Luận văn tốt nghiệp thiết kế tàu chở dầu có trọng tải 12 800 tấn

TÌM HIỂU TUYẾN ĐƯỜNG Mỗi con tàu khi được thiết kế đều phải thoả mãn các yêu cầu thiết kế đã đưa ra, ngoài ra nó còn phải đảm bảo hành hải an toàn và làm việc có hiệu quả trên tuyến đườn

PHẦN I : TÌM HIỂU TUYẾN ĐƯỜNG - TÀU MẪU

1.1 TÌM HIỂU TUYẾN ĐƯỜNG

Mỗi con tàu khi được thiết kế đều phải thoả mãn các yêu cầu thiết kế đã đưa ra, ngoài ra nó còn phải đảm bảo hành hải an toàn và làm việc có hiệu quả trên tuyến đường quy định Tuyến đường cho biết đặc điểm khí tượng thuỷ văn, điều kiện sóng gió, độ sâu luồng lạch là những yếu tố có ảnh hưởng trực tiếp đến tính hành hải của con tàu Vì những lí do trên người thiết kế phải lựa chọn phương án thiết kế phù hợp và tìm hiểu về tuyến đường, cảng đi

và cảng đến của tàu để lựa chọn kích thước tàu hợp lý và đạt được hiệu quả thiết kế cao

Với yêu cầu thiết kế tàu chở dầu có trọng tải 12.800 tấn và những lí do trên nên tuyến đường được lựa chọn là:

- Cảng đi : Cảng Cái Mép - Vũng Tàu

- Mớn nước cao nhất cho tàu ra vào: 14m

- Bến tàu 60000 DWT có chiều dài 320m, sâu 15,2 m

- Bến tàu 5000 DWT có chiều dài 138,1 m, sâu -10,8 m

- Bến xà lan có chiều dài 24m

Năng sất bốc xếp các loại hàng: Bách hóa 1000 tấn/ngày, Hàng rời 1200 Tấn/ ngày Than 7500T/ ngày

Cảng có đội xà lan cung cấp nhiên liệu nước ngọt có hệ thống thông tin liên lạc đầy đủ, Cảng

có 04 đà sửa chữa các loại tàu dưới 26000T

Ngày nghỉ từ 01-03 tháng 01 từ 01-10, tháng 03 05/09, 06/06, 17/7, 15/08, 03/09, 24/10, 24/12

1.1.3 Đặc điểm tuyến đường đi

- Khí hậu; Khí hậu nóng ẩm, mưa nhiều vì vùng này nằm trong khu vực nhiệt đới gió mùa ẩm thổi từ tháng 4 tới tháng 10 hướng Tây Nam và Đông Nam, gió mùa khô và lạnh thổi từ tháng 10 tới tháng 3 năm sau

- Thủy văn: ở chế độ nhật triều, dao động trong vùng nước tương đối lớn, hải lưu chịu ảnh hưởng của dòng hải lưu nóng Sumono, dòng này men theo biển của các nước Châu Á vào bờ biển Châu Mỹ rồi xuống xích đạo và quay trở lại biển Châu Á tạo nên một dòng chảy kín Ngoài ra , thủy văn của vùng này còn chịu hải lưu nóng Diako chảy từ Châu Mỹ xuống bờ biển Châu Á xuống xích đạo Hàng năm, lưu lượng dòng hải lưu tới 46.106 km3

- Gió : Gió đông nam thổi từ tháng 6 – tháng 10, gió Bắc thổi từ tháng 10 tới tháng 3 năm sau Giữa 2 mùa này chỉ có thời gian chuyển tiếp gió thông thường vào tháng 6 tới tháng

9 từ quần đảo Philipin tới bờ biển Nam Trung Quốc, mỗi cơn gió kéo dài 2-4 ngày, sức gió

-Gió mùa hạ ẩm ướt, thổi từ tháng (510) theo hướng Đông Nam và Tây Nam

-Gió mùa khô lạnh thổi từ tháng 11 đến tháng 3 năm sau

- Do ảnh hưởng của gió mùa nên lượng mưa tập trung từ tháng 6 đến tháng 8 Do ảnh hưởng của gió mùa lạnh nên khu vực này có sương mù xuất hiện vào buổi sáng hoặc tối, khoảng thời gian từ tháng 2 đến tháng 4 nên rất ảnh hưởng đến tầm nhìn của tàu

1.1.2.2.Thuỷ văn

-Tuyến đường này có chế độ nhật chiều, dao động mực nước tương đối lớn

Hải lưu trên tuyến chịu ảnh hưởng của dòng hải lưu Sumio, dòng hải lưu ven biển Châu Á lên phía bắc, lên bờ biển Châu Mỹ quay về xích đạo tạo thành một vùng kín

