Thiết kế tàu chở 200 khách, tốc độ 17 knots chạy tuyến hải phòng bạch long vỹ

Là một nước ở khu vực Đông Nam Á, được thiên nhiên ưu đãi, với một bờ biển dài và hi phn rộng lớn, Việt Nam đang rt chú trọng vào phát triển Hàng Hi: vn ti, du lịch, đánh bắt hi s

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TO BỘ GIAO THÔNG VN TI

VẬN TỐC 17 KNOTS.

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

Người hướng dẫn:Ts.Đỗ Quang Khải

HẢI PHÒNG - NĂM 2015

LỜI NÓI ĐẦU

Cùng với sự phát triển toàn thế giới, Việt Nam đang có những bước tiến vững chắc về mặt kinh

tế Chúng ta đang dn khẳng định vị thế của mình đối với nền kinh tế khu vực và toàn cu

Là một nước ở khu vực Đông Nam Á, được thiên nhiên ưu đãi, với một bờ biển dài và hi phn rộng lớn, Việt Nam đang rt chú trọng vào phát triển Hàng Hi: vn ti, du lịch, đánh bắt hi sn… đặc biệt ngành Đóng tàu đã, đang được Nhà nước quan tâm phát triển và đt được những thành tựu đáng khích lệ Chúng ta đã đóng được những tàu trên vn tn, đồng thời ký kết nhiều tàu có trọng ti lớn hơn và thu hút được nhiều khách hàng quốc tế hợp tác với ngành đóng tàu nước ta

Tuy nhiên, trong những năm vừa qua, ngành đóng tàu có những bước lùi không đáng có

Nhưng dưới sự quan tâm của Đng và Nhà nước, đóng tàu Việt Nam đang có những bước phục hồi

cơ bn, dn ly li lòng tin của mọi người

1 Lý do nhận đề tài

Việt Nam là nước có nhiều khu danh thắng đẹp được nhiều người yêu thích, đồng thời với việc đời sống của con người ngày càng được nâng cao vì vy nhu cu vui chơi, gii trí, du lịch ngày càng được chú trọng hơn Tuy nhiên số lượng tàu khách chy các tuyến ven biển vn chưa đáp ứng được nhu cu ngày càng khắt khe của hành khách Vì vy việc tự thiết kế và đóng mới các tàu khách vừa

và nhỏ, phục vụ chở khách ra các đo, vịnh và các địa điểm du lịch là một nhu cu thực tế và rt cn thiết

4 Ý nghĩa thực tiễn của đề tài

Giúp người thiết kế nắm vững những kiến thức thiết kế tàu, rút ra những kinh nghiệm thực tế

để có thể tối ưu hóa những ưu điểm và hn chế nhược điểm khi thiết kế tàu

Sau thời gian học tp và rèn luyện, em rt vinh dự được Nhà trường và Khoa Đóng tàu giao đề tài Thiết kế tốt nghiệp:

“Thiết kế tàu chở khách, sức chở 200 khách, tốcđộ 17 knots, chy tuyến Hi Phòng – Bch Long Vỹ”

Để có thể hoàn thành tốt đề tài này em đã nhn được sự hướng dn tn tình và sự giúp đỡ vô cùng quý báu của thy cô giáo Khoa Đóng tàu, đặc biệt là thy:

- Tiến sỹ: Đỗ Quang Khi, giáo viên hướng dn

Do kh năng có hn và kinh nghiệm còn thiếu nên trong quá trình thiết kế không thể tránh khỏi những sai sót Em kính mong các thy cô hết sức giúp đỡ và góp ý để em có thể ngày càng hoàn thiện hơn kiến thức chuyên môn của mình, sẵn sàng cho công việc sắp tới

