Đồ án thiết kế tàu kéo biển

Chiều cao mạn Chiều chìm Hệ số béo thể tích Hệ số béo đường nước Hệ số béo sườn giữa Hệ số béo lăng trụ Công suất máy Lượng chiếm nước Cao độ tâm nghiêng Chu kì lắc ngang Hoành độ tâm nổ

MỤC LỤC

CÁC KÝ HIỆU VIẾT TẮT 5

MỞ ĐẦU 7

Chương 1 TUYẾN ĐƯỜNG – TÀU MẪU 8

1.1 TUYẾN ĐƯỜNG 8

1.2 ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN 8

1.3 TÀU MẪU 11

Chương 2 KÍCH THƯỚC CHỦ YẾU 13

2.1 XÁC ĐỊNH KÍCH THƯỚC VÀ TRỌNG LƯỢNG 13

2.1.1 Xác định chiều dài tàu 13

2.1.2 Xác định chiều rộng tàu 13

2.1.3 Xác định chiều chìm d 13

2.1.4 Xác định chiều cao mạn D 13

2.1.5 Xác định sơ bộ các hệ số béo 13

2.1.6 Tính trọng lượng tàu 14

2.1.7 Tính trọng lượng thân tàu 14

2.1.8 Tính trọng lượng thiết bị tàu 14

2.1.9 Tính trọng lượng hệ thống tàu 14

2.1.10 Trọng lượng thiết bị năng lượng 14

2.1.11 Trọng lượng hệ thống điện 14

2.1.12 Trọng lượng dự trữ 15

2.1.13 Trọng lượng hàng lỏng cố định 15

2.1.14 Trọng lượng dự trữ lương thực và thuyền viên 15

2.1.15 Trọng lượng dự trữ nhiên liệu 15

2.1.16 Các thành phần trọng lượng khác : Thiết bị hoa tiêu, phụ tùng 16

2.2 TÍNH KIỂM NGHIỆM ỔN ĐỊNH TÀU 16

2.2.1 Tính cao độ tâm nghiêng 16

2.2.2 Kiểm tra chu kì lắc ngang 17

2.2.3 Điều kiện quay vòng 17

2.3 HIỆU CHỈNH MẠN KHÔ 18

2.3.1 Các thông số cơ bản 18

2.3.2 Chiều dài tính toán 18

2.3.3 Hiệu chỉnh mạn khô theo quy đinh 19

Chương 3 XÂY DỰNG TUYẾN HÌNH 21

3.1 LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ 21

3.3 KIỂM NGHIỆM LẠI LƯỢNG CHIẾM NƯỚC VÀ HOÀNH ĐỘ TÂM NỔI 26 Chương 4 BỐ TRÍ CHUNG TOÀN TÀU 30

4.1 KÍCH THƯỚC CƠ BẢN CỦA TÀU 30

4.2 PHÂN KHOANG CHO TÀU 30

4.2.1 Phân khoang theo chiều dài tàu 30

4.2.2 Phân khoang theo chiều cao tàu 31

4.2.3 Bố trí khoang két cho tàu 31

4.2.4 Bố trí buồng phòng, thiết bị trên boong 31

4.2.5 Bố trí các thiệt bị cho buồng phòng 31

4.2.6 Tính chọn thiết bị 31

4.2.7 Tính chọn thiết bị neo 32

4.2.8 Tính chọn xích neo 32

4.2.9 Tính chọn cáp kéo 32

4.2.10 Móc kéo 32

4.2.11 Tính chọn thiết bị chằng buộc 33

4.2.12 Thiết bị cứu sinh 33

4.2.13 Thiết bị tín hiệu ban đêm 33

4.2.14 Thiết bị cứu hỏa 33

4.2.17 Thiết bị hàng hải 34

Chương 5 TÍNH TOÁN KẾT CẤU THÂN TÀU 35

5.1 VẬT LIỆU CHẾ TẠO VÀ HÌNH THỨC KẾT CẤU 35

5.2 TÍNH TOÁN KẾT CẤU 36

5.2.1 Kết cấu dàn vách 36

5.2.2 Kết cấu dàn đáy 39

5.2.3 Kết cấu giàn mạn 43

5.2.4 Kết cấu dàn boong 48

5.2.5 Cột chống 60

5.2.6 Kết cấu thượng tầng – lầu 61

5.2.7 Sống mũi sống đuôi 64

5.2.8 Mạn chắn sóng 65

5.2.9 Tính toán liên kết 65

Chương 6 TÍNH NỔI 66

6.1 TÍNH TOÁN VÀ VẼ ĐỒ THỊ BONJEAN 66

6.2 TÍNH TOÁN CÁC YẾU TỐ THỦY LỰC 73

6.2.1 Tính toán các yếu tố đường nước 73

6.2.2 Các yếu tố thân tàu 77

Chương 7 CÂN BẰNG - ỔN ĐỊNH 81

7.1 TÍNH TOÁN VÀ VẼ ĐƯỜNG CONG CÁNH TAY ĐÒN HÌNH DÁNG 81

7.1.1 Dựng sường trebusep 81

7.1.2 Xác định hoành độ và cao độ trọng tâm 82

7.1.3 Xác định các yếu tố đường nước nghiêng 83

7.2 KIỂM TRA ỔN ĐỊNH THEO QUY PHẠM 98

7.2.1 Kiểm tra quy phạm theo tiêu chuẩn thời tiết 98

7.2.2 Tính moment lật 99

Chương 8 THIẾT BỊ ĐẨY TÀU 101

8.1 TÍNH SỨC CẢN TÀU KÉO 101

8.2 TÍNH TOÁN CHÂN VỊT 104

8.2.1 Thông số cơ bản 104

8.2.2 Tính toán chân vịt 104

8.3 XÂY DỰNG BẢN VẼ CHÂN VỊT 106

8.3.1 Xây dựng bảng tính hình bao duỗi phẳng 107

8.3.2 Xây dựng củ chân vịt 109

8.3.3 Xác đinh bán kính góc lƣợn 110

8.3.4 Chọn then 110

8.3.5 Xây dựng tam giác đúc 110

8.3.6 Kiểm tra sức bền chân vịt 111

KẾT LUẬN 114

TÀI LIỆU THAM KHẢO 115

Chiều cao mạn Chiều chìm

Hệ số béo thể tích

Hệ số béo đường nước

Hệ số béo sườn giữa

Hệ số béo lăng trụ Công suất máy Lượng chiếm nước Cao độ tâm nghiêng Chu kì lắc ngang Hoành độ tâm nổi Diện tích đường nước Khoảng sườn

Đặc trưng trang bị Chiều dày tôn Môđun chống uốn Moment quán tính Hoàng độ tâm diện tích đường nước Moment quán tính dọc

Moment quán tính ngang Thể tích chiếm nước Hoàng độ tâm nổi Cao độ tâm nổi Bán kính tâm nghiêng Bán kính tâm chúi Cao độ tâm nghiêng

Hệ số ma sát

Hệ số dòng theo

Hệ số dòng hút Công suất trục chân vịt Lực đẩy chân vịt Đường kính chân vịt

Tỷ số mặt đĩa Đường kính trung bình củ chân vịt Chiều dài củ chân vịt

m2

m kN.m

MỞ ĐẦU

Như chúng ta đã biết tàu thuỷ trở thành phương tiện vận chuyển hiệu quả về khối lượng hàng hoá cho các ngành kinh tế quốc dân, góp phần thúc đẩy sự phát triển kinh tế của các nước có các đường bờ biển dài Ở nước ta, với việc có đường bờ biển dài hơn 3.200 Km, đó là một lợi thế lớn về ngành đánh bắt thuỷ hải sản, vận tải đường biển Vì vậy, nước ta đã chú trọng đến ngành đóng mới tàu biển, mục tiêu đưa nước ta trở thành một trong những nước có ngành đóng tàu lớn nhất trên thế giới Cùng với đó chủ trương của nước ta là phát triển nền kinh tế tiến xa ra biển với đội tàu cá ngày càng hiện đại và phát triển cả về chất lượng lẫn số lượng, phục vụ cho nhu cầu khai thác thủy hải sản cho ngư dân Việt Nam nói chung và ngư dân miền Trung Việt Nam nói riêng

Trong khi khai thác, các loại tàu thuyền có thể gặp các hư hỏng như : chết máy, mất tính ăn lái các tính năng hàng hải khác, khiến cho tàu không thể hoạt động được, cũng không thể tự hành vào đất liền sửa chữa mà cần phải được một con tàu khác kéo

và lai dắt về đất liền để phục vụ cho việc sửa chữa Vì vậy đó là lý do em chọn đề tài “

Thiết Kế Tàu Kéo Biển Hạn Chế Cấp II, Công Suất 300HP Phục Vụ Ven Biển Miền Trung Việt Nam” làm Đề Tài Tốt Nghiệp của mình

Em xin chân thành cảm ơn các thầy, cô trong Khoa Cơ Khí Giao Thông đã tạo điều kiện cho em được làm đề tài Và đặc biệt em xin chân thành cảm ơn PGS.TSKH thầy Đặng Hữu Phú và thầy Nguyễn Văn Minh đã hướng dẫn và chỉ bảo tận tình để em

có thể hoàn thành tốt Đồ Án của mình Trong quá trình làm bài không tránh khỏi có sự sai sót, vì vậy em rất mong các thầy,cô sửa chữa để em có thể tiếp thu kiến thức nhiều hơn nữa

Đà Nẵng, ngày 10 tháng 6 năm 2013

Sinh Viên

Ngô Kim Du

Chương 1 TUYẾN ĐƯỜNG – TÀU MẪU

1.1 TUYẾN ĐƯỜNG

Tàu được thiết kế chạy tuyến hạn chế II nên để thuận tiện cho quá trình tính toán, chọn Đà Nẵng là nơi xuất phát, tàu đi tới những nơi xa bờ dưới 50 hải lý để kéo các tàu đang khai thác bị trục trặc, hư hỏng về bờ, hoặc kéo các công trình nổi ra khơi hoặc vào

để lắp đặt, sửa chữa hoặc làm nhiệm vụ cứu hỏa cho các công trình ngoài khơi gặp nạn 1.2 ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN

Khu vực biển miền trung chịu ảnh hưởng của khí hậu nhiệt đới gió mùa, khu vực biển Đà Nẵng nói riêng được chia làm 2 mùa rõ rệt mùa mưa từ tháng 8 đến tháng 12

có gió từ cấp 5 trở lên và thường có những con bão lớn vào thời gian này Các tháng còn lại thường ít mưa hoặc không có mưa, tuy nhiên vào tháng 1 đến tháng 3 biển thường có sương mù gây hạn chế tầm nhìn của tày thuyền

Phù hợp với chế độ gió mùa ở nước ta, trên vùng biển này hàng năm chế độ gió cũng biểu hiện 2 mùa rõ rệt:

+ Mùa gió Đông Bắc từ tháng 10 đến tháng 3 năm sau

+ Mùa gió Tây Nam từ tháng 4 đến tháng 9 hàng năm

Vùng biển Nghệ An - Thừa Thiên Huế:

Từ tháng 10 đến tháng 3 năm sau, do ảnh hưởng của địa hình nên gió mùa Đông Bắc ở đây bị lệch hướng trở thành Bắc và Tây Bắc Tốc độ trung bình (2,53) m/s, tốc

độ gió lớn nhất (1820) m/s

Từ tháng 4 đến tháng 9, hướng gió chính là Nam và Tây Nam Tốc độ gió trung bình khoảng (34) m/s, gió mạnh nhất (2024) m/s, khi có bão gió mạnh nhất có thể tới (3040) m/s Một điều đáng chú ý ở đây là trong tháng 4 và tháng 9 là thời gian chuyển tiếp giữa 2 hệ thống gió mùa nên trong thời kì này có thể thấy cả gió Bắc hoặc Đông Bắc và có khi có cả gió Tây Nam

Vùng biển Quảng Nam - Đà Nẵng - Khánh Hoà:

Chế độ gió vùng biển nay từ tháng 10 đến tháng 3 năm sau có đặc điểm tương tự vùng biển trên do ảnh hưởng của địa hình nên gió mùa Đông Bắc bị lệch hướng sang Bắc hoặc Tây Bắc Tốc độ trung bình (2,53) m/s, tốc độ gió lớn nhất (1820) m/s

Cuối tháng 3 đến giữa tháng 6 hướng gió chính là Đông và Đông Nam, tốc độ gió trung bình (34) m/s, tốc độ gió mạnh nhất (2224) m/s

Giai đoạn cuối thỏng 6 đến thỏng 9, giú mựa Tõy Nam hoạt động mạnh trờn toàn vựng biển này, hướng giú chớnh là Tõy hoặc Tõy Nam, tốc độ giú trung bỡnh (3,54) m/s, giú mạnh nhất (2426) m/s

- Mựa giú Đụng Bắc:

Vựng biển Nghệ An - Thừa Thiờn Huế cú chế độ súng với hướng chớnh là Đụng Bắc, độ cao súng trung bỡnh là (0,70,8) m, những thỏng đầu mựa độ cao súng trung bỡnh cú thể lớn hơn, khoảng (34) m Cỏ biệt cú năm ở ngay trạm khớ tượng Hũn Ngư

đo được độ cao sang là 7,5 m, hướng Bắc ĐụngBắc

Vựng biển Quảng Nam Đà Nẵng - Khỏnh Hoà cú hướng súng chớnh là hướng Bắc, cú khi Đụng Bắc, độ cao súng trung bỡnh (0,751) m, độ cao súng lớn nhất là (3,54) m

Mựa giú Tõy Nam:

Vựng biển Nghệ An - Thừa Thiờn Huế vào những thỏng đầu mựa (từ thỏng 4 đến thỏng 6) hướng súng chớnh là hướng Đụng Nam, độ cao súng trung bỡnh (0,50,7) m, độ cao súng lớn nhất (34) m Từ thỏng 7 đến thỏng 9, hướng súng chớnh là Tõy Nam, độ cao súng trung bỡnh (0,550,75) m, độ cao súng lớn nhất (2,53,5) m Khi cú bóo, súng cao nhất cú thể lớn hơn

Vựng biển Quảng Nam Đà Nẵng - Khỏnh Hoà cú súng giú với hướng chớnh là Tõy Nam tương tự như vựng biển trờn, độ cao súng trung bỡnh (0,751) m Bóo ở khu vực này cú cường độ khụng lớn nờn độ cao súng nhỏ hơn khu vực phớa Bắc

 Nhiệt độ không khí:

Mựa giú Đụng Bắc:

Nhiệt độ ở miền Trung đạt giỏ trị cao hơn so với vựng biển vịnh Bắc Bộ Nhiệt

độ trung bỡnh trong những thỏng giữa giú mựa Đụng Bắc (1921)0C, những thỏng đầu

và cuối mựa nhiệt độ khụng khớ trung bỡnh (2325)0C, nhiệt độ khụng khớ cao nhất trong những thỏng giữa mựa là (2830)0C, cũn những thỏng đầu và cuối là (3133)0C,

cỏ biệt cú những năm nhiệt độ cao trờn 350C Nhiệt độ khụng khớ thấp nhất trung bỡnh (68)0C, thấp nhất tuyệt đối (45)0C, những thỏng đầu và cuối mựa giỏ trị này cao hơn

Mựa giú Tõy Nam:

Nhiệt độ trung bỡnh (2830)0C, cao nhất (3234)0C, cao nhất tuyệt đối (3638)0C Cỏ biệt cú năm ở khu vực miền Trung đo được nhiệt độ khụng khớ cao nhất tại Hũn Ngư là 39,90C, ở Cửa Tựng là 40,70C Nhiệt độ khụng khớ thấp nhất trong mựa giú Tõy Nam trung bỡnh (1719)0C, cỏ biệt cú năm nhiệt độ khụng khớ xuống thấp dưới

150C

 Chế độ mưa:

Vùng biển Nghệ An - Thừa Thiên Huế:

Mùa mưa hàng năm bắt đầu từ tháng 8 và kết thúc vào tháng 12 hoặc tháng giêng năm sau, lượng mưa khoảng (22002400) mm và số ngày mưa trong năm khoảng (140145) ngày Riêng trong mùa mưa, lượng mưa khoảng (18002000) mm do ảnh hưởng của địa hình Lượng mưa lớn nhất trên 3000 mm, có năm đạt tới gần 5000 mm Biến trình năm của lượng mưa khu vực này cực đại vào tháng 9 hoặc tháng 10, cực tiểu vào tháng 2 hoặc tháng 3 Mùa khô kéo dài từ tháng 1 đến tháng 8, lượng mưa trung bình dưới 1000 mm với số ngày mưa dưới 10 ngày Lượng mưa lớn nhất ở khu vực này

có năm đạt trên 3000 mm, năm ít chỉ khoảng 1000 mm Hiện tượng mưa phùn hầu như không có

Vùng biển Quảng - Nam Đà Nẵng - Khánh Hoà:

Mùa mưa hàng năm bắt đầu từ tháng 3 và kết thúc vào tháng 11 Tổng lượng mưa hàng năm vào khoảng (10002000)mm, ít hơn so với khu vực trên Biến trình năm của lượng mưa ở khu vực này chỉ có một cực tiểu vào tháng 3 và một cực đại vào tháng

10

Mùa gió Tây Nam:

Dòng chảy ở khu vực này chịu sự chi phối của các dòng nước từ biển Đông đưa vào, ảnh hưởng của các dòng nước từ lục địa đổ ra không đáng kể mặc dù thời kỳ này nằm trong mùa mưa Với địa hình phức tạp, độ nghiêng mặt đáy tương đối lớn, có nơi chỉ cách bờ chừng 10 hải lí độ sâu đã là (50100) m Ngoài khơi xa độ sâu lớn nhất có thể đạt trên 400 m Dưới tác động trực tiếp của gió mùa Tây Nam cộng với các điều kiện địa lý ở trên, dòng chảy ở khu vực này tạo nên một xoáy thuận lớn ở khu vực miền Trung Phía Bắc của vùng từ (1618)N nước từ ngoài khơi đưa vào bờ, một phần tách

ra đưa vào vịnh Bắc Bộ và một phần đi xuống phía Nam chảy song song với đường bờ Vận tốc dòng chảy trong toàn vùng tương đối lớn, tốc độ trung bình khoảng (3040)cm/s, cực đại tới 75cm/s Theo độ sâu hướng chảy ít thay đổi Tới độ sâu 200m vùng biển miền Trung vẫn còn tồn tại xoáy thuận này Đến tầng 200m vận tốc dòng chảy chỉ còn bằng 1/3 vận tốc tầng mặt

Mùa gió Đông Bắc:

Hướng chảy có những nét tương tự mùa gió Tây Nam Dòng nước ngoài khơi biển Đông đi vào bờ, một phần được tách ra đi vào vịnh Bắc Bộ, phần còn lại đi xuống phía Nam Toàn vùng có một xoáy thuận lớn mà từ đó nó chi phối tới hướng của hệ thống dòng chảy Về cơ bản thì dòng chảy ở mùa này khác so với mùa gió Tây Nam, dòng nước từ phía Bắc đi xuống với tốc độ mạnh được ép sát gần bờ tới vĩ độ 9N mới đổi hướng chảy Vận tốc dòng chảy gần bờ rất lớn, tốc độ cực đại lên tới 150cm/s, còn trung bình khoảng 70 cm/s, ở phía Đông của vùng xoáy thuận dòng chảy có hướng N -

B nhưng vận tốc yếu hơn so với khu vực ven bờ Theo độ sâu hướng chảy bị thay đổi nhiều, ở độ sâu 200m phía Bắc vẫn duy trì hưóng chảy theo tầng mặt nhưng ở phía Nam hướng ngược lại với tầng mặt Vận tốc ở tầng này cũng giảm đi nhiều so với tầng mặt

 Nhiệt độ nước biển:

Từ Thừa Thiên Huế trở vào biển mang các đặc trưng của vùng biển sâu Nước có màu xanh, độ trong suốt lớn, biển thoáng, rộng, hoàn lưu nước trao đổi trực tiếp với biển Đông Vì vậy mà cấu trúc nhiệt độ ở đây phần lớn mang tính chất đại dương Trong vòng 1 năm, nhiệt độ nước biển luôn biến động, sự biến động lớn nhất xảy ra ở lớp nước từ mặt đến độ sâu 200m Nhiệt độ nước tầng mặt đạt giá trị cao nhất vào tháng

5, trung bình (2829)0C và thấp nhất vào tháng 1, trung bình (2224,7)0C

Từ tháng 1 đến tháng 3, nhiệt độ trong vùng tăng dần theo hướng từ bờ ra khơi

và từ Bắc vào Nam.Nhiệt độ nước tầng mặt dao động trong khoảng (21,528,5)0C thấp nhất ở dải hẹp ven bờ (1417)0C, khu vực ngoài khơi và phía Nam (24,528,4)0C

Vào thời kỳ gió mùa Tây Nam, nhiệt độ nước tầng mặt cao, trung bình vào khoảng (2730,2)0C

Độ mặn nước biển:

Theo độ sâu phân bố những lớp đặc trưng:

Lớp ngọt hóa tầng mặt có độ mặn dưới 33,66% do tác động của dòng nước cửa sông ven bờ và lượng mưa lớn trong mùa gió Tây Nam

Lớp đột biến có độ mặn cực đại, độ sâu phân bố nằm trong (50200)m Ở độ sâu 300m có độ mặn (34,535)%

Biên độ dao động độ mặn giữa 2 mùa không thể hiện rõ và quanh năm đều trên dưới 35%

Kết luận: Các đặc tính của điều kiện tự nhiên vùng biển duyên hải miền trung ,

độ cao sóng trung bình là (0,71) m thích hợp cho hoạt động hàng hải các tàu bè cỡ nhỏ

1.3 TÀU MẪU

Tàu mẫu là tàu có cùng công dụng, cùng cấp tàu và cùng vật liệu chế tạo Mặt

khác tàu mẫu còn có các thông số kĩ thuật không khác xa tàu thiết kế Các thông số tàu mẫu được tóm tắt trong bảng sau:

Bảng 1-1 Các thông số tàu mẫu

Chương 2 KÍCH THƯỚC CHỦ YẾU

2.1 XÁC ĐỊNH KÍCH THƯỚC VÀ TRỌNG LƯỢNG

2.1.1 Xác định chiều dài tàu

Chiều dài tàu kéo ven biển được tính theo công thức tại (Trang 52 – [1])

Trong đó:

A: Hệ số thực nghiệm tính chuyển từ tàu mẫu A = 17

Ltk : Chiều dài thiết kế của tàu (m)

P : Công suất tàu kéo ( HP) Thay số vào tao được

Chọn Lpp = 20,9 (m)

2.1.2 Xác định chiều rộng tàu

Chiều rộng tàu được xác định theo tỷ số của tàu mẫu

Vậy Chọn B = 5,55 (m)

2.1.5 Xác định sơ bộ các hệ số béo

Ta xác định các hệ số béo theo tàu mẫu ta được các hệ số như sau

21,36 0, 022( )

L

 

2 pp

L =17+1,36 -0,022( ) =20,88 m

L B

5, 73,111,83

m m

B

B T

20,9

B = =5,54 (m)3,77

5,5

1, 78( )3,11

D

1, 78.1, 42 2,53( )

Bảng 2-1 Các hệ số béo của tàu

2.1.7 Tính trọng lượng thân tàu

P01 = q01.D = =0,55.100,06= 55,035 (T) (2-3) Theo bảng 2-47 (Trang 102 - [2]) đối với tàu kéo diesel cỡ nhỏ q = (0,55-0,7) Chọn q01= 0,55

2.1.8 Tính trọng lượng thiết bị tàu

P02 = q02.D = 0,085.100,06 = 8,505 (T) (2-4) Theo bảng 1.4 (Trang 33- [3]) q02 = (6,4-8,8)% Chọn q02= 8,5%

2.1.9 Tính trọng lượng hệ thống tàu

P03=q03.D = 0,03.100,06 = 3 (T) (2-5) Theo bảng 1.4 (Trang 33- [3]) q03 = (1,6-3,8)% Chọn q03= 3%

2.1.10 Trọng lượng thiết bị năng lượng

P04 = q04.D = 0,2.100,06 = 20,013 (T) (2-6) Theo bảng 1.4 (Trang 33 - [3]) q04 = (10,9-24,7)% Chọn q04= 20%

2.1.11 Trọng lượng hệ thống điện

P06 = q06.D = 0,05.100,06 = 5 (T) (2-7) Theo bảng 1.4 (Trang 33 - [3]) q06 = (1,1-5,3)% Chọn q06= 5%

2.1.12 Trọng lượng dự trữ

P07 = q07.D =0,04.100,06= 4 (T) (2-8) Theo bảng 1.4 (Trang 33 - [3]) q06 = (1,6-4)% Chọn q06= 4%

2.1.13 Trọng lượng hàng lỏng cố định

P08 = q08.D = 0,015.100,06 = 1,5 (T) (2-9) Theo bảng 1.4 (Trang 33 - [3]) q06 = (0,9-2,2)% Chọn q06= 1,5%

2.1.14 Trọng lượng dự trữ lương thực và thuyền viên

 Xác định thời gian quay vòng của tàu

o Xác đinh vân tốc của tàu dựa vào công thức hải quân

Hệ số C đƣợc xác định dựa theo tàu mẫu

(2-10) Vận tốc tự do của tàu thiết kế đƣợc xác định

Chọn phạm vi phục vụ của tàu là L=100Hl thời gian ở cảng = 1 ngày, thời gian ở cảng bằng 20%( thời gian chạy tàu + thời gian ở cảng)

2.1.15 Trọng lượng dự trữ nhiên liệu

Chọn máy YC6M300C hãng YUCHAI Đức có:

Ne = 300 (Cv)

108,52.9, 7

59,33350

C HP

2/3 3

3 2/3

Ne = 2100 (vòng/phút) Hộp số MB242 Tỷ số truyển i = 3,04

ge = 139 g/cv/h Suất tiêu hao nhiên liệu

gd = 0,37 g/cv/h Suất tiêu hao dầu nhờn

k1 = 1,2 hệ số kể đến sóng gió và dự trữ hàng hải Kích thước: L.B.H = 1652x939x1262 (mm)

Dự trữ nhiên liệu được xác định theo công thức

Pdnl = k1.ge.Ne.t.10-6 = 1,2.320.1,39.91 = 4,86 (T) (2-13)

Với t = 91h Thời gian hoạt động

Dự trữ dầu nhờn được tính theo công thức

Pdn = k1.gd.Ne.t.10-6= 1,2.0,37.320.91.10-6 = 0,013 (T) (2-14)

P10 = Pdnl + Pdn = 4,86 + 0,013 = 4,87 (T) (2-15)

2.1.16 Các thành phần trọng lượng khác : Thiết bị hoa tiêu, phụ tùng

P11 = q11.D = 0,015.100,06 =1,501 (T) (2-16) Theo bảng 1.4 (Trang 33 – [3]) q11 = (0,81-2,71)% Chọn q06= 1,5%

Tổng các thành phần trọng lượng tàu

Pi = P01 +P02+P03+P04+P05+P6+P7+P8 + P9+ P10 + P11 = 99,848 (T) (2-17)

 Vậy lượng chiếm nước sơ bộ thõa mãn 2.2 TÍNH KIỂM NGHIỆM ỔN ĐỊNH TÀU

2.2.1 Tính cao độ tâm nghiêng

Theo Roach (Trang 117 - [2])

Trong đó:

SHP=m Ne =0,92.Ne = 288,96 cv: Công suất trục

m=0.92÷0.96 Với hệ truyền động gián tiếp bằng bánh răng

l =2.757 (m) = 9,04 (fut):Khoảng cách vuông góc giữa tâm mặt cạnh thân tàu và móc kéo

Mà [ h0 ]= ( 0,5÷0,7) → h0 thõa mãn điều kiện ổn định

2.2.2 Kiểm tra chu kì lắc ngang

Theo Trần Công Nghị (Trang 68 - [4])

Trong đó:

C = (0,72÷0,8) chọn C = 0,8

B = 5,55 m: Chiều rộng tàu

h0: Cao độ tâm nghiêng

Với tàu kéo [Tφ] = 3,5÷7 s Vậy tàu thiết kế có chu kì lắc ngang nằm trong khoảng cho phép

2.2.3 Điều kiện quay vòng

Do Ne/D > 1 nên ta phải kiểm tra điều kiện quay vòng của tàu

Mph≤Mchpk Trong đó:

 Moment nghiêng do lực ly tâm khi lượn vòng

(2-20)

 = 104,32 (T): Lượng chiếm nước tàu

Zg=Kg.H = 2,1 (kg = 0,83 hệ số thực nghiệm)

V0 vận tốc lúc tàu quay vòng lấy V0=5 m/s

 Moment cho phép khi quay tàu

Mchpq = 0,0087.D.h0.(ch - k) =0,0087.100,06.0,6(10,75-2) = 4,6 (Tm) (2-21)

D = 100,06 (T): Lượng chiếm nước tàu

h0 = 0,6 (m): Cao độ tâm nghiêng

ch =  = arctan(0,6/3,5) = 10,75 độ: góc nghiêng để nước không trào lên boong

 

f 0

k: góc nghiêng tĩnh định khi chịu kéo ngang (với tàu có chiều dài dưới 30 m k không được lớn hơn 120) lấy k = 20

Vậy điều kiện quay vòng được thõa mãn

2.3 HIỆU CHỈNH MẠN KHÔ

Mạn khô của tàu tính theo Qui Phạm phân cấp và đóng tàu biển vỏ thép theo QCVN 21/2010/BGTVT

2.3.1 Các thông số cơ bản

Bảng 2-2 Các thông số cơ bản của tàu

Chiều cao tiêu chuẩn của mép boong sinh hoạt htc 1.10 m

2.3.2 Chiều dài tính toán

Bảng 2-3 chiều dài tính toán của tàu

Chiều dài đường nước tại 0,85D : L0,85 21.91 m

Theo tập 7_chương VII (Trang 204 [5]) hiệu chỉnh mạn khô cho các tàu có chiều dài nhỏ hơn 24m.Trị số mạn khô tối thiểu được chọn theo bảng 11/7.4.1

Bảng 2-4 Trị số mạn khô tối thiểu theo quy phạm

Từ kết quả nội suy tuyến tính ta đƣợc trị số mạn khô cho tàu thiết kế có L=20,9m

là [F0]=381 mm

2.3.3 Hiệu chỉnh mạn khô theo quy đinh

2.3.3.1 Hiệu chỉnh mạn khô theo chiều dài tàu

F1= 381+7,5(100-21,68)(0,35-0/21,68 = 586,59 (mm)

2.3.3.2 Hiệu chỉnh mạn khô theo hệ số béo

Do hệ số béo  = 0,47 < 0,68 nên không cần phải hiệu chỉnh

2.3.3.3 Hiệu chỉnh mạn khô theo chiều cao mạn

F3= F1+(D-L/15)L/0,48 = 586,59+(2,53-21,68/15)21,68/0,48

2.3.3.4 Hiệu chỉnh mạn khô theo thượng tầng

Do E= 0 nên không phải hiệu chỉnh F4 = F3 = 635,58 (mm)

2.3.3.5 Hiệu chỉnh mạn khô theo độ cong dọc boong

Bảng 2-5 hiệu chỉnh mạn khô theo độ cong dọc boong

2x3 Ztt

Tích 3x5

Chênh lệch ở phần lái tàu (T2-T1)/8= -25,63 (mm)

Chênh lệch ở phần mũi tàu (T4-T3)/8= 337,11 (mm)

Mức thừa so với tiêu chuẩn (Mđ+Mm)/2=155,74 (mm)

Mức hiệu chỉnh và dung sai của độ cong TC Mc=M(0,75-S/2L)=86,28 (mm) Lƣợng thêm vào so với mức thiếu Ft= 86,28 (mm)

2.3.3.6 Mạn khô tính toán của tàu

F = 721,85 mm

2.3.3.7 Mạn khô tối thiểu theo quy chuẩn

Mạn khô tối thiểu mùa hè

2.3.3.10 Chiều cao thực tế của mũi tàu

htt=2325mm

Kết luận: Mũi tàu có chiều cao lớn hơn hơn yêu cầu htt>hmin

Chương 3 XÂY DỰNG TUYẾN HÌNH

3.1 LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ

Xây dựng tuyến hình tàu là một khâu quan trọng trong quá trình thiết kế tàu Đường hình dáng thân tàu có quan hệ trực tiếp tới tốc độ hành hải, tính ổn định , tính điều khiển và công nghệ đóng và sửa chữa con tàu

Đường hình tàu có thể đợc xây dựng từ nhiều phơng pháp khác nhau Đối với con tàu này em thực hiện theo phương án tính chuyển từ tàu mẫu

Bảng 3-1 Các thông số của tàu thiết kế và tàu mẫu

B k B

1,83

tk tm

d k d

Từ bảng trị số tuyến hình của tàu mẫu ta lần lượt nhân các tỷ số k2, k3 chiều rộng

và chiều cao của tuyến hình Ta được bảng trị số của tàu thiết kế

Bảng 3-2 Trị số tuyến hình tàu

SN

3.2 KIỂM NGHIỆM VÀ HIỆU CHỈNH TYẾN HÌNH

Bảng 3-3 Tính toán diện tích đường sườn lý thuyết như sau

Bảng 3-4 Kiểm nghiệm lại lượng chiếm nước và hoành độ tâm nổi

 Nghiệm lại hoành độ tâm nổi

o Hoành độ tâm nổi sơ bộ tàu đƣợc tính theo công thức

 Nghiệm lại hệ số béo,

Hệ số béo thể tích tính theo lý thuyết

(3-6)

(3-7)

 Nghiệm lại đường nước thiết kế vào các hệ số béo còn lại

o Bảng tính diện tích đường nước và moment quán tính đường nước được tính như sau

o Nghiệm lại diện tích đường nước thiết kế theo tuyến hình

i i S=ΔLk y =1,045.83,488=87,2 m (3-9)

(3-10)

o Nghiệm lại hệ số béo sườn giữa

(3-11) (3-12)

 Vậy tuyến hình tàu thiết kế thõa mãn

T T

Chương 4 BỐ TRÍ CHUNG TOÀN TÀU

4.1 KÍCH THƯỚC CƠ BẢN CỦA TÀU

Bảng 4-1 Kích thước cơ bản của tàu

4.2 PHÂN KHOANG CHO TÀU

4.2.1 Phân khoang theo chiều dài tàu

Khoảng sườn thực được xác định theo công thức 5.2.2 ( Trang 537 - [5])

a = 2L +450 = 2.17+450 ± 250 = 491 (mm) (4-1) Trong đó:

a : khoảng sườn thực (mm) L: Chiều dài thiết kế L = 20,9 (m) Chọn a = 500 mm

Tàu gồm 42 khoảng sườn thực tế được chia làm 5 khoang theo chiều dài tàu

Bảng 4-2 Phân khoang theo chiều dài tàu

4.2.2 Phân khoang theo chiều cao tàu

 Đáy đôi Sn8 ÷ Sn36 cao 760 mm: Bố trí các két dầu nhớt, dầu thải và két dằn

 Dưới boong chính: Bố trí các khoang két, buồng máy, buồng ở cho thuyền viên

 Boong lái: Bố trí thiết bị phục vụ công tác lái tàu

 Boong chính: Bố trí buồng ở và buồng sinh hoạt cho thuyền trưởng, máy trưởng

và các tiện nghi sinh hoạt cần thiết

o Bố trí buồng ăn, câu lạc bộ

o Đuôi tàu: Bố trí cọc bích, móc kéo…

o Phần mũi tàu bố trí cọc bích, cột kéo mũi, tời kéo cuốn cáp và máy thả xích neo