-Ngoài ra tuyến đường này còn chịu ảnh hưởng của dòng hải lưu Diano chảy ngược từ Bắc Mỹ lên phía Nam bờ biển Châu Á Hàng năm lưu lượng nước của dòng chảy ước tới 46 triệu km3

Do ảnh hưởng của dòng hải lưu nên tốc độ của tàu bị giảm nhiều

1.1.2.3.Gió

- Gió đông nam thổi từ tháng 6 đến tháng 10 Gió Bắc thổi từ tháng 3 năm sau Giữa 2 mùa thường là thời gian chuyển tiếp nên gió nhẹ cấp 2, cấp3, có lúc gió thổi tới cấp 7 gây nên biển động, ảnh hưởng tới độ ổn định và chòng trành của tàu

1.1.2.5.Độ sâu

Tuyến đường này có độ sâu không hạn chế

- Khoảng cách giữa 2 cảng là 2200 hải lý

- Thời gian hành trình 8 ngày

- Để ý đến điều kiện ảnh hưởng khác chọn thời gian hành trình là 10 ngày

1.1.2.6 Chọn loại hàng chuyên chở

Dầu mà tàu chuyên chở là dầu thô

PHẦN II : XÁC ĐỊNH KÍCH THƯỚC CHỦ YẾU

2.1 XÁC ĐỊNH CÁC KÍCH THƯỚC CHỦ YẾU CỦA TÀU

2.1.1 Xác định chiều dài tàu

-Xác định chiều dài tàu theo công thức :

0,3002 pp

B/T = 21,1/8,6 =2,45 (tm) -Tỷ số D/T (1,3÷1,6)

g =9,81(m/s 2 )-gia tốc trọng trường

L = 126(m)- chiều dài tàu

7, 2

0, 204 9,81.126

v Fr

gL

- Hệ số béo thể tích (theo Alecxander-đối với tàu chạy biển)

CB = 1,045 – 1,68.Fr± 0,12

C  0.983

Chọn CP = 0,763

Các thông số sơ bộ của tàu là :

L,B,d - Chiều dài, chiểu rộng, chiều chìm tàu (m)

=1,025 t/m3 –khối lượng riêng của nước

2.2 NGHIỆM LẠI LƯỢNG CHIẾM NƯỚC TÀU THEO KHỐI

LƯỢNG

2.2.1 Tính toán chọn máy

-Xácđịnh công suất máy cần thiết :

Áp dụng công thức hải quân:

2/3 3 S

hq

V Ne

i

2/3 3 ( ) (m)

( )( )

-Khối lượng động cơ: 75 (tấn) -Số kỳ động cơ: 4

2.2.2.1 Khối lượng tàu không

Trong giai đoạn thiết kế ban đầu, khối lượng tàu không 0 được chia ra thành các thành

Áp dụng tính toán với công thức (1) trên tàu thiết kế như sau:

-Khối lượng thân tàu:

phần thân chính của vỏ tàu và loại tàu:

Đối với tàu dầu: mtt = (6÷8)% mv = 8%.2990= 239,2( tấn )

Ne – công suất của tổ hợp thiết bị năng lượng(cv)

Chọn loại máy chính là động cơ diesel 4 kì có: k1=1,88 ; k2=0,6

Dự trữ lượng chiếm nước

, m

m m  =0,01.17548= 175,48( tấn ) trong đó: ,

m1401- khối lượng thuyền viên và hành lý: m1401= ntv.a = 20.0,13 = 2,6 tấn

Trong đó: ntv- số thuyền viên (lựa chọn theo tàu mẫu)

a - khối lượng thuyền viên và hành lý ( a = 130 -150 kg/người)

m -khối lượng nước uống và nước sinh hoạt:m1403= ntv.c.t = 20.0,1.10 =20(tấn )

Trong đó:c - dự trữ nước ngọt cho một người trong một ngày đêm

c= (100  150) lít/người/ ngày Khối lượng nhiên liệu, dầu mỡ và nước cấp

K - hệ số dự trữ hàng hải để ý đến thời gian đỗ bến hành trình, gặp bão, dòng

chảy và rong rêu hà rỉ: K = (1,13 m  1,3)

t - thời gian hành trình (giờ)

