Tuyến đường - tàu mẫu

Nhiệm vụ thiết kế là thiết kế tàu chở hàng tổng hợp trọng tải 6800T - vận tốc 12hl/h, hoạt động trên vùng biển hạn chế II

Tuyến đờng - Tàu mẫu

I - Tìm hiểu tuyến đờng tàu hoạt động.

Nhiệm vụ thiết kế là thiết kế tàu chở hàng tổng hợp trọng tải 6800 T – vận tốc12hl/h, hoạt động trên vùng biển hạn chế II

Tuyến đợc chọn cụ thể là tuyến Hải Phòng Hồng Kông Tuyến Hải Phòng Hồng Kông là một trong những tuyến đờng mở sớm nhất của nớc ta Tàu từ Hải Phòng

-đi Hồng Kông phải vòng xuống dới eo Hải Nam xa thêm 180 hải lý Chiều dài toàntuyến là 734 hải lý

Tuyến đờng hoạt động của tàu bao gồm các yếu tố sau :

1 Điều kiện môi tr ờng , tự nhiên.

Điều kiện tự nhiên của vùng biển Hồng Kông tơng tự nh vùng biển Việt Nam làchịu ảnh hởng của khí hậu nhiệt đới gió mùa, thủy triều đều đặn, các dòng hải lu rất ít

ảnh hởng đến sự đi lại của tàu, song đi lên phía Bắc nên chịu ảnh hởng của gió mùa

Đông Bắc ở vùng biển này ma tập trung vào tháng 6, 7 Lợng ma trung bình 1964mm

Gió mùa Đông Bắc từ tháng 11 đến tháng 3 năm sau, thờng từ cấp 5ữ 7 Tạivùng biển Đông cơ thể xuất hiện bão đột ngột Từ tháng 11 đến tháng 4 năm sau thờng

có sơng mù nên tàu hành trình khó khăn

ở vùng biển này chịu ảnh hởng của dòng hải lu nóng chảy từ bờ biển Châu áphía Bắc rời theo bờ biển về Châu Mỹ quay về xích đạo tạo thành một vòng kín vàdòng hải lu lạnh chảy ngợc từ Bắc Mỹ về phía Nam theo bờ biển Châu á

2 Tình hình Cảng.

2.1 Cảng Hải Phòng.

Cảng Hải Phòng bao gồm : Cảng Chính, Cảng Chùa Vẽ, Cảng Vật Cách

2.2.1 - Điều kiện tự nhiên

Cảng Hải Phòng nằm ở hữu ngạn sông Cửa Cấm ở vĩ độ 20052' Bắc và kinh độ

- Từ tháng 4 đến tháng 9 : gió Nam - Đông Nam

Cảng Hải Phòng cách phao số 0 khoảng 20 hải lý Từ phao số 0 vào Cảng phảiqua luồng Nam Triệu, kênh đào Đình Vũ rồi vào sông Cửa Cấm Cảng Hải Phòng nằm

ở vùng trung chân sông Hồng Sông Hồng mang nhiều phù sa nên tình trạng luồnglạch vào Cảng không ổn định

Từ nhiều năm nay luồng vào Cảng Hải Phòng thờng xuyên phải nạo vét nhngchỉ sâu đến - 5,0m đoạn Cửa Cấm và -5,5m đoạn Nam Triệu Tuy nhiên những nămgần đây luồng vào Cảng bị cạn nhiều, sông Cấm chỉ còn -3,9 đến - 4,0 m nên tàu vào

ra rất hạn chế về trọng tải Cảng chỉ có một chỗ quay tàu ở ngang cầu N08 (có độ sâu-5,5 m đến -6,0m, rộng khoảng 200m)

Cảng Vật Cách nằm ở hữu ngạn sông Cửa Cấm, cách Hải Phòng về phía thợng

lu khoảng 12m, chế độ thủy văn tơng tự cảng chính

2.1.2 - Cầu tầu và kho bãi.

* Cảng chính:

- Cảng chính có 11 bến đợc xây dựng từ năm 1967 và kết thúc vào năm 1981,dạng tờng cọc ván thép một neo với tổng chiều dài 1787 m Trên mặt bến có cần trụccổng có sức nâng 5 - 16 tấn Các bến đảm bảo cho tàu 10.000 tấn cập cầu

Từ cầu 1 đến cầu 5 thờng xếp dỡ hàng kim khí, bách hóa, thiết bị Bến 6 - 7 xếp dỡhàng nặng, bến8, 9 xếp dỡ hàng tổng hợp Bến 11 xếp dỡ hàng lạnh

Toàn bộ kho của Cảng có tổng diện tích là 46.800 m2 có đờng sắt trớc bến, saukho thuận lợi cho việc vận chuyển, đờng sắt trong Cảng có khổ rộng 1m, chiều dài1500m.

Ngoài diện tích kho, còn có các bãi chứa hàng với tổng diện tích 183.000 m2

* Cảng Chùa Vẽ

Theo thiết kế Cảng Chùa Vẽ có 5 bến với tổng chiều dài 810m và sản lợngthông qua hàng năm là 1.600.000 tấn Hiện tại đã xây dựng đợc bến phụ, bến 1-2 vớichiều dài 330 m dạng bến cọc bê tông cốt thép

Hiện nay Cảng đã đợc lắp dàn cần trục cổng nâng Container chuyên dụng vàchủ yếu xếp hàng Container, sắt thép, hàng kiện, gỗ

Cảng cung cấp lơng thực, thực phẩm bất kỳ lúc nào

Khả năng thông qua cảng khoảng 37 triệu tấn/năm trong đó chủ yếu là hàngnhập khẩu

tµu mÉu

Th«ng sè Hïng

v-¬ n g 02

Để tránh những nhợc điểm của phơng pháp thiết kế mới, phát huy đợc những u

điểm của tàu đã đợc khai thác tôi lựa chọn phơng pháp thiết kế theo tàu mẫu, vàcác công thức thực nghiệm

2 Tính toán kích thớc chủ yếu:

Để xác định kích thớc chủ yếu của tàu, ngời ta thờng dựa vào hệ số trọng tải hànghoá hoặc theo số liệu thống kê Hệ số này dựa vào kích thớc, kiểu tàu, vận tốc vàcác trang thiết bị… Hệ số này càng lớn thì khả năng vận tải càng lớn, tính kinh tếcàng cao

n sb D

Theo STKTĐT-T1 (Bảng 2-7) L/B = 5,5 ữ 8 (cho tàu hàng).

Lựa chọn tỉ số L/B phải phù hợp tính năng trên tuyến hành trình Hải Hồng Kông

Phòng-Chọn L/B = 6,1

Tỉ số B/T:

- Ngày nay khi thiết kế tàu hiện đại ngời ta đa ra tỉ số B/T tối u sau:

r

v F

Trong đó: v = 12.0,515 =6,18 m/s

g- Hệ số béo diện tích đờng nớc α :

Theo Linhlad

α = δ1/2 - 0,025 = 0,846 Chọn α = 0,85

h- Hệ số béo sờn giữa

Theo hình (2-23) STKTĐT-T1 cho số liệu phân tích từ những thí nghiệm mô hìnhtàu ven biển

0,88

δ α

Vậy thoả mãn điều kiện ổn định

3.3- Kiểm tra theo tỉ số h = H/T

r* 2 z*c.T k G H h ominT

B

≥

− +

r* 2 *c. G h omin

H

T H

T H k H

T T z H

T T

B

≥

− +

* 2

o G

H

k H

T z H

T T

z h

b

≥

− +

r* 2 *c G h omin

H

h k z

Vế phải của(2) = 0,85.1,35/9,6 = 0,119

Vế trái của (2) = 0,089.2,42 + 0,536 – 0,593 = 0,456

Vậy thoả mãn điều kiện ổn định h = H/T

3.4- Kiểm tra điều kiện lắc ngang

Theo bảng 2-74 STKTĐT-T1 có:

τ = 7 ữ 12 s → τmin = 7 sTính toán chu kì lắc theo CT (2-135):

0

2 G 2

h

Z 4 B 58 ,

Mạn khô tối thiểu với tàu hoạt động ở khu vực hạn chế cấp II

Theo bảng 11/6.2 (QP Mạn khô) trị số mạn khô tối thiểu cho tàu loại B

3- Điều chỉnh theo hệ số béo δ : (Theo 4.4.3 – QPMK)

4- Hiệu chỉnh theo thợng tầng: (Theo 4.4.6 – QPMK)

Chiều dài của thợng tầng: LTT = 20m

E/L = 0,19

Số phần trăm giảm cho các tàu loại B

5- Hiệu chỉnh theo chiều dài tàu:

Tàu có chiều dài > 100m nên không hiệu chỉnh

6- Hiệu chỉnh theo độ cong dọc boong

+Chiều cao tiêu chuẩn của thợng tầng (theo Bảng 11/4.4)

Nội suy: L = 104 → htc = 2,09 (m)+Chiều cao thực tế thợng tầng: htt = 10,2 (m)

→ Z = htt - htc = 8,11 (m)

→ 0,444 Z = 3,6 (m) 0,111 Z = 0,9 (m)Cộng các trị số trên vào bảng tung độ độ cong dọc boongtheo tiêu chuẩn Bảng11/4.5 (QPMK):

Độ cong dọc boong tiêu chuẩn Độ cong dọc boong thực tế

Tung độ thực tế (mm)

Tung độ thực tế (mm)

1424241

8791584206027619762610

VËy m¹n kh« vïng mòi tho¶ m·n quy ph¹m

C- KÕt luËn chung:

M¹n kh« cña tµu tho¶ m·n quy ph¹m

5- NghiÖm l¹i lîng chiÕm níc theo träng lîng thµnh phÇn

ms

ξ =

-> Rms = 1,76.10-3.104.(12.0,515)2/2.2654 = 9275,98 (kG).

Tính lực cản d theo phơng pháp Stumpp Giới hạn phơng pháp:

L/B = 6 ữ 8,5; B/T = 2 ữ 5

ψ = 5 ữ 6,75; δ = 0,6 ữ 0,75

Fr = 0,15 ữ 0,33Tàu thiết kế có:

No = 1,05 (Rms + Rd) v/ 75Trong đó: v (m/s), R (kG)

5.6- Träng lîng thiÕt bÞ hoa tiªu:

P07 = 30 (T) lÊy theo tµu mÉu

+ knl = 1,09 0,03 = 1,06 ± ữ 1,12 Là hệ số dự trữ nhiên liệu Chọn knl = 1,1+ kM = 1,15 ữ 1,22 Là hệ số dự trữ đi biển Chọn kM = 1,2

+ Pnl = 0,11 ữ 0,14 (KG/kw.h) Là suất tiêu hao nhiên liệu của động cơ chính.Chọn Pnl = 0,12(KG/kw.h)

+ t = 10 ngày = 240 h là thời gian hành trình đến lần lấy nhiên liệu tiếp theo.+ N = 3600 cv = 2647,1 (Kw) Là công suất của động cơ chính

Vậy lợng chiếm nớc thiết kế thoả mãn

6- Kiểm tra dung tích khoang hàng cho tàu chở hàng có buồng máy đặt ở đuôi:

+ Dung tích khoang hàng khi chở hàng cần có:

Wh = kng Lh.δpp.B.(H – Hdd) (5.41) – (LTTKTT)Trong đó:

Hdd : Là chiều cao đáy đôi B/16 ≥ hdd chọn hdd = 1,2 m

H = 9,6 m là chiều cao mép boong

B = 17m là chiều rộng tàu

Lh = 76,62 m là chiều dài các khoang hàng

δpp Là hệ số béo thể tích lý thuyết của khoang hàng

δpp = δ + 0,1 = 0,86

Kng là hệ số điền đầy khoang hàng

Kng = 0,98 ữ 1 chọn kng = 1Suy ra Wh = 9431.65 m3

Tàu thừa dung tích một lợng nhỏ

∆W = (9431.65 - 9340)/9340 = 0,007 = 0,98%

kết luận :

Bộ kích thớc của tàu đảm bảo sơ bộ các yêu cầu về ổn định , chòng

chành , dung tích , lợng chiếm nớc Sau khi xây dựng tuyến hình sẽ kiểm tra

l¹i mét c¸ch cô thÓ h¬n

Tµu thiÕt kÕ cã c¸c th«ng sè chñ yÕu :

− ChiÒu dµi thiÕt kÕ L = 104 m

Mỗi một loại tàu lại có những yêu cầu về tính năng riêng do đó tuyến hìnhtừng loại tàu cũng khác nhau Trong khi thiết kế phải chú ý đến đặc điểm của con tàu mà thiết kế đờng hình dáng cho thích hợp Tuy vậy cũng có thể đa ra một số yêu cầu chung khi thiết kế tuyến hình Đó là :

- Tối u hóa về mặt sức cản

- Đảm bảo cho tàu vận hành tốt trên sóng

- Phối hợp tốt với sự làm việc của thiết bị lái và thiết bị đẩy

- Thuận lợi cho quá trình công nghệ

Thiết kế tuyến hình cũng có nhiều phơng pháp nh tính chuyển từ tàu mẫu , thiết kế theo mô hình , thiết kế mới , phơng pháp tính chuyển cục bộ Mỗi ph-

ơng pháp có những u điểm nhợc điểm riêng

ở đây tôi chọn phơng pháp tính chuyển từ tầu mẫu , phơng pháp này dựa vào việc thống kê các tầu mẫu từ đó lựa chọn ra các thông số thích hợp để tận dụng cho tàu cầnthiết kế

1.1 Các thông số chủ yếu của tàu mẫu :

Chiều dài thiết kế : LTK = 94,5 m

1.2 Kích th ớc chủ yếu tàu thiết kế :

Chiều dài thiết kế : LTK = 104 m

Các hệ số béo :

CD1 CD2 CD3

1 , 7 T T

1 17

17 B

B

1 , 1 5 , 94

104 L

L

M

TK T M

TK B M

TK L

=

=

= λ

=

=

= λ

=

=

= λ

Hình dáng mũi và đuôi tàu :

+ Mũi tàu : mũi tàu có ảnh hởng đến sức cản sóng và tính ổn định của tàu

+ Đuôi tàu : chọn đuôi tàu có dạng tuần dơng hạm , dạng đuôi nay có u điểm làm tăngchiều dài ngập nớc , giảm góc đờng nớc đuôi tàu , hạ thấp lực cản d

CD1

20

CD3 CD4

CD2

Hình dáng đuôi trên đờng nớc thiết kế phụ thuộc điều kiện công nghệ , tính thẩm mỹ và bảo vệ chong chóng khi tàu lùi hoặc tiến cũng nh làm cong diện tích mặt boong

2 Nghiệm lại lợng chiếm nớc và các thông số của tàu thông qua tuyến hình vừa xây dựng

§N yi ∑yi Ωi §N yi ∑yi Ωi

§N yi ∑yi Ωi §N yi ∑yi Ωi

NghiÖm l¹i lîng chiÕm níc :

i i c

k

i k L

X

ω

ω

= 0,813 (m)

i yi Ki L

.

.

-1,54 (m)

Bố trí chung toàn tàu

1 Những yêu cầu cơ bản về bố trí chung toàn tàu

Tàu thuỷ đợc chia làm 2 phần chính : Thân chính và thợng tầng :

- Thân chính : là phần không gian của tàu đợc khép kín bởi : kết cấu dàn đáy +

kết cấu dàn mạn và kết cấu dàn boong

- Thợng tầng : là phần không gian nằm ngay trên boong chính Thợng tầng có

thể bao gồm thợng tầng mũi , thợng tầng đuôi thợng tầng giữa

Khi btc chung toàn tàu phải chú ý đến các yêu cầu sau :

- Phải tuân theo các quy định của quy phạm về : tính ổn định, tính chống cháy, tính chống và sức bền tàu

- Phải đảm bảo đủ dung tích các khoang

- Đảm bảo cân bằng tàu , sức bền dọc trong quá trình hàng hải

- Các trang thiết bị phải bố trí hợp lý thao tác đúng , dễ dàng và phải tuyệt đối an toàn

- Các lối đi lại phải an toàn , thuận lợi trong quá trình hàng hải và ở mọi điều kiện của thời tiết

- Ngoài các yêu cầu trên cần phải chú ý đến các yêu cầu của chủ tàu trong điều kiện có thể của quy phạm

- Từ # 0 ữ # 9 là chiều dài khoang đuôi Lđ = 5,4 (m) :

với khoảng sờn a = 600 (mm)

- Từ # 9 ữ # 33 là chiều dài khoang máy LM = 15,6 (m) : với khoảng sờn a = 650 (mm)

- Từ # 33 ữ # 65 là chiều dài khoang hàng I LKHI = 19,2 (m) : với khoảng sờn a = 600 (mm)

- Từ # 65 ữ # 97 là chiều dài khoang hàng II LKHII = 19,2 (m) : với khoảng sờn a = 600 (mm)

- Từ # 97 ữ # 129 là chiều dài khoang hàng III LKHIII = 19,2 (m) : với khoảng sờn a = 600 (mm)

- Từ # 129 ữ # 161 là chiều dài khoang hàng IV LKHIV = 19,2 (m) : với khoảng sờn a = 600 (mm)

- Từ # 161 ữ # 170+400 là chiều dài khoang mũi Lm = 6,2 (m) : với khoảng sờn a = 600 (mm)

Số vách kín nớc là : n = 6 vách

2.3- phân khoang theo chiều cao tàu

- Chiều cao đáy đôi xác định: hdd >B/16 = 1,1m Chọn hdd = 1,2m

- Khoang máy đặt ở đuôi tàu Chiều cao lầu đợc xác định theo:

LK/L = 1,25 ữ 1,47 Chọn LK = 1,47.L = 153m

-> Chiều cao thợng tầng ht = 13m

3 bố trí chung:

3.1 Đáy đôi:

Đáy đôi kéo dài từ Sn9 đến Sn33 (cao 1300)

- Từ đuôi – Sn9: Khoang đuôi có các két nớc ngọt (T,P), két dằn No6

- Từ Sn9 – Sn33: Đáy đôi trong buồng máy phân chia nh sau: Sn9 – Sn14: két gom nớc, Sn14 – Sn18: két dầu bẩn, Sn16 – Sn27: két dầu nhờn tuần hoàn, Sn18 – Sn33: 2 két dầu đốt DO No2 (P,T).

- Từ Sn33 – Sn65: có 2 két dằn No5 (T,P) và két dầu HFO No2

-Từ Sn 65 – Sn97: có 02 két dằn No4 (T,P) và 02 két dầu HFO No1 (T,P)

- Từ Sn97 – Sn129: 02 két dằn No3 (T,P)

- Từ Sn129 – Sn161: 02 két dằn No2 (T,P)

- Từ Sn 161 – mũi: Két dằn No1 (két dằn mũi ) và thùng xích neo

3.2 Dới boong chính (trên đáy đôi):

- Từ Sn9-Sn33: Buồng máy trong đó bố trí máy chính, các thiết bị động lực, tàu bè, các két nớc ngọt (từ Sn9-Sn16: 2 két nớc ngọt (T,P)) và 2 két dầu đốt DO (từ Sn 26-Sn33: T,P)

- Từ đuôi cho đến Sn1 bố trí buồng máy lái, buồng CO2, kho lạnh thực phẩm…

- Boong chính phía trên khoang máy là khu vực sinh hoạt (10 buồng ở) của thuỷ thủ vàthợ máy, buồng máy nén lạnh, kho và lối thoát nạn từ buồng máy

- Từ Sn150 đến mũi: các nhà kho dới boong dâng mũi

3.4 Trên boong dâng lái và boong dâng mũi:

- Từ đuôi đến Sn5: Bố trí thiết bị chằng buộc, cột bích, tời, neo đuôi…

- Từ Sn5 - Sn33: Khu vục sinh hoạt thuyền viên gồm: Bếp, buồng ăn thuỷ thủ, buồng

ăn sĩ quan và 05 buồng ở cho sỹ quan

- Từ Sn150 đến mũi: Bố trí cột đèn hiệu mũi, thiết bị chằng buộc, thiết bị neo (tời neo, tời cô dây, cột bích…)

3.5 Trên boong A:

- Từ Sn5 đến Sn33: Trạm y tế, CLB sỹ quan, buồng quạt điều hoà trung tâmvà 05 buồng ở cho sỹ quan

3.6 Trên boong B:

- Từ Sn 10 đến Sn33: Khu nhà ở cho chỉ huy tàu: thuyền trởng, máy trởng, phó 2

3.7 Trên boong buồng lái:

- Từ Sn 21 – Sn33: Bố trí buồng lái, buồng VTĐ, buồng hải đồ

3.8 Trên nóc buồng lái:

- Từ Sn23,5 – Sn33,5: Gồm cột đèn hiệu, radar, la bàn, anten,…

4.trang bị nội thất:

4.1 Buồng sinh hoạt câu lạc bộ sỹ quan:

-4.2 Buång sinh ho¹t c©u l¹c bé thuû thñ:

-Bµn lµm viÖc 600x800 1c¸i 1c¸i

§ång hå treo têng 1c¸i

Mãc treo quÇn ¸o 1c¸i

C¸c rÌm che cöa sæ

-4.5 Buång ë cña c¸c h¹ sü quan:

C¸c rÌm che cöa sæ 1c¸i

Trang bÞ mét sè dông cô y tÕ kh¸c

4.8 Buồng lái:

Ghế xoay buồng VTĐ 2cái

Rèm che cửa sổ, quây

buồng VTĐ, buồng hải đồ

, 0 100

.

L

T L q

+p = 1 Do bánh lái đặt trực tiếp sau chân vịt

+q = 1 Đối với tàu hàng

+L = 104(m) Chiều dài tàu

+T = 7,1(m) Chiều chìm

⇒ Amin=11,725(m2)

Vậy Abl=12(m2) là thoả mãn.

1.2 Hệ số cân bằng K:

Với bánh lái đơn giản K= 0,25 ữ 0,35 chọn K= 0,25

Mục đích:tránh cớp lái và chấn động vùng đuôi

1.3 Chiều cao bánh lái h:

-Chiều cao bánh lái (hbl) chọn phụ thuộc tuyến hình phần đuôi tàu

Chọn hbl = 4(m)

-Chiều rộng bánh lái

bbl = Abl/hbl = 3(m)1.4 Profin bánh lái:

-Chọn kiểu NASA- 0012

-Chiều dày profin lớn nhất: t = t −b= 0,12x3 = 0,36

1.5 Hệ số kéo dài bánh lái(λ):

λ = hbl/bbl = 4/3 = 1,31.6 Vị trí đặt trục lái:

Mỗi một bơm có thể đợc điều khiển trực tiếp băằng tay

Máy lái đợc gắn trực tiếp với 1 bánh lái quay từ 35o mạn này sang 30o mạn kia với thời gian không quá 28s theo quy phạm

3 Máy neo:

Hai máy neo kiểu điện – thuỷ lực với hộp số giảm tốc hở đặt trên boong mũi.Máy neo có tang xích, 1 tang cuốn cáp và tang cong

Tang cong gắn trực tiếp với trục chính của máy neo và không có ly hợp vấu Tang cuốn cáp dùng với φ55mm, lợng chứa cáp trên tang đến 200m.

Máy neo đợc điều khiển trực tiếp bằng van điều khiển tay

4 Tời chằng buộc:

Hai tời chằng buộc kiểu điện – thuỷ lực với hộp giảm tốc hở đặt ở boong sau lái theo bản vẽ bố trí chung

Tời chằng buộc có tang cuốn cáp và một tang cong

Tang cuốn cáp đợc đóng mở bằng ly hợp vấu và đợc giữ bằng phanh

Tang cong gắn trực tiếp với trục chính và không có ly hợp vấu, tang cuốn cáp dùng cho cáp φ55mm, lợng chúi cáp trên tang đến 200m

Tời chằng buộc đợc điều khiển trực tiếp bằng van điều khiển tay

5 Thiết bị neo và thiết bị chằng buộc: