ĐỒ án môn học THIẾT kế hệ THỐNG ĐỘNG lực tàu THỦY tàu chở hàng rờicó trọng tải 29 600DWT

2 Công dụng a Danh mục hàng hóa chuyên chở Danh mục hàng rời mà tàu có thể vận chuyển phù hợp theo dấu hiệu phâncấp, kiến trúc kỹ thuật, không có hại cho lớp sơn vỏ tàu và hệ thống làm h

MỤC LỤC

Chương 1 GIỚI THIỆU CHUNG 1

1.1 GIỚI THIỆU TÀU 1

1.1.1 Loại tàu, công dụng 1

1.1.2 Các thông số cơ bản 3

1.1.3 Luật và quy phạm 4

1.2 HỆ THỐNG ĐỘNG LỰC 5

1.2.1 Khái quát 5

1.2.2 Máy chính 6

1.2.3 Truyền động 7

Chương 2 SỨC CẢN, CHONG CHÓNG 9

2.1 SỨC CẢN 9

2.1.1 Số liệu chính 9

2.1.2 Phương pháp tính 9

2.1.3 Kết quả tính 11

2.1.4 Đồ thị 12

2.1.5 Tốc độ tàu sơ bộ 12

2.2 CHONG CHÓNG 12

2.2.1 Vật liệu chế tạo 12

2.2.2 Các hệ số 13

2.2.3 Số cánh chong chóng 13

2.2.4 Tỷ số đĩa 14

Chương 3 THIẾT KẾ HỆ TRỤC 18

3.1 DỮ LIỆU PHỤC VỤ THIẾT KẾ 18

3.1.1 Số liệu ban đầu 18

3.1.2 Luật áp dụng 18

3.2 ĐƯỜNG KÍNH TRỤC 18

3.2.1 Đường kính trục chong chóng 18

3.2.2 Đường kính trục trung gian 19

3.2.3 Chiều dày áo bọc trục 19

3.3 CÁC CHI TIẾT CHÍNH CỦA HỆ TRỤC 20

–i–

3.3.2 Bu lông liên kết khớp nối 21

3.3.3 Then chong chóng 21

3.3.4 Then bích nối 22

3.4 BẠC TRỤC VÀ TẢI TRỌNG TRÊN BẠC TRỤC 22

3.4.1 Chiều dài bạc 22

3.4.2 Phản lực gối đỡ 23

3.5 KIỂM TRA TRỤC THEO ĐIỀU KIỆN AN TOÀN VÀ BIẾN DẠNG.26 3.5.1 Kiểm tra hệ số an toàn 26

MỘT SỐ KÝ HIỆU ĐƯỢC SỬ DỤNG TRONG TÀI LIỆU

–iii–

27  Tỷ số đĩa chong chóng –

35 p Hiệu suất đẩy lý thuyết chong chóng –

41  Mô men quán tính khối lượng không thứ nguyên –

CHUYỂN ĐỔI ĐƠN VỊ ĐO LƯỜNG

A) BỘI SỐ VÀ ƯỚC SỐ CỦA HỆ ĐƠN VỊ SI

B) CHUYỂN ĐỔI ĐƠN VỊ THÔNG THƯỜNG

1 Chiều dài kilomet

metdecimetcentimetmilimet

 km  m  dm  cm  mm

 = 1000m 1m = 10dm = 100cm = 1000mm = 0,1m

 = 0,01m = 0,001m

2 Diện tích kilomet vuông

hectamet vuôngdecimet vuôngcentimet vuông

 km 2  ha

 m 2

 dm 2

 cm 2

 = 1.000.000m2 = 100ha = 10.000a = 10.000m2 = 100a

 = 100dm2 = 100cm2 = 100mm2

3 Thể tích met khối

decimet khốihectolitdecalitlit

 m 3

 dm 3  hl  dal  l

 = 1000dm3 = 1.000.000cm3 = 1 lít

 = 10 dal = 100 lít = 10 lít

–v–

4 Khối lượng Tấn

kilogamgammiligam

 T  kg  g  mg

 = 10 tạ = 100 yến = 1.000 kg = 1000 g

 = 1000 mg = 0,001 g

5 Trọng lượng thể

3 = 9,81N/m3 » 10N/m3 1Tf/m3 = 9,81kN/m3 » 10kN/m3

kilo niutonniuton

 MN  kN  N

 = 1.000.000N = 1000N; 1Tf = 9,81kN » 10kN = 1kgf = 9,81N » 10N = 1kg.m/s2

atmotphe

 Pa  at

 = 1N/m2 1kgf/m2 = 9,81N/m2 = 9,81Pa » 10N/m2

 1kgf/cm2 = 9,81.104N/m2 » 0,1MN/m2

 = 1kgf/cm2 = cột nước cao 10m có tiết diện ngang 1cm2 ở 4oC

8 Năng lượng megajule

kilojulejulemilijulekilocalo

 MJ  kJ  J  mJ  Kcal

 = 1.000.000J = 1000J = 0,239 kCal = 1Nm

 = 0,001J = 427kgm = 1,1636Wh

 1 mã lực giờ = 270.000kgm = 632kcal

9 Công suất mega oat

kilo oat

mã lựcoatmili oat

 MW  kW

 hp  W  mW

 = 1.000.000W = 1000W = 1000J/s = 1,36 mã lực = 0,239 kCal/s

 = 0,764 kW = 1 J/s = 0,001W

Chương 1 GIỚI THIỆU CHUNG

1.1.1 Loại tàu, công dụng

và két nhiên liệu (trong buồng máy)

Tàu có boong kết cấu ngang, có bố trí các sống dọc phía trên boong chính;

bố trí boong nâng mũi với sống mũi vát và mũi quả lê; vách đuôi thẳng đứng vàbánh lái treo bán cân bằng, sống đuôi hở với phần sau có dạng bầu Boongchính không có độ cong ngang tại khu vực trên buồng máy Ngăn dọc tâm đượcchia bới 6 vách ngang và một vách dọc tại mặt phẳng dọc tâm

2) Công dụng

a) Danh mục hàng hóa chuyên chở

Danh mục hàng rời mà tàu có thể vận chuyển phù hợp theo dấu hiệu phâncấp, kiến trúc kỹ thuật, không có hại cho lớp sơn vỏ tàu và hệ thống làm hàngnhư sau:

Quặng, thạch cao…

b) Vùng hoạt động

Tàu hàng rời 29.600 tấn được thiết kế thỏa mãn với cấp không hạn chếtheo tiêu chuẩn phạm với và giám sát đóng tàu biển vỏ thép của Đăng kiểmDNV Ngoài ra tàu còn được thiết kế thỏa mãn các quy định và điều luật quốctế:

- Công ước quốc tế về an toàn sinh mạng trên biển 1974 với nghị địnhthư 1978 và những sửa đổi mới nhất bao gồm hệ thống an toàn và báo nguyhiểm (GMDSS A1, A2, A3).

- Quy định về tính ổn định (IMO Res.A749)

- Quy định của IMO về tính không ổn định khi gặp nạn MSC19(58)

- Quy định ổn định hàng hạt (IMO, Res MSC 23 (59))

- Quy định về thiết bị cứu sinh

- Bộ luật an toàn cho tàu về chuyên chở hàng gỗ (IMO Res A715(17))

- Sắp xếp độ chúi của hầm hàng cuối (IMO Res.A715(17))

- Hiển thị dữ liệu điều khiển (IMO Res A601(15))

- Tiêu chuẩn tạm thời cho khả năng manơ A751 (18)

- Bộ luật về an toàn cho những tàu chở hàng rời khối

- Quy tắc đường nước tải quốc tế năm 1996, bao gồm những sửa đổi Freeboard)

(B Quy tắc quốc tế về ngăn chặn va chạm ở biển, năm 1972 cùng với một

- Công ước quốc tế về đo dung tích tàu năm 1969

- Công ước ILO (Tổ chức lao động quốc tế) số 92 và 133

- Quy tắc về hàng hải của chính quyền kênh đào Suez, bao gồm quy định

về đo dung tích

- Các quy định và điều luật hàng hải của kênh đào Panama và vùng nướctiếp giáp, bao gồm quy tắc về đo dung tích

- Quy tắc về bảo đảm an toàn biển ở Mỹ về ngăn chặn ô nhiễm, thiết bị

vệ sinh biển và thiết bị hàng hải, các quy định và điều luật đối với tàu nướcngoài hoạt động ở địa phận hải hải của Mỹ (CFR Title 33-Vùng nước tàuthuyền qua lại, phần 155, 156, 159 và 164, không có chứng chỉ hay kiểm tra)

–2–

pháp an toàn nhận và bốc dỡ hàng hoá.

- Quy địng IMO A868(20) về việc quản lý sự thay đổi nước ballast

- IACS URS 17 (80% MW, các két mạn không đầy tràn) và URS 18(tương tự), URS 20

- Nghị định A468(XII) quy tắc về mức độ tiếng ồn tên tàu

- ISO 6954, hướng dẫn về sự đánh giá toàn diện của việc chống rungđộng thân tàu

- Các điều luật hàng hải kênh đào Kiel

- Việc áp dụng các điều luật đánh giá an toàn hàng hoá và bao gồm cả sổtay làm hàng

1.1.2 Các thông số cơ bản

1) Kích thước tàu

Chiều dài giữa hai đường vuông góc Lpp 163,5 m

không quá cấp 3 Beaufort.

5) Lượng tiêu thụ nhiên liệu

Việc thiết kế, đóng tàu và lựa chọn thiết bị lắp đặt trên tàu được dựa trên

cơ sở các yêu cầu có liên quan tới các luật lệ sau đây:

[1] Các luật lệ hàng hải của quốc gia mà tàu đăng kí

[2] Công ước quốc tế cho an toàn sinh mạng con người trên biển 1974

cùng Nghị định 1978 và Công ước sửa đổi 1983

[3] Công ước quốc tế về ô nhiễm do tàu hoạt động trên biển

MARPOL 1973 cùng với Nghị định 1978 bao gồm phụ lục I, II,

IV và V bao gồm điều khoản 13(f)

[4] Công ước quốc tế về đường trọng tải 1966 cùng với sửa đổi

1971/75/79

[5] Công ước quốc tế về đo trọng tải (London -69)

[6] Luật quốc tế về thông tin radio và viễn thông 1976/79/83 cùng với

luật GMDSS

[7] Các tiêu chuẩn OCIMF đối với ống phân phối của tàu dầu, phiên

bản thứ 4 1991, áp dụng theo thực tế

[8] Hướng dẫn về trang thiết bị chằng buộc OCIMF

[9] Công ước quốc tế về ngăn ngừa đâm va trên biển 1972 và Sửa đổi

1981

–4–

[11] Thông tri 403 MSC, “Hướng dẫn về tầm nhìn trên đài chỉ huy”.

[12] Đề nghị sơ bộ ISO số No.6954 “Hướng dẫn về đánh giá chung

chấn động trên tàu biển”, 9/1979.

[13] Ấn bản No.92 của Hội đồng kỹ thuật điện quốc tế (IEC) cho các

thiết bị điện lắp đặt trên tàu

[14] Các yêu cầu an toàn miễn trừ tối thiểu

Động cơ chính có thể sử dụng nhiên liệu (FO),

Hệ thống phát điện bao gồm 3 tổ máy phát chính và 1 tổ máy phát sự cố.Bảng điện chính được bố trí trong buồng điều khiển, bảng điện sự cố được

bố trí trong buồng máy phát sự cố

Động cơ diesel của các tổ máy phát chính có thể sử dụng FO, kể cả lúckhởi động và hoạt động với tải thấp

Hệ thống cung cấp nhiệt trên tàu bao gồm 01 nồi hơi đốt dầu và 01 nồi hơiliên hợp Nồi hơi đốt dầu được dùng để gia nhiệt cho toàn bộ các két dầu hàng,gia nhiệt cho nước biển làm sạch két, Nồi hơi đốt dầu dùng FO

Các máy nén khí và bơm dùng cho hệ thống động lực được thiết tươngứng với chế độ động cơ chính vận hành tại công suất liên tục lớn nhất (MCR),tại những điều kiện sau:

– Nhiệt độ nước biển: 32 0 C.

– Nhiệt độ xung quanh: 45 0 C.

– Áp suất khí quyển: 0,1 MPa.

1.2.2 Máy chính

Tàu được thiết kế lắp đặt 01 động cơ diesel thấp tốc, 2 kỳ, tác động đơn,một hàng xy-lanh thẳng đứng, phun nhiên liệu trực tiếp, tăng áp, hành trình lớn,kết cấu đầu chữ thập

Máy chính có chiều quay cùng chiều kim đồng hồ, nhìn về mũi

2) Điều kiện môi trường tương ứng

– Nhiệt độ nước biển: 32 0 C.

– Nhiệt độ nước ngọt (thấp): 36 0 C.

– Nhiệt độ xung quanh: 45 0 C.

3) Tính năng được đảm bảo

Máy chính có tính năng tự động điều chỉnh áp suất cháy lớn nhất để đảmbảo hiệu suất tối ưu trong dải hoạt động

Máy chính được điều khiển từ xa, có thể điều khiển từ buồng máy hoặc từbàn chỉ huy

4) Dao động xoắn

Dao động xoắn được tính sơ bộ ban đầu, và nếu như có tồn tại tốc độ quaynguy hiểm trong dải số vòng quay khai thác, thì tốc độ nguy hiểm đó phải đượcxác định trên thiết bị (đồng hồ) chỉ báo số vòng quay

–6–

Cấu tạo, vật liệu và lắp ráp máy chính tuân theo tiêu chuẩn của nhà sảnxuất động cơ.

6) Phụ tùng và lắp đặt

Máy chính được trang bị hệ thống vận hành sự cố với điều khiển tại chỗ,theo tiêu chuẩn của nhà sản xuất động cơ và yêu cầu của quy phạm

Séc-măng sử dụng vật liệu là hợp kim crôm

Hộp lọc không khí phải được lắp đặt sao cho liên kết với bình dập cháy

CO2

Máy chính phải có cụm bánh đà cùng với động cơ điện, khởi động và hộp

công tắc xách tay, với 20 m cáp dẫn và bộ phận công tắc liên động.

Phải chú ý đặc biệt đến vấn đề dao động xoắn Phải có thiết bị quay chậm Sinh hàn không khí theo tiêu chuẩn của nhà sản xuất

Tua-bin tăng áp được lắp đặt tại đầu phía sau

Máy chính có bộ điều tiết tốc độ kiểu điện tử

Máy chính phải được lắp đặt thiết bị cảm biến, phát hiện sương mù dầu.Các dụng cụ chẩn đoán tại chỗ cũng được cung cấp theo tiêu chuẩn củanhà sản xuất như: đồng hồ đo số vòng quay của máy chính và cụm tua-bin tăng

bôi trơn bằng dầu và trục chong chóng được lắp trên các ổ đỡ bằng thép trắngbôi trơn bằng dầu và kín nước kiểu bề mặt tiếp xúc hoặc kiểu ghép.

b) Ống bao và ổ đỡ

Ống bao có kết cấu hàn

Ổ đỡ được làm bằng thép đúc, lớp bạc lót làm bằng kim loại trắng (hợpkim giảm mòn) Hai ổ đỡ được lắp đặt tại hai đầu: đầu phía mũi và đầu phía láicủa ống bao Tại ổ đỡ sau có lắp đặt 02 sen-so cảm biến nhiệt độ

Để kiểm tra mức dầu trong ổ chứa dầu, trên ổ đỡ có thanh đo mức dầu Ổ

đỡ được làm mát bắng nước và có gắn một sen-so cảm biến nhiệt độ dầu bôitrơn

e) Nối đất

Thiết bị nối đất được lắp đặt tại trục trung gian, có khả năng giữ điện áp

tĩnh điện giữa trục khuỷu và thân vỏ ở mức dưới 100 mV.

f) Trục trung gian và trục chong chóng

Trục trung gian được làm từ thép rèn với mặt bích liền ở hai đầu Liên kếtgiữa các đoạn trục tại bích nối bằng bu-lông, lắp ép thuỷ lực

Các trục này được gia công trên toàn bộ chiều dài và được làm bóng bề

mặt tại vị trí ổ đỡ, nơi có đường kính tăng lên 0,5 mm.

Trục chong chóng cũng được làm từ thép rèn, có mặt bích liền ở đầu trụcphía mũi Đầu phía sau của trục được gia công và tạo độ côn 1/20, để lắp với củchong chóng Đầu mút trục chong chóng có tiện ren trái

–8–

Chương 2 SỨC CẢN, CHONG CHÓNG

2.1 SỨC CẢN

2.1.1 Số liệu chính

– Chiều dài giữa hai trụ Lpp = 163,5 m

– Hệ số béo thể tích CB = 0,80

– Hệ số béo đường nước CW = 0,87

–10–

2.1.3 Kết quả tính

–11–

TT Đại lượng tính toán Đơn vị Vận tốc giả thiết

v2

Fr = v/(gL)1/2CRo 103=CRo(CB,Fr) – hình 1.14

lo= lo(CB) - hình 1.14

al=al(l,Fr) - hình 1.15 alo= alo(lo,Fr) - hình 1.15

kl= al/alo = .(CB;Fr) – hình 1.15 đến 1.19

–11–

2.1.4 Đồ thị

Quan hệ sức cản – tốc độ tàu, công suất kéo có ích – tốc độ tàu được biểu

thị trên đồ thị R-v, Pe-v (Error: Reference source not found)

2.1.5 Tốc độ tàu sơ bộ

Hiệu suất đẩy gần đúng của chong chóng p = 0,8

Vậy ta chọn vật liệu chế tạo chog chóng là đồng thau KHBsC-1

QCVN 2010-Phần 7A về vật liệu –Chương 7 : Đồng và hợp kim đồng –7.2 :Hợp kim đồng đúc (Đồng thau- Mangan – Cấp 1) : HBsC1

№ Hạng mục hiệu Ký Đơn vị Công thức – Nguồn gốc Kết quả

1 Công suất tính P kW Theo thiết kế 6150

7

Đường kính sơ bộ chong chóng

1) Ch n t s đĩa theo đi u ki n b n ọ ỷ ố ề ệ ề

Theo công thức (2-1) đại lượng được xác định thông qua các đạilượng

- k là hệ số đặc trưng cho hiện tượng xâm thực, tra theo đồ thị

Với pa =101,340 (kN/m2) _áp suất khí quyển ở nhiệt độ 20oC

γ =10( kN/m3)_Trọng lượng riêng của nước biển

hb: Độ ngập sâu của trục chong chóng,có thể lấy gần đúng:

A0 =0,4

Kết luận: từ 2 điều kiện trên ta chọn A A0 E=0,55

3) Tính chong chóng s d ng h t công su t ử ụ ế ấ

Bảng 2-2 Bảng nghiệm lại tốc độ tàu

STT Đại lượng tính Đơn vị Các giá trị tính toán

4) Tính khối lượng chong chóng

Theo Kopeeski thì khối lượng chong chóng được tính như sau:

dH – đường kính của củ chong chóng, dH = 0,7 (m)

lH – chiều dài của củ chong chóng, lH = 1 (m)

e0,6 – chiều dày cánh tại 0,6R, e0,6 = 0,086 (m)

Tỉ số bước P/D = 0,73

Khối lượng chong chóng G = 8,621 (tấn)

–17–

TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1] K.J Rawson, E.C Tupper, Basic Ship Theory, Fifth edition, Vol.2,

Butterworth-Heinemann, 2002

[2] EDWARD V LEWIS (Editor), Principles of Naval Architecture, Volume II –

Resistance, Propulsion and Vibration, Second Revision, Published by The

Society of Naval Architects and Marine Engineers, Printed in the United States

of America, 1988

[3] Volker Bertram, Practical Ship Hydrodynamics, Butterworth-Heinemann, 2000.

[4] David G.M Watson, Practical Ship Design, ELSEVIER, 1998.

[5] Anthony F Molland, Stephen R Turnock, Dominic A Hudson, Ship Resistance

and Propulsion – Practical Estimation of Ship Propulsive Power, Cambridge

University Press, 2011

[6] MAN Diesel SE, MAN B&W S35MC Project Guide, 1st Edition, MAN Group,

2009

Chương 3 THIẾT KẾ HỆ TRỤC

3.1 DỮ LIỆU PHỤC VỤ THIẾT KẾ

3.1.1 Số liệu ban đầu

Vật liệu chế tạo cả 2 đoạn trục trên đều được chế tạo bằng thép rèn (thép45) có cơ tính:

2 Cấp thiết kế

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

tương ứng cấp Biển không hạn chế theo Quy phạm phân cấp và đóng tàu biển

hiệu Đơn vị Công thức tính Kếtquả

1 Công suất liên tục lớn

–19–

5 Giới hạn bền kéo danh

nghĩa của vật liệu trục Ts N/mm

Kết luận: Chọn đường kính cơ bản của trục chong chóng là ds = 420mm

3.2.2 Đường kính trục trung gian

Theo quy phạm :

dt ≥K1F1.3

√H

n 560 K Ts+160 = 360,4 mm Trong đó : F - hệ số tra bảng 3/6.1 , với động cơ diesel F= 100

K1=1,1

Các thành phần khác giống phần đường kính trục chânvịt

Kết luận : Chọn dt = 365 (mm)

3.2.3 Chiều dày áo bọc trục

stt Đại lượng tính Kh Đơn vị Công thức Kết quả

- Chiều dày của áo

trục ớ các phầncòn lại của trục

t1

t2mm

t = 15mm

3.3 CÁC CHI TIẾT CHÍNH CỦA HỆ TRỤC

3.3.1 Chiều dày khớp nối trục

STT Đại lượng tính KH Đơn vị Công thức Kết quả

1 Công suất liên tục

lớn nhất của động

2 Vòng quay của

chong chóng ở công suất liên tục

Kết luận: chiều dày khớp nối trục được thiết kế b= 100 mm

STT Đại lượng tính KH Đơn vị Công thức Kết quả

STT Đại lượng tính KH Đơn vị Công thức Kết quả

No HẠNG MỤCTÍNH KH ĐƠN VỊ CÁCH XÁC ĐỊNHCÔNG THỨC GIÁ TRỊ

1 Vật liệu làm bạc trục Thiết kế chỉ định Kim loại

6 Chiều dài tối thiểu bạc đỡ sau L mm L = max( L1, L2) 1648

–23–

32

10

cùng trục chong chóng

7 Chiều dài bạc đỡ sau trục chong

Bố trí khoảng cách giữa các gối như sau:

L = 1800 mmL0 = 2144 mmL1 = 2400 mmL2 = 3000 mmL3 = 3346 mm Lcc = 5974 mm

Llđ = 6346 mm

2) Tính ph t i tác d ng lên g i đ ụ ả ụ ố ỡ

Trong quá trình làm việc, hệ trục chịu tác dụng của các lực sau:

+ Trọng lượng của chong chóng: G = 8,621 (KG)+ Tải trọng phân bố trên trục (do trọng lượng bản thân):