STT Khối lƣợng thành phần Kí hiệu Đơn vị Giá trị

2 Khối lƣợng thuyền viên, dự trữ

2.2.3 kiểm tra dung tích, ổn định, chòng chành

2.2.3.1 Kiểm tra dung tích khoang hàng

- Chiều dài khoang đuôi: 4%L ≤ La≤ 7%L = 5÷8,75

Chọn La = 7,2 m

- Chiều dài buồng máy:Lm = (0,1 0,2)L = (12,5÷25) = 15 m

-Chiều dài buồng bơm: Lbơm =6 ,6m

-Chiều dài khoang cách ly mũi: Lcly=1,2 m

- Chều dài khoang hàng:Lkh= 90 m

Chọn B mk = 1,2 m

- Theo chiều cao:

Khu vực khoang hàng theo quy phạm phải đƣợc bố trí đáy đôi

Chiều cao đáy đôi h ≥B/16 = 1,4 m

c Dung tích khoang hàng yêu cầu

Dung tích khoang hàng cần thiết:

h KH

m

VYC =

h

 = 15060 (m3 )

Trong đó: mh = 12500 (tấn) - khối lượng hàng tinh

h = 0,83(t/m3)-khối lƣợng riêng của dầu

TT YC

KH KH YC KH

V -V 15298 15060

= 100%= 1,5 %

V 15060   2,5%

Vậy tàu đủ dung tích yêu cầu

2.2.3.2 Chiều cao tâm nghiêng

Chiều cao tâm nghiêng của tàu phải thoả mạn điều kiện sau:

h0 ≥ hominTrong đó homin trị số nhỏ nhất của tàu dầu, theo Burgess

GM đƣợc xác định theo công thức :

GM = KB + BM – kGTrong đó:

K : Cao độ tâm nổi (m)

BM : Bán kính tâm nghiêng

2B

BM =12,5d  21,12

12,5.8, 6 = 4,3m Cao độ trọng tâm: KG = (0,56÷0,6)D =(0,56 ÷0,6).11,4 = (6,44÷6,9)= 6,5m

Trong đó: T: chu kỳ lắc ngang

C : hệ số = 0,72 - 0,74 Chọn C = 0,73

Nhận thấy 7 ≤ T ≤ 11 (s) thì chu kỳ lắc ngang của tàu đƣợc đảm bảo

Vậy tàu thiết kế đảm bảo yêu cầu về chòng chành

Kết luận - Tàu thiết kế có các thông số nhƣ sau :

PHẦN III : XÂY DỰNG TUYẾN HÌNH LÝ THUYẾT

3.1 CHỌN PHƯƠNG PHÁP XÂY DỰNG TUYẾN HÌNH

Ta sử dụng phương pháp tính chuyển đồng dạng từ tàu mẫu

3.1.1 Cơ sở của phương pháp

- Phương pháp tính chuyển đồng dạng dựa trên sự đồng dạng của tàu mẫu và tàu thiết kế

về hình học, động lực học Do đó tàu thiết kế được kế thừa những đặc điểm tính năng tốt của tàu mẫu như lực cản, tính năng vận hành trên sóng,

- Phương pháp tính chuyển đồng dạng áp dụng cho trường hợp khi có sự thay đổi các kích thước chủ yếu của tàu (L,B,T) còn hệ số béo CB và các hệ số béo khác không đổi

- Khi đó LCN, vị trí tâm nổi, bán kính tâm nghiêng và các yếu tố khác của tuyến hình lý thuyết sẽ được xác định một cách đơn giản theo các công thức xây dựng trên cơ sở đồng dạng cục bộ về hình dáng tàu mẫu thiết kế

- Các kích thước mới của tàu thiết kế sẽ được biến đổi thông qua các hệ số tính chuyển

3.1.2 Tỉ số đồng dạng

Tàu mẫu được sử dụng là tàu chở dầu trọng tải 13500 (tấn) được đóng tại nhà máy Đóng tàu Bạch Đằng

Bảng 3.1 Các thông số của tàu mẫu

Bảng 3.2 Các thông số tàu thiết kế

Bảng 3.2 Bảng tính diện tích sườn (tiếp)

Bảng 3.2 Bảng tính diện tích sườn (tiếp)

Bảng 3.2 Bảng tính diện tích sườn (tiếp)

Bảng 3.2 Bảng tính diện tích sườn (tiếp)

Bảng 3.2 Bảng tính diện tích sườn (tiếp)

Bảng 3.2 Bảng tính diện tích sườn (tiếp)

Bảng 3.2 Bảng tính diện tích sườn (tiếp)

Bảng 3.2 Bảng tính diện tích sườn (tiếp)

Bảng 3.2 Bảng tính diện tích sườn (tiếp)

3.2.2 Bảng tính nghiệm lượng chiếm nước, hoành độ tâm nổi và hệ số béo thể tích

- Lượng chiếm nước của tàu tính theo tuyến hình được xác định theo công thức sau:

1

6,31,025 1,025 .5572

3.2.2 Bảng trị số tuyến hình

PHẦN IV :

BỐ TRÍ CHUNG TOÀN TÀU

4.1 NHỮNG YÊU CẦU CƠ BẢN VỀ BỐ TRÍ CHUNG TOÀN TÀU

- Tàu vỏ thép tự hành: một boong chính liên tục suốt chiều dài tàu, phía mũi có boong thượng tầng Tàu thiết kế có bánh lái đặt sau chong chóng

- Thiết kế BTC toàn tàu ảnh hưởng trực tiếp đến yêu cầu sử dụng, tính năng hàng hải và tính kinh tế của con tàu Tàu thuỷ không chỉ là phương tiện giao thông vận tải hoặc sản xuất

ma còn là một công trình kiến trúc nên ngoài việc đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật, kinh tế trên còn phải chú ý đến tính thẩm mỹ

- Khi bố trí chung toàn tàu phải chú ý đến các nguyên tắc sau:

 Phải tuân theo các yêu cầu của qui phạm về tính ổn định, tính chống chìm, tính chống cháy, và sức bền tàu v.v

 Dung tích các khoang phải đủ

 Đảm bảo cân bằng tàu và sức bền dọc tàu trong quá trình hành hải

 Các trang thiết bị phải bố trí hợp lý, thao tác an toàn, dễ dàng

 Lối đi lại phải an toàn và thuận tiện trong mọi điều kiện thời tiết

 Đảm bảo điều kiện sinh hoạt và làm việc thuận lợi, thoải mái

 Ngoài ra việc bố trí phải tuân theo yêu cầu của chủ tàu Tuy nhiên những yêu cầu của chủ tàu phải nằm trong các giới hạn qui định của qui phạm

Kích thước của tàu thiết kế như sau :

Biên chế thuyền viên trên tàu

1- Máy 2 1- Máy 3

Tổng số thuyền

4.2 PHÂN KHOANG

4.2.1 Phân khoang theo chiều dài

Khoảng cách giữa hai vách dọc hoặc hai vách ngang không lớn hơn trị số:

1,2 L = 13,47 (m)

Bảng 4.2.1 Phân khoang theo chiều dài tàu

Stt Tên khoang Từ Sn Đến Sn Chiều dài

4.2.2 Phân khoang theo chiều cao

- Khu vực khoang hàng theo quy phạm phải đƣợc bố trí đáy đôi

Chiều cao đáy đôi : h ≥ B/16 = 1,31 (m)

Chọn Hđđ = 1,4 (m)

- Tàu thiết kế có 1 boong chính

4.2.3 Phân khoang theo chiều rộng

- Theo MARPOL 73/78 áp dụng với những tàu dầu có trọng tải từ 5000 tấn trở lên, chiều rộng mạn kép phải không lớn hơn w = 2 (m) hoặc w = 0,5 + DW

gn1 = 178 (g/kW.h) - suất tiêu hao nhiên liệu

Ne = 4550 (kW) - công suất máy chính

t = 240 (h) - thời gian hành trình

k1 = 1,1 - hệ số dự trữ

k2 = 1,05 - hệ số dung tích

FO = 0,9 (m3/T) - thể tích riêng của dầu đốt

- Dung tích két dầu DO :

VDO = DO.k1.k2.gnl.t.Ne.10-6 = 49,144 (m3)

Trong đó :

gn1 = 178 ( g/kW.h) - suất tiêu hao nhiên liệu

Ne = 1200 (kW) - tổng công suất máy phát điện

DO = 0,83 (m3/T) - thể tích riêng của dầu đốt

4.3.1 Buồng thuyền viên, phục vụ viên

Bảng 4.3.1 Trang bị phòng thuyền viên

4.3.3 Buồng thuyền trưởng, máy trưởng

Bảng 4.3.3 Trang bị phòng thuyền trưởng, máy trưởng

4.3.4 Buồng vệ sinh công cộng

Vòi tắm hoa sen

4.3.7 Hệ thống cầu thang và lan can

Cầu thang chính:

Góc nghiêng: 450Chiều rộng : 760 (mm) Cầu thang lên, xuống buồng máy:

Lỗ khoét hình tròn hoặc ô van có diện tích lớn hơn 0,16 m2

thì phải được coi như cửa sổ Theo bảng 7B/7.1 ta chọn cửa húp lô cấp A(mác QA) là loại cửa húp lô có áp suất cho phép lớn nhất với các thông số sau:

Đường kính danh nghĩa của cửa húp lô: D = 400 (mm)

