Thiết kế trang trí hệ thống động lực tàu chở hàng khô 28000 tấn

Nghiệm lại vận tốc tàu N 0 Hạng mục tính hiệu Ký Đơn vị Công thức – Nguồn gốc Kết quả... Xác định khối lượng và kích thước của chong chóng N 0 Hạng mục tính hiệu Ký Đơn vị Công thức – N

“LỜI MỞ ĐẦU”

LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI

nước, nền kinh tế nước ta không ngừng phát triển về mọi mặt Phát triển các khu vựckinh tế vùng biển là một vấn đề được chính phủ quan tâm rất lớn và có ý nghĩa rấtquan trọng trong việc triển khai đồng bộ chương trình công nghiệp hoá và hiện đại

được sự quan tâm và đầu tư vốn của nhà nước nhiều nhà máy đang được xây dựng,nhiều con tàu đượng đóng mới với trọng tải lớn không kém gì các nước trên thế giới.Nhiều tàu được đóng mới theo tiêu chuẩn quốc tế và được đăng kiểm nước ngoàichứng nhận Trong các ngành vận tải thì ngành vận tải đường biển được được nhiềungười quan tâm bởi lượng hàng vận chuyển rất lớn, cước phí lại rất rẻ Do vậy việcđóng mới những con tàu hàng để đáp ứng yêu cầu vận chuyển hàng hoá trong nướccũng như vận chuyển hàng hoá từ nước ta với các nước trên thế giới là không thểthiếu được Để thược hiện được điều này trường đại học hàng hải chúng ta phối hợpvới các trừơng kỹ thuật khác đào tạo những kỹ sư phục vụ cho việc vận hành, khaithác và đóng mới tàu thuỷ giúp cho ngành công nghiệp đóng tàu ngày một bắt nhịp

thời rèn luyện cho sinh viên khả năng khai thác tài liệu và làm quen với những côngviệc thực tế sau này, em được nhận đề tài thiết kế môn học Trang trí hệ thống động

“YÊU CẦU VÀ MỤC ĐÍCH CỦA ĐỀ TÀI”

cầu của hệ thống động lực và còn đảm bảo cho hệ thống hoạt động an toàn, tin cậy và

PHẦN 1

GIỚI THIỆU CHUNG

1.1 TỔNG QUAN VỀ TÀU

quang, một boong chính, một boong dâng lái và boong dâng mũi Tàu được thiết kế

Cấp không hạn chế Chủ yếu vận chuyển hàng rời qua các khu vực Nhật

bản-Mỹ và các nước Đông Nam Á với nhau

phạm phân cấp và đóng tàu vỏ thép – 2003, do Bộ Khoa học Công nghệ và Môitrường ban hành Phần hệ thống động lực được tính toán thiết kế thoả mãn theo

1.1.7 “Luật và công ước áp dụng”

tàu gây ra”

1.2 “TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG NĂNG LƯỢNG VÀ TRANG TRÍ ĐỘNG LỰC”

buồng máy bằng 06 cầu thang chính (02 cầu thang tầng1, 02 cầu thang tầng 2 và 02

lực, hệ thống ống toàn tàu Điều khiển các thiết bị được thực hiện tại chỗ trong buồngmáy Điều khiển máy chính được thực hiện tại chỗ trong buồng máy hoặc từ xa trênbuồng lái Một số bơm chuyên dụng có thể điều khiển từ xa trên boong chính như

diesel 2 kỳ quét thẳng qua xupáp, có đầu chữ thập, tăng áp bằng tuabin khí xả, dạngthùng, một hàng xy-lanh thẳng đứng, làm mát gián tiếp hai vòng tuần hoàn, bôi trơn

áp lực tuần hoàn kín, khởi động bằng không khí nén, điều khiển tại chỗ hoặc từ xa

– Hành trình piston, [S] 1400 mm

Tổ máy phát điện

1.2.2.1 Số lượng

– 3 tổ máy phát: 2 chính và 1 dự phòng

1.2.2.2 Diesel lai máy phát”

sản xuất, là diesel 4 kỳ tác dụng đơn, một hàng xy-lanh thẳng đứng, tăng áp, làm mátgián tiếp hai vòng tuần hoàn, bôi trơn áp lực tuần hoàn kín, khởi động bằng điện DC

2 x 308,76 m 3

1.2.3.2 “Két dầu đốt dự trữ dầu DO”

“– Hãng (Nước) sản xuất NANIWA JAPAN”

“– Hãng (Nước) sản xuất NANIWA JAPAN”

“– “Hãng (Nước) sản xuất” NANIWA JAPAN”

– “Công suất động cơ điện” 4,9 kW

2 “PHẦN 2 – SỨC CẢN, THIẾT BỊ ĐẨY”

2.1 “SỨC CẢN”

Kết luận: “Thoả mãn các điều kiện của phương pháp Papmiel.”

2.1.2.2 “Công suất kéo theo Pamiel”

)(

;

0

3

hp LC

V EPS= ∇ S

(2.1)

Trong đó:

V S – “Tốc độ tàu tương ứng với giá trị EPS cần xác định,” (m/s).

Bảng 2.1.3 “ Kết quả xác định sức cản tàu theo Pamiel ”

N 0 Đại lượng xác định Công thức

(tons) ” Theo thiết kế 26142 26142 26142 26142 26142

2.1.4 “Đồ thị sức cản R = f(v) Và công suất kéo EPS = f(v) ”

EPS = f(v) cho tra cứu tính toán Đồ thị được trình bày dưới đây ”

1000 2000 3000 4000 5000 6000

20000 30000 40000 50000 60000 70000

10 5,145

12,6

3492,6 44600

2.2 THIẾT BỊ ĐẨY”

N 0 Hạng mục tính hiệu Ký Đơn vị Công thức – Nguồn gốc Kết quả

V p

2.2.4 Chọn tỉ số đĩa theo điều kiện bền

3

4 2

max min

10

''

375,

δθ

Bảng 2.2.4 Chọn tỉ số đĩa theo điều kiện bền

N 0 Hạng mục tính hiệu Kí Đơn vị Công thức – Nguồn gốc Kết quả

10

' '

375 ,

δ

Kết luận: Tỷ số đĩa θ = 0,55

2.2.5 Nghiệm lại vận tốc tàu

Bảng 2.2.5 Nghiệm lại vận tốc tàu

N 0 Hạng

mục tính hiệu Ký Đơn vị Công thức – Nguồn gốc Kết quả

V p

P n

Kết luận: ∆N = 0,29% < 2% nên chọn vận tốc tàu v = 12,6 (knots)

2.2.6 Kiểm tra chong chóng theo điều kiện bền

Trong đó:

Z – Là số cánh của chong chóng Z = 4

C’ – Hệ số phụ thuộc vào vật liệu chế tạo chong chóng C’ = 0,058

m’ – Hệ số phụ thuộc vào loại tàu, với tàu hàng m’ = 1,15

P – Lực đẩy của chong chóng

Kết luận: Chong chóng thiết kế thoả mãn điều kiện bền.

2.2.7 Kiểm tra độ bền xâm thực của chong chóng

2 1

1 min 130 c ( npDp)

p

k

ξ θ

Bảng 2.2.7 Kiểm tra độ bền xâm thực của chong chóng

N 0 Hạng mục tính hiệu Kí Đơn vị Công thức – Nguồn gốc quả Kết

N 0 Hạng mục tính hiệu Kí Đơn vị Công thức – Nguồn gốc quả Kết

Kết luận: θmin = 0,39 < 0,55 điều kiện xâm thực được thoả mãn

2.2.8 Xác định khối lượng và kích thước của chong chóng

Khối lượng chong chóng được xác định theo công thức

2 0 0 6

, 0 0 4

6 , 0 3

4 6,2 2.10 0,71 0,59.10

e D

d D

b D

Bảng 2.2.8 Xác định khối lượng và kích thước của chong chóng

N 0 Hạng mục tính hiệu Ký Đơn vị Công thức – Nguồn gốc quả Kết

tại tiết diện 0,6R

N 0 Hạng mục tính hiệu Ký Đơn vị Công thức – Nguồn gốc quả Kết

3 “PHẦN 3 – THIẾT KẾ HỆ TRỤC”

Mục đích nhằm thiết kế, kiểm nghiệm lại một hệ trục sao cho phù hợp nhất với tàu và cácyếu tố môi trường, con người Đảm bảo cho tàu hoặt động hiệu quả, an toàn nhất

3.1 “DỮ KIỆN PHỤC VỤ THIẾT KẾ”

Không hạn chế theo Quy phạm phân cấp và đóng tàu biển vỏ thép – 2003 ”

“”Trục chong chóng kết cấu bích rời, được đặt trên hai gối đỡ có kết cấu kiểubạc cao su Hai gối đỡ này được bố trí trong ống bao trục, bôi trơn và làm mát gốibằng nước ngoài tàu trích từ hệ thống nước làm mát chung Trục chong chóng

hiệu Đơn vị Công thức - Nguồn gốc Kết quả

H k d

Kết luận:

Đường kính cơ bản của trục chong chóng thiết kế

3.2.2 Chiều dày áo bọc trục

Bảng 3.2.2 Chiều dày áo bọc trục

3.3 CÁC CHI TIẾT CHÍNH CỦA HỆ TRỤC

3.3.1 Chiều dày khớp nối trục

Hình 3.3.1 Khớp nối trục chong chóng.

Bảng 3.3.1 Xác định chiều dày khớp nối trục

hiệu Đơn vị Công thức - Nguồn gốc Kết quả

160

560

K T

N

H k F d

No Hạng mục tính hiệu Ký Đơn vị Công thức - Nguồn gốc Kếtquả

6

Đường kính trung

bình của đoạn côn

10

Chiều dài tính toán

toàn bộ của then bích

r h d n

5,0

.10.648,

Bảng 3.3.3 Xác định đường kính buloong khớp nối

No Hạng mục tính hiệu Ký Đơn vị Công thức - Nguồn gốc Kếtquả

No Hạng mục tính hiệu Ký Đơn vị Công thức - Nguồn gốc Kếtquả

nDT

T d

No Hạng mục tính hiệu Ký Đơn vị Công thức - Nguồn gốc Kếtquả

3.4 TẢI TRỌNG GỐI ĐỠ TRỤC

3.4.1 Sơ đồ tính

3.4.3 Mô men tại gối

Bảng 3.4.3 Mo men tại gối

No Hạng mục tính Ký

hiệu Đơn vị Công thức - Nguồn gốc Kếtquả

cc cc

tg

d q

No Hạng mục tính hiệu Ký Đơn vị Công thức - Nguồn gốc Kếtquả

n

N e

.71620

3840645

2(

3 1 2

2 2 2

2 1

1 1 1

1

4

1

2

.

J

l q J

l q J

l M J

l J

l M J

l M

3 3 2

3 2 3

3 3 3

3 2

2 2 2

2

4

1

2

.

J

l q J

l q J

l M J

l J

l M J

l M

−

= +







 + +

4

3 4 3

3 3 4

4 4 4

4 3

3 3 2

3

4

1

2

.

J

l q J

l q J

l M J

l J

l M J

l M

4

3 4 4

4 4 3

4

4

1

2

.

J

l q J

l M J

l M

1 0 0 0

2

.2

l

M M G l q l q

1 0 2 2 1 1 1

2

.2

l

M M l

M M l q l q

2 1 3 3 2 2 2

2

.2

l

M M l

M M l q l q

3 2 4 4 3 3 3

2

.2

l

M M l

M M l q l q

2987,1

No Hạng mục tính hiệu Ký Đơn vị Công thức - Nguồn gốc Kếtquả

4

4 3

4 4 4

2

l

M M

l q

1515,8

3.5 TẢI TRỌNG GỐI ĐỠ TRỤC

3.5.1 Nghiệm bền trục theo hệ số an toàn

đường kính và trục chong chóng chịu tải nặng hơn, vì vậy chỉ cần nghiệm bền về hệ

Bảng 3.5.1 Nghiệm bền trục theo hệ số an toàn

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

16

W

284

32

W

2 ccπ

F

P

=c

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

c σ σ σ

3.5.2.1 Biến dạng dọc – Lực đẩy tới hạn

Bảng 3.5.2.1 Nghiệm biến dạng dọc – Lực đẩy tới hạn

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

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

2λλ

σth =a−b +c

σ

1472,6

Kết luận: Kôđ > [Kôđ] hệ trục ổn định dọc trục

3.5.2.2 Biến dạng xoắn – Góc xoắn

No Hạng mục tính Ký

hiệu Đơn vị Công thức - Nguồn gốc Kết quả

n

N e

.71620

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

=

1 2

M

.

100 180

π

“Kết luận: Trục được thiết kế thoả mãn về biến dạng xoắn.”

3.5.2.3 Biến dạng uốn – Độ võng

“ Bảng 3.5.2.3 Nghiệm Biến dạng uốn – Độ võng ”

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

384

J E

l M f

16

.2

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

(1) “Toán đồ dùng cho tra cứu (µ - a) ”

phương pháp : Rêli , Smit, Simanxki,… Lựa chọn phương pháp tính là Simanxki

1.2,49

,

q

I E l

“– E , Mô-đuyn đàn hồi của vật liệu; ”

( 1 ) 2

1 2

X X X

,8

k k

k

q l

G

I E l

9

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

max

l

A

=0,72 9

=0,70 4

4.2.3 Kết luận

Bảng 4.2.3 Kết luận

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

max

max

n

n N

k = −

1411

2 Khoảng dư lượng kiểmtra trong tính toán [k] % dụng đối với tàu hàngLấy theo giá trị thông 30

Hệ trục công tác an toàn, không có vòng quay tới hạn trong khu vực khai thác

xuất, là động cơ diesel 2 kỳ quét thẳng qua xupáp, có đầu chữ thập, tăng áp bằngtuabin khí xả, dạng thùng, một hàng xy-lanh thẳng đứng, làm mát gián tiếp hai vòngtuần hoàn, bôi trơn áp lực tuần hoàn kín, khởi động bằng không khí nén, điều khiển

5.2.1.1 “Mô men quán tính khối lượng nhóm piston – biên khuỷu”

“ bk = S 3 D 2 K 0 10 -6

; (kG.cm.s 2 ) ” (5.1)

Trong đó:

5.2.1.2 “Mô men quán tính khối lượng của bánh đà”

7 ,

.

d l g

l G

với các tham số đặc trưng về dao động Đặc trưng của hệ thống dao động là mô men

J 8

J 9

“Hình 5.2.3 Mô hình chuyển về hệ xoắn tương đương”

5.2.3.1 “Mô men quán tính khối lượng của các khối lượng tập trung”

5.2.3.3 “Bảng kết quả mô-men quán tính và độ mềm xoắn cho tính dao động”

Bảng 5.2.3.3 Bảng kết quả mô-men quán tính và độ mềm xoắn

5.3 DAO ĐỘNG XOẮN TỰ DO

Vì tần số dao động tự do tương đương ứng với nút dao động nên có thể nói rằng toàn

rất lớn, do đó phần lớn chỉ xét dạng dao động 1 nút và 2 nút Ở đây chỉ đưa ra xét

5.3.1.1 “Mô men quán tính khối lượng không thứ nguyên”

5.3.2.1 ““Tính gần đúng bình phương tần số dao động tự do” (∆)”

i i

J

= 1

bk J

J7

=1,0044

bk J

MI

IEI , I I

Hình 5.3.2 Sơ đồ hệ thống hai

khối lượng

EI,II = EI+ EII

I i

i i

x I

M

E M E

8 8

.

bk

xc e

II I E M M

M M

,

9,0

.9,

-0,1778594

0,000307

“Kết luận: Bình phương tần số dao động tự do: ∆ = 0,03372”

