Thiết kế tàu container sức chở 1200 TEU với khối lượng của một container là 9,2 tấn, vận tốc 17,5 knots, chạy cấp không hạn chế

Cảng Đà Nẵng Cảng Đà Nẵng nằm trên địa bàn thành phố Đà Nẵng, một thành phố năng động đóng vai trò trung tâm về kinh tế - xã hội của miền Trung - Việt Nam, vị trí địa lý tự nhiên nằm tr

BỘ GIAO THÔNG VẬN TẢI TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM

KHOA ĐÓNG TÀU

THIẾT KẾ TỐT NGHIỆP NGÀNH VỎ TÀU THỦY

ĐỀ TÀI: Thiết kế tàu container sức chở 1200TEU với khối lượng của mỗi

container là 9,2 tấn, vận tốc 17,5 knot, chạy cấp không hạn chế

GV HƯỚNG DẪN : T.S TRẦN NGỌC TÚ

SINH VIÊN : LÊ KHẮC ÁNH

LỚP : VTT52-DH2

MSV : 42436

PHẦN I: TUYẾN ĐƯỜNG – TÀU MẪU

1.1 Tuyến đường

Mục đích của việc tìm hiểu tàu mẫu:

Xác định phân cấp tàu

Tính toán nhiên liệu dự trữ cho tàu

Điều kiện khí hậu trên suốt tuyến đường mà tàu đi có ảnh hưởng lớn đến thân tàu,độ ăn mòn và độ bền tàu…

Điều kiện luồng lạch ra vào cảng có ảnh hưởng đến việc lựa chọn chiều chìm tàu

Tìm hiểu cơ sở hạ tầng của cảng, nơi mà tàu cập bến nhằm trang bị cho tàu những thiết bị cần thiết làm hàng

Giới thiệu tuyến đường:

Tuyến đường mà tàu chạy là từ cảng Đà Nẵng – cảng Kobe

1.1.1 Cảng Đà Nẵng

Cảng Đà Nẵng nằm trên địa bàn thành phố Đà Nẵng, một thành phố năng động đóng vai trò trung tâm về kinh tế - xã hội của miền Trung - Việt Nam, vị trí địa lý tự nhiên nằm trong Vịnh Đà Nẵng rộng 12 km2, độ sâu từ 10-17m, được bao bọc bởi núi Hải Vân và bán đảo Sơn Trà, kín gió cùng với đê chắn sóng dài 450m thuận lợi cho các tàu neo đậu và làm hàng quanh năm

Cảng Đà Nẵng bao gồm hai khu cảng chính là Xí nghiêp Cảng Tiên sa và

Xí nghiệp Cảng Sông Hàn, với 1733m cầu bến, thiết bị xếp dỡ và các kho bãi hiện đại phục vụ cho năng lực khai thác của cảng đạt 6 triệu tấn/năm

Cảng Tiên sa là cảng biển nước sâu tự nhiên, có độ sâu lớn nhất là 12m nước, chiều dài cầu bến là 1205 mét, bao gồm 2 cầu nhô và 1 cầu liền bờ chuyên dụng khai thác container Cảng Tiên sa có khả năng tiếp nhận tàu hàng tổng hợp đến 40.000 DWT, tàu container đến 2000 TEU và tàu khách đến 75000 GRT Cảng Tiên sa được coi là một trong số ít các cảng tại Việt Nam có điều kiện tự nhiên thuận lợi và tiềm năng để phát triển thành một cảng biển lớn

Cảng Sông Hàn nằm ở hạ lưu Sông Hàn trong lòng Thành phố Đà Nẵng, chiều dài cầu bến là 528 mét, thuận lợi trong việc lưu thông hàng hóa nội địa

1.1.2 Cảng KoBe

Cảng nằm ở vĩ độ 34o40' Bắc và 135o

12’ độ Kinh Đông Kobe là cảng tự nhiên có vị trí thuận lợi ở phía bắc vịnh Osaka và được che kín bởi hệ thống phức tạp các đê chắn sóng ( gồm 7 đê chắn sóng ), Kobe là cửa ngõ quan trọng của Nhật Bản trong việc buôn bán của Trung Quốc, Triều Tiên

Cảng Kobe có 12 bến thuộc sự quản lý của Chính quyền thành phố và 4 bến tư nhân thuộc các tập đoàn công nghiệp Tổng chiều dài bến là 22,4km và

có 135 khu neo tàu

Khu Hyogo 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 dương

Khu Maya có 4 cầu 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 Higachi chỉ có 4 bến sâu 5,5 đến 7 m tiếp nhận tàu Ro-Ro có tổng diện tích 7,8 ha

Khu Đảo Cảng có 9 bến Container với tổng chiều dài 2650 m và 15 bến cho tàu bách hóa thông thường với chiều dài 3000m, độ sâu từ 10 đến 12 m Khu đảo nhân tạo Rokko với diện tích 583 ha , khu bến này có độ sâu 12 m

có thể tiếp nhận 29 tàu viễn dương kể cả tàu Container và tàu Ro- Ro

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

1.1.3.Đặc điểm tuyến đường đi

Chọn tuyến đường giữa 2 cảng Đà Nẵng- Kobe:

 = 4,39 (ngày)

Trong thời gian hành trình còn phải có thời gian dự trữ để sử dụng vào các công việc khác như: nghĩ, sữa chữa, bảo dưỡng, tráng bão… thời gian dự trữ khoảng 20% Do đó, ta chọn thời gian hành trình là: t = 6 (ngày)

Kết luận: - Lựa chọn cấp tàu thỏa mãn nhiệm vụ thư thiết kế

- Chiều sâu luồng lạch của cảng đến và cảng đi đảm bảo cho tàu ra vào làm hàng một cách thuận tiện nhất, vì thế trên tàu ta không cần bố trí các thiết bị làm hàng

- Thời gian hành trình của tàu là 6 ngày

1.1.2.Bảng thống kê tàu mẫu:

SRACHT

STADT GOTHA RUILOBA

PHẦN II: XÁC ĐỊNH CÁC KÍCH THƯỚC CHỦ YẾU CỦA TÀU 2.1 Xác đinh sơ bộ các kích thước:

2.1.1 Xác định lượng chiếm nước sơ bộ:

Lượng chiếm nước của tàu có quan hệ với dung tích chở container của tàu: ∆ = f(TEU) Mối quan hệ này được biểu diễn dưới đồ thị sau:

0 200 400 600 800 1000 1200 n con (TEU)

∆ m (tấn)

(∆ m)min = 71n con

0,78

Hình 2.1 Quan hệ giữa lượng chiếm nước với

sức chở container của tàu

Dựa vào đồ thị trên, số container n = 1200

(T)

2.1.2 Xác định kích thước sơ bộ của tàu:

- Chiều dài tàu L:

Đối với các tàu container có dung tích dưới 2000 TEU thì sơ đồ xếp theo chiều dài tàu, vị trí buồng máy… có đặc trưng trên hình 2.2:

Van th«ng biÓn

Hình 2.2 sơ đồ tính toán chiều dài tàu container

Bảng 2.1 Xác định chiều dài tàu

4 Chiều dài khoang hàng L kh m L kh =k kh n Bay l Teu 104,2

8 Chiều dài buồng máy L Bm m L m = 0,12.L 2,27 18,5

9 Chiều dài tàu L m L = 9,45.n Bay + 3,02 142,5

Kết luận: Chiều dài tàu L = 142,5 m

Bảng 2.2 Xác định chiều rộng tàu

Stt Đại lượng tính KH Đv

Kết quả

4 Chiều rộng 1 container b Con m Tiêu chuẩn 2,438

5 Chiều rộng mạn kép b Mk m bMk – chọn theo tàu mẫu 2,438

Hình 2.4 Sự phụ thuộc của chiều cao đáy đôi vào

sức chở container của tàu

3 Chiều cao 1 container h Con m Tiêu chuẩn 2,896

4 Chiều cao miệng quầy h mq m H mq = 1.8 0,1 1,8

5 Chiều cao đáy đôi h dd m Xác định theo đồ thị 1,53

Kết luận: chiều cao mạn D = 11,32 (m)

Các hệ số béo:



Bảng 2.4 xác định hệ số béo của tàu

C = 0,98.C ± 0,06B 0,88

7 Hệ số béo sườn

C = 0,926+0,085.C ± 0,004

C C C

L

C C C

Chiều chim tàu T:

Bảng 2.5 Xác định chiều chìm tàu

1 Lượng chiếm nước sơ

2.1.3 Kiểm tra các tỉ số kích thước

Bảng 2.7 Thông số kích thước sơ bộ của tàu thiết kế

2.2 Xác định số container tàu chuyên chở

Dung tích chở Container của tàu không được nhỏ hơn so với yêu cầu từ

nhiệm vụ thư thiết kế:

Trong đó: m : Lượng chiếm nước của tàu (T)

mi : Tất cả khối lượng thành phần trên tàu ngoại trừ khối lượng hàng hóa

(T)

mcon : Khối lượng trung bình của Container (T)

nCon : Số Container tối đa tàu chuyên chở

2.2.1 Xác định sơ bộ lực cản của tàu và công suất máy chính

- Sử dụng phương pháp Holtrop-Menen để tính toán lực cản

Bảng 2.8 Tính lực cản của tàu thiết kế

Hiệu suất chong chóng: P  0,61

Hiệu suất đường trục lấy gần đúng: T = 0,98

Dự trữ công suất máy chính: 15%NE

Có chiều dài là 7,78 (m), chiều rộng 2,92 (m)

2.2.2 Xác định khối lượng tàu không

Bảng 2.8 Tính khối lượng tàu không

5

1,691 max

5905, 98.

10 (1 0, 49532 ).

1 0, 000928 8, 3

vt

B

L BD m

C L D

2.2.3 Xác định khối lượng nhiên liệu dữ trữ

Bảng 2.9 Tính toán khối lượng nhiên liệu dự trữ

3 Suất tiêu hao nhiên liệu đối

với động cơ diesel

'

m nl

m k k m t Ne 175,2

Kết luận: Khối lượng nhiên liệu dự trữ mnl = 175,2 (T)

2.2.4 Xác định khối lượng thuyền viên, lương thực, thực phầm, nước uống

Bảng 2.10 Biên chế thuyền viên trên tàu

Bảng 2.11 Tính toán khối lượng thuyền viên, lương thực , thực phẩm,

3 Số lượng thuyền viên nTv Người Theo bảng 2.10 18

Bảng 2.12 Xác định số tàu Container chuyên chở

Stt Đại lượng tính KH Đvị Công thức Kết

5 Khối lượng trung

bình của Container mcon T Thư thiết kế 9,2

6 Số Container thực

7 Số container theo

yêu cầu thiết kế ncon TEU Thư thiết kế 1200

9 Khối lượng

10 Khối lượng nước

\Bảng 2.13 Thông số kích thước sơ bộ của tàu thiết kế thỏa mãn

PHẦN III: XÂY DỰNG TUYẾN HÌNH

- Tối ưu hóa về mặt sức cản

- Đảm bảo cho tàu vận hành tốt trên sóng

- Phối hợp tốt với sự làm việc của thiết bị lái và thiết bị đẩy

- Thuận lợi cho quá trình công nghệ

Thiết kế tuyến hình cũng có nhiều phương pháp như tính chuyển từ tàu mẫu , thiết kế theo mô hình , thiết kế mới , phương pháp tính chuyển cục bộ Mỗi phương pháp có những ưu điểm nhược điểm riêng

3.1 Lựa chọn phương pháp tính

3.1.1.Phương pháp tính chuyển từ tàu mẫu

3.1.2 Phương pháp thiết kế theo sêri

3.1.3 Phương pháp thiết kế mới

3.2 Phương pháp xây dựng tuyến hình

Ta lựa chọn phương pháp biến cai đường hình dáng theo phương pháp Á Phin

9 Hệ số béo sườn giữa CM 0.98 0.98

3.3.2 Nội dung của phương pháp Á Phin

3.3.3 Thực hiện tính chuyển tuyến hình

L

Kết luận: Sau khi biến đổi Á phin ta thu được đường hình dáng của tàu

Bảng 3.3 Bảng trị số tuyến hình tàu mẫu

3.3.4 Chia lại đường nước, căt dọc và lập bảng tuyến hình mới cho tàu thiết

3.4 Nghiệm lại tuyến hình

Bảng 3.5 Bảng nghiệm lại lượng chiếm nước của tàu

Bảng 3.6 Thông số tàu sau khi đã thiết kế xong tuyến hình

PHẦN IV: BỐ TRÍ CHUNG 4.1 Phân khoang

4.1.1 Khoảng sườn

Bảng 4.1 Xác định khoảng sườn

STT Đại lượng tính Ký hiệu Đơn

vị Công thức – Nguồn gốc Kết quả

4.1.2.1 Phân khoang theo chiều dài tàu

Khoang duôi Bu?ng máy Khoang

Hàng 1

Khoang hàng 2

Khoang hàng 3

Khoang hàng 4

Bảng 4.2 Phân khoang theo chiều dài tàu

Tên khoang Sườn bắt

đầu

Sườn kết thúc

Khoảng sườn (mm)

Chiều dài khoang (m)

4.1.2.1 Phân khoang theo chiều cao tàu

Bảng 4.3 Phân khoang theo chiều cao tàu

cao Đơn vị

2 Chiều cao thượng tầng đuôi 3,0 m

3 Chiều cao thượng tầng mũi 3,0 m

4.1.3 Xác định cao độ trọng tâm tàu không

Bảng 4.4 Cao độ trọng tâm tàu không

STT Đại lượng

tính

Ký hiệu Công thức – Nguồn gốc

Kết quả

vt vt tb ht tbht tbnl tbnl c

Container

5 Cao độ trọng tâm

0 0

con con c k k g

4.1.6 Dỡ container và giải ballast để đảm bảo ổn định cho tàu

stt TÊN KÉT Khối lượng (t) CAO ĐỘ TRỌNG TÂM

Bảng 4.15 Bảng kiểm tra ổn định số container còn lại

con con c bl bl k k g

4.2.1 Xác định các kích thước của thượng tầng và lầu

Chiều cao thượng tầng mũi : 2,7 m

Chiều cao thượng tầng đuôi : 2,7 m

Chiều cao các tầng lầu: 2,7 m

Chiều cao lầu lái : 3,0 m

4.2.2 Biên chế thuyền viên như sau:

- Ta chọn định biên thuyền viên cho tàu như sau:

lượng

Boong sàn buồng máy

Boong sàn buồng máy bố trí các phòng sau:

- Phòng điều khiển buồng máy

- Xưởng cơ khí

- Hệ thống cầu thang lên xuống

Trên boong chính

Từ vách lái đến vách buồng máy bố trí các buồng như sau:

- Buồng máy lái

- Các hành lang đi lại

Vị trí cụ thể các buồng xem bản vẽ bố trí chung

Trên boong thượng tầng.( từ vách lái đến sườn 14)

Trên boong thượng tầng bố trí các buồng sau:

- Nhà bếp

- Câu lạc bộ và phòng ăn thuyền viên

- Câu lạc bộ và phòng ăn sĩ quan

- Phòng hút thuốc

- Nhà vệ sinh công cộng

- Kho

- Hệ thống cầu thang lên xuống

- Các hành lang đi lại

Vị trí cụ thể các buồng xem bản vẽ bố trí chung

Trên boong xuồng cứu sinh

Trên boong cứu sinh bố trí các buồng sau:

- Phòng ở của thuyền viên

- Hệ thống cầu thang lên xuống

- Các hành lang đi lại

Vị trí cụ thể các buồng xem bản vẽ bố trí chung

Trên boong thuyền viên

Trên boong thuyền viên bố trí các buồng sau :

- Phòng ở của thuyền viên

- Phòng khám bệnh

- Hệ thống cầu thang lên xuống

- Các hành lang đi lại

Vị trí cụ thể các buồng xem bản vẽ bố trí chung

Trên boong sĩ quan

Trên boong sĩ quan bố trí các buồng sau:

- Phòng sĩ quan máy

- Phòng sĩ quan boong

- Phòng sĩ quan điện

- Hệ thống cầu thang lên xuống

- Các hành lang đi lại

Vị trí cụ thể các buồng xem bản vẽ bố trí chung

Trên boong thuyền trưởng

Trên boong thuyền trưởng bố trí các buồng sau:

- Phòng thuyền trưởng

- Phòng thuyền phó

- Phòng máy trưởng

- Hệ thống cầu thang lên xuống

- Các hành lang đi lại

Vị trí cụ thể các buồng xem bản vẽ bố trí chung

4.2.4 Trang bị các buồng ở và sinh hoạt:

Buồng thuyền viên:

Buồng sĩ quan

Phòng thuyền trưởng và máy trưởng

Nhà ăn và câu lạc bộ

- Qui phạm phân cấp và đóng tàu biển vỏ thép -TCVN - 2010

- Sổ tay thiết bị tàu thuỷ - NXB Giao thông vận tải - 1986

- Sổ tay kỹ thuật đóng tàu - NXB Khoa học kỹ thuật - 1978

4.3.1 Tính chọn thiết bị cứu sinh

Xuồng cứu sinh

Theo quy phạm về trang bị cứu sinh thì tàu thiết kế phải trang bị xuồng cứu sