Thiết kế tàu chở than, trọng tải 13000 tấn, công suất ps=5500 KW

Theo tính toán ta có: L/B = 6,9 Tỷ số D/T ảnh hưởng tới khả năng chống chìm và chống hắt nước lên boong của tàu... Tính ổn định là một đặc tính hàng hải của tàu, nó cho biết khả năng trở

Họ và tên : Trần Thanh Hải

PHẦN I: TÌM HIỂU TUYẾN ĐƯỜNG – TÀU MẪU I.TÌM HIỂU TUYẾN ĐƯỜNG

1.1.CẢNG ĐI (Cảng Hòn Gai)

*Vị trí

- Tọa độ: Vĩ độ - 20o 57' Bắc; Kinh độ - 107o 04' Đông

*Điều kiện khí hậu

- Chế độ thủy triều là nhật triều, mực nước triều cao nhất là + 4,00, thấp nhất là 0.00 mét, trung bình là + 3,20 m Biên độ dao động lớn là 4,0 m, trung bình là 2,50 m

- Cảng chịu hai mùa gió rõ rệt:

+ Tháng 10 đến thá 03 năm sau là gió Bắc - Đông Bắc

+ Tháng 04 đến tháng 09 là gió Nam - Đông Nam

*Khả năng thông qua

- Tổng chiều dài là 36km bao gồm:

+ Từ phao số 0 đến Một: dài 25,5km; rộng 300-400m sâu -13m đến -20 m + Từ hòn Một đến cảng Cái Lân: dài 10,5km; rộng 130km, sâu -10m

- Cỡ tàu nhất tiếp nhận được: 75000 DWT

+ Cảng Cái Lân: 40000 DWT + Bến số 5: 40000 DWT + Bến số 6;7: 30000 DWT + Khu vực dùng hàng xuống xà lan: 45000 DWT

- Năng xuất làm hàng một ngày:

+ Cảng Cái Lân: 5 xe nâng và 6 xe ủi 3-5 (t)

+ Bến số 5;6: 5 xe nâng 8-10 (t), 3 xe móc 12 (t), 5000 (t) hàng rời + Bến số 7: 20 xe nâng 2,5 (t) và 2 xe nâng 1-1,5 (t)

*Cơ sở hạ tầng và trang thiết bị

- Sức chứa :

+ Tổng diện tích kho (04 kho) là 10700 m2, trong đó:

Kho CFS: 4600 m2Kho chứa hàng khác :

Bến 5: 5400 m2Bến 1: 700 m2 + Tổng diện tích bãi hàng của 5 bến là 142000 m2, gồm:

Bến 6: 52000 m2Bến 5: 26000 m2Bến 1 và bến phụ:

- Trang thiết bị:

+ Tuyến tiền phương:

02 cẩn Gantry crane, sức nâng 40 (t), tầm với 37 m, cao độ 31 m

01 cẩu bờ di động Liebherr LHM 250, sức nâng 64 (t)

01 cẩu bờ di động Liebherr LHM 1300, sức nâng 100 (t)

02 cẩu chân Liebherr, sức nâng 40 (t)/chiếc

02 cẩu chân đế, sức nâng 10 (t)/chiếc

01 xe nâng container sức nâng 40 (t)

03 tàu kéoi công suất: 1880hp, 1200hp, 3600hp + Tuyến hậu phương:

Đầu kéo: 13 chiếc vụ chở hàng từ cầu tàu vào kho bãi Cẩu cân: 05 chiếc, tải trọng 65-80 (t)

Xe gạt dưới hầm tàu: 05 chiếc Ngoạm xếp hàng rời, ngoạm hoa thị: 65 chiếc; dung tích 1,2 - 16 m3

Xe xúc lật: 06 chiếc, xe quốc đào: 07 chiếc phục vụ đánh tẩy, san hàng dưới hầm tàu

1.2 CẢNG ĐẾN (Cảng Manila)

Cảng Manila

-là cảng lớn Philippines Cảng có 6 cầu tàu trong đó có 2 cầu tàu dành cho tàu container và tàu

roro Cảng có hệ thống kho với diện tích 68.000m2 và 4 bãi chứa với diện tích 143.000 km2, khối lượng thông qua cảng trên 11.10 6T/năm Manila ngoài việc là trung tâm kinh tế, văn hóa lớn nó còn là hải cảng sầm nhất Philippines Cảng Manila là nơi mà người Tây Ban Nha đặt chân đầu tiên lên vùng đất này, ngày nay hải cảng lớn nhất Philippines Cảng Manila thuộc vịnh Manila nằm ở bờ của sông Pasig Cảng được chia thành 3 khu vực: gồm khu Nam cảng, khu bắc cảng, và khu cảng quốc tế Hiện này lượng hàng, xuất cảng hàng ngày lên, đến 30 triệu tấn Cảng Manila được xem là 1, trong 30 cảng lớn, nhất thế giới Nhiều công ty vận tải hàng hải đã, có chi nhánh tại Manila Năm 1571, đội thuyền viễn dương, có hơn 300 người của Tây Ban Nha do Magienlang dẫn đầu đã đổ bộ vào cảng Manila

1.3 TUYẾN ĐƯỜNG ĐI GIỮA HAI CẢNG

Tuyến đường Quảng Ninh-Philipines có độ dài : 1180 hải lý

Điều kiện tự nhiên của, vùng biển Philipines tương tự, như vùng biển Việt Nam là chịu ảnh hưởng của khí hậu nhiệt đới gió mùa, thủy triều đều đặn, các dòng hải lưu rất ít ảnh, hưởng đến

sự đi lại của tàu, song đi lên phía Bắc nên chịu ảnh, hưởng của gió mùa Đông Bắc ở vùng biển này mưa tập trung vào tháng 6, 7

Gió mùa Đông Bắc từ tháng 11 đến tháng 3 năm sau, thường từ cấp 5 7 Tại vùng biển Đông có thể xuất hiện bão đột ngột Từ tháng 11 đến tháng 4 năm sau thường có sương mù nên tàu hành trình khó khăn

Ở vùng biển này chịu ảnh hưởng của dòng hải lưu nóng chảy từ bờ biển Châu Á¸ phía Bắc rồi theo bờ biển về Châu Mỹ quay về xích đạo tạo thành một vòng kín và dòng hải lưu lạnh chảy ngược từ Bắc Mỹ về phía Nam theo bờ biển Châu Á

II TÀU MẪU

STT Các thông số của tàu Đơn

1 Tên tàu (theo đăng ký

THINH LONG SHIPBUILDING (NAM DINH - VIET NAM)

SONG CHANH SHIPYARD (QUANG NING -VIET NAM)

VINASHIN BACH DANG SHIPBUILDING INDUSTRY (HAI PHONG – VIETNAM)

4 Công ty quản lý

FESHIP (HA NOI – VIET NAM)

DONG DO MARINE DEVELOPMENT (HA NOI – VIET NAM)

VINASHIN (HA NOI – VIET NAM)

19 Loại hàng tàu chuyên

Phần II XÁC ĐỊNH KÍCH THƯỚC CHỦ YẾU

2.1 XÁC ĐỊNH SƠ BỘ LƯỢNG CHIẾM NƯỚC,CÁC KÍCH THƯỚC CHỦ YẾU VÀ HỆ

SỐ BÉO:

2.1.1 LƯỢNG CHIẾM NƯỚC SƠ BỘ

Căn cứ vào số liệu thống kê đội tàu hàng rời hiện đại, mối quan hệ giữa trọng tải và lượng chiếm nước, ta có

Hình 2.1 Quan hệ giữa lượng chiếm nước với trọng tải

Δmsb = 1,3461.DW = 1,3461.13000= 17499,3 tấn

Chọn Δmsb = 17500 tấn

ηDW = DW/∆msb = 13000/17500 = 0,743

ηDW nằm trong khoảng 0,67- 0,79 => ∆msb đã chọn thỏa mãn

2.1.2 SƠ BỘ XÁC ĐỊNH KÍCH THƯỚC CHỦ YẾU VÀ HỆ SỐ BÉO

2.1.2.1 Chiều dài tàu

Căn cứ vào số liệu thống kê đội tàu hàng rời hiện đại, mối quan hệ giữa trọng tải và chiều dài tàu, ta có

Hình 2.2 Quan hệ giữa chiều dài tàu và trọng tải

0 25000 50000 75000 100000 125000 150000 175000 200000DW, t

D, m

Hình 2.5 Quan hệ giữa chiều chìm tàu và trọng tải

v P

C



Trong đó:

Ps: công suất cho trước, Ps= 5500 kW

Tính số Fr và hệ số béo CB theo vs và L:

0,514 0,514.13,5

0,189,81.138

Đối với những tàu chạy tốc độ chậm (Fr< 0,28)

Mối quan hệ giữa CB và CM đƣợc tuyến tính hóa nhƣ sau:

) - khối lượng riêng của nước

CB = 0,77 - hệ số béo thể tích của tàu

L = 138 (m) - chiều dài tàu

Tỷ số L/B biểu diễn bằng quan hệ B = f(L), ảnh hưởng đến sức cản toàn tàu và

là yếu tố quyết định đến tính quay trở, tính ổn định hướng đi của tàu

Theo tính toán ta có: L/B = 6,9

Tỷ số D/T ảnh hưởng tới khả năng chống chìm và chống hắt nước lên boong của tàu

Tỷ số B/T có quan hệ với tính ổn định và sức cản của thân tàu

Tính ổn định là một đặc tính hàng hải của tàu, nó cho biết khả năng trở về vị trí cân bằng

Chiều cao tâm nghiêng ngang h được coi là một đặc trưng ổn định của tàu khi nghiêng góc nhỏ, do đó ta kiểm tra ổn định của tàu thông qua chiều cao tâm nghiêng

kr : Hệ số điều chỉnh phụ thuộc hình dáng đường nước Đối với đường nước

có dạng lồi (không có điểm uốn): kr = 1.03 ± 0.05

Chọn kr = 1,05

2.2.4 SƠ BỘ KIỂM TRA TÍNH LẮC

Trong giai đoạn lựa chọn kích thước của tàu, chu kì lắc ngang của tàu được xác định

∆ 0 = mvt+ mtbh + mm + m∆, tấn

Trong đó:

Khối lƣợng phần thƣợng tầng có thể đƣợc xác định sơ bộ dựa vào khối lƣợng

Đối với tàu hàng rời: mtt=(10÷12)%mv= 252 (tấn)

mtb = k1(L.B.D)k2= 1188 ,tấn Giá trị của các hệ số k trong công thức đƣợc xác định dựa vào bảng sau:

mm = k1.Ps

k2

(tấn) = 516 (tấn)

Ps – công suất của tổ hợp thiết bị năng lượng, Ps = 5600 (kW)

k1 và k2: phụ thuộc vào loại máy chính và được xác định dựa vào bảng sau:

2.2.5.3.5 Khối lượng thuyền viên, dự trữ lương thực, thực phẩm và nước ngọt

nTV - số thuyền viên, nTV = 24 (người)

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

t - thời gian hành trình của tàu, t = 4 (ngày)

m1403 = nTV.c.t (tấn) = 13,4 (tấn)

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

t - thời gian hành trình; t = 96 (giờ)

Ne, công suất của tổ hợp TBNL

L - chiều dài tàu, có L = 138,0 (m)

La - Chiều dài khoang đuôi đƣợc xác định theo yêu cầu của Quy phạm (nằm trong khoảng

V V V

PHẦN III: XÂY DỰNG TUYẾN HÌNH LÝ THUYẾT

Vùng đuôi: Sườn vùng đuôi tàu ảnh hưởng tới sức cản vỏ tàu và dòng chảy nước tới chong chóng, Chọn dạng sườn chữV

- Hình dáng mũi tàu: Dạng mũi của tàu có ảnh hưởng lớn đến sức cản của tàu Do tàu có trọng tải DW = 13000T, chạy với tốc độ v = 13,5 knots nên ta chọn mũi có dạng mũi quả lê để giảm sức cản sóng cho tàu.Dạng mũi quả lê được nhiều nhà nghiên cứu khuyên dùng với những tàu

Vậy ta có chiều dài mũi quả lê là: Lql = L.lql = 3,965 (m)

 Chiều rộng mũi quả lê:

- Hình dáng đuôi tàu:

 Dễ thoát nước

 Dễ công nghệ

 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 tuần dương hạm

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

Xác định các yếu tố hình học của bánh lái

+ Diện tích các bánh lái

Abl = .LT (m2) Trong đó:  là hệ số diện tích bánh lái được xác định theo công thức của Xoobolep ( sổ tay thiết

bị tàu thủy tập 1 trang 13)

p = 1 : bánh lái trực tiếp sau chong chóng

q = 1 : tàu hàng

 Amin = 16,256 (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 nước Chiều cao của bánh lái được lựa chọn phù hợp với tuyến hình đuôi tàu Từ chiều chìm của tàu ta chọn:

+ Chiều cao bánh lái : hbl = 5 (m)

Phù hợp với yêu cầu quy phạm

Từ đó ta lựa chọn tuyến hình vòm đuôi tàu có dạng như sau:

3.2.3.Xây dựng gần đúng đường cong diện tích đường sườn

+ Hoành độ tâm nổi của tàu được xác định theo công thức sau (" Lý thuyết thiết kế tàu thủy " trang 177)

Chiều dài đoạn thân ống Lm = 37 %LPP = 51,06 m

Chiều dài thân tàu vùng mũi Le, vùng đuôi Lr :

Le = 26% L = 35,88 m

Lr =37% L = 51,06 m

Nửa góc vào nước đường nước thiết kế (" Lý thuyết thiết kế tàu thủy" trang 187)

TK 52 139Fr2

27,6750

Độ thon đường cong diện tích đường sườn:

m 47 134Fr2

23,550

Trong đó Fr = 0,175

Các tính chất 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 ảnh hưởng lớn đến đường cong diện tích đường sườn:

Diện tích sườn lớn nhất của tàu được tính theo công thức:

Pe

L

L C

L C

L

L C

L C

 Diện tích đường sườn vùng mũi, vùng đuôi (" Lý thuyết thiết kế tàu thủy " trang 216)

e (2CPe 1) max

    43,302 m2

r (2CPr 1) max

    51,963 m2

Từ các tính toán ở trên ta xây dựng được gần đúng đường cong diện tích đường sườn như sau ("

Lý thuyết thiết kế tàu thủy " trang 217)

Áp dụng phương pháp cân bằng diện tích để xây dựng đường cong diện tích sườn

Hình chữ nhật có chiều dài là L chiều rộng là diện tích sườn giữa Ta có đường cong diện tích sườn ngâm nước như hình vẽ:

Cân bằng diện tích ta thu được đường cong như hình vẽ

Bảng kiểm tra lượng chiếm nước và hoành độ tâm nổi theo đường cong vừa xây dựng

    = 17.124,765 (tấn) Với L = L/20 = 6,9 (m) : khoảng sườn lý thuyết của tàu

Sai số trong quá trình dựng là:

Với Δmsb = 17500 (t) – Khối lượng tàu tính trong phần 2

Vậy đường sườn được lập thỏa mãn về điều kiện khối lượng

Nghiệm lại hệ số béo thể tích CB:

1 1

17124, 765 1.025.138.20.8,1

m B

Vậy hệ số béo thể tích thỏa mãn

Nghiệm lại đường cong diện tích sườn theo điều kiện đảm bảo tọa độ trọng tâm

Vậy đường cong diện tích sườn xây dựng thảo mãn hoành độ tâm nổi

3.2.4 Xây dựng đường cong đường nước thiết kế

Các hệ số béo đường nước thiết kế nhánh mũi, nhánh đuôi được xác định theo các công thức (" Lý thuyết thiết kế tàu thủy " trang 183 ) :

C C 0,125 1 C

C = C + 0,125 1C

Hoành độ trọng tâm diện tích đường nước Xf được xác định theo công thức :

Bảng 3.3 : Nghiệm diện tích đường nước và hoành độ trọng tâm đường nước

yiDWL: Chiều rộng của đường sườn thứ i lấy tại đường nước thiết kế đã xây dựng ở trên

yitb: Tung độ đường nước trung bình, được tính toán theo công thức sau: i

itb

y2.T

i: diện tích sườn thứ i, giá trị được lấy từ đường cong diện tích đường sườn đã xây dựng ở trên.Sườn giữa tàu được kết cấu đáy bằng, mạn phẳng, hông tròn có diện tích lớn nhất, đặc trưng bởi hệ số béo sườn giữa và bán kính lượn hông:

Σki.yi 47.925 Σki.yi 16.277

Bảng tính nghiệm lại LCN và hoành độ tâm nổi

Bảng tính nghiệm lại LCN và hoành độ tâm nổi Sườn Ai ki Ai*ki i i*Ai*ki

k = 1,005 : hệ số kể đến sự gia tăng lượng chiếm nước do ảnh hưởng của phần nhô

L = L/20 = 6,9 (m) : khoảng sườn lý thuyết của tàu

I : diện tích sườn thứ i tính tới chiều chìm thiết kế

Kiểm tra hệ số béo thể tích

B

i tp

Khoảng sườn khoang mũi, khoang đuôi: Sf và Sa 610 mm

Khoảng sườn trong đoạn cách đường vuông góc mũi 0,2L tới vách mũi  700 mm

Chọn khoảng sườn sai khác với khoảng sườn chuẩn không quá 250 mm

Từ đó, ta lựa chọn khoản sườn cho từng khoang:

Khoảng sườn khoang đuôi và khoang mũi: Sa = 600 mm

Khoảng sườn khoang máy : Sf= 720 mm

4.1.2.Phân khoang theo chiều dài tàu

Theo bảng 2A/11-1 thì số lượng vách ngang kín nước tối thiểu ứng chiều dài tàu

L = 138 m có 7 vách

Kết hợp với khoảng sườn đã lựa chọn ở trên, ta có bảng phân khoang cho tàu hàng như sau:

Bảng phân khoang tàu thiết kế

TT Khoang Từ sườn Đến sườn Khoảng sườn Chiều dài khoang

5 Khoang hàng 3 109 145 720 25,92

4.1.3.Phân khoang theo chiều cao tàu

Đáy đôi: Chiều cao đáy đôi: hđđ ≥ B/15 ≥ 1,33 mm

Chọn hđđ = 1500 mm = 1,5m

Boong chính: Ở độ cao 11 m

4.1.4.Phân khoang theo chiều rộng tàu

Tàu thiết kế mạn đơn, không có vách dọc

4.2.BỐ TRÍ BUỒNG PHÒNG, THIẾT BỊ TRÊN BOONG

4.2.1.Biên chế thuyền viên cho tàu

Tàu đƣợc biên chế 24 thuyền viên bao gồm các chức vụ sau:

11 Thủy thủ 5 Thuyền viên

15 Phục vụ viên 1 Thuyền viên

- Buồng sửa chữa thiết bị máy

- Buồng máy phát điện

+ Từ sườn 164 đến hết mũi tàu, ta bố trí:

- Kho sơn

- Kho mũi

- Kho chứa bọt

4.2.2.2.Bố trí trên boong thượng tầng mũi

Trên boong thượng tầng mũi, ta bố trí các máy móc và thiết bị bao gồm:

- Xooma luồn dây

4.2.2.3.Bố trí trên boong thượng tầng lái

Để đảm bảo tầm nhìn lầu lái và đảm bảo đủ không gian bố trí thiết bị, máy móc và không gian sinh hoạt cho thuyền viên, ta bố trí 4 tầng boong, bao gồm:

+ Tầng I: phục vụ cho các sinh hoạt công cộng, gồm các phòng, buồng sau:

- Cầu thang lên xuống

+ Tầng II: Bố trí buồng ở thủy thủ và giá xuồng cứu sinh

+ Tầng III:phục vụ cho việc sinh hoạt, nghỉ ngơi của thuyền viên và bố trí xuồng cứu sinh, bao gồm:

- Buồng ở của sỹ quan

- Buồng ở của máy I, đại phó

- buồng ở thủy thủ

- Bố trí 2 xuồng cứu sinh ở hai mạn

- Bố trí các cầu thang lên xuống

+ Tầng IV: Phục vụ cho sinh hoạt, nghỉ ngơi của thuyền trưởng, máy trưởng và sỹ quan, bao gồm:

- Phòng ở thuyền trưởng

- Phòng ở máy trưởng

4.2.2.4.Bố trí trên lầu lái

Trên lầu lái, ta bố trí các buồng và thiết bị sau:

4.2.3.Bố trí các trang thiết bị cho các buông phòng

4.2.3.1.Phòng của thuyền trưởng, máy trưởng

Hai phòng này được bố trí với mức độ tiện nghi như nhau bao gồm các thiết bị sau:

- Một bộ bàn ghế tiếp khách

- 01 nhà vệ sinh với vòi tắm hoa sen, chậu rửa mặt và bệ xí

4.2.3.4.Buồng thuyền viên

Các thuyền viên được bố trí ở mỗi người 1 phòng Các phòng đều được trang bị như sau:

- 01 giương đơn: 1900x750

- 01 tủ đựng quần áo

- 01 bàn làm việc: 1100x600x730

- Nhà vệ sinh gồm vòi tắm hoa sen, chậu rửa mặt và bệ xí

Ngoài ra, trong tất cả các buồng phòng ở trên còn được trang bị cá vật dụng cần thiết như: mắc áo, gương, thùng rác, quạt gió đảm bảo nhu cầu sinh hoạt tiện nghi

4.2.3.5.Nhà ăn, câu lạc bộ

Nhà ăn cho sỹ quan

Nhà ăn gồm hai khu vực:

- Khu phục vụ cho việc ăn uống: có đủ bàn ăn, ghế đệm cho sỹ quan

- Khu vực uống nước: gồm ghế sofa, tivi, bàn uống nước

Nhà ăn cho thuyền viên

Nhà ăn gồm hai khu vực:

- Khu phục vụ cho việc ăn uống: có đủ bàn ăn, ghế ăn cho thuyền viên

- Khu vực uống nước: gồm ghế sofa, tivi, bàn uống nước

- Móc treo quần áo

4.2.3.8.Hệ thống cầu thang và lan can

- Cầu thang chính: +) Góc nghiêng: 600

+) Chiều rộng: 800 mm

- Cầu thang lên, xuống buồng máy: