bài giảng tin học ứng dụng trong thiết kế hệ động lực

Tính toán các thiết bị buồng máy: Các tính toán cơ bảnbao gồm tính chọn thể tích các két dầu dự trữ, két dầutrực nhật, két nhớt, két nước thải, két nước ngọt, kétnước la canh,… Xác định

Trang 1

Biên soạn: ThS Đoàn Phước Thọ

Nha Trang, năm 2010

1

Trang 2

VAI TRÒ VÀ NHIỆM VỤ CỦA MÔN HỌC

1 Tra cứu thông tin.

2 Lưu trữ và tổ chức thông tin.

3 Hỗ trợ quá trình tính toán.

4 Hỗ trợ thiết kế và sản xuất.

1 Tra cứu thông tin.

2 Lưu trữ và tổ chức thông tin.

3 Hỗ trợ quá trình tính toán.

4 Hỗ trợ thiết kế và sản xuất.

2

Trang 4

CÁC GIAI ĐOẠN THIẾT KẾ

2.1 Xây dựng yêu cầu và nhiệm vụ thư

2.2 Thiết kế sơ bộ

2.3 Công tác thiết kế kĩ thuật Hệ động lực.

2.4 Công tác Thiết kế công nghệ Hệ động lực

2.1 Xây dựng yêu cầu và nhiệm vụ thư

2.2 Thiết kế sơ bộ

2.3 Công tác thiết kế kĩ thuật Hệ động lực.

2.4 Công tác Thiết kế công nghệ Hệ động lực

4

Trang 5

Xây dựng yêu cầu và nhiệm vụ thư

Nhiệm vụ thiết kế được căn cứ trên cơ sơ yêu cầu của chủtàu Trong đó đề cập đến:

 năng công dụng, loại hình, khu vực hoạt động của tàu

 Những tính kĩ thuật chủ yếu của tàu

Trong điều kiện Việt Nam những vấn đề được đề cập đếntrong nhiệm vụ thiết kế có thể như sau:

1 Hạn chế các kích thước chính

2 Trọng tải, dung tích chở, khả năng khai thác

3 Máy chính: kiểu máy, hạn chế về công suất, vòng quay …

 năng công dụng, loại hình, khu vực hoạt động của tàu

 Những tính kĩ thuật chủ yếu của tàu

Trong điều kiện Việt Nam những vấn đề được đề cập đếntrong nhiệm vụ thiết kế có thể như sau:

1 Hạn chế các kích thước chính

2 Trọng tải, dung tích chở, khả năng khai thác

3 Máy chính: kiểu máy, hạn chế về công suất, vòng quay …

4 vận tốc tàu cần thiết

5 Khả năng chuyến biển

6 Tính ổn định, tính chịu sóng gió, tính chống chìm 5

Trang 6

7 Vật liệu làm vỏ tàu.

8 Thiết bị sinh hoạt

9 Thiết bị trên tàu (thiết bị boong): lái, neo, buộc, phương tiện

cứu sinh, phương tiện an toàn, cần cẩu

10 Thiết bị buồng máy

11 Hệ thống ống

12 Hệ thống thông tin

13 Hệ thống điện

14 Các thiết bị chuyên ngành và các thiết bị đặc biệt

Xây dựng yêu cầu và nhiệm vụ thư

7 Vật liệu làm vỏ tàu

8 Thiết bị sinh hoạt

9 Thiết bị trên tàu (thiết bị boong): lái, neo, buộc, phương tiện

cứu sinh, phương tiện an toàn, cần cẩu

10 Thiết bị buồng máy

Trang 7

1 Xác định lượng chiếm nước của tàu.

2 Xác định sơ bộ kích thước chính: chiều dài, chiều rộng,

chiều cao, chiều chìm trung bình của tàu và các hệ số đầythân tàu

3 Xác định hình dáng vỏ tàu, lập bản vẽ đường hình tàu

4 Tính sức cản vỏ tàu, công suất máy cần thiết để tàu có thể

hoạt động đạt yêu cầu đề ra

5 Xác định lần nữa lượng chiếm nước và tính ổn định tàu

6 Kiểm tra tính nổi của

7 Chuẩn bị bố trí chung, có tính sơ bộ

8 Tính trọng lượng, trọng tâm tàu trên cơ sở bố trí chung và

các bản vẽ kết cấu ban đầu

Thiết kế sơ bộ

1 Xác định lượng chiếm nước của tàu

2 Xác định sơ bộ kích thước chính: chiều dài, chiều rộng,

chiều cao, chiều chìm trung bình của tàu và các hệ số đầythân tàu

3 Xác định hình dáng vỏ tàu, lập bản vẽ đường hình tàu

4 Tính sức cản vỏ tàu, công suất máy cần thiết để tàu có thể

hoạt động đạt yêu cầu đề ra

5 Xác định lần nữa lượng chiếm nước và tính ổn định tàu

6 Kiểm tra tính nổi của

7 Chuẩn bị bố trí chung, có tính sơ bộ

8 Tính trọng lượng, trọng tâm tàu trên cơ sở bố trí chung và

các bản vẽ kết cấu ban đầu

7

Trang 8

Thiết kế kỹ thuật Hệ động lực

Yêu cầu đầu vào:

1 Các yêu cầu cơ bản của chủ tàu

2 Các Quy phạm, tiêu chuẩn tương ứng

3 Bản vẽ đường hình và bố trí chung toàn tàu do bộ phận

thiết kế phần vỏ chuyển sang

Yêu cầu đầu vào:

2 Các Quy phạm, tiêu chuẩn tương ứng

3 Bản vẽ đường hình và bố trí chung toàn tàu do bộ phận

thiết kế phần vỏ chuyển sang

8

Trang 9

Thành phần cơ bản của thiết kế kỹ thuật gồm có:

1 Bản tính và thuyết minh hệ động lực

2 Bản tính chân vịt

3 Bản vẽ bố trí chung buồng máy

4 Bản vẽ toàn đồ hệ trục, chi tiết trục, chân vịt

3 Bản vẽ bố trí chung buồng máy

4 Bản vẽ toàn đồ hệ trục, chi tiết trục, chân vịt

Trang 10

Trình tự thiết kế:

1 Tính toán công suất đẩy: Căn cứ vào công dụng, tải

trọng, tốc độ và tầm hoạt động của tàu và yêu cầu củachủ tàu mà kỹ sư thiết kế lựa chọn máy chính theo

kinh nghiệm

2 Xác định sơ bộ các thông số cơ bản của chân vịt bao

gồm: Đầu tiên chọn số cánh chân vịt (Z), tra bảng tìm tỉ

số mặt đĩa (Ae), chiều quay chân vịt và vật liệu chế tạochân vịt

Trình tự thiết kế:

1 Tính toán công suất đẩy: Căn cứ vào công dụng, tải

trọng, tốc độ và tầm hoạt động của tàu và yêu cầu củachủ tàu mà kỹ sư thiết kế lựa chọn máy chính theo

kinh nghiệm

2 Xác định sơ bộ các thông số cơ bản của chân vịt bao

gồm: Đầu tiên chọn số cánh chân vịt (Z), tra bảng tìm tỉ

số mặt đĩa (Ae), chiều quay chân vịt và vật liệu chế tạochân vịt

10

Trang 11

3 Lập bản tính chân vịt Các thông số cần tính toán bao

gồm: đường kính trung bình của củ (D0), chiều dày tạiđỉnh cánh (Er), chiều dày giả thiết đường trục (E0), độ

nghiêng cánh (γ), chiều dài củ chân vịt ( l ), chiều rộngcánh lớn nhất (bm), đường bao ngoài và chiều dày Max,chiều dày prôfin cánh tại từng tiết diện, xác định độ nângmút cánh tiết diện profin cánh chân vịt, tính toán khối

và vật liệu ống bao trục; Tính chọn then, bích nối và cácbulong khớp nối; Tính phụ tải các gối trục

3 Lập bản tính chân vịt Các thông số cần tính toán bao

gồm: đường kính trung bình của củ (D0), chiều dày tại

đỉnh cánh (Er), chiều dày giả thiết đường trục (E0), độ

nghiêng cánh (γ), chiều dài củ chân vịt ( l ), chiều rộngcánh lớn nhất (bm), đường bao ngoài và chiều dày Max,chiều dày prôfin cánh tại từng tiết diện, xác định độ nângmút cánh tiết diện profin cánh chân vịt, tính toán khối

và vật liệu ống bao trục; Tính chọn then, bích nối và các

Trang 12

6 Tính toán các thiết bị buồng máy: Các tính toán cơ bảnbao gồm tính chọn thể tích các két dầu dự trữ, két dầutrực nhật, két nhớt, két nước thải, két nước ngọt, két

nước la canh,… Xác định lưu lượng bơm hút khô, lưulượng bơm cứu hoả, đường kính ống hút khô, đường

kính ống cứu hoả,… tính áp suất làm việc; tính toán thủylực và xây dựng các sơ đồ nguyên lí làm việc của các

hệ thống

7 Tiến hành vẽ các bản vẽ theo trình tự sau : bố trí chungbuồng máy, bố trí hệ trục, lắp ráp máy chính, hệ thốngthông gió, hệ thống dầu đốt, hệ thống làm mát, hệ thốngcứu hoả, hệ thống hút khô, hệ thống thông hơi và ốngđo,…

Minh họa về trình tự tính toán thiết kế kĩ thuật hệđộng lực

6 Tính toán các thiết bị buồng máy: Các tính toán cơ bảnbao gồm tính chọn thể tích các két dầu dự trữ, két dầutrực nhật, két nhớt, két nước thải, két nước ngọt, két

nước la canh,… Xác định lưu lượng bơm hút khô, lưulượng bơm cứu hoả, đường kính ống hút khô, đường

kính ống cứu hoả,… tính áp suất làm việc; tính toán thủylực và xây dựng các sơ đồ nguyên lí làm việc của các

hệ thống

7 Tiến hành vẽ các bản vẽ theo trình tự sau : bố trí chungbuồng máy, bố trí hệ trục, lắp ráp máy chính, hệ thốngthông gió, hệ thống dầu đốt, hệ thống làm mát, hệ thốngcứu hoả, hệ thống hút khô, hệ thống thông hơi và ốngđo,…

Minh họa về trình tự tính toán thiết kế kĩ thuật hệ

Trang 25

Thiết kế Công nghệ Hệ động lực

Mục đích của thiết kế công nghệ là xây dựng các bản vẽlắp, bản vẽ chế tạo chi tiết, xây dựng quy trình thi công,lắp đặt và kiểm tra cho các hệ thống trên tàu

Các yêu cầu đầu vào bao gồm :

2 Thiết kế kỹ thuật được đăng kiểm duyệt

3 Quy phạm và tiêu chuẩn phù hợp theo đăng kiểm

4 Các Catalog của thiết bị do nhà cung cấp thiết bị cung

cấp

5 Bản vẽ triển khai công nghệ kết cấu tàu do bộ phận

thiết kế phần vỏ chuyển sang.

Mục đích của thiết kế công nghệ là xây dựng các bản vẽlắp, bản vẽ chế tạo chi tiết, xây dựng quy trình thi công,lắp đặt và kiểm tra cho các hệ thống trên tàu

Các yêu cầu đầu vào bao gồm :

2 Thiết kế kỹ thuật được đăng kiểm duyệt

3 Quy phạm và tiêu chuẩn phù hợp theo đăng kiểm

4 Các Catalog của thiết bị do nhà cung cấp thiết bị cung

cấp

5 Bản vẽ triển khai công nghệ kết cấu tàu do bộ phận

thiết kế phần vỏ chuyển sang.

25

Trang 26

• Quá trình khai triển công nghệ bao gồm việc dựng toàn bộ

catalogue thiết bị thành mô hình 3d, lập thư viện van, ống,

bích,… theo tiêu chuẩn của đăng kiểm Sau đó tập hợp lại và

bố trí toàn bộ vào mô hình tàu

• Kỹ sư thiết kế cần nghiên cứu kĩ thiết kế kĩ thuật đã được đăngkiểm duyệt, tìm hiểu sơ đồ nguyên lí, cấu trúc và thành phầncủa các hệ thống (van, ống bích, … loại nào) Thông qua cácCatalog của thiết bị, kĩ sư thiết kế tìm hiểu cấu trúc của các

thiết bị trong hệ thống, xây dựng lại các mô hình của thiết bị

trong bản vẽ công nghệ; lựa chọn phương án đi ống, bố trí thiết

bị Nhìn chung công việc thiết kế dựa trên kinh nghiệm của kĩ

sư thiết kế, quy phạm và công ước hàng hải Các thiết kế côngnghệ phải thỏa mãn được các yêu cầu về mặt kĩ thuật và antoàn của quy phạm, bảo đảm có thể chế tạo, lắp đặt được dễdàng và thích hợp cho việc vận hành, bảo dưỡng và sửa chữa

• Quá trình khai triển công nghệ bao gồm việc dựng toàn bộ

catalogue thiết bị thành mô hình 3d, lập thư viện van, ống,

bích,… theo tiêu chuẩn của đăng kiểm Sau đó tập hợp lại và

bố trí toàn bộ vào mô hình tàu

• Kỹ sư thiết kế cần nghiên cứu kĩ thiết kế kĩ thuật đã được đăngkiểm duyệt, tìm hiểu sơ đồ nguyên lí, cấu trúc và thành phầncủa các hệ thống (van, ống bích, … loại nào) Thông qua cácCatalog của thiết bị, kĩ sư thiết kế tìm hiểu cấu trúc của các

thiết bị trong hệ thống, xây dựng lại các mô hình của thiết bị

trong bản vẽ công nghệ; lựa chọn phương án đi ống, bố trí thiết

bị Nhìn chung công việc thiết kế dựa trên kinh nghiệm của kĩ

sư thiết kế, quy phạm và công ước hàng hải Các thiết kế côngnghệ phải thỏa mãn được các yêu cầu về mặt kĩ thuật và antoàn của quy phạm, bảo đảm có thể chế tạo, lắp đặt được dễdàng và thích hợp cho việc vận hành, bảo dưỡng và sửa chữa

26

Trang 27

• Sau khi từng hệ thống đã hoàn tất, người phụ trách thiết

kế sẽ ráp các hệ thống đó vào mô hình tổng thể của tàu.Nhiệm vụ của người phụ trách là kiểm tra va chạm, sự

ăn khớp, phù hợp của các kết cấu và các hệ thống vớinhau, kiểm tra quy cách ống, hướng đi và vị trí đặt cácvan xem có hợp lý không, dễ vận hành hay không,…

• Quá trình thiết kế công nghệ chỉ hoàn tất khi toàn bộ

thiết kế (bao gồm cả phần vỏ và phần máy) được chủ

tàu thông qua sau khi đã xem xét và thống nhất trên cơ

sở mô hình tàu được mô phỏng trên máy tính Lúc này,các kĩ sư thiết kế sẽ tiến hành hạ liệu từng chi tiết nhỏcủa hệ thống, xây dựng các bản vẽ thi công, sơ đồ lắpráp, lập thuyết minh, lập bảng kê danh mục thiết bị và

vật tư; xây dựng được quy trình lắp ráp và thử nghiệm

• Sau khi từng hệ thống đã hoàn tất, người phụ trách thiết

kế sẽ ráp các hệ thống đó vào mô hình tổng thể của tàu.Nhiệm vụ của người phụ trách là kiểm tra va chạm, sự

ăn khớp, phù hợp của các kết cấu và các hệ thống vớinhau, kiểm tra quy cách ống, hướng đi và vị trí đặt cácvan xem có hợp lý không, dễ vận hành hay không,…

• Quá trình thiết kế công nghệ chỉ hoàn tất khi toàn bộ

thiết kế (bao gồm cả phần vỏ và phần máy) được chủ

tàu thông qua sau khi đã xem xét và thống nhất trên cơ

sở mô hình tàu được mô phỏng trên máy tính Lúc này,các kĩ sư thiết kế sẽ tiến hành hạ liệu từng chi tiết nhỏcủa hệ thống, xây dựng các bản vẽ thi công, sơ đồ lắpráp, lập thuyết minh, lập bảng kê danh mục thiết bị và

vật tư; xây dựng được quy trình lắp ráp và thử nghiệm

27

Trang 28

Minh họa về triển khai Công nghệ Hệ động lực

Trang 29

Triển khai công nghệ 1 ống góp

29

Trang 30

Triển khai công nghệ hệ thống làm mát

30

Trang 31

31

Trang 32

32

Trang 33

Triển khai công nghệ hệ thống làm mát với một phần kết cấu tàu33

Trang 34

Triển khai công nghệ hệ thống làm mát với một phần kết cấu tàu

34

Trang 35

Triển khai công nghệ hệ thống làm mát trong tổng thể mô hình tàu

35

Trang 36

Triển khai công nghệ hệ thống làm mát trong kết cấu tàu

36

Trang 37

Triển khai công nghệ hệ thống làm mát trong tổng thể mô hình tàu

37

Trang 38

Xuất bản vẽ chế tạo chi tiết

38

Trang 39

Xuất bản vẽ chế tạo chi tiết

39

Trang 40

Các công cụ, phần mềm sử dụng trong quá trình

Thiết kế đường ống Hệ động lực Tàu

Cho đến nay tồn tại rất nhiều những phần mềm khác

nhau trong hệ thống CAD, CAM đươc sử dụng để xâydựng các mô hình vật thể 3 chiều trong không gian 3

chiều, nhưng phổ biến hiện nay vẫn là:

• Auto cad

• Ship contructor

• Unigraphics

Cho đến nay tồn tại rất nhiều những phần mềm khác

nhau trong hệ thống CAD, CAM đươc sử dụng để xâydựng các mô hình vật thể 3 chiều trong không gian 3

chiều, nhưng phổ biến hiện nay vẫn là:

• Auto cad

• Ship contructor

• Unigraphics

40

Trang 41

Chương 2:

1

Trang 42

• CAD cung cấp các chức năng hỗ trợ các thiết kế kỹ thuật

thông thường, tạo các bản vẽ kỹ thuật.

• CAM cung cấp các chức năng lập trình NC cho máy công cụ

hiện đại, sử dụng các mô hình thiết kế NX để mô tả hoàn

chỉnh 1 công đoạn sản xuất

• CAE cung cấp một số sản phẩm, lắp ráp, và mô phỏng một

phần khả năng thực hiện, trong phạm vi khá rộng của các

ngành kỹ thuật

NX là một ứng dụng tương tác máy tính hỗ trợ Thiết kế, sản

xuất, và tự động thiết kế (CAD / CAM / CAE).

Giới thiệu về Unigraphics

Là một trong những phần mềm của hãng UGS (USA),

2

• CAD cung cấp các chức năng hỗ trợ các thiết kế kỹ thuật

thông thường, tạo các bản vẽ kỹ thuật.

• CAM cung cấp các chức năng lập trình NC cho máy công cụ

hiện đại, sử dụng các mô hình thiết kế NX để mô tả hoàn

chỉnh 1 công đoạn sản xuất

• CAE cung cấp một số sản phẩm, lắp ráp, và mô phỏng một

phần khả năng thực hiện, trong phạm vi khá rộng của các

ngành kỹ thuật

Hiện nay, NX được 1 số Công ty đóng tàu ở Việt Nam sử dụng để triển khai công nghệ phục vụ cho quá trình thiết kế và sản xuất.

Trang 43

NX có rất nhiều module với nhiều ứng dụng khác nhau Tuynhiên, do nhu cầu thiết kế chuyên biệt của ngành đóng tàu

nên NX thường được sử dụng với năm module chủ yếu đó là:

module Modeling (vẽ vật thể hay vẽ chi tiết thiết bị)

 module Routing Mechanical (Vẽ các hệ thống đường ống)

 module Routing Electrical (Vẽ hệ thống điện)

module ship design (Vẽ kết cấu vỏ tàu)

module Drafting (Tạo file in bản vẽ)

Giới thiệu về Unigraphics

NX có rất nhiều module với nhiều ứng dụng khác nhau Tuynhiên, do nhu cầu thiết kế chuyên biệt của ngành đóng tàu

nên NX thường được sử dụng với năm module chủ yếu đó là:

module Modeling (vẽ vật thể hay vẽ chi tiết thiết bị)

 module Routing Mechanical (Vẽ các hệ thống đường ống)

 module Routing Electrical (Vẽ hệ thống điện)

module ship design (Vẽ kết cấu vỏ tàu)

module Drafting (Tạo file in bản vẽ)

3

Trang 44

Khởi động NX

4

Trang 45

5

Trang 46

3 - Select Units

1 - New File

2 - Select Model Template (plain)

6

4 – Specify File Name and Location

Trang 47

Mở 1 file đã tồn tại

1 - lựa chọn đường dẫn

2 - lựa chọn tập tin

7

2 - lựa chọn tập tin

Trang 48

Lưu file

• SAVE - lưu lại file will save the part with the same name

• SAVE WORK PART ONLY chỉ lưu

lại những phần được kích hoạt trên màn hình

• SAVE AS lưu file với tên khác.

• SAVE ALL lưu tất cả các file đang

mở

• SAVE BOOKMARK chỉ lưu lại

những mô hình trên màn hình như

là một file ảnh JPEG

8