thiết kế là tàu chở hàng khô có trọng tải 4350 tấn, tuyến đường hoạt động từ cảng nha trang đến cảng kobe (nhật bản)

Phần I : Tuyến đờng - Tàu mẫu Công việc thiết kế ra một con tàu đòi hỏi ngời thiết kế phải chọn phơng án thiết kế, tuyến đờng là một trong những yếu tố ảnh hởng đến quá trình hành hải củ

Phần I : Tuyến đờng - Tàu mẫu

Công việc thiết kế ra một con tàu đòi hỏi ngời thiết kế phải chọn phơng án thiết kế, tuyến đờng là một trong những yếu tố

ảnh hởng đến quá trình hành hải của tàu Tuyến đờng nói nên

đặc điểm khí tợng thuỷ văn, độ sâu của luồng lạch giúp ngời thiết kế lựa chọn kích thớc tàu phù hợp Chính vì vậy ta phải tìmhiểu tuyến đờng cũng nh cảng đi và cảng đến của tàu

Tàu thiết kế là tàu chở hàng khô có trọng tải 4350 tấn, tuyến

đờng hoạt động từ cảng Nha Trang đến cảng Kobe (Nhật Bản)

1) Cảng Nha Trang:

Gồm 2 khu vực : khu cảng chính và khu Ba Ngòi

• Điều kiện tự nhiên :

Khu cảng chính nằm ở vĩ độ 12015’ Bắc và kinh độ 109012’

Đông , khu Ba Ngòi cách cảng chính 24 hải lý theo đờng thuỷ và

69 km theo đờng bộ

Về thuỷ triều : cảng có chế độ bán nhật triều không đều

Mực nớc triều trung bình +1,30m , lớn nhất +2.0 m ,thấp nhất +0.2m

Chế độ gió có 2 mùa rõ rệt : gió Bắc - Đông Bắc từ tháng 11

đến tháng 2 năm sau và gió Nam - Đông Nam từ tháng 4 đến tháng 10

Luồng lạch vào cảng ngắn và ổn định nhiều năm Độ sâu ờng từ -10m đến

th 11m Khu vực cầu bến có độ sâu -6m

• Cầu tầu và kho bãi:

Khu cảng chính Nha Trang có một cầu tàu dài 91 m , rộng 14,3

m Cảng không có bãi tiền phơng , chỉ có một bãI hậu phơng là bãi Bình Tân diện tích 4832 m2

Khu Ba Ngòi xây dựng từ 1968 - 1969 Cầu chữ T có đờng dẫn từ bờ ra cầu dài 750 m, rộng 7 m Cầu tàu dài 81m , rộng 10m

Cảng có kho chứa muối duy nhất nằm cạnh đờng dẫn ra cầu tàu với diện tích 1620m2 có sức chứa từ 4000 - 5000 tấn

2) Cảng Kobe ( Nhật Bản ):

Cảng nằm ở vĩ độ 34040' Bắc và 1350 50’ độ Kinh Đông Kobe

là cảng tự nhiên có vị trí thuận lợi ở phía bắc vịnh Osaka và đợc che kín bởi các đê chắn sóng phức tạp ( gồm bốn con đê chắn

sóng ) , Kobe là cửa ngõ quan trọng của Nhật Bản trong việc buônbán của Trung Quốc , Triều Tiên

Cảng Kobe có 12 bến thuộc sự quản lý của chính quyền thànhphố và 4 bến tự nhiên thuộc các tập đàon công nghiệp Tổng chiều dài bến là 22,4km và có 135 khu neo tàu

+Vùng trung tâm bến cảng có khu bến Khikô , gồm 12 bến với tổng chiều dài 6655m , cho phép cùng một lúc có thể neo đậu

đợc 135 tàu viễn dơng Đây chính là khu trung tâm phục vụ hành khách trong nớc và chuyển tải hành khách từ Mỹ sang