“N =

0

0

30

e J

5.4 “DAO ĐỘNG XOẮN CƯỠNG BỨC”

min

N K n

“Kết quả: 2,40 < K < 8,2”

5.4.2. “Vòng quay cộng hưởng”

i Ri

K

N

Trong đó:

“ Bảng 5.4.2 Vòng quay cộng hưởng ứng với cấp điều hoà thứ i”

5.4.3.1 “Xác định cấp K trong dãy cấp điều hòa”

5.4.3.2 “Xác định góc pha giữa các xy-lanh”

1, 2, 3, 4, 5, 6, 7

0

2 6

1

2 6

1

.cos

i

i i

Với x = 0, K = 7

STT αi βi K.βi Sin(K .βi ) αi.sin (K .βi ) Cos (K .βi ) αi cos (K .βi )

Bảng 5.4.4.2. “ Tổng biên độ hình học dao đông tương đối với x = 1, K = 6 ”

STT αi βi K.βi Sin(K .βi) αi.sin (K .βi ) Cos (K .βi) αi cos (K .βi )

6

1

0

STT αi βi K.βi Sin(K .βi) αi.sin (K .βi ) Cos (K .βi) αi cos (K .βi )

Bảng 5.4.4.4 ““Tổng biên độ hình học dao đông tương đối với x = 3, K = 3 ”

STT αi βi K.βi Sin(K .βi) αi.sin (K .βi ) Cos (K .βi) αi cos (K .βi )

2 R D C

=

2

max

1765 , 0 76 , 9

n

n

“Σαi _ Tổng biên độ hình học tương đối ứng với bậc điều hoà K ”

5.4.6.1 “Mô men cản của động cơ”

2 1 7

1

2 0

.

126 ,

i i

1 0 , 126

i i

e

“∑

=

7 1

2

i i

7 1 5 3 7

0

1 ,

10

d

l K

0

1 ,

.

10 25

d

l k e

max 4

07,0.1333,0

55,4 10

D

h a

a n

2 1 2

2 1 1

1

2 3

a n

+

=

“ ( ) 3

4 1 1

4 1

AR

4 1

= 3

K

= 5

K

= 6

K

= 7

K

= 7

K

= 3

K

= 5

3 max

5.7 GIẢM CHẤN VÀ VÙNG CẤM

5.7.1 Ứng suất giới hạn cho phép

38 ,

1 , 114

7 ,

khác nhau, ứng suất thực phát sinh trên trục chong chóng khi cộng chấn đều nhỏ hơn

ứng cấp Biển hạn chế III theo Quy phạm phân cấp và đóng tàu biển vỏ thép –

№ “Hạng mục tính” “Ký

hiệu” Đơn vị “Công thức - Nguồn gốc”

“Kết quả”

liên tục của phương

k Z N g NZ g

h

k

k Z N g NZ g

Kết luận:

“Tàu được trang bị các két chứa dầu đốt:”

V Q

6.2.3.1 “Nhiệm và yêu cầu”

hệ động lực làm việc trong suốt quá trình hành hải Hệ thống nhiên liệu có các

chức năng: lấy nhiên liệu từ bờ xuống tàu, dự trữ nhiên liệu trên tàu, cung cấp

mọi trường hợp Các thiết bị của hệ thống đảm bảo cung cấp đầy đủ cho động cơhoạt động trong một thời gian dài Bố trí các két, các đường ống, các thiết bị của

hệ thống phải tuân thủ nghiêm ngặt các quy định của quy phạm và công ước;nhưng phải tiện lợi cho lắp đặt, thao tác, sử dụng, sửa chữa và phải đảm bảo

6.2.3.2 “Nguyên lý hoạt động”

a) “Vận chuyển dầu đốt”

két dự trữ bằng bơm của phương tiện cấp thông qua các đầu ống cấp dầu được dẫnlên boong chính Két dầu đốt dự trữ có bố trí các đầu ống đo có van tự đóng, cácđầu ống thông hơi có lưới phòng hoả và có kết cấu kiểu ngăn không cho nước dòlọt vào trong điều kiện thời tiết xấu Trong két dầu đốt dự trữ có bố trí hai miệnghút lấy dầu ra, trong đó 1 miệng đặt thấp để hút vét dầu cặn và nước đọng, 1

hàng ngày bằng 02 bơm vận chuyển truyền động điện Dầu đốt được cấp lên cáckét bằng các bơm vận chuyển dầu đốt qua bầu lọc thô và hệ thống các van, đườngống Dầu tràn từ két dầu đốt hàng ngày được đưa trở lại két lắng dầu đốt, dầu tràn

từ két lắng dầu đốt được đưa trở về két dự trữ qua đường ống dẫn dầu tràn có gắn

b “Cấp dầu cho động cơ”

đóng nhanh, van ngắt và các đường ống dẫn tới từng động cơ Dầu thừa sau côngtác từ vòi phun, bơm cao áp của diesel chính và phụ được dẫn quay trở về két dầu

c “Dầu rơi vãi, dầu tràn”

Boong chính

Két trực nhật F.O

Thiết bị bảo vệ chống cháy

Thiết bị bảo vệ chống cháy

Hỡnh 6.2.1 Hệ thống vận chhuyển nhiờn liệu

Két dầu thừa

Từ khí nén

Thiết bị đốt dầu thừa

Bơm chuyển dầu nồi hơi

Nồi hơi phụ

Từ két trực nhật D.O Tới két trộn dầu máy đèn

Đến ống khói

Van tự động khử khí Thiết bị bảo vệ chống cháy

Ké

rực

ật

D số 2 Ké

Tới bơm dầu cặn Két dầu cặn F.O

Máy lọc F.O số 1 Máy lọc D.O Máy lọc F.O số 2

Két trực nhật F.O

Bầu hâm của Máy lọc F.O số 2

K tr

hật D.O

Bầu hâm của Máy lọc F.O số1

K tr

nhậ

t D.O số

Két lắng F.O

Tới két D.O

Từ đuờng hơi sấy

Hỡnh 6.2.3: Hệ thống phõn ly nhiờn liệu

Tới nồi hơi phụ

Tới nồi hơi phụ Tới máy chính

Van tự động khử khí

Ké rự

nhậ D.O số 2

Đừơng thông hơi Tới ống khói

Hỡnh 6.2.4: Hệ thống cung cấp nhiờn liệu cho mỏy đốn

6.3 HỆ THỐNG DẦU BÔI TRƠN

Bảng 6.3.1 Tính toán lượng dầu bôi trơn dự trữ và các thiết bị

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

15

Thời gian hoạt động

liên tục của phương

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

16

Lượng dầu bôi trơn

máy chính tiêu hao

−

=τ

k k

Z N g

−

=

τ

k k

k Z N g

−

=

τ

k k

Z N g

T

B V

γ

Tàu được trang bị các két chứa dầu bôi trơn có:

6.3.1.1 Bơm chuyển dầu bôi trơn

Bảng 6.3.1.1 Các thông số của bơm

hiệu Đơn vị Công thức - Nguồn gốc Kết quả

hiệu Đơn vị Công thức - Nguồn gốc Kết quả

№ Hạng mục tính Ký

hiệu Đơn vị Công thức - Nguồn gốc Kết quả

Kết luận :

6.3.1.3 Bơm vận chuyển dầu thải

Bảng 6.3.1.3 Các thông số của bơm

hiệu Đơn vị Công thức - Nguồn gốc Kết quả

Về cơ bản bầu lọc thô của hệ thống bôi trơn cũng giống như bầu lọc thô của

hệ thống nhiên liệu Cấu tạo gồm vỏ bầu lọc, lõi lọc Lõi lọc có thể bằng các tấmkim loại hoặc lưới đồng

Nếu lõi lọc bị tắc, áp lực dầu trong bầu lọc tăng lên, van an toàn sẽ tự động

mở ra, dầu nhờn đi thẳng vào đường ống chính đi bôi trơn mà không cần vào bầulọc để đảm bảo an toàn cho hệ thống và cho động cơ

c Tính toán bầu lọc.