành hai vách dọc cách dọc tâm 4000mm

về hai mạn từ sườn 10 đến sườn 40 được sử dụng làm các két chứa nhiên liệu, nước thải và xưởng cơ khí, kho phụ tùng

- Phần khoang hàng : Hệ thống mạn kép, không có vách ngăn giữa dọc tâm tàu để tăng thể tích chở hàng và kết cấu mạn phía trong có vai trò như những vách dọc

2.2.1.4 Phân khoang theo chiều cao tàu :

- Phần thượng tầng + Thượng tầng mũi: Có chiều cao 2,7m tính từ boong chính Chiều cao mép dưới của thùng xích neo cách đường cơ bản 9.22(m) dể đảm bảo đủ thể tích thùng xích

+ Thượng tầng lái: Có chiều cao 2,4m

+ Lầu ở và lầu lái: Mỗi tầng có chiều cao 2,5m

- Phần thân ống:

+ Theo 4.2.2[2,tr.39]: Chiều cao đáy đôi hay chiều cao tiết diện sống chính phải không nhỏ hơn B/16

Trong đó : B = 20.8(m) là chiều rộng của tàu

Vậy chiều cao đáy đôi là: d0 =

= 1.3 m (2.5)

Chọn d0 = 1.4 m

d + 0.038L’+ Chiều cao két đỉnh mạn:

e

Hình 2.1: Hệ thống kết cấu có két đỉnh mạn

 l là khoảng cách thẳng đứng từ mặt tôn đáy trên tới mặt xà boong ở đỉnh sườn Với những sườn ở sau khoảng 0.25L kể từ mũi thì l = 9.8(m) và cũng là chiều

cao tại vị trí các sườn từ 0.25L tới 0.15L tính từ mũi tàu

 Như vậy e không được vượt quá 0.25l nghĩa là e ~ 0.25 x 9.8 ~ 2.45(m), chọn e = 2 (m)

 h là khoảng cách từ mút dưới của l tới vị trí cao d + 0.038L’

d là chiều cao mớn nước, d = 8.45(m) L’ là chiều dài thiết kế của tàu, L’ = 136.6(m)

Thay số vào ta có h = 8,45 + 0,038.136,6 = 13.64(m)

Vậy: + Chiều cao của sống dọc mạn thấp nhất e’ = e + d0 = 2+1.4 = 3.4(m)

+ Chiều cao của két đỉnh mạn l’ = H – (l+d0)

Trong đó: H = 11.2(m) là chiều cao mạn khô

l lúc này có két đỉnh mạn nên l = 7(m) Tính toán ta được chiều cao của két đỉnh mạn l’ = 2.8(m)

- Trong khu vực buồng máy được phân khoang theo chiều cao như sau:

+ Đáy đôi có chiều cao 1,7m kéo dài suốt buồng máy từ sườn 10 đến sườn

40

+ Để có đủ diện tích đặt các trang thiết bị trong buồng máy được phân thành

2 sàn : sàn 1 cách đường cơ bản 8m và sàn 2 cách đường cơ bản 5,4m kếo dài từ sườn 10 đến sườn 40

- Trong khoang đuôi ta bố trí hai sàn: sàn cách đường cơ bản 8m từ sườn 5 đến sườn 10 để làm khoang đặt máy bơm dự phòng và một sàn cách đường cơ bản 9m để làm khoang máy lái

2.2.2 Tính toán két chứa : 2.2.2.1 Xác định lượng dự trữ nhiên liệu:

- Lượng dự trữ nhiên liệu cho tàu được xác định dựa vào lượng tiêu hao nhiên liệu của máy chính, tầm hoạt động hay hành trình lớn nhất của tàu và phải kể đến hệ số an toàn kdt trong trường hợp tàu gặp bão tố hoặc các khả năng bất lợi trong quá trình khai thác

- Chọn sơ bộ tầm hoạt động lớn nhất của tàu là 6000 hải lý Dựa vào catalogue máy chính ta có được suất tiêu hao nhiên liệu của máy chính là 175g/kWh Tốc độ của tàu ở chế độ toàn tải là 13,5 hải lý/giờ Chọn hệ số an toàn

Gnl : Lượng dự trữ nhiên liệu của tàu (T)

kdt : hệ số an toàn của tàu kdt = 1,1

pnl : Suất tiêu hao nhiên liệu cảu động cơ chính pnl = 0,175.10-3(T/kW.h)

S : Tầm hoạt động lớn nhất của tàu S = 6000 hl

v : Tốc độ tàu trong trường hợp đầy tải v = 13,5hl/h

Pe : Công suất của máy chính Pe = 5180kW

Thay số vào ta có Gnl = 1,1.

5,13

6000

.0,175.10-3 5180 = 443,17(T)

- Theo [7,tr.33] thì lượng dự trữ dầu bôi trơn được xác định dựa theo phần trăm lượng dự trữ nhiên liệu Lượng dầu bôi trơn của động cơ diesel thường lấy trong khoảng từ 5-6% lượng dự trữ nhiên liệu Ta chọn Gbt = 6%Gnl

Vậy lượng dự trữ dầu bôi trơn là:

2.2.2.2 Xác định thể tích két chứa nhiên liệu:

-Theo [6], tổng thể tích két dự trữ nhi ên liệu được xác định theo công thức sau :

V nl = k1k2

nl nL

17,443

= 484,32 (m3)

-Tổng thể tích két dự trữ dầu bôi trơn được xác định theo công thức sau :

V bt = k1k2

bt bt

Gnl: Lượng dự trữ dầu bôi trơn, Gbt = 26,6 (T)  bt:Khối lượng riêng của dầu bôi trơn,  bt = 0,9 (T/m3)

Thay số vào ta có: V bt = 1,02.1,05

9,0

6,26

5180.10.175,

0 3

.24 = 22,2 (m3)

Qua việc tính toán ở trên ta tiến hành phân chia vị trí các két như sau:

- Két nhiên liệu được đặt từ sườn 26 đến sườn 39 giữa hai vách dọc cách dọc tâm 4(m), tôn mạn (trái, phải) và tôn đáy ngoài: được chia thành các két dự trữ, két lắng và két hằng ngày của nhiên liệu nặng và nhiên liệu nhẹ:

+ Từ sườn 26 đến sườn 30 là hai két dự trữ nhiên liệu nặng số 2 với tổng thể tích là 120,75(m3)

+ Hai két dự trữ nhiên liệu nặng số 1 được đặt từ sườn 30 đến sườn 39 giữa vách dọc 4(m), tôn mạn (trái, phải), tôn đáy ngoài và sàn buồng máy 8(m); từ sườn

30 đến sườn 35 giữa vách dọc cách dọc tâm 7,15(m), tôn mạn phải, sàn buồng máy 8(m) và tôn đáy trên với thể tích là 270,265(m3)

+ Hai két lắng và két nhiên liệu nặng hằng ngày được đặt bên mạn trái từ sườn 30 đến sườn 39 giữa hai vách dọc cách dọc tâm 7,15(m), 4(m) và sàn buồng máy 8(m) với thể tích 44,226(m3)

+ Két dự trữ nhiên liệu nhẹ được đặt từ sườn 30 đến sườn 39 giữa vách dọc cách dọc tâm 7,15(m), mạn phải và sàn buồng máy 8(m) với thể tích 34,22(m3)

+ Két nhiên liệu nhẹ hằng ngày được đặt bên mạn phải từ sườn 35 đến sườn

39 giữa hai vách dọc cách đường dọc tâm 4(m) và 7,15(m), sàn buồng máy 8(m) với thể tích 19,565(m3)

- Két dầu bôi trơn được đặt ở mạn phải từ sườn 10 đến sườn 17 giữa vách dọc 4(m) và sàn buồng máy 8(m):

+ Két lắng dầu bôi trơn của cụm động cơ diesel máy phát được đặt từ sườn

10 đến sườn 12, két dự trữ dầu bôi trơn của máy chính được đặt từ sườn 12 đến sườn 14 có thể tích là 14,893(m3)

+ Két dự trữ dầu bôi trơn cho máy chính được đặt từ sườn 14 đến sườn 16 và két lắng được bố trí từ sườn 16 đến sườn 17 có thể tích là 16,773(m3)

- Két nước thải sinh hoạt được đặt ở phía mạn trái từ sườn 10 đến sườn 17 giữa vách dọc 4(m) và sàn buồng máy 8(m)

- Các két dầu tràn và két dầu rò rỉ được đặt ở bên dưới đáy đôi từ sườn 22 đến sườn 40

- Két dầu cặn cũng được đặt dưới đáy đôi từ sườn 16 đến sườn 21

- Két xả dầu ống bao trục được đăt dưới hệ trục chân vịt dưới đáy đôi từ sườn 10 đến sườn 15

2.3 Tính chọn các thiết bị phụ : 2.3.1 Máy chính :

Do tàu thiết kế có cùng tuyến hình, cùng tải trọng, cùng vận tốc ở chế độ đầy tải nên ta chọn máy chính cho tàu thiết kế theo máy chính tàu mẫu (tàu chở dầu trọng tải 13.500 tấn) là máy chính MC7-S35 của hãng Man B&W (Đan Mạch) với các thông số chính là :

Công suất lớn nhất Pe=5180kW

Số xy lanh là : n =7 Khối lượng khô là : m = 84(T) Suất tiêu hao nhiên liệu là : g = 175g/kWh Kích thước bao của máy :LxBxH = 6,1x3,9x6,7(m)

2.3.2 Nắp hầm hàng:

- Yêu cầu về nắp hầm hàng thiết kế : Loại nắp kháng thời tiết, kiểu lăn, vận

hành bằng hệ thống thanh răng, bánh răng nhờ hệ thống thủy lực

- Đặc điểm :

+ Số tấm : Hai tấm cho mỗi hầm hàng + Khi mở hai tấm được kéo về hai bên mạn + Nắp hầm hàng phải đảm bảo tính kín nước giữa các nắp hầm hàng và giữa các nắp hầm với thành miệng hầm hàng

+ Nắp hầm hàng được thiết kế cho tàu chở hàng rời

+ Theo 25.2.1.2[2]: Đặc trưng cung cấp của thiết bị:

EN  W3  2B.h 0 1A

2

1594.84 (2.12) Trong đó :

W: là lượng chiếm nước toàn tải của tàu Với hệ số sử dụng của tàu ŋ = 0.7 ta

có D = 19286 (tấn) B: là chiều rộng tàu B = 20.8(m)

h = f + h’ (2.12.1) Với:

f: là khoảng cách thẳng đứng ở giữa tàu từ đường nước chở hàng thiết kế

lớn nhất đến mặt trên của xà boong liên tục trên cùng tại mạn, f = 5.15(m)

h’: là chiều cao tính từ boong liên tục trên cùng đến nóc của thượng tầng

hoặc lầu trên cùng có tiết diện lớn hơn 0.25L, h’ = 12.5(m) Thay số vào ta có h = 17.65(m)

A là trị số tính theo công thức: A = fLh''l (2.12.2) Với :

- Từ kết quả tính đặc trưng cung cấp của thiết bị tàu thủy và theo bảng 2A/

25.3[1] với EN nằm trong khoảng 1570 ÷ 1670 ta có:

+ Mã hiệu: F5 + Số lượng neo: 2 + Tổng trọng lượng neo : Q = 4890 (kg)

+ Tổng chiều dài của 2 xích neo: l = 550 (m)

+ Đường kính dây xích neo cấp 2: d = 62 mm

- Theo [5, tr.229], chọn hình dáng của thùng là hình chữ nhật, thể tích hầm xích neo được tính theo công thức:

2

3 2

10.183

)62.(

550.6,110.183

.6.1

Ở giữa dọc tâm của hầm xích được phân cách bởi một tấm có chiều dầy bằng chiều dầy của vách dọc ở mũi tàu t = 8(mm), hai tấm cách dọc tâm 2000 có chiều dầy và được gia cường tương tự vách dọc tâm ở mũi tàu

2.3.4 Thiết bị cứu sinh

Tàu được biên chế 25 người với số lượng, các chức vụ như ở Bảng 2.3 :

Bảng 2.3: Thuyền viên trên tàu

10 Nhân viên vô tuyến điện 1

11 Nhân viên hàng hải 1

12 Điện báo viên 1

- Khoảng cách móc nâng bằng 6(m)

- Lượng chiếm nước 4.07(tấn)

- Khối lượng xuồng có trang bị(không có khách) 2.2(tấn)

- Tốc độ 6(Hải lí/h)

- Xuồng được bố trí trên boong A tại vị trí các sườn từ 15 đến 26

2.3.5 Thiết bị cẩu hàng:

Thiết bị cẩu hàng bố trí trên tàu là hệ cần Derric có sức nâng 15T

Xác định chiều dài cần l0: Chiều dài cần được xác định theo hai điều kiện:

2 2

01

c a b b A

O l

bK: bề rộng miệng khoang hàng,(m) bK = 10.4(m)

b : khoảng cách đầu cần đến mép miệng khoang b = min(bK/4, 1) = 1(m)

a : khoảng cách từ chân cần đến mép ngang miệng khoang và phương pháp xắp xếp hàng a = (3.5 -4)m, chọn a = 3.5m

c : khoảng cách từ đàu cần đến mép ngang miệng khoang hàng

+ Theo điều kiện tầm với đưa hàng ra ngoài mạn:





2 / cos

''

2 02

Cos

R B

A O

cos

67.115.312

4

Trong đó :

Bi : là chiều rộng tại vị trí đang xét(m) Bi = 20.8m

R : tầm với ngoài mạn, tùy thuộc vào cảng có thiết bị xếp dỡ hay không Nếu không có thiết bị xếp dỡ thì R = (4-4.5)m

Nếu có thiết bị xếp dỡ thì R = (2-2.5)m Chọn R = 4m, cảng có thiết bị xếp dỡ hàng

Theo [4, bảng 5.26, tr 234] ta có các thông số chính của cần như trong bảng 2.2

Bảng 2.2: Các thông số của cẩu hàng

G(kg)

17 17.16 5.66 5.72 377 245 8 7 8 1070

2.3.6 Lan can và cầu thang

- Chiều cao của lan can và mạn giả chọn theo quy phạm là không được nhỏ hơn 1m Đối với tàu thiết kế ta chọn chiều cao của lan can miệng khoang buồng

máy bằng 1m và chiều cao mạn giả là 1,2m

- Lan can có thanh ngáng là ống thép tròn Ф50 Thanh ngáng dưới cùng cách boong 200mm

- Các cầu thang lên xuống các thượng tầng, lầu và các khoang trong buồng máy có chiều rộng không nhỏ hơn 600mm, độ nghiêng của cầu thang từ 400 - 650, khoảng cách thẳng đứng giữa các bậc thang từ 150 – 250mm, chiều rộng bậc thang

+ Thượng tầng mũi được bố trí từ sườn 186 về phía mũi, Có chiều cao 2790mm và có độ dốc về phía mũi

+ Bên trong thượng tầng được bố trí buồng thủy lực, buồng sơn và kho phục

vụ cho các hoạt động của tàu với các diện tích

 Buồng thủy lực có diện tích gần bằng 17,4 m2

 Buồng sơn có diện tích gần bằng 17,4 m2

 Kho mũi là phần diện tích trống còn lại ở vùng mũi tính từ sườn 192

và trừ đi diện tích chiếm chỗ của 2 thùng xích neo

 Thùng xích neo được bố trí từ dưới lên và có diện tích chiếm chỗ của mỗi thùng là 1200x2000, kéo dài trong 2 khoảng sườn từ sườn 192 đến 194 và được

bố trí sát 2 bên của mặt cắt dọc tâm

 Phía trên boong dâng được bố trí 2 tời neo ngay trước miệng hầm xích neo phục vụ cho việc kéo neo và vận hành hệ thống chằng buộc

- Với việc bố trí như vậy đã đảm bảo được một phần nào thuận tiện cho việc vận hành tàu của thủy thủ và khả năng khai thác của tàu

2.4.2 Bố trí thượng tầng lái:

- Thượng tầng lái là kế cấu kín, được bố trí từ sườn 40 trở về lái, che kín phần buồng máy của tàu, chiều cao thượng tầng lái là 2,4 m Vách hông của thượng tầng lái là tấm mạn dâng cao và vách sau thượng tầng là vách đuôi tàu là phần kéo dài lên phía trên của vách đuôi tàu

+ Phía trên thượng tầng là các tầng lầu phục vụ cho việc sinh hoạt và làm việc của thuyền viên Phía sau boong thượng tầng là vị trí đặt các tời chằng buộc và cọc bích phục vụ cho việc cập cảng và neo đậu của tàu

+ Bên trong thượng tầng là các phòng chức năng phục vụ cho việc vận hành tàu và đảm bảo cho điều kiện sống trên tàu Bao gồm các phòng:

+ Phòng CO2 nhằm đảm bảo an toàn cho tàu trong trường hợp xảy ra hỏa hoạn Diện tích của phòng là 5783x4229(mm) khá rộng rãi cho việc chứa đựng Vị trí của phòng nằm phía sát mạn phía bên trái nhìn từ lái, từ sườn 30 đến sườn 40 và cách dọc tâm 6075(mm)

+ Trạm điều khiển máy là trung tâm để đặt các bộ phận điều khiển máy đảm bảo cho việc điều khiển tốt các máy móc trong buồng máy vốn được coi là quả tim của con tàu Diện tích của buồng đặt trạm là 9751x5910(mm), vị trí từ sườn 30 đến

40 và được đặt ngay tại vị trí dọc tâm tàu

+ Buồng sơn dùng để chứa sơn tàu có diện tích 5783x4229(mm) nằm sát mạn phía bên mạn phải của tàu nhìn từ lái, từ sườn 30 đến sườn 40

+ Hai bên tàu cách dọc tâm 4000(mm) từ sườn 23 đến sườn 28 là vị trí cầu thang đi xuống buồng máy

+ Tại dọc tâm tàu từ sườn 23 đến 28 là vị trí cầu thang lên xuống các tầng phía trên và kho tạp vật có diện tích 3000x5200

+ Phía mạn trái tàu nhìn từ lái từ sườn 16 đến sườn 28 cách dọc tâm 4000 là

vị trí của phòng tắm và phòng vệ sinh phục vụ cho việc vệ sinh tắm rửa cho thủy thủ và thợ máy sau khi hoàn thành công việc, diện tích các phòng là: Phòng tắm 4200x6100(mm) và phòng vệ sinh 3000x6330(mm)

+ Phía phải mạn tàu nhìn từ lái từ sườn 16 đến 28 là vị trí của các phòng thay đồ, phòng giặt và phòng sấy nhẳm đảm bảo cho việc giặt giũ của thuyền viên

Diện tích các phòng là: Phòng thay đồ 2300x6257(mm), phòng giặt 4900x4000(mm), phòng sấy 4900x2375(mm)

+ Ngay tại vị trí dọc tâm tàu từ sườn 13 đến 22 là vị trí khoảng mở của buồng máy để cho các ống khói từ các máy đi lên trên hòa vào ống khói chung của tàu và xả ra ngoài Vùng này chiếm diện tích 5400x5200(mm)

+ Phía bên phải mạn tàu từ sườn 4 đến sườn 16 và cách dọc tâm 4000 là buồng điện dự phòng, dùng trong trường hợp xảy ra sự cố vẫn đảm bảo nguồn điện sinh hoạt trên tàu và vận hành các máy móc khác Diện tích buồng gần bằng 40m2

+ Đối xứng với buồng điện dự phòng phía bên kia mạn phải tàu là buồng điều hòa trung tâm nhằm đảm bảo điều kiện sống thoải mái của thuyền viên trên tàu

và phục vụ cho các mục đích khác như bảo quản rau quả, thực phẩm

+ Phía sau sườn 4 trở về sau và cách dọc tâm 2400(mm) là vị trí của những két nước ngọt dùng để uống Sở dĩ được đặt cao như vậy nhằm để tránh lẫn tạp chất

từ các loại két nước khác nhằm đảm bảo sức khỏe cho thuyền viên trên tàu

+ Hành lang và lối đi được thiết kế với chiều rộng từ 1,2m-1,4m

2.4.3 Bố trí buồng trong lầu:

2.4.3.1 Nguyên tắc bố trí:

- Bố trí và phân chia các buồng với mục đích sử dụng khác nhau dựa trên cơ

sở của việc phân khoang cơ bản của thân vỏ và thượng tầng Các buồng với mục đích sử dụng khác nhau phải được bố trí và phân chia một cách thuận tiện và hợp lý nhất trong khai thác Để thỏa mãn các điều trên yêu cầu trên các buồng phải:

+ Được đặt tại các vị trí thích hợp trên tàu

+ Đủ lớn về mặt diện tích và thể tích

+ Được nối liền với các buồng cùng chức năng một cách hợp lý

+ Lối đi lại đến các buồng phải thuận tiện, dễ dàng và an toàn

- Tàu được phân ra thành các khoang và các khu vực buồng theo chức năng riêng:

+ Buồng ở của thuyền viên

+ Buồng sinh hoạt công cộng

+ Buồng phục vụ

+ Buồng làm việc và các loại buồng khác

- Bố trí và phân chia các buồng không theo một quy luật nhất định nào nhưng khi thiết kế tổng thể phải tuân theo một số nguyên tắc nhất định, nhằm đảm bảo yêu cầu khai thác của tàu và yêu cầu sinh hoạt của thuyền viên như quy định về kích thước, trang thiết bị buồng, hệ thống thông khí, ánh sáng, điều hòa nhiệt độ v.v… Kích thước buồng trên tàu được thiết kế tạo cho con người điều kiện sống, điều kiện làm việc, điều kiện nghỉ ngơi tốt nhất Ngoài việc đảm bảo sức khỏe và an toàn lao động còn đảm bảo các điều kiện sinh hoạt như ăn, ngủ, nghỉ, vệ sinh và giải trí Buồng được thiết kế dựa trên nhu cầu tự nhiên của con người

- Buồng ở của thuyền viên được bố trí theo nguyên tắc:

+ Được cố gắng bố trí sao cho ít ảnh hưởng đến sức khỏe của thuyền viên trong trường hợp thời tiết xấu, mặc dù lầu ở vị trí cao trong tổng thể tàu nên có biên

độ lắc ngang và lắc dọc đều lớn nhất, nhưng có ưu điểm là có thể đặt cửa sổ lớn có nhiều ánh sáng và thoáng khí

+ Buồng được bố trí theo cấp bậc, chức vụ, công việc Giá trị của các buồng giảm dần từ boong trên xuống boong thấp hơn, trên một boong từ mũi đến lái

- Quy định chung về việc bố trí buồng ở : + Không bố trí buồng trước vách ngang mũi và sau vách ngang lái

+ Không bố trí buồng ở trực tiếp cạnh khoang hàng chứa chất dễ cháy nổ và khoang chứa chất độc hại

+ Từ buồng ở và buồng sinh hoạt chung không được bố trí lối đi trực tiếp thẳng đến các buồng vệ sinh, bếp, buồng đèn, kho sơn, buồng máy và các kho khác

Các buồng phải được ngăn bằng các vách thép

- Quy định về bố trí buồng vệ sinh : Nên bố trí cùng một boong, cùng khoang kín nước với buồng ở Chậu rửa vòi hoa sen, bồn tắm không được bố trí cùng một phòng với hố xí, chỉ được bố trí chung trong trường hợp buồng tắm và buồng vệ sinh được bố trí với nhà ở thành một khu dành cho một người sử dụng Trang thiết

bị vệ sinh đối với những thuyền viên không có buồng vệ sinh riêng trong buồng có

số lượng:

+ Một bồn tắm hoặc một vòi hoa sen/8 người hoặc ít hơn

+ Một hố xí/ 8 người hoặc ít hơn

+ Một chậu rửa/6 người hoặc ít hơn

- Nguyên tắc thiết kế lối đi lại, cầu thang:

+ Đối với thuyền viên nếu có thể phải bố trí lối đi trực tiếp từ: Buồng ở đến nơi làm việc Buồng ở và nơi làm việc đến buồng ăn và những nơi sinh hoạt công cộng khác

+ Từ buồng ở của sỹ quan và thuyền viên lối đi đến nơi làm việc phải thẳng

và ngắn

+ Cầu thang và hành lang trên tàu phải được bố trí sao cho phải đảm bảo an toàn và dễ dang thoát ra boong xuồng cứu sinh từ các vị trí trên tàu

+ Cầu thang đặt dọc theo chiều dài tàu tốt hơn cầu thang đặt ngang, nhất là trong thời tiết xấu Do vậy cầu thang cố gắng bố trí dọc và gần mặt phẳng dọc tâm tàu càng tốt

2.4.3.2 Bố trí và diện tích buồng:

- Trên boong dâng lái: Từ sườn 30-40 được bố trí các buồng:

+ Phía mạn trái là 2 buồng thợ máy với diện tích 6000x2000(mm) cho mỗi buồng Tiếp theo buồng thợ máy là buồng máy phó với diện tích 6000x2090(mm)

+ Tại vị trí dọc tâm tàu là buồng ăn sỹ quan được bố trí rộng rãi với diện tích 6000x4820(mm) Sát bên buồng ăn sỹ quan ở phía mạn phải là buồng ăn thuyền viên với diện tích 6000x5090(mm)

+ Phía mạn trái tàu từ sườn 22-28 là buồng vệ sinh chung có diện tích 3600x3050(mm) Kế bên là buồng phục vụ viên được bố trí 2 người 1 phòng, có diện tích 4200x3050(mm) Cùng phía mạn trái tàu từ sườn 4-14 là buồng dự phòng với diện tích 6000x3050(mm)

+ Từ sườn 23-28 tại vị trí dọc tâm tàu được bố trí cầu thang lên xuống và kho tạp vật thông suốt từ boong nâng lên đến boong D Các diện tích là 3000x1800 (mm) đối với kho tạp vật và 3000x1600(mm) đối với diện tích dành cho cầu thang

+ Tại vị trí dọc tâm tàu từ sườn 16-22 là các kho thực phẩm với các diện tích:3600x2000(mm) với kho lương thực khô, bên cạch là kho cá và kho rau được bảo quản lạnh với diện tích mỗi kho là 1800x3200(mm)

+ Phía mạn phải tàu từ sườn 4-15 là khu vực nhà bếp với diện tích 6890x3050(mm)

+ Bên cạnh nhà bếp là buồng chuẩn bị thức ăn và rửa chén bát có diện tích

là 3620x3050(mm) có cửa thông với nhà bếp Cạnh buồng rửa chén và chuẩn bị thức ăn là buồng bếp trưởng với diện tích 4545x3050(mm)

- Trên boong A:

+ Từ sườn 30-40 là vị trí của các buồng thủy thủ được bố trí rộng rãi và thoải mái với các diện tích tương ứng là 6000x2950(mm)đối với buồng thủy thủ và 6000x

4200 đối với buồng thủy thủ trưởng

+ Tại dọc tâm tàu từ sườn 16-22 được bố trí phòng tập thể dục để nâng cao sức khỏe thuyền viên, diện tích 3600x5200(mm)

+ Phía mạn trái tàu nhìn từ lái từ sườn 22-29 là buồng vệ sinh và tắm rửa cho thuyền viên trong tầng có diện tích 3600x2960(mm)

+ Cùng phía mạn trái từ sườn 16-22 là buồng của điện báo viên, diện tích 4000x2960(mm)

+ Ở mạn phải tàu nhìn từ lái trong khoảng sườn từ 21-28 là buồng y tế với diện tích 4090x3050(mm)

+ Cùng mạn phải tàu từ sườn 16-21 là buồng nhân viên y tế với diện tích 3510x3050(mm)

+ Phần boong 2 bên mạn ở phía ngoài khu ở được bố trí các xuồng cứu sinh

+ Dọc tâm tàu từ sườn 30-40 là vị trí của phòng họp có sức chứa 17 người có diện tích 6000x4200(mm)

+ Từ sườn 30-40 phía mạn phải là buồng máy trưởng với trang bị tiện nghi

có vệ sinh khép kín, diện tích 6000x5500(mm), với buồng vệ sinh diện tích 2800x1525(mm)

+ Cùng phía mạn trái từ sườn 25-30 là buồng vệ sinh dùng chung, cùng vị trí này ở phía bên mạn phải cũng tương tự

+ Mạn trái từ sườn 18-25 là buồng nhân viên hàng hải với diện tích 4400x3050(mm)

+ Cùng vị trí từ sườn 18-25 ỏ phía bên mạn phải là buồng của nhân viên vô tuyến điện có cùng diện tích với buồng nhân viên hàng hải

- Trên boong C:

+ Từ sườn 30-40 phía trái là buồng thuyền trưởng có tiện nghi cao nhất với một không gian rộng rãi và vệ sinh khép kín, đảm bảo cho điều kiện làm việc tốt nhất cho người chỉ huy tối cao của con tàu, diện tích 6000x8700(mm) với buồng vệ sinh1435x2960(mm)

+ Cùng vị trí sườn ở phía bên kia mạn là buồng thuyền phó cũng được trang

bị tiện nghi với diện tích 6000x6500(mm) với buồng vệ sinh 1435x2960(mm)

+ Như thường lệ ở vị trí từ sườn 23-28 tại mặt cắt dọc tâm được bố trí cầu thang và kho tạp vật Nhưng ở tầng này vị trí các kho tạp vật được thay thế bằng buồng ắc quy phía bên trái phục vụ cho buồng lái hoạt động an toàn trong mọi trường hợp và buồng biến dòng phía bên phải

+ Kế bên buồng thuyền trưởng là buồng sỹ quan 1 được trang bị tiện nghi có diện tích 3965x3050(mm) và buồng vệ sinh 1525x3050(mm)

+ Đối diện buồng sỹ quan 1 phía bên kia mạn là buồng sỹ quan 2 có diện tích

và trang bị tương tự

- Trên buồng lái:

+ Buồng lái được bố trí ở boong cao nhất, tổng diện tích là 10290x10000(mm)

+ Bên trong phía bên trái là buồng vô tuyến điện với diện tích 3090x2400(mm)

+ Đối diện phía bên kia mạn là buồng hoa tiêu với diện tích tương tự + Tại vị trí kho tạp vật và cầu thang lên xuống được thay thế bằng phòng vệ sinh tại vị trí các kho tạp vật

+ Bàn hải đồ được đặt phía trước buồng vô tuyến điện

+ Phía trước của buồng lái là nơi đặt máy lái và vị trí thao tác

- Nóc buồng lái: Được bố trí các đèn pha và cột đèn tín hiệu tại vị trí sườn

31 tại dọc tâm tàu

- Hành lang và lối đi: Hành lang và lối đi được thiêt kế rộng rãi và thông

thoáng với chiều rộng từ 1,2m-1,4m

Chương 3: THIẾT KẾ KỸ THUẬT KẾT CẤU PHẦN V ÒM ĐUÔI VÀ

BUỒNG MÁY TÀU CHỞ HÀNG RỜI 13.500DWT

3.1 Lựa chọn hệ thống kết cấu cho tàu thiết kế:

3.1.1 Các hệ thống kết cấu : 3.1.1.1 Hệ thống kết cấu ngang :

- Hệ thống ngang được dùng trong ngành đóng tàu từ rất sớm và chủ yếu

dùng cho các tàu có chiều dài không lớn lắm Ở hệ thống này các kết cấu bố trí theo chiều dài tàu dày hơn các kết cấu theo chiều rộng tàu

- Ưu điểm của hệ thống này là khả năng chịu các lực tác động ngang, tác động mang tính cục bộ rất tốt Mặt khác công nghệ chế tạo tàu có kết cấu theo hệ thống ngang thường đơn giản hơn các hệ thống khác vì số lượng kết cấu dọc ít thuận lợi cho việc chia tổng đoạn

- Nhược điểm của hệ thống ngang là khả năng chịu uốn dọc chung và chịu xoắn kém, khi thi công dễ gây biến dạng làm ảnh hưởng đến độ bền vỏ

3.1.1.2 Hệ thống kết cấu dọc:

- So với hệ thống ngang thì hệ thống dọc được sử dụng cho kết cấu tàu muộn hơn và lúc đầu được ứng dụng rộng rãi trên các tàu quân sự sau đó mới chuyển sang các tàu dân sự Ở hệ thống dọc thì các kết cấu theo chiều rộng tàu dày hơn các kết cấu theo chiều dài tàu

- Ưu điểm của hệ thống kết cấu dọc là khả năng chịu uốn dọc chung và chịu xoắn tốt Đối với các tàu lớn hệ thống dọc cho phép giảm đến 15% nguyên liệu làm

vỏ trong khi vẫn đảm bảo độ bền dọc tàu

- Nhược điểm của hệ thống này là việc lắp ráp các phân đoạn phức tạp do đó tốn thời gian trong thi công

3.1.1.3 Hệ thống hỗn hợp:

- Hệ thống hỗn hợp thường được dùng phổ biến cho tàu vận tải cỡ lớn Hệ thống này là sự kết hợp hai hệ thống kết cấu dọc và hệ thống kết cấu ngang nên nó