Thiết kế tàu chở hàng khô DW=15000 tấn, vận tốc vs=12,8 knots, chạy tuyến sài gòn ấn độ

Hiện tại đã xây dựng được bến phụ, bến 1,2 với chiều dài 330 m dạng bến cọc bê tông cốt thép, trước bến có đường cần trục cổng và hai đường sắt hoạt động.Bến thuộc dạng thiết kế theo tiê

PHẦN I: TUYẾN ĐƯỜNG – TÀU MẪU

1.1 Tuyến đường

1.1.1 Cảng đi

Cảng sài gòn

Cảng Sài Gòn nằm ở hữu ngạn sông Sài Gòn, có vĩ độ 10048’ Bắc và 106042’ kinh độ Đông

Cảng nằm trên một phạm vi dọc bờ dài 2km cách bờ biển 45 hải lý

Khu vực Sài Gòn có chế độ bán nhật triều,biên độ dao động của mực nước triều lớn nhất là 3,98m ,lưu tốc dòng chảy là 1m/s

Từ cảng Sài Gòn đi ra biển có 2 đường sông:

-Theo sông Sài Gòn ra vịnh Gành Ráy qua sông Lòng Tảo, sông Nhà Bè và sông Sài Gòn Những tàu có mớn nước khoảng 9,0m và chiều dài khoảng 210m đi lại dễ dàng theo đường này

-Theo sông Soài Rạp, đường này dài hơn 10 hải lý và tàu phải có mớn nước không quá 6,5 m

có 5 bến với tổng chiều dài 810m và sản lượng thông qua hàng năm là 1.600.000 tấn Hiện tại đã xây

dựng được bến phụ, bến 1,2 với chiều dài 330 m dạng bến cọc bê tông cốt thép, trước bến có đường

cần trục cổng và hai đường sắt hoạt động.Bến thuộc dạng thiết kế theo tiêu chuẩn cảng biển cấp 1 mặt

Chennai là trung tâm công nghiệp và thương mại lớn thứ 3 ở Ấn Độ,

Đây là cảng có cầu tàu dài 826m cho phép cùng lúc hai tàu 50.000 tấn và một tàu 5.000t cập bến Cảng

có diện tích 308.000 m², năng lực bốc xếp 650.000 TEUs/năm

-Năng xuất bốc xếp hàng :

Bách hoá : 1000 tấn /ngày :

Hàng rời :1200 tấn/ngày :

Than : 7500 tấn / ngày :

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

4 đà sửa chữa được các loại tàu dưới 26000 tấn

Các cảng của hàn Quốc làm việc với thời gian 24/24 giờ trong ngày và các ngày nghỉ trong năm là:

từ ngày 1-3 tháng 1, ngày 1, 10 tháng 3, ngày 5 tháng 4, ngày 6 tháng 6, ngày 17 tháng 7, ngày 15 tháng

8, ngày 3,9,24 tháng 10, ngày 24 thang 12

Tuyến đường tổng chiều dài là 2215 hải lý, thời gian hành trình là 7,21 ngày

Trong thời gian hành trình phải dự trữ thời gian vào các việc như: nghỉ ngơi, sửa chữa, tránh bão… do

đó chọn thời gian hành trình là 10 ngày

1.2 Bảng thống kê tàu mẫu

STT Các thông số của tàu Đơn vị Tàu mẫu 1 Tàu mẫu 2 Tàu mẫu 3

OCEAN

MỸ VƯỢNG

BD PIONEER 1

21 Loại hàng tàu chuyên chở

24 Chiều dài khoang máy m

25 Chiều cao đáy đôi, h dd m

26 Chiều rộng mạn kép, b mk m

PHẦN II XÁC ĐỊNH CÁCKÍCHTHƯỚC CHỦ YẾU CỦA TÀU

2.1 Xác đinh sơ bộ các kích thước:

2.1.1 Xác định lượng chiếm nước sơ bộ:

Từ phương trình xác định lượng chiếm nước:

D – hệ số lợi dụng LCN theo trọng tải (nội suy theo tàu mẫu);

DW – trọng tải của tàu (theo nhiệm vụ thư thiết kế);

Theo thống kê tàu mẫu D =(0,72:0,82) ta chọn D =0,78

2.1.2 Xác định kích thước sơ bộ của tàu:

 Xác định chiều dài tàu:

Chiều dài tàu có thể được xác định qua chiều dài tương đối của tàu qua công thức sau:

l

Trong đó: l – chiều dài tương đối của tàu, là hàm của tốc độ tuyệt đối của tàu Có thể xác định l có

thể được xác định theo các công thức sau:

+ theo L M Nogid chiều dài tương đối l được xác định theo công thức:

3 / 1

S

nv C

1 3

Đối với tàu hàng khô: a = 1,09 và b=1,68;

Đối với tàu dầu: a = 1,05 và b=1,40

- Hệ số béo đường nước thiết kế:

06,098

,0926,

 = 1,025 (t/m3

) - khối lượng riêng của nước

BT = m/ kCBL=171,5 (m2) (2.9) Chọn tỷ số B/T , D/T theo tàu mẫu hoặc theo số liêu thống kê sau:

Theo thống kê cho tàu hàng khô: bT =B/T = 2,0 ÷ 3,5, chọn b T 2, 4

hT=D/T = 1,15  1,35, chọn h T 1,33

B= 20,28 T= 8,43 D=11,2 L=131,7

2.2.Nghiệm lại lượng chiếm nước của tàu lần 1 (theo phương trình sức nổi)

Lượng chiếm nước của tàu theo phương trình sức nổi: m = kC B LBT =

1,007.1,025.0,78.131,7.20,28.8,43=18127,13 (tấn)

Đánh giá sai số:

.100%

m msb m

msb

  

Ghi chú: LCN này được sử dụng để tính toán ở các bước tiếp theo

2 3 Nghiệm lại khối lượng tàu theo các kích thước chủ yếu

Trong đó: 0 – là khối lượng tàu không (Lightship weight); DW – trọng tải tàu

2.3.1 Khối lượng tàu không 0

Trong giai đoạn thiết kế ban đầu, khối lượng tàu không được chia ra thành ba thành phần

khối lượng sau:

0 = m vt + m tbh + m m + m, tấn (2.12)

Trong đó: m vt– khối lượng thân tàu (Weight of the structural steel of the hull, the superstructure and of

the outfit steel (machinery foundations, supports, masts, ladders, handrails, etc).; m tbh – Khối lượng các

trang thiết bị, hệ thống …(Weight of the equipment, outfit, deck machinery, etc.); m m – khối lượng trang

thiết bị năng lượng (Weight of all the machinery located in the engine room); m– Khối lượng dự trữ lượng chiếm nước

 Khối lượng thân tàu mv:

Trong đó: m v – Khối lượng phần thân chính của vỏ tàu; m tt – Khối lượng phần thượng tầng

Khối lượng phần thân chính của vỏ tàu có thể được xác định theo công thức:

- Đối với tàu hàng khô: m tt = (10÷12)%m v=2343,8.11%=257,8 tấn

 Khối lượng các trang thiết bị và hệ thống m tbh:

Trong đó: N e – công suất của tổ hợp thiết bị năng lượng, cv

Giá trị của các hệ số k 1 và k 2trong công thức (2.16) phụ thuộc vào loại may chính và được xác định dựa vào bảng sau:

k 1 k 2

Động cơ diesel (4 kỳ) 1.88 0.60 Công suất của tổ hợp thiết bị năng lượng:

Fr 

15 R=(/2)[3].[14] KN 241 366 426

Đồ thị sức cản và công suất kéo:

Với v= 12,8 knot ta tra đồ thị có PE=2278 KW

0, 6

E B

P

Sơ bộ chọn động cơ MITSUBISHI nhãn hiệu UE50LSII :

Công suất máy : Ne = 3800 KW

n - vòng quay của chong chóng , n = 2,13 v / s ;

ρ_ khôí lượng riêng của nước biển , ρ = 1025 kg / m3

T _ lực đẩy của chong chóng , T = 365256 N – tra đồ thị lực cản

KNT = 0,753 < 1 nên chọn số cánh chong chóng Z = 4 ;

4

T n

T D

m

036,55

 Dự trữ lượng chiếm nước:

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

 m1402: khối lượnglương thực, thực phẩm: m1402 = nTV.b.t=21.4.10.10-3=0,84 tấn,

trong đó: b - dự trữ thực phẩm cho một thuyền viên trong một ngày đêm

b =(35) kg/người/ngày;

t - thời gian hành trình của tàu, 10 ngày

 m1403 - khối lượng nước uống và nước sinh hoạt:

m1601 = kmt.m’nl.Ne=1,3.240.0,14.3800.10-3=273 tấn , khối lượng chất đốt

km - hệ số dự trữ hàng hải để ý đến thời gian đỗ bến hành trình, gặp bão, dòng chảy và rong rêu hà rỉ: km = 1,13  1,3;

t - thời gian hành trình; (giờ); 240 h

Ne - công suất tổ hợp TBNL; 3800 kW

m’nl - suất tiêu hao nhiên liệu.với động cơ Diesel m’nl =(0,11÷0.14) kg/kW.h

 Khối lượng hàng hoá

m15 = DW- (m14 + m16)=15000-35,28-273=14691,72 tấn (2.22)

Sau khi tính toán được tất cả các thành phần khối lượng, ta lập bảng tổng hợp các khối lượng thành phần theo bảng 2.1:

Bảng 2.1

Bảng tổng hợp các khối lượng thành phần

STT Khối lượng thành phần Kí hiệu Đơn vị Giá trị

2 Khối lượng các thiết bị và hệ

Dung tích thực tế của khoang hàng:

 Đối với tàu hàng khô có buồng máy đặt ở phía đuôi tàu, dung tích thực tế của khoang hàng có thể được xác định theo công thức sau:

Vtt= C BP L kh B.(D-h dd)=0,93.101,653.20,2.(11,17-1,5)=18146,1, m3 (2.25)

Trong đó: L kh – chiều dài vùng khoang hàng; C BP – hệ số béo thể tích của vùng khoang hàng; h dd –

chiều cao đáy đôi; b mk – chiều rộng mạn kép

Chiều dài vùng khoang hàng được xác định theo công thức:

L kh = L- L m -L a -L F=131,3-15,756-4,7-7%131,3=101,653 m (2.27)

Hình 2.1 Sơ đồ tàu hàng khô và tàu dầu có khoang máy nằm ở phía đuôi tàu Chiều dài khoang máy và chiều dài khoang đuôi được xác định từ tàu mẫu qua chiều dài tương đối Trong trường hợp không có số liệu của tàu mẫu, chiều dài khoang máy có thể lấy theo công thức kinh nghiệm (2.25), còn chiều dài khoang đuôi được xác định sơ bộ dựa trên hình 2.2

L m = (0,12  0,13)L=0,12.131,3=15,756 m (2.28)

Hình 2.2 Quan hệ giữ chiều dài tương đối của khoang đuôi với chiều dài tàu

Chiều dài khoang mũi được xác định theo yêu cầu của Quy phạm (nằm trong khoảng (5-8)%L nhưng không được lớn hơn 10 m)

Chiều cao đáy đôi của tàu được xác định đựa trên tàu mẫu

C BP – hệ số béo thể tích của vùng khoang hàng, trong giai đoạn thiết kế ban đầu có thể xác định theo công thức sau:

kg = 0.52 ÷ 0.65 , đối với các tàu hàng

Theo thống kê các tàu hàng chu kỳ dao động ngang cho phép là (7  12)s

chu kỳ lắc ngang của tàu được đảm bảo

Kết luận: Tàu thiết kế có các thông số:

L= 131,3m ; B=20,2 m ; T=8,4m ; D=11,3 m

PHẦN III XÂY DỰNG TUYẾN HÌNH LÝ THUYẾT

3.1Các thông số của tầu thiết kế :

-Chiều dài thiết kế L = 131,3 m

Mũi tàu có ảnh hưởng lớn đến sức cản sóng và tính ổn định của tàu

Tàu thiết kế có: Fr = 0,183 nên ta thiết kế mũi quả lê cho tàu với các thông số như sau:

+ Chiều dài tính toán mũi quả lê: Lql, m

0, 051 0,115 0, 006 0, 025 0, 037

ql ql

B

b

B

     => chọn: Bql = 3 m

+ Góc cất của mũi quả lê:   34 105  Fr 14,8o => chọn:  = 12o

+ Các hệ số béo của mũi quả lê:

- Giảm sức cản của tàu

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

Hình dạng đuôi được lựa chọn phù hợp với yêu cầu trên là đuôi xì gà

Để xác định được kích thước của vòm đuôi Trước hết ta phải xem xét yêu cầu bố trí thiết bị lái và thiết

bị đẩy

* Kích thước thiết bị đẩy đã được lựa chọn ở phần trước

*Xác định các yếu tố hình học của bánh lái

+Diện tích bánh lái được tính theo công thức:

FP = 18 (m2)

=> Chọn thiết bị lái là bánh lái treo, profin thoát nước Bánh lái được đặt trực tiếp sau chong chóng

+Chiều cao bánh lái :

Dựa vào điều kiện bố trí trong khung giá lái mà ta chọn

h b

   

3.1.Lựa chọn phương pháp xây dựng tuyến hình

Phương pháp xây dựng tuyến hình bằng phương pháp thiết kế mới

3.1.1.Xây dựng tuyến hình bằng phương pháp thiết kế mới

- Xác định các đặc trưng hình dáng của tàu

+ hoành độ tâm nổi XB

,0

65,0

5,375

,1100

* Chiều dài đoạn thân ống ,đoạn nước vào, nước ra của tàu có CB=0,783 được xác định như sau : [Bảng 4.6,tr204,STKTDT1]

Lr = 34,9%L = 45,82 m : chiều dài đoạn thon đuôi

Lp = 39,9%L = 52,32 m : chiều dài đoạn thân ống

Le = 25,2%L = 33,16 m : chiều dài đoạn thon mũi

đặtcác đoạnLE , LP, LRlêncạnhdàihìnhchữnhật dựngởcáccạnhbêncác đoạn

Ta có : Hệ số béo phần thon mũi CPe, phần thon đuôi CPr

1)

L.(C2

e

L L

 

0,71

đ = (2CPr – 1) ωsg=(2 0,71– 1) 167,98= 71,89

m = (2CPe – 1) ωsg= (2 0,76– 1) 167,98= 87,35

ωsg : Diện tích phần ngâm nước của sườn giữa:ωsg = CMBT = 0,998.20,2.8,4 = 167,98 m2

vớiCPrvà CPmlà hệsốbéodọccủaphầnthon đuôivà thonmũi

đểtínhcáctrịsốcủachúngcóthểsửdụngcáccôngthứcsau:

100 1

 2

100 1

5,375

,1100

2



+ Góc vào nước mũi : được xác định theo bảng 4.7tr206/STKTĐT1 với CB = 0,78

vn/ 2= 33,65o → vn = 67,3o

131.3000

từ đường cong diện tích sườn ta có sơ bộ diện tích ngâm nước các sườn lý thuyết như sau:

Sườn Ωi ki ki.Ωi ii iikiΩi

Trong đó : L = 6,656 m là khoảng cách giữa các sườn lý thuyết

= 1,025 tấn/m3 là khối lượng riêng của nước biển

So sánh với lượng chiếm nước thiết kế ta có :

*Hoành độ tâm nổi XB thực tế:

4,32( )

i i i BTT

4,35

BTT BTK B

Do vậy hoành độ tâm nổi của tàu thiết kế thoả mãn điều kiện

3.3.2 Đường cong đường nước thiết kế

Hình dáng của đường nước thiết kế có ảnh hưởng đến sức cản của tàu

- Nửa góc vào nước của đường nước thiết kế :

2

vn

 = 33,650Xác định hoàng độ tâm đường nước thiết kế Xf : CWP=0,91

2 f

W W

Vậy diện tích đường nước thiết kế thoả mãn điều kiện

*Hoành độ tâm đường nước thiết kế thực tế:

- Chiều chìm T

- Tung độ đường nước thiết kế yiKWL

- Tung độ nước trung bình yitb =

2

i T



Nội dung của phương pháp được cụ thể bằng sơ đồ như sau:

Tứ giác ACP1E có diện tích bằng diện tích lấy trên đường cong diện tích sườn và có chiều rộng lấy theo đường nước thiết kế

Ta vẽ đường cong EC sao cho diện tích giới hạn bởi đường cong bằng diện tích của sườn đã cho, ta được sườn cần dựng

Đường cong EC đi gần sát với đường gãy khúc EP1C trùng với nó ở 2 đầu và cắt đường gãy khúc ở hai điểm trung gian Phần trên đường nước thiết kế DWL của sườn được xây dựng bằng mặt đối xứng qua mặt phẳng đối xứng