Áp suất cho phép lớn nhất : P = 241 (kPa)

và hình ô van có diện tích lớn hơn 0,16 m2

Cửa sổ không được bố trí dưới boong mạn khô, tại các vách mút của tầng thứ nhất hoặc các mạn của thượng tầng kín và lầu tầng thứ nhất được xét tính nổi trong bản tính ổn định hoặc cửa bảo vệ dẫn xuống phía dưới

Cửa sổ cấp E ( mác QE) có các thông số sau:

Kích thước danh nghĩa : 450x630 (mm)

áp suất cho phép lớn nhất : 63 (kPa)

Số lượng tối thiểu chi tiết kẹp : 4

4.4.1 Phương tiện cứu sinh

4.4.1.1 Xuồng cứu sinh

Xuồng cứu sinh được chọn theo yêu cầu của QP 6278 “ Quy phạm trang bị an toàn tàu biển” như sau :

Theo quy phạm về trang bị cứu sinh thì tàu thiết kế phải trang bị xuồng cứu sinh đảm bảo chở được 100% số người trên tàu, bố trí 1 xuống phóng phía sau tàu :

- Chủng loại : YZ6.5F ( là loại xuồng vật liệu composite cốt sợi thủy tinh chịu lửa)

- Kích thước: 6,5x2,32x1,15(m)

- Khối lượng: 2,4 (t)

- Kiểu động cơ: động cơ

- Sức chứa: 22 người

4.4.1.2 Phao cứu sinh :

a) Phao cứng cứu sinh :

- Bố trí 04 phao cứng cứu sinh chia đều cho hai bên mạn Mỗi phao có các thông số kỹ thuật sau:

Ký hiệu phao : CA6

Chiều cao móc đáy : Hp =2,19 (m)

Chiều cao thả phao cho phép : h = 18,3 (m)

Diện tích khoang chứa : 2,47 (m2)

Thể tích buồng khí : 1,24 (m3)

Khối lượng phao có kể đến trang thiết bị : G = 180 kg

Khối lượng phao có kể đến trang thiết bị và người cho phép :

Gchp = 630 kg

b) Phao tròn cứu sinh :

Số lượng phao tròn cứu sinh phụ thuộc vào loại tàu, vùng hoạt động và chiều dài tàu Với tàu chở dầu, vùng hoạt động cấp KHC, ta bố trí 12 phao tròn cứu sinh có màu vàng da cam, trên phao có ghi tên tàu và tên chủ tàu

c) Phao áo cứu sinh :

Mỗi người trên tàu phải được trang bị một áo cứu sinh Tàu phải có đủ áo cứu sinh cho những người trực ca và để sử dụng ở những nơi xa các trạm bố trí phương tiện cứu sinh Mỗi phao áo cứu sinh đều được trang bị đèn thỏa mãn yêu cầu của phụ lục A 1.3.3.1 QP

Ta bố trí 22 áo cứu sinh bao gồm:

16 áo bố trí tại boong xuồng, về phía đuôi tàu, chia cho 2 bên mạn

02 áo tại buồng lái

02 áo tại buồng trực ca

02 áo ở phía mũi tàu

d) Bộ quần áo bơi và bộ quần áo chống mất nhiệt :

Trên mỗi xuồng cứu sinh phải bố trí tối thiểu 3 bộ quần áo bơi theo yêu cầu của quy phạm

Bố trí 4 bộ quần áo bơi trên mỗi xuồng cứu sinh

Các bộ quần áo bơi có kích thước phù hợp với người được phân công làm thuyền viên xuống cấp cứu khi có người bị nạn và người được phân công làm nhóm trưởng của hệ thống cấp cứu hàng hải trên tàu

Trang thiết bị vô tuyến điện cho phương tiện cứu sinh: 02 máy phát rada

4.4.1.3 Xuồng cấp cứu

Bố trí 1 xuồng cấp cứu ở mạn trái

4.4.2 Phương tiện tín hiệu

Tàu thiết kế thuộc loại tàu nhóm I

Chọn phương tiện tín hiệu theo bảng 4.2.2

nhìn

Góc nhìn 1.1 Đèn hành trình

3.1 Quả cầu 3 0,6m

Khoảng cách các đèn theo chiều cao ≥ 2 (m)

Đèn dưới cùng cách thân tàu ≥ 4 (m) kể từ thân tàu

Đèn cột phía trên thân tàu 12,00 (m)

p = 1 với bánh lái đặt trực tiếp sau đuôi tàu

4.5.3 Thiết bị neo, chằng buộc

4.5.3.1 Đặc trưng cung cấp của thiết bị