 Nóc boong lái: Bố trí rada, la bàn, còi hơi, tín hiệu đèn cờ

4.2.3 Bố trí khoang két cho tàu

o Sn2 ÷ Sn8 : Két dằn lái phải và trái

o Sn8 ÷ Sn13 : Két nhiên liệu phải và trái, dưới đáy đôi bố trí két dằn

o Sn13 ÷ Sn23: Buồng máy, dưới đáy đôi Sn13 ÷ Sn18 : Két dầu nhớt, Sn18

÷ Sn23: Két dầu thải

o Sn23 ÷ Sn32: Buồng thuyền viên Dưới đáy đôi bố trí két dằn

o Sn32 ÷ Sn 36: Khoang trống Dưới đáy đôi bố trí két dằn

o Sn36 ÷ mũi: Bố trí hầm xích neo, kho dây, két dằn mũi

4.2.4 Bố trí buồng phòng, thiết bị trên boong

o Sn17 ÷ Sn19 (Trái): Bố trí buồng CO2

o Sn19 ÷ Sn24 (Trái): Bố trí phòng sinh hoạt

o Sn17 ÷ Sn20+250 (Phải): Bố trí nhà tắm, nhà vệ sinh phục vụ thuyền viên

o Sn20+250 ÷ Sn24 (Phải): Bố trí nhà bếp

o Sn26 ÷ Sn30: Bố trí buồng thuyền trưởng và buồng máy trưởng

o Sn23÷Sn32 (Dưới boong chính) Bố trí buồng thuyền viên

4.2.5 Bố trí các thiệt bị cho buồng phòng

o Nhà tắm: Bố trí vòi hoa sen, móc treo quần áo, bồn rửa mặt, giá để xà bông, xà phòng, bóng điện …

o Nhà bếp: Bố trí bếp nấu, tủ lạnh, chậu rửa, giá để bát đũa

o Phòng ở: Bố trí 4 giường đơn 1900x760, tủ đơn, một bàn làm việc

o Kho dụng cụ: Để các dụng cụ hàng hải, phao cứu sinh, bình CO2…

4.2.6 Tính chọn thiết bị

Đặc trưng trang bị được tính theo công thức (Trang 478 – [6])

(4-2) Trong đó:

 NC : Đặc trưng trang bị

 D = 104,32 (T) : Lượng chiếm nước đầy tải của tàu

 Bmax = 5,55 m : Chiều rộng lớn nhất của tàu

N =D +2B H+0,1A=104,32 +2.5,55.5,769.141,8=100,38

 H = 5,769 m : Chiều cao từ đường nước mùa hè đến mép trên sàn boong tại chỗ mạn tàu có cabin cao nhất và cabin này không được nhỏ hơn 0,25Bmax

 A = 141,8 m2 diện tích hứng gió tới hạn trên tàu

4.2.7 Tính chọn thiết bị neo

Khối lượng neo được tính theo công thức (Trang 479 –[6])

Chọn Qn = 252 Kg (4-3)

k0= 0,76: Hệ số đối với tàu hạn chế cấp 2

 Đường kính xích neo không được bé hơn giá trị tính theo công thức (Trang

479 – [6])

chọn d = 16 mm (4-5) Trong đó:

Theo bảng tra (Trang 76 – [1]) Ta chọn cáp kéo làm từ sợi tổng hợp có đường kính d= 28mm, lực đứt dây T = 26,4 T, lực kéo trên móc R = 4,2 T, hệ số an toàn k = 6,3

 

L =160+0.035N =160+0,035.100.38=163,51 m

4.2.12 Thiết bị cứu sinh

- Bố trí 4 phao tại phòng thuyền viên và 1 phao có dây ném

- Trang bị 2 phao bè sức chở 6 người đặt 2 bên mạn

- Trang bị cứu sinh thoả mãn quy chuẩn việt nam 2010

4.2.13 Thiết bị tín hiệu ban đêm

Bảng 4-3 Thiết bị tín hiệu ban đêm

TT Tên thiết bị Góc chiếu sáng 0 Màu sắc Số lượng

c b

Bảng 4-4 Thiết bị cứu hỏa

4.2.15 Thiết bị tín hiệu ban ngày

Bảng 4-5 Thiết bị tín hiệu ban ngày

4.2.16 Thiết bị tín hiệu âm thanh

Bảng 4-6 thiết bị âm thanh

Chương 5 TÍNH TOÁN KẾT CẤU THÂN TÀU

5.1 VẬT LIỆU CHẾ TẠO VÀ HÌNH THỨC KẾT CẤU

 Vật liệu chế tạo

Vật liệu chế tạo là thép cấp A có các đặc trưng sau: chay = 235 Mpa

Với tàu nhỏ,để tiện cho công nghệ, ta chọn hình thức kết cấu theo hệ thống ngang Vách ngang kết cấu nẹp đứng xen kẽ nẹp khoẻ và có sống nằm

 Hình thức kết cấu

Chiều dài tính toán của tàu là chiều dài lớn hơn trong 2 chiều dài sau: 96% Chiều dài đường nước thiết kế Chiều dài nằm ngang từ giao điểm của đường nước thiết kế với mép trước của sống mũi đến tâm trục lái Theo bản vẽ bố trí chung ta có Lwl = 20,9

m Lpp = 20,9 m, vậy chiều dài tính toán = 20,9 m

Sơ đồ bố trí đáy đôi từ sườn 8 đến sườn 36 Các vách ngang được bố trí tại Sn2,

Sn 8, Sn 13, Sn 23, Sn 32, Sn 36 Thượng tầng được bố trí từ sườn 13 đến sườn số 30

Tàu kết cấu theo hệ thống ngang với khoảng cách sườn a = 500 (mm)

Theo 2B/4.6.1(Trang 532 – [5])khoảng cách các cơ cấu dọc được tính theo công

Hình 5-1 Sơ đồ bố trí khoang két và bố trí đáy đôi S=2L+550=2.20,9+550=591,8mm

5.2.1.2 Chiều dày tôn

Chọn khổ tôn để chế tạo vách ngang có chiều rộng là 1450 (mm)

Chiều dày tôn vách không đƣợc nhỏ hơn trị số tính theo công thức

2B/11.2.1(Trang 564 – [5])

(5-2) Trong đó:

S= 0,6 m Khoảng cách giữa các nẹp h: Khoảng cách thẳng đứng từ cạnh dưới của tấm tôn vách đến boong vách đo ở đờng tâm tàu(m), nhƣng không nhỏ hơn 3,4 m ở đây h =4,074m

Để ý đến lƣợng mòn gỉ trong quá trình khai thác tôn ta có

Trong đó:

t’= u.T/2 = 0,05.25 = 0,63( mm)

u = 0,05 mm/năm là lƣợng hao mòn trung bình trong năm

T = 25 năm là tuổi thọ của con tàu Suy ra t = 7,04 9(mm) chọn t = 8 (mm)

t=3,2S h +2,5=3,2.0,6 4,074+2,5=6,41(mm)

x

L50x30x5 3000x8

5.2.1.3 Nẹp vách

Môđun chống uốn của nẹp vách không nhỏ hơn trị số tính theo công thức

2B/11.2.3 (Trang 565 – [5])

W=2,8CShl2 = 2,8.0,8.0,6.3,324.1,52 = 10,05 (cm3) (5-4) Trong đó:

l= 1,5 (m) Chiều dài nhịp nẹp đo giữa các đế lân cận của nẹp kể cả chiều dài của liên kết(m).Do có sống vách nên l là khoảng cách từ chân của liên kết mút đến chiếc sống thứ nhất hoặc là khoảng cách giữa các sống vách

S = 0,6( m) Khoảng cách giữa các nẹp

h =3,324 (m) Khoảng cách thẳng đứng từ trung điểm của l, nếu là nẹp đứng, và từ trung điểm của khoảng cách 2 nẹp lân cận ở 2 bên của nẹp đang xét, nếu là nẹp nằm, đến đỉnh của boong vách đo ở đường tâm tàu(m) Nếu khoảng cách thẳng đứng này nhỏ hơn 6,0 m thì h đợc lấy bằng 1,2 m cộng 0,8 của khoảng cách thẳng đứng trục

C : hệ số ở bảng 2B/11.2(Trang 565 – [5]) Chọn liên kết kiểu A, nẹp đứng, liên kết bằng mã nên C = 0.8

C = 0,8 m h = 2,037 m

l = 4,074 m S = 1,6 m

Chọn thép làm sống đứng là thép chữ T Ta có bảng chọn thép sau

(mm)

F (cm2)

Zi (cm)

Fi.Zi (cm3)

Fi.Zi2 (cm4)

Io (cm4)

5.2.1.5 Sống nằm vách

Theo 2B/11.2.5(Trang 566 – [5])Mô đun chống uốn của tiết diện sống vách phải không nhỏ hơn trị số tính theo công thức sau:

Z = 4,75Shl2 = 4,75.5,55.3,35.1,82 = 286,13 (cm3) (5-6) Trong đó:

S =5,55 m : Chiều rộng của vùng mà sống phải đỡ

h =1,2 + 0,8.2,687 = 3,35 m : Khoảng cách thẳng đứng (m) đo từ trung điểm của l đối với sống đứng, hoặc đo từ trung điểm của S đối với sống nằm đến đỉnh boong vách ở đường tâm tàu Nếu khoảng cách thẳng đứng này nhỏ hơn 6,0 mét thì h được lấy bằng 1,2 mét cộng 0,8 lần khoảng cách thẳng đứng thực

l = 1,8 m: Chiều dài nhịp đo giữa các gối tựa lân cận của sống

Chiều dày tôn

Chiều dày bản thành của sống vách phải không nhỏ hơn trị số tính theo công thức sau:

t = 10S1 +2,5 = 10.0,11 + 2,5 = 3,6 mm chọn t = 6 mm (5-7)

Z

x

T150x6/90x7 814x8

S1 = 0,11 m Khoảng cách giữa các nẹp gia cường bản thành hoặc chiều cao tiết diện sống, lấy trị số nào nhỏ hơn, S = min(0,5; 0,11)

Zi (cm)

Fi.Zi (cm3)

Fi.Zi2 (cm4)

Io (cm4)

Giàn đáy kết cấu theo hệ thống ngang

- Khoảng cách giữa các đà nang đặc S1 = 1000 mm

- Khoảng cách giữa các đà ngang hở S2 = 1000 mm

5.2.2.1 Chiều dày tôn

Đáy là đáy đôi Dàn đáy kết cấu hệ thống ngang, đà ngang khoẻ đặt tại mỗi khoảng sườn

 Chiều dày tôn đáy dưới: Theo quy chuẩn phần 2B/24.3.4 chiều dày tôn đáy

khi kết cấu hệ thống ngang không được nhỏ hơn trị số sau

(5-8) Chọn t = 8 (mm)

Trong đó:

S = 0,5 mm Là khoảng cách các cơ cấu ngang

d = 1,78 m Là chiều chìm tàu

L = 20,9 m Là chiều dài tàu

 Chiều dày tôn đáy trên: Chiều dày dải tôn đỏy trờn được tớnh theo cụng

Chiều dày tôn hông theo 2B/4.7.3(Trang 533 – [5])Chiều dày tôn hông bằng chiều

dày tôn đáy trên cộng 1,5 vậy chiều dày tôn đáy trên t = 6+1,5 = 7,5 mm chọn t = 8 mm

5.2.2.2 Đà ngang đáy

 Đà ngang đặc :Theo quy chuẩn 2B/4.4.2(Trang 530 – [5]) Chiều dày đà ngang

đặc không được nhỏ hơn trị số tính theo công thức sau

Chọn t = 6 (mm) (5-11)

 Đà ngang hở : Theo quy chuẩn , nếu đáy đôi kết cấu theo hệ thống ngang thì ở

khoảng giữa hai đà ngang đặc tại mỗi mặt sườn phải đặt đà ngang hở theo yêu cầu ở 2B/4.5.Mô đun chống uốn (Z) của tiết diện dầm ngang đáy dưới phải không nhỏ hơn 30 cm3 và trị số tính theo công thức sau đây:

Z = CShl2 =6.2,32.1.1,52 = 31,2 (cm3) (5-12) Trong đó:

l =1,5 (m) Khoảng cách giữa các mã liên kết với sống chính và các mã liên kết với sống hông (m) Nếu đáy có sống phụ thì l là khoảng cách lớn nhất trong các khoảng cách từ nẹp đứng gia cường sống phụ đến mã (xem Hình 2B/4.1)

t=4,7 d+0.035L+2,5=4,7 1,78+0,035.20,9+2,5=6,22 (mm)

t=3,8S d +2,5=3,8 1,78+2,5=5,09 (mm)

t=0,65 L+2,5=0,65 20,9+2,5=5,47 (mm)