Astralia Khoảng 12000 ngời còn hàng hóa qua khu này chủ yếu

là hàng bách hóa

+Khu Huogo có 3 bến với tổng chiều dài 1089 m độ sâu 7,2

m đến 9m cùng một lúc có thẻ tiếp nhận 17 tàu viễn dơng

+Khu Maya có 4 càu tàu với 21 chỗ neo đậu Độ ngập sâu bến

từ 10 đến 12 m Khu này chủ yếu phục vụ cho các Liner Bắc Mỹ

+Khu bến cảng Higa chỉ có 4 bến sâu 5,5 đến 7 m tiếp nhận tàu Ro-Ro có tổng diện tích 7,8 ha

+Khu đảo có 9 bến Container với tổng chiều dài 2650 m và

15 bến cho tàu bách hóa thông thờng với chiều dài 3000 m độ sâu từ 10 đến 12 m

+Khu đảo nhân tạo Roko với diện tích 583 ha , khu bến này

có độ sâu 12 m có thể tiếp nhận 29 tàu viễn dơng kể cả tàu Container và tàu Ro- Ro

Cảng Kobe là một trong những tổng hợp lớn nhất thế giới với khối lợng hàng hóa thông qua cảng trong những năm gần đây vào khoảng 200 triệu tấn / năm

3) Tuyến đ ờng từ cảng Nha Trang đến cảng Kobe:

Tuyến đờng từ cảng Nha Trang đến cảng Kobe có 3 con đờng

tập trung vào tháng sáu tháng bảy , lợng ma trung bình là

1964mm Tại vùng biển Đông ó thể xuất hiện b•o đột ngột thờng

từ cấp 5 đến cấp 7.Từ tháng 11 đến tháng 4 năm sau thờng có

s-ơng mù nên tàu hành trình khó khăn

ở vùng biển này chịu ảnh hởng của dòng hải lu nóng chảy từ bờbiển Châu á lên phía Bắc rồi theo bờ biển về châu Mỹ quay về xích đạo tạo thành vòng kín và dòng hải lu lạnh chảy ngợc từ Bắc

mỹ về phía nam theo bờ biển Châu á Do các dòng hải lu nên tốc

độ của tàu cũng bị ảnh hởng

• Nhật Bản:

Vùng biển Nhật Bản thờng có gió mùa đông bắc vào tháng 8 tháng 9 gây nên biển đọng gió cấp 8 cấp 9 Bão ở đây thờng xuất hiện từ quần đảo philippin , thời gian ảnh hởng của một trậnbão khoảng 5 ngày Hàng năm vào khoảng từ tháng 6 đén tháng

9 thờng xuất hiện những cơn bão lớn từ 2 đến 4 lần , gây nguy hiểm cho tàu hoạt động trên biển

Vùng biển Nhật Bản chịu ảnh hởng của chế độ nhật chiều với biên độ dao đông khoảng 2 m và cũng chịu ảnh hởng của hai dòng hải lu nh ở vùng biển Hồng Kông

Qua Hồng Kông từ vùng Đông Hải phía trên đảo Đài Loan về mùa đông chịu ảnh hởng của áp thấp nhiệt đới của sóng nên tốc

độ của tàu chậm lại , nếu đi xuôi dòng hải lu và xuôi gió thì tốc

độ tăng lên khoảng 3 hải lý / giờ

Pn : träng t¶i tµu (tÊn).

ηD : hÖ sè träng t¶i (hÖ sè lîi dông lîng chiÕm níc)

Theo b¶ng 2.2 STKT§T tËp I ta cã : ηD=(0,57-0,7)

Theo Nogid( tr26/STTKTT):

l = 2,1.v1/3 = 2,1.141/3 = 5.0613 trong đó:

v0.236

Hệ số béo tính theo công thức của bể thử Wageningen :

L

B 0,8

14,8 (m) Chọn B = 15 m

1.2.5.Mớn nớc :

Theo công thức 2.19 (Tr 33,STTKTT):

= +1,4=

20

LT

6,15 (m) Chän T = 6,3 m

1.2.6.ChiÒu cao mÐp boong:

Theo b¶ng 2.8 ( Tr 35 , STTKTT) ta cã tØ sè H/T cña tµu hµng lµ :

H/T = ( 1,15 ÷ 1,35) ⇒ H = (7,25 ÷ 8,5 ) m Chän H = 8 m

DTK = kγδLBT = 6579,109 ( tÊn)

%3

%69,1

%100308

,6692

109,6579308

,6692

%100D

DD

SB

TK SB

β = 0,98

ϕ = 0,72

Ii – Kiểm tra:

2.1.Kiểm tra điều kiện ổn định:

Chiều cao tâm nghiêng ban đầu:

82,0.025,

Ta thấy h0 > h0min ⇒ Đủ điều kiện ổn định

2.2.Kiểm tra chu kì lắc:

)s(14,992

.0

4,541558

,0h

z4B58

,

0

0 G

2

=

ì+

Ta thấy chu kì lắc thoả mãn

2.3.Kiểm tra dung tích:

2.3.1.Phân khoang sơ bộ ( Dựa vào sách KTBTC và STKTĐT T1)

Chiều dài khoang đuôi , mũi :

Chiều dài khoang hàng :

Với chiều dài tàu L = 95 ta có 3 khoang hàng với số vách ngăn kín nớc n =5

Hdd ≥ B/16 = 15/16 (m ) ⇒ Chọn Hdd = 1 m

2.3.2.Dung tích chở hàng yêu cầu:

h h

yc P

W =à = (m3)

Trong đó:

àh : dung tích chở hàng riêng (m 3/T) ,xét tàu đợc chất

đầy tải theo chiều chìm đã cho trớc (dung tích chở hàng đợc tận dụng triệt để ) Khi đó àh = àP

àP : Dung tích riêng của hàng hoá , nó phụ thuộc vào từng loại hàng hoá tàu thiết để chở cafê đóng bao có àP = (1,67

ηl : Hệ số sử dụng chiều dài tàu

95

4,71L

Lh

l = =η

Thay các giá trị vào (*) ta sẽ có :

Lh = 65,75 (m) :Tổng chiều dài khoang hàng

kng : Hệ số điền đầy khoang hàng chọn bằng 0.96

δPP : Hệ số béo thể tích khoang hàng = 1,15.δ = 0.8165

Do Wh > Wyc nên tàu đảm bảo đủ dung tích (Trong quá trìnhtính toán sơ bộ cha kể đến dung tích két hông và két đỉnhmạn )

2.4 Tính nghiệm trọng lợng:

2.4.1.Trọng lợng vỏ tàu:

- Trọng luợng vỏ thép tham gia vào thanh tơng đơng:

P1= H

T.L 10)

01,004,1( ± −2 δ1/3 5/2

= 642.706 (Tấn)

- Trọng lợng vách ngang :

vn BHn

)

63,061,4

nvn=5 ( vách )

- Thợng tầng và ống khói :

P3=( 0,12 L - 7,6 ) ntvVới số thuyền viên định biên là 24 ngời

i Pi

1413,4 (TÊn)

2.4.2 Träng lîng thiÕt bÞ:

3 / 2 ' 02

02 p D

P = Víi: p'02=0,49±0,06 Chän p'02=0,5

= 95 6,3 [2 + 1,37 (0,71 - 0,274) 15/6,3] = 2048,18 (m2) Khi kể đến diện tích phần nhô :

Ωnhô = (0,015 ữ 0,007) Ω Tàu có đuôi tuần dơng

232.1TDv

KDT = A ρ = <

0,53 3

5 10

T m' 2/3 max D

Z C' 0,375 '

min o

Chọn máy lắp cho tàu:

Cho trớc tốc độ tàu (vs = 14.5(hl/h)), chọn máy lắp cho

W1

t1.i

E

v.T

ηη

Tuyến Nha Trang-Nhật Bản là 3217 (hl), tốc độ tàu là14(hl/h), suy ra thời gian hành trình thực tế là 230(h), tức làgần 10 ngày đêm Tôi chọn số ngày hành trình cho cả

đi,về và thời gian bốc dỡ hàng ở cảng là 22 ngày đêm Màtàu biên chế 24 ngời do vậy khối lợng thành phần này là : 3

Trọng lợng toàn bộ tàu thiết kế tính theo các trọng lợng thành

phần là:

DTL= ∑ =

=

16 1

D

TK

LT TK

Chiều dài đờng nớc thiết kế

Chiều dài giữa hai đờng vuông góc

96% chiều dài đờng nớc tại chiều chìm 0,85H

Lf = LPP = 95 m

⇒ Chiều dài tính toán mạn khô là L=95 (m)

Trị số mạn khô tra bảng 11/4.2 Qui phạm phần mạn khô :

L = 95 (m )→ Fb=1,172 (m)

2.5.1.2 Điều chỉnh mạn khô theo hệ số béo δ

Tàu thiết kế có hệ số béo thể tích δ=0,7>0,68 nên trị số mạn khô tốithiểu đợc

thay:

)mm(85,11971172

36,1

68,071,0F36,1

68,0'

2.5.1.3 Hiệu chỉnh mạn khô theo chiều cao mạn H

Kích thớc tàu thiết kế : H=8(m)

L= 95 (m)15

87,118

LH

,0

L

R= f = =

)mm(86,3299

,19715

958

2.5.1.5.Hiệu chỉnh mạn khô theo độ cong dọc boong:

Bảng trị số độ cong dọc boong theo qui phạm và thực tế :

Tung độthực tế

Hệ số Tích

qui phạm

Tíchthực tế

Độ cong dọc thực tế của phần sau nhỏ hơn độ cong dọc phầnsau tính theo qui phạm là 27%

Độ cong dọc thực tế của phần trớc nhỏ hơn độ cong dọc phần

Hiệu giữa quiphạm và thực

tế

Hiệu số

ì0,34

Tung độqui phạm

Tung độ

có ích

Hiệu giữa quiphạm và thực

tế

Hiệu số

ì0,27

Tung độqui phạm

112749375

L2

S75,08

te.tpham

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

chòng chành, lợng chiếm nớc,dung tích Sau khi xây dựng tuyến

hình sẽ kiểm tra lại một cách cụ thể hơn

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

I - Chọn dạng mũi , dạng đuôi:

1.1.Dạng mũi:

Khi lựa chọn dạng mũi phải để ý tới các yếu tố :

+ Chiều cao tối thiểu của mũi tàu:

Chiều cao tối thiểu của mũi tàu là khoảng cách thẳng đứng

đo tại đờng vuông góc mũi từ đờng nớc ứng với mạn khô mùa hè và

độ chúi mũi lớn nhất đã quy định theo thiết kế tại mũi đến mặttrên của boong hở tại mạn không đợc nhỏ hơn trị số tính theocông thức:

hmin = 56L.(1 - 500

L) 0,68

36,

1+

δ = 4216 (mm) + Góc nghiêng mũi phải đợc lựa chọn phù hợp để tránh hiện tợngFlewing

Từ những yêu cầu đó ta chọn dạng mũi thẳng Hình dạng cụ thể

Be gió

- Dễ thoát nớc

- Dễ công nghệ

- Giảm sức cản của tàu

- Đảm bảo điều kiện làm việc của thiết bị lái và thiết bị

Kích thớc thiết bị đẩy đã đợc lựa chọn ở phần trớc

Xác định các yếu tố hình học của bánh lái

+ Diện tích các bánh lái

ΣAbl = à 100

LT (m2) (với à tính ra %)

Trong đó: à là hệ số diện tích bánh lái đợc xác định theocông thức :

3

B.L

030,02

.6B.L

023,0

−δ

<

à

<

−δ0,0165 < à < 0,0192Chọn à = 0,018 = 1,8%

150+ ) (m2)Trong đó:

p = 1 : bánh lái trực tiếp sau chong chóng

q = 1 : tàu hàng

⇒ Amin = 9,77 (m2)

Vậy diện tích bánh lái đã chọn thoả mãn yêu cầu quy phạm Bánh lái tấm dạng hình chữ nhật có Profin dạng thoát nớc.Chiều cao của bánh lái đợc lựa chọn phù hợp với tuyến hình đuôitàu Từ chiều chìm của tàu ta chọn :

+ Chiều cao bánh lái : hbl = 4 (m)

+ Chiều rộng bánh lái : bbl = 2,7 (m)

Độ dang của bánh lái : λ =

248,1b

hbl

bc= <

⇒ Phù hợp với yêu cầu quy phạm

Từ đó ta lựa chọn tuyến hình vòm đuôi tàu có dạng cụ thể

65,0.2sin.022,0L

tgΨd= β ≤ ⇒ r ≥ 41,23 (m) Chọn r = 42 (m)

III : Xây đựng đ ờng cong diện tích đ ờng s ờn:

Để xây dựng đờng cong diện tích đờng sờn , ta chọn số sờn líthuyết là 20 sờn , với khoảng sờn lí thuyết là a = 4750 mm Ta

tiến hành xây dựng đờng cong diện tích đờng sờn bằng phơng pháp cân bằng diện tích tứ giác MORIS.

Diện tích lớn nhất của đờng sờn tính bởi công thức

Wmax = β.B.T = 92,61 (m2)

Ta có kết quả diện tích sơ bộ các sờn lí thuyết nh sau:

Suờn Ω (m2) Ki i Ki.Ωi i.Ki Ωi

%1001

,6579

9,64221

,6579

D

(Thoả mãn)

3.2.Nghiệm lại toạ độ tâm nổi:

Ta có:

1028,

042,2638

12,57.75,4

.1

%8,2

%1001

,0

1,01028,

0

%100

X X X

T B L k

D

γδ

693,071,0

%100

(Thoả mãn)Vậy đờng cong diện tích đờng sờn xây dựng là hợp lý

IV- Xây dựng đ ờng n ớc thiết kế:

Ta có các hệ số béo (theo công thức 9.88 LTTKTT):

%100S

SS

16,245954

2,88566

75,4

L

X

1

2 '

f f

' f f

.L

'S

α

82,08202,

0

%100

α

−α

=

α

∆

⇒

Vậy đờng nớc xây dựng là hợp lý

V ; Xây dựng s ờn lý thuyết theo ph ơng pháp IAKOVLEV:

Sau khi có đờng cong diện tích sờn và đờng nớc thiết kế taxây dựng gần đúng hình dáng của tất cả các sờn bằng 2 đoànthẳng Để thực hiện công việc đó, tại mỗi sờn ta đặt các giá trị

- Chiều chìm T

- Tung độ đờng nớc thiết kế yiKWL

- Tung độ nớc trung bình yitb = T

i

2ϖ Nội dung của phơng pháp đợc cụ thể bằng sơ đồ nh sau:

Tứ giác ACP1E có diện tích bằng diện tích lấy trên đờng congdiện tích sờn và có chiều rộng lấy theo đờng nớc thiết kế

Ta vẽ đờng cong EC sao cho diện tích giới hạn bởi đờng congbằng diện tích của sờn đã cho, ta đợc sờn cần dựng

Đờng cong EC đi gần sát với đờng gãy khúc EP1C trùng với nó ở 2

đầu và cắt đờng gãy khúc ở hai điểm trung gian Phần trên ờng nớc thiết kế KWL của sờn đợc xây dựng bằng mặt đối xứngqua mặt phẳng đối xứng

đ-Bằng phơng pháp này ta áp dụng lần lợt các sờn lý thuyếtkhi biết diện tích sờn ωi trên đờng cong diện tích sờn.

sử dụng công thức:

Ωi = 2ωi = ∆T Σkiyi Trong đó : ∆T = 1,0 m

Sờn 0

ĐN yi (mm) ki ki.yi Σtp(ki.yi

)

Ωi(m2)

Sờn 2

ĐN yi (mm) ki ki.yi Σtp(ki.yi) Ωi

(m2)

§N yi (mm) ki ki.yi Σtp(ki.yi

)

Ωi(m2)

Sên 5

§N yi (mm) ki ki.yi Σtp(ki.yi

)

Ωi(m2)

1000 6811 1 6811 11937 11.94

2000 7215 1 7215 25963 25.96

3000 7374 1 7374 40552 40.55

§N yi (mm) ki ki.yi Σtp(ki.yi

)

Ωi(m2)

Từ diện tích sờn lý thuyết lập bảng nghiệm lại lợng chiếm nớc

hệ số béo δ và hoành độ tâm nổi XC

%3

%64,0

%1001

,6579

96,65361

,6579

D

(Thoả mãn)

5.2.Nghiệm lại toạ độ tâm nổi:

Ta có:

101,027,2685

23,57.75,4

.1

%1

%1001

,0

1,0101,0

%100

X

X X X

T B L k

D

γδ

705,071,0

%100

(Thoả mãn)

Nh vậy tuyến hình xây dựng là hợp lý