Em xin chân thành cm ơn các thy cô

Hi Phòng, ngày tháng 12 năm 2015

Sinh viên

Lê Hồng Hải

CÁC KÝ HIỆU TRONG THUYẾT MINH

6 b Chiều rộng đường bao cánh chong chóng duỗi phẳng m

13 CPS Hệ số béo dọc phn nửa sau

14 CPE Hệ số béo dọc phn thon mũi

15 CPR Hệ số béo dọc phn thon đuôi

16 CR Hệ số lực cn dư

17 CVP Hệ số béo thẳng đứng

18 CW Hệ số sức cn do to sóng

19 CWP Hệ số béo đường nước thiết kế

21 D Chiều cao mn lý thuyết; Đường kính chong chóng m

23 e Chiều dày lớn nht của profin tiết diện cánh

30 J Hệ số tiến của chong chóng ( bước tương đối )

42 LPP Chiều dài giữa hai đường vuông góc m

44 Lh Chiều dài khoang hàng

45 l Chiều dài tương đối

50 MS Momen ổn định ( hồi phục) của tàu (nói chung) Nm

53 mh Khối lượng hàng hóa

84 V Dung tích tàu, vn tốc tàu m3;m

100 η0 Hiệu sut làm việc của chong chóng trong nước

101 ηD Hiệu sut đy của chong chóng; Hệ số lợi dụng trọng ti

103 ηh Hệ số lợi dụng hàng hóa

MỤC LỤC

5.2.4 Vẽ họ đường cong thủy lực 74

PHẦN 7 TÍNH TOÁN LỰC CN VÀ THIẾT KẾ THIẾT BỊ ĐY 102

PHẦN I:

TUYẾN ĐƯỜNG – TÀU MẪU

GV HƯỚNG DẪN: TS ĐỖ QUANG KHẢI

Tuyến Hi Phòng – Bch Long Vỹ thuộc tuyến vn ti nội địa ,tuyến đường này có các đặc điểm về khí hu và thuỷ văn như sau:

1.1.Chế độ gió:

Cng chịu 2 mùa gió rõ rệt :

+ Mùa gió Đông Bắc : Thường từ tháng 9 đến 4

+ Mùa gió Đông Nam : Thường từ tháng 4 đến tháng 8

- Tháng 1 đến tháng 3 hướng gió thịnh hành là Đông Bắc, cuối tháng 3 hướng gió chủ yếu là

mnh

thường là gió mùa đông bắc có tốc độ gió trung bình từ 2,5  3 m/s

1.2.Độ ẩm :

Độ m tương đối hàng nămtrung bình rơi vào khong 83% , tháng có độ m cao nht

khong 88% là tháng 3

1.3 Chế độ mưa :

Chế độ mưa chia làm 2 mùa rõ rệt

+ Mùa khô : Từ tháng 11 đến 4 , tổng lượng mưa c mùa là 297 mm Trung bình mỗi mùa

+ Giông là hiện tượng tương đối phổ biến ,các tháng hu hết đều có giông

Mùa hè : thường mỗi tháng có 5 đến 8 ngày có giông

Mùa đông : ít xy ra hiện tượng này , riêng tháng 12 hu như không có giông

1.5 Chế độ thuỷ triều :

-Triều cường cực đi (lũ) : Lòng sông sâu nht 9m

-Triều cường trung bình và triều kiệt: từ 6 ÷ 7m, ven bờ triều cường 3m, triều kiệt 1,5m

1.6 Chế độ sóng:

Chế độ sóng phụ thuộc vào chế độ gió , sóng có hướng

Đông bắc -Đông : Vào mùa đông

Đông nam – Nam : Vào mùa hè

Độ cao của sóng trung bình 0,3 ÷ 0,4m

Về chế độ gió: Cng chịu 2 mùa rõ rệt

-Từ tháng 10 đến tháng 3: hướng gió Bắc - Đông Bắc

-Từ tháng 4 đến tháng 9: hướng gió Nam - Đông Nam

Khong cách từ cng đến phao số 0 tm 20 hi lý Từ phao số 0 vào cng phi đi qua luồng Nam Triệu,qua kênh đào Đình Vũ rồi vào sông Cửa Cm.Tình trng luồng lch của cng Hi Phòng không ổn định Luồng có chỗ chiều sâu chỉ còn 3,9m đến 4m nên tàu ra vào chủ yếu

có trọng ti bé Cng có một chỗ quay tàu ở ngang cu No 8 (với độ sâu 5,5 - 6m, và rộng khong 200m)

1.9 Đặc điểm Bạch Long Vỹ

Bạch Long Vỹ ("đuôi rồng trắng") là một đotrực thuộc Hi Phòng, Việt Nam Đây là đo nằm xa bờ nht trong vịnh Bắc Bộ, ở khong giữa vịnh, cách đo hòn Dáu 110 km, cách đo H Mai của Qung Ninh 70 km

Bch Long Vỹ nằm trên một trong trong tám ngư trường lớn của vịnh,là nơi có vị trí trọng yếu trong chiến lược phát triển kinh tế, an ninh - quốc phòng biển ở vịnh Bắc Bộ cũng như của Việt Nam

Đo có dng hình tam giác, chu vi khong 6,5 km, dài 3 km (theo hướng Đông Bắc – Tây Nam), rộng 1,5 km (theo hướng Tây Bắc – Đông Nam)

Diện tích của đo khong 1,78 km² ở mức triều cao nht và khong 3,05 km² ở mức triều thp nht

Đo có địa hình là một di đồi khá thoi và cao với diện tích đt 62,5%, dốc dưới 5°

Đo có các rãnh ngm sát gn bờ và nhiều mỏm đá ngm, xung quanh là bãi biển và vùng bãi triều có diện tích khong 1,3 km

Khí hu của đo có 2 mùa chính: mùa khô diễn ra từ tháng 10 đến tháng 3, mùa mưa diễn ra

2.1.1 Các yêu cầu khi lựa chọn tàu mẫu

Việc lựa chọn tàu mu là một trong những bước rt quan trọng của quá trình thiết kế tàu Mục đích của việc lựa chọn tàu mu là qua đó ta đánh giá được các tính năng của tàu mu trong quá trình đóng mới, khai thác để từ đó có thể hn chế, khắc phục được những nhược điểm, áp dụng và phát huy những tính năng ưu việt của tàu mu để đưa vào tàu thiết

kế Với mục đích và yêu cu đó tàu mu phi tho mãn các điều kiện sau đây:

Bảng 1.1 Bảng thống kê tàu mẫu

2.1.2 Xác định chiều dài tàu

Tỷ số L/B nh hưởng đến bố trí ổn định ban đu,sức cn tàu, kh năng chịu momen uốn chung của tàu khi hành hi trên song

Tỷ số B.T được chọn làm căn cứ để xác định mớn nước và nh hưởng đến lực cn tàu Ngoài

ra đối với tàu khách còn đm bo diện tích mặt boong và tính lắc

Theo thống kê tàu mu tỉ số B/T = (3,714 5,064) → Chọn B/T = 3,8

2.2.2 Hệ số béo lăng trụ C P

Xác định số Fr: Fr =

L g

v

. = 17.0, 5144

9,81.34 = 0,479 Trong đó : v (m/s) vn tốc tàu

L (m) chiều dài thiết kế ; g (m/s2) gia tốc trọng trường

Bảng 2.1: Tổng hợp các kích thước chủ yếu của tàu

Đại lượng

Chiều dài giữa 2 đường vuông góc

Chiều rộng tàu Chiều chìm tàu Chiều cao mn

Chiều cao tâm nghiêng ban đu : h0 = ZCB-ZG+r

ZG-chiều cao trọng tâm, ZG= (0,65÷0,8).D = (1,755÷2,18) m

Theo [8] : h0min= 0,6 ta thy h0 = 1,305> h0min= 0,6

Vy tàu đm bo điều kiện ổn định ban đu

Chiều cao tâm nghiêng : h0 = 1,305 (m)

Để đm bo ổn định khi khách dồn về một bên mn phi có mômen nghiêng nhỏ hơn mômen hồi phục

Mômen nghiêng do khách dịch chuyển gây ra là:

Mn = P y

Với y: là khong cách từ vị trí của khách tới mặt phẳng dọc tâm

Theo [1] thì mt độ của người trên boong là: 6 (người/m2)

Nên diện tích mặt boong khách chiếm chỗ:

Sk = Nk/6 = 200/6 = 33,33 (m2)

Cũng theo [1] về ổn định thì khi xác định diện tích mà khách có thể thường xuyên tp trung thì lối đi giữa các hàng ghê đi văng cn ly với hệ số 0,5 Diện tích của các lối đi hẹp bên ngoài, giữa lu lái và mn chắn sóng hoặc hàng rào khi lối đi bằng hoặc nhỏ hơn 0,7m phi ly với hệ số 0,5

SK’ =

5 , 0 7 , 0

K

S

= 95,23 (m2)

Chiều dài mặt boong khách chiếm chỗ l = 18 (m)

1

1, 51 2

B: Chiều rộng mặt boong khách có thể tp trung B = 6,8 (m)

Mn = 22,65 (T.m)

Mômen hồi phục Mhp = ∆.h0.sin  = 236,21.1,035.sin 10o = 42,45(T.m)

Nhn thy: Mn = 22,65≤ 42,45 = Mhp Vy tàu đm bo điều kiện ổn định

2.3.3 Ổn định khách dồn mạn đồng thời tàu quay vòng

Mômen nghiêng do lượn vòng ổn định đối với tàu cao tốc xác định theo công thức :

2 0,8

Mhp = ∆.h0.sinsin 12o

= 50,83 (T.m)

2.4 Tính sức cản và sơ bộ chọn công suất máy chính

2.4.1 Tính sức cản R:

2.4.1.1 Chọn phương pháp tính lực cản dư:

Tàu thiết kế là tàu chở khách cao tốc lên chọn phương pháp tính lực cn dư của Volodin

2.4.1.2 Tính lực cản và công suất kéo của tàu:

Lực cn được tính theo công thức sau:

R = Rf + Rr

Tính lực cản ma sát:

Rf = t.0,5. v2  = 1363 (KG)

Sơ bộ chọn động cơ:

Ký hiệu máy 6DXC-720-100 Đơn vị

17 0,5144

s t

mnn= 8.100 = 6800 (kg) = 0,8 (T)

2.5.4 Trọng lượng nhiên liệu và dầu bôi trơn, nước cấp:

- Trọng lượng nhiên liệu máy chính:

mnl1 = k ge Ne t = 2441 (kg)= 2,44 (T)

k = 1,25 : hệ số nh hưởng điều kiện tự nhiên

ge = 177 (g/cvh) =0,177 (kg/cvh): sut tiêu hao nhiên liệu

t = 17 (h)

Ne = 882,64 (cv): Công sut máy chính

- Trọng lượng du bôi trơn:

mbt = k.Ne.gd t = 0,068 (T)

3.1 Giới thiệu chung

Tàu thiết kế có các thông số kích thước như sau:

Bảng 3.1.Các thông số chủ yếu của tàu

Đại lượng

Chiều dài giữa 2 đường vuông góc

Chiều rộng tàu Chiều chìm tàu Chiều cao mn

3.2 Chọn dạng đuôi tàu

3.2.1 Cơ sở và yêu cầu lựa chọn dạng đuôi tàu

Dng đuôi tàu được lựa chọn trên cơ sở đm bo các yêu cu sau:

- Dễ công nghệ

- Đm bo điều kiện làm việc của thiết bị lái và thiết bị đy

Để xác định được kích thước của vòm đuôi Trước hết ta phi xem xét yêu cu bố trí thiết bị lái và thiết bị đy

Từ đó ta lựa chọn tuyến hình vòm đuôi tàu có dng như sau:

Góc nghiêng mũi phi được lựa chọn phù hợp để tránh hiện tượng Flewing

3.4 Xây dựng gần đúng đường cong diện tích đường sườn

+) Hoành độ tâm nổi của tàu được xác định theo công thức (9.71) - trang 177) –[2] :

24,2 0

+) Độ thon đường cong diện tích đường sườn:

m 47 134Fr 2

C C



= 4,27 m2O’-trung điểm của MN

O-trung điểm của AB

Các tính cht của đường cong diện tích đường sườn :

- Diện tích của đường cong diện tích đường sườn chính là thể tích ngâm nước của tàu

- Hoành độ trọng tâm đường cong diện tích đường sườn là hoành độ tâm nổi của tàu

- Các thông số nh hưởng lớn đến đường cong diện tích đường sườn:

Diện tích sườn lớn nht của tàu được tính theo công thức:

0,84.6,8.1,8 10, 273

x C B T M

Từ các tính toán ở trên ta xây dựng được gn đúng đường cong diện tích đường sườn như sau: (trang 217 – [2])

Hình 3.3 : Đường cong diện tích đường sườn

Xác định li lượng chiếm nước sơ bộ của tàu sau khi cân bằng diện tích đường cong diện tích đường sườn :

.

0,354

3.5 Xây dựng đường cong đường nước thiết kế

3.5.1.Hoành độ tâm đường nước thiết kế

Theo công thức (9.96) – trang 183 –[2], hoành độ tâm đường nước xác định như sau:

Từ các tính toán ở trên ta xây dựng được gn đúng đường cong đường nước thiết kế

Hình 3.4 : Đường cong đường nước thiết kế Bảng 3.3 : Nghiệm lại lượng diện tích đường nước và hoành độ tâm đường nước thiết kế

Nhận thấy đường cong đường nước thiết kế thõa mãn các điều kiện về diện tích đường nước

và hoành độ tâm đường nước thiết kế

3.6 Xây dựng sườn lý thuyết

yitb – Tung độ trung bình của sườn thứ i

Nối DB; DB giao với đường I I’ ti điểm P

Nối AP; PC Vẽ đường cong trơn sao cho diện tích thừa thiếu bằng nhau

Hình 3.5: Phương pháp xác định sườn lý thuyết

Từ đó ta xy dựng được các sườn lý thuyết như sau:

CÁC THÔNG SỐ CHỦ YẾU CỦA TÀU

Đại lượng

Chiều dài giữa 2 đường vuông góc

Chiều rộng tàu Chiều chìm tàu Chiều cao mn

Khong sườn chun theo [1] là: S = 2.L + 450 = 518 (mm)

Khong sườn khoang mũi, khoang đuôi không lớn hơn 610 (mm)

→ Chọn toàn bộ khong sườn theo chiều dài tàu là 500 (mm)

4.1.1.2.Phân chia khoang theo chiều dài

Số lượng và vị trí vách ngang kín nước:

Số vách ngang tối thiểu đối với tàu (20  60) m: 5 vách

Tàu có chiều dài L = 34(m) ta chọn số vách kín nước là 6 vách ngang kín nước dưới boong chính ti các sườn số 3,19,32,47,56

 Chiều dài khoang đuôi :L đ=(4%Lf;7%Lf)=(1,104;1,932)m.Chọn chiều dài khoang đuôi 1,5m.Từ sườn 0 đến sườn số 3

 Chiều dài khoang máy :Lm=8 m.Từ sườn3 đến sườn 19

 Chiều dài khoang khô 1là 6,5 m từ sườn số 19 đến sườn 32

 Chiều dài khoang khô 2 là 6,5m từ sườn 32 đến sườn 44

 Chiều dài khoang nước ngọt là 2,5m từ sườn 56 đến sườn 61

 Chiều dài khoang mũi là 5 m từ sườn 61 đến sườn 71

Hình 4.1 Phân khoang tàu theo chiều dài

4.1.1.3 Phân khoang tàu theo chiều rộng

- Cửa sổ được lắp kính tôi an toàn có phủ màu tránh nắng

- Bố trí 200 ghế cứng cho khách với kích thước (500x450) mm,lối đi giữa các ghế là 500

mm đối với ghế cùng chiều và 750mm đối với ghế ngược chiều Ghế được bọc đệm bề mặt làm bằng da

- Trn và tường được ốp nhựa tổng hợp cách nhiệt

5

- Bố trí 2 ti vi boong chính và 1 tivi ở boong trên

- Quy bar diện tích (4000x4200)mm bố trí: 14 ghế tròn, 2 bàn phục vụ, 1 tủ lnh,1 tủ

đồ

4.2.2.Nhà vệ sinh:

- Bố trí 4 nhà vệ sinh 2 nhà vệ sinhriêng cho nam và 2 nhà vệ sinh riêng cho nữ

- Trang thiết bị: bệ xí,hộp giy,gương treo tường

4.2.3.Buồng sinh hoạt thuyền viên:

- Trang thiết bị: chu rửa, bếp điện, tủ đựng, ghế đệm, bàn

4.2.4.Lầu lái:

- Cửa sổ được lắp kính tôi an toàn, 1/4 kính phía trên được phủ màu tránh nắng Cửa được lắp hệ thống gt nước để đm bo tm nhìn trong mưa

- Thiết bị: ghế ngồi,bàn điều khiển, trang thiết bị hành hi, tủ đựng, radar

4.2.5.Buồng nghỉ thuyền viên:

*) Buồng ở của thuyền trưởng và máy trưởng bố trí ở lu 2 sát lu lái Mỗi buồng có diện tích (3800x1900) mm bố trí:

- 2 tủ đứng

4.3.TÍNH CHỌN TRANG THIẾT BỊ

4.3.1 Thiết bị lái:

Các yếu tố hình học của bánh lái:

+ Chiều cao bánh lái : hbl = 0,9(m)

4.3.2 Tính chọn thiết bị cứu sinh

Từ bng 10/1.1 –[1] Tàu thiết kế có chiều dài L =34 m,

Số lượng phương tiện cứu sinh được trang bị trên tàu như sau:

- Phao cứng cứu sinh: 20 chiếc phao tự thổi, mỗi chiếc có sức chở: 12 người

- Phao tròn cứu sinh: 20 chiếc

+ Vt liệu nổi: Cao su xốp

+ Đường kính ngoài của phao:720 mm

+ Đường kính trong của phao: 410 mm

+ Số phao có dây ném : 02 chiếc

- Phao áo cứu sinh: 208 chiếc

4.3.3.Trang thiết bị cứu hoả