Bằng phương pháp này ta áp dụng lần lượt các sườn lý thuyết khi biết diện tích sườn i trên đường cong diện tích sườn

i =

2

i



Trị số tung độ của mỗi đường nước tại mỗi sườn được xác định cụ thể sau khi xây dựng các sườn lý thuyết từ trị số đó ta lập bảng nghiệm lại diện tích sườn bằng phương pháp hình thang bằng cách sử dụng công thức:

i = 2i = T kiyi Trong đó : T= 1,5 m

 Thông số của sườn:

nghiệm lại tuyến hình

bảng tính diện tích sườn : ( tính cho 21 sườn)

 Thông số của sườn:

Sườn Ωi ki ki.Ωi ii iikiΩi

*Nghiệm lại lượng chiếm nước :

Vậy lượng chiếm nước thiết kế thoả mãn điều kiện

*Hoành độ tâm nổi XB thực tế:

PHẦN IV: BỐ TRÍ CHUNG

4.1 Những yêu cầu cơ bản về bố trí chung toàn tàu:

Thiết kế bố trí chung toàn tàu là một khâu rất quan trọng trong quá trình thiết kế tàu Việc bố trí chung ảnh hưởng trực tiếp đến yêu cầu sử dụng, khả năng khai thác và đặc biệt liên quan tới cân bằng -

ổn định của con tàu

Việc bố trí chung toàn tàu đòi hỏi người thiết kế phải quan tâm tới các vấn đề liên quan tới hiệu quả

sử dụng con tàu, sự tiện nghi sinh hoạt cho thuyền viên, khả năng bảo vệ hàng hoá,… Đồng thời phải để

ý tới những quy định chung mang tính chất Quốc tế về an toàn sinh mạng con người trên biển, chống ô nhiễm môi trường biển

Tuy nhiên do khả năng và kinh nghiệm còn hạn chế, ở đây trong quá trình thiết kế bố trí chung toàn tàu mới chỉ dừng lại ở một số yêu cầu quan trọng:

- 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

- Đảm bảo đủ dung tích chở hàng

- 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

4.2 Phân khoang cho tàu thiết kế:

Theo chiều dài tàu thì tàu được phân bằng các vách ngang kín nước chia tàu thành những khoang theo chiều dài với chức năng và công dụng khác nhau Tàu thiết kế được phân bằng 7 vách ngang theo chiều dài, chia tàu thành các khoang như sau:

Khoang đuôi + Khoang máy + 4 Khoang hàng + Khoang đệm + Khoang mũi

- Chiều dài các khoang như sau:

+ Khoang đuôi dài 4.8 m, khoảng sườn 600 mm, từ Sn 0 – Sn 8

+ Khoang máy dài 16.8 m, khoảng sườn 700 mm, từ Sn 8 – Sn 32

+ Khoang hàng số 4 dài 25.2 m, khoảng sườn 700 mm, từ Sn 32 – Sn 68

+ Khoang hàng số 3 dài 25,2m, khoảng sườn 700 mm, từ Sn 68 – Sn 104

+ Khoang hàng số 2 dài 25,2 m, khoảng sườn 700 mm, từ Sn 104 – Sn 140

+ Khoang hàng số 1 dài 25.2m, khoảng sườn 700 mm, từ Sn 140 – Sn 176

+ Khoang cách ly dài 1.4, khoảng sườn 700 mm, từ Sn 176 – Sn 178

+ Khoang mũi dài 7.2 m khoảng sườn 600 mm, từ Sn 178 – 190

4.2.3 Phân khoang theo chiều rộng tàu :

- Khoảng cách giữa các cơ cấu dọc vùng khoang hàng : a = 930 mm

- Bmiệngkhoang 0,7B = 0,7.20,2 =14,14 m

Chọn Bmiệng khoang = 14 m

- Chọn chiều dài lỗ khoét là Lh= 29,05 – 3,3.2 =22,4[m]

- Chiều cao thành miê ̣ng hầm hàng không nhỏ hơn 600 [mm] ;

ta cho ̣n chiều cao bằng 2100 [mm]

Vậy:

* Kích thước khoang hàng: Lk x Bk = 14 x 23,1 (m)

*Kích thước miệng khoang hàng : Lh x Bh x Hh = 22,4x23,415 x 2,1 (m)

4.2.4 Phân khoang theo chiều cao:

Theo chiều cao tàu thì tàu được phân chia bởi đáy đôi

Chiều rộng tàu là B = 20,2 m, chọn chiều cao đáy đôi H = 1,1 m



