ĐỒ án môn học THIẾT kế hệ THỐNG ĐỘNG lực tàu THỦY II tàu dầu sức chở 9000 tấn

Kết quả xác định sức cản tàu theo Papmiel Bảng 2.2 Kết quả xác định sức cản tàu theo Papmiel 1 Tốc độ tính toán VS, KHOA MÁY TÀU BIỂN - TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM VŨ VĂN NAM LỚP

Trang 1

1 GIỚ THIỆU CHUNG

1.1.GIỚ THIỆU VỀ TÀU

Tàu dầu 9000 tấn được thiết kế đảm bảo cấp không hạn chế theo Quy phạm

phân cấp và đóng tàu vỏ thép – 2010, do Bộ Khoa học Công nghệ và Môi trườngban hành Phần hệ thống động lực được tính toán thiết kế thoả mãn tương ứngCấp không hạn chế theo TCVN 6259 – 3 : 2010

1.1.4 Các thông số cơ bản phần vỏ tàu

– Chiều dài lớn nhất Lmax = 113,2 m.

– Chiều dài giữa hai trụ Lpp = 105,70 m.

TCVN 6259 : 2010 – Quy phạm phân cấp và đóng tàu vỏ thép, 2010

1.1.7 Công ước quốc tế áp dụng

(1) Công ước quốc tế về an toàn sinh mạng con người trên biển, 1974(SOLAS, 74);

KHOA MÁY TÀU BIỂN - TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM VŨ VĂN NAM

LỚP MTT53–ĐH1

Trang 2

(2) Công ước quốc tế về mạn khô tàu biển, 1966 (LOAD LINES, 66);

(3) Công ước quốc tế về ngăn ngừa ô nhiễm biển do tàu gây ra, 73/78(MARPOL, 73/78);

(4) Qui tắc quốc tế tránh va trên biển, 1972 (COLREG, 72);

(5) Công ước đo dung tích tàu biển, 1969 (TONNAGE, 69);

(6) Nghị quyết của Tổ chức lao động quốc tế (ILO)

LỰC

1.2.1 Bố trí buồng máy

Trong buồng máy lắp đặt 01 máy chính và các thiết bị phục vụ hệ thống độnglực, hệ thống ống toàn tàu Điều khiển các thiết bị được thực hiện tại chỗ trongbuồng máy Điều khiển máy chính được thực hiện tại chỗ trong buồng máy hoặc

từ xa trên buồng lái Một số bơm chuyên dụng có thể điều khiển từ xa trên boongchính như bơm vận chuyển dầu đốt, bơm nước vệ sinh, sinh hoạt, các quạt thônggió

Tàu được bố trí 01 hệ trục chân vịt nằm trên mặt phẳng dọc tâm tàu Đường tâm của hệ trục song song và cách đường chuẩn 2100mm Hệ trục chân vịt bao gồm 01 trục chân vịt và 01 đoạn trục trung gian với chiều dài toàn bộ hệ trục chânvịt là 8850 mm

Hệ trục chân vịt được đỡ trên 03 gối đỡ Trục chân vịt có đường kính cơ bản

300 mm, được nhà chế tạo cung cấp đồng bộ với máy chính Gối đỡ trong ống bao được bôi trơn bằng nước ngoài tàu nhờ bơm nước biển làm mát máy chính

1.2.2 Máy chính

Máy chính có ký hiệu 6UEC33LSII do hãng Mitsubishi sản xuất, là động cơ

diesel 2 kỳ, 6 xy lanh, tác dụng đơn, tăng áp bằng tua bin khí xả , dạng thùng, mộthàng xy lanh thẳng đứng, khởi động bằng khí nén., đảo chiều bằng hộp số, làmmát gián tiếp 2 vòng tuần hoàn, bôi trơn bằng dầu áp lực tuần hoàn các te khô,điều khiển tại chỗ hoặc từ xa trên buồng lái

1.2.2.1 Thông số cơ bản của máy chính

Trang 3

– Suất tiêu hao nhiên liệu, [ge] 190 g/kW.h

– Suất tiêu hao dầu nhờn, [gm] 1,1 g/kW.h

– Thứ tự nổ 1 – 5 – 3 – 6 – 2 – 4 – Tốc độ trung bình của piston 9,09 m/s

– Khối lượng động cơ [G] 60 tons

– Chiều dài bao lớn nhất [Le] 6593 mm

– Chiều rộng bệ động cơ [We] 1890 mm

– Chiều cao [He] 3539 mm

– Khoảng cách giữa hai tâm xi lanh liên tiếp 515 mm

– Khoảng cách từ tâm xi lanh cuối đến bánh đà 674 mm

1.2.2.2 Thiết bị kèm theo máy chính

– Bơm LO bôi trơn máy chính 01 cụm

– Bầu tiêu âm 01 cụm

– Ống bù hòa giãn nở 01 đoạn

1.2.3 Tổ máy phát điện

1.2.3.1 Diesel lai máy phát

Diesel lai máy phát có ký hiệu 6NY16L-HN, là diesel 4 kỳ tác dụng đơn, mộthàng xy-lanh thẳng đứng, tăng áp, làm mát gián tiếp hai vòng tuần hoàn, bôi trơn cưỡng bức Máy phát phải có giấy chứng nhận ngăn ngừa ô nhiễm khí thải.Hai động cơ được bố trí đối xứng nhau qua mặt phẳng dọc tâm tàu

– Công suất định mức, [Ne] 265 kW.

Trang 4

– Điện áp 440 V.

1.2.3.3 Thiết bị kèm theo tổ máy phát điện

– Máy phát điện một chiều 01 cụm

Trang 5

1.3.1.5 Két dầu bôi trơn dự trữ

– Công suất động cơ điện 26 kW.

Trang 6

1.3.2.4 Tổ bơm vận chuyển dầu đốt

Trang 7

– Công suất động cơ điện 7,5 kW.

1.3.5 Các thiết bị buồng máy khác

1.3.5.1 Cầu thang buồng máy

– Cửa thông biển chính 01

– Cửa thông biển sự cố 01

2 SỨC CẢN, THIẾT KẾ SƠ BỘ CHONG CHÓNG

2.1 Tính sức cản tàu

2.1.1 Các số liệu cơ bản

– Chiều dài giữa hai trụ Lpp = 105,7 m

Trang 8

– Chiều rộng lớn nhất Bmax = 17,60 m

2.1.2.2 Công thức xác định sức cản của Papmiel

) ( ,

0

3

hp LC

V

Trong đó:

VS – Tốc độ tàu tương ứng với giá trị EPS cần xác định, (m/s);

 – Lượng chiếm nước của tàu, (tons);

L – Chiều dài tàu thiết kế, (m);

C0 – Hệ số tính toán theo Papmiel.

2.1.3 Kết quả xác định sức cản tàu theo Papmiel

Bảng 2.2 Kết quả xác định sức cản tàu theo Papmiel

1 Tốc độ tính toán VS,

Trang 9

№ Đại lượng xác định Công thức tính Kết quả

2 Tốc độ tính toán VS,

3 Hệ số béo thể tích CB Theo thiết kế 0,785 0,785 0,785 0,785

4 Lượng chiếm nước ,

(tons) Theo thiết kế 10777,4 10777,4 10777,4 10777,4

Trang 10

6,18 12

2.1.2 Xác định sơ bộ tốc độ tàu cho thiết kế chong chóng

– Hiệu suất chong chóng (lấy gần đúng) p = 0,6 – Hiệu suất đường trục (lấy gần đúng) t = 0,97

– Dự trữ công suất máy chính 15%Ne– Công suất của máy chính Ne = 4621(hp)

– Công suất kéo của tàu EPS = 0,9.Ne.p.t

Trang 11

R P

t



Tàu một chong chóng  X = 1

p n p

v k

P n

2.2.4 Chọn tỷ số đĩa theo điều kiện bền.

Theo điều kiện bền ta có :

  ’ min = 0,375 3

4 3

2

max 10

'.

.

C’ hệ số phụ thuộc vào vật liệu chế tạo

đối với chong chóng bằng đồng c’ = 0.056

m’- hệ số tính đến khả năng tải trọng của cánh

với tàu hàng m’ = 1,15

D- đường kính sơ bộ của chong chóng

D = 0,5.T = 0,5.7,2 = 3,6 m T-chiều chìm của tàu T = 7,2 m

Trang 12

max – giá trị giới hạn của độ dày tương đối của cánh ở tiết diện trênkhoảng cách bằng ( 0,60,7).R

max = 0,1 P- lực đẩy chong chóng, P = 32221,5 (kG) Vậy:

’

min = 0,375

2 3 3

2.2.5 Công suất truyền vào chong chóng.

Công suất truyền vào chong chóng được tính theo công thức:

Np = dt NTrong đó:

N – công suất có ích của máy đo tại trục máy

N = 0,9 Ne = 0,9.4621 = 4158,9 (hp)

dt – hiệu suất đường trục

đt = 0,97 Vậy: Np = 0,97.4158,9 = 4034,13 (hp)

2.2.6 Tính chong chóng sử dụng hết công suất

Bảng 2.3 Tính chong chóng sử dụng hết công suất

P P

Trang 13

№ Đại lượng xác định Công thức tính Kết quả

v k

p

p n

p p

v D

n 

10 Hệ số lực đẩy k1 1 2p cc

P k

1

p p

t

14 Công suất yêu cầu 1 '

.75

P

p

R v N

Vậy chong chóng đã thiết kế thỏa mãn công suất yêu cầu cho việc đẩy tàu

Các thông số của chong chóng:

Dcc = 2,77H/D = 0,625

2.2.7 Kiểm tra chong chóng theo điều kiện bền :

Theo công thức:

  ’

min =0,375 3

4 3

2

max 10

'.

.

Trang 14

P = 26931,4 kG là lực đẩy của chong chóng.

’min = 0,375

2 3 3

Vậy điều kiện bền thoả mãn

2.2.8 Kiểm tra chong chóng theo điều kiện xâm thực.

Theo công thức:

  ’ min =130 c

s

k P

 (np.D)2 trong đó:

- hệ số kinh nghiệm

Chọn  = 1,4

Ps- áp lực thủy tĩnh tuyêt đối trên trục chong chóng

Ps = 10330+ .hs – Pph.với 10330 là áp suât không khí ( kG/ m2 )

 -tỷ trọng của nước biển

 = 1025 ( kG/m2)

Pph – áp lực của hơi nước bão hòa, ở 200 C Pph= 238 (kG/ m2)

hs – độ ngập sâu của của chong chóng so với mặt thoáng

Trang 15

Theo KOIEFSKI, ta có:

6 , 0 0 4

6 , 0 3

4 ( ) 6 , 2 2 10 0 , 71 0 , 59 10

.

e D

d D

b D

- Đường kính trung bình của củ chong chóng: d0 = (0,140,22).D = 0,5 m

- Chiều dài củ chong chóng:

3.1.1 Số liệu ban đầu

Trang 16

Hệ trục và thiết bị hệ trục được tính toán thiết kế thỏa mãn tương ứng cấp

không hạn chế theo Quy phạm phân cấp và đóng tàu biển vỏ thép – 2003.

3.1.3 Bố trí hệ trục

Tàu được bố trí 01 hệ trục đặt trong mặt phẳng dọc tâm tàu, hệ trục được đặt

song song và cách mặt phẳng cơ bản (đường cơ bản) 2100 mm.

Hệ trục bao gồm 01 đoạn trục chong chóng và 01 đoạn trục trung gian với

tổng chiều dài toàn bộ hệ trục là 8850 mm.

Hệ trục được đỡ trên 03 gối đỡ Trục chong chóng có kết cấu bích liền và đường kính cơ bản là 300 mm, được nhà chế tạo cung cấp đồng bộ với máy

chính Trục chong chóng được đặt trên hai gối đỡ có kết cấu kiểu bạc cao su.Hai gối đỡ này được bố trí trong ống bao trục được bôi trơn và làm mát bằng nước

ngoài tàu nhờ bơm nước biển làm mát máy chính.Trục chong chóng được chế tạo bằng thép rèn SF45 có chiều dài 4350 mm

Trang 17

Kết luận:

Đường kính cơ bản của trục chong chóng thiết kế

3.2.2 Chiều dày áo bọc trục

Bảng3.2: Chiều dày áo bọc trục

1 Đường kính tính toán quy

3 Chiều dày lớp áo bọc bằng

đồng thanh tạicổ trục t1 mm

Theo 6.2.8, [1]

5 , 7 03 , 0

1  d s

Kết luận:

Chiều dày áo bọc trục được xác định (được thiết kế)

Kết quả

1 Công suất liên tục lớn

H k d

Trang 18

t = 19 mm

3.3 CÁC CHI TIẾT CHÍNH CỦA HỆ TRỤC

3.3.1 Chiều dày khớp nối trục

Bảng 3.3: Chiều dày khớp nối trục

1 Công suất liên tục lớn

5 Giới hạn bền kéo danh

nghĩa của vật liệu trục Ts N/mm

2 Lấy giá trị nhỏ nhất của thép

160

560

K T

N

H k F d

Trang 19

chữa thiết bị tàu thủy 1 : 12

2 Đường kính ren đầu trục dr mm

Tra bảng 3/ trang 9- lắp ráp

& sửa chữa thiết bị tàu thuỷ

- Nguyễn Đăng Cường

M180x 6

Tra bảng 3/ trang 9- lắp ráp

& sửa chữa thiết bị tàu thuỷ

- Nguyễn Đăng Cường

60

4 Chiều cao then h mm Tra bảng theo tiêu chuẩn

Trang 20

№ Hạng mục tính Ký

7 Chiều dài côn trục Lk mm Chọn : k

Trang 21

+ Có đàn tính tốt, làm việc trong nước có nhiều bùn cát không dễ bị mài mòn.+ Công tác ổn định, không có tiếng ồn, trục vận hành có thể tự động điềuchỉnh vị trí và có khả năng chịu được dao động ngang.

+ Làm việc tốt với áo trục bằng đồng thanh lúc dùng nước bôi trơn

Trang 22

- Chiều dài bạc trước

Bạc có các kích thước chủ yếu như sau :

+ Chiều dài bạc trước : Lt = 520 mm

+ Chiều dài bạc sau : Ls = 1020 mm + Đường kính trong của bạc : d = 338 mm + Chiều sâu rãnh làm mát : a = 0,01.d = 0,01.338 = 3,38 mm + Bán kính rãnh : R = 0,443.d = 0,443.338 = 149,73 mm

a

c b

e

0,75d

gf

Trang 23

Kích thước của máy chính : LxBxH = 6593x1890x3539

Khoảng cách từ bánh đà đến vách sau buồng máy là 5020 mm

Khoảng cách từ vách sau buồng máy đến sống đuôi là 2500 mm

3.4.3 Chiều dài hệ trục

Vì thiết bị chặn lực đẩy đặt ngay sau trục ra của máy chính nên hệ trục không

bố trí trục lực đẩy, vì vậy bố trí trục trung gian và trục chong chóng

Bố trí mũ đầu trục chong chóng cách bánh lái 1570 mm, ta có tổng chiều dàicủa hệ trục là L = 8850 mm

Với :- Chiều dài trục trung gian Ltg = 4420 mm

- Chiều dài trục chong chóng Lcc = 4350 mm

3.5.Ổ ĐỠ TRỤC TRUNG GIAN

Chọn ổ đỡ trục trung gian là ổ trượt, bôi trơn bằng vòng văng dầu

Trang 24

Chiều dài ổ trượt Lôt = 1,2.dtg

Với dtg = 250 mm –đường kính trục trung gian

S1 - chiều dày nhỏ nhất của ống bao tại chỗ không lắp bạc

S2 - chiều chiều dày tại chỗ lắp bạc đỡ

Trang 25

Vì trục bôi trơn bằng nước nên có thiết bị làm kín đoạn ống nước.Các kích thướccủa bộ làm kín được tra bảng 7-24 ( sách thiết kế trang trí động lực T1) theođường kính chong chóng.

- Hệ trục được coi là trục trơn bỏ qua các bích nối

- Hệ trục được xem là 1dầm siêu tĩnh, bích nối trục trung gian với động cơ đượcxem như 1 ngàm

Trang 26

cc d

Áp dụng phương trình 3 mômen cho các gối sau:

Trang 27

= (2623 + 5,56.168) +

55,56.107,5 80570, 77 3,54.10



R0 = 6399,46 kG+ Gối 1:

R1 =

2

1 2 1

1 0 2 1

2

.

L

M M L

M M L q L

R2 =

3

2 3 2

2 1 3 2

2

.

L

M M L

M M L q L

R3 =

3

2 3

2

.

L

M L q

Trang 28

Tổng phản lực này phải bằng tổng trọng lượng chong chóng G và trọng lượng bảnthân trục:

ΣR = RQ = q.( L0 + L1 + L2 + L3) + G = 5,56.( 168 + 107,5 + 387,5 + 222) +2623

ΣR = RQ = 7543,6 kGSai số:

1 Mô men xoắn trên trục Mkp kG.cm 71620

6 Mô men tiết diện chống

M

133,62

Trang 29

10 Diện tích tiết diện trục Fp cm 2

4

2

cc d



Ta có:  < [] Vậy trục thiết kế thoã mãn điều kiện bền

3.8.2 Nghiệm bền trục trung gian

Bảng 3.7:Bảng tính nghiệm bền

1 Mô men xoắn trên trục Mkp kG.cm 71620

Trang 30

6 Mô men tiết diện chống

3

3.16

M

230,89

10 Diện tích tiết diện trục Fp cm 2

2.4



Ta có:  < [] Vậy trục thiết kế thoã mãn điều kiện bền

Trang 31

1 Mô đun đàn hồi của vật

Ta có: kôđ > [k]ôđ vậy hệ trục thoã mãn ổn định dọc trục

3.8.4 Nghiệm biến dạng xoắn của hệ trục

Bảng 3.9:Bảng tính nghiệm bền

Trang 32

.

100 180

L

G p

384

1,22.10-3

Ta có fp < [fp ] hệ trục thoã mãn

* Kết luận : Hệ trục làm việc bình thường

Trang 33

Chiều dài nhịp No3 l3 = 107,5 cm

Trang 34

Hàng ngang thứ ba ghi tỉ số chiều dài của hai nhịp kề nhau.

Trang 35

n l

l

m

k n

– lmax, Chiều dài nhịp dài nhất;

– E , Mô-đun đàn hồi của vật liệu;

– I, Mô men quán tính tiết diện trục;

Tính các giá trị X 1n , X 2n của tất cả các nhịp và điền vào hàng ngang thứ 7

– Nếu điểm đỡ là cố định tuyệt đối thì: Xn = 0 – Nếu đầu nhịp là tự do: Xn = 1

– Các trường hợp khác tính theo công thức

 

 1  2

1 2

1 1

X X

Trang 36

X

5 , 0 1

k

q l

G

I E l

24 , 0

64

, 8

Trang 37

8 Chiều dài nhịp treo

4.2.2 Bảng kết quả tính

Trang 38

Kiểm tra điều kiện : (nk- n’k) 60  10 (lần/phút)

Sai số của tần số dao động là : ( 29,968 - 29,885 ).60 = 4,98 <10 (lần/phút) phùhợp với yêu cầu

4.2.3 Kết luận

1 Khoảng dư lượng tính

max

n

n N

2 Khoảng dư lượng kiểm

tra trong tính toán [k] %

Lấy theo giá trị thông dụng

Trang 39

Máy chính có ký hiệu 8N330–UN do hãng Zichai-zibo sản xuất, là động cơ

diesel 4 kỳ, 8 xy lanh, tác dụng đơn, tăng áp bằng tua bin khí xả , dạng thùng, mộthàng xy lanh thẳng đứng, khởi động bằng khí nén., đảo chiều bằng hộp số, làmmát gián tiếp 2 vòng tuần hoàn, bôi trơn bằng dầu áp lực tuần hoàn các te khô,điều khiển tại chỗ hoặc từ xa trên buồng lái

Thông số của máy chính:

– Khoảng cách 2 tâm xy-lanh, [H] 515 mm

– Khoảng tâm xilanh cuối đến bánh đà[Hc] 674 mm

– Quán tính bánh đà, [GD2] 1450 kG.cm 2

Trang 40

– Đường kính trục trung gian, [dtg] 250 mm

– Chiều dài trục trung gian, [ltg] 4420 mm

5.2.1 Mô-men quán tính khối lượng

5.2.1.1 Mô men quán tính khối lượng nhóm piston - biên khuỷu

Theo công thức Êpênốp :

Jbk = Ko.S3.D2.10-6 (kG.cm.s2)Trong đó:

Trang 41

D _ Đường kính xilanh : D = 33 (cm)

S _ Hành trình piston: S = 44 (cm)

K0 _ Hệ số mô men quán tính khối lượng

Với động cơ hình thùng, piston bằng gang : K0=(0,75 + 0,63

D

d)4 Trong đó:

d _ Đường kính trung bình của cổ trục và cổ biên :

 = 23 (cm)

 K0 =(0,75 +0,63 23

33)

4 = 1,999Kết quả: Jbk= 185,458 (kG.cm.s2 )

5.2.1.2 Mô men quán tính khối lượng bánh đà

Mô men quán tính khối lượng bánh đà được tính theo công thức

Jbd = 2,55.GD2Trong đó:

GD2 : Mômen quán tính chi tiết, GD2 = 1450 (kG m2)Kết quả Jbd = 3442,5 ( kG.cm.s2 )

5.2.1.3 Mô men quán tính khối lượng chong chóng

Theo công thức:

Jcc= J1 + J2 (kG.cm.s2 )Trong đó:

J1 _ Mô men quán tính khối lượng của bản thân chong chóng:

J2 _ Mô men quán tính khối lượng của nước kèm theo:

Định dạng
Số trang	78
Dung lượng	1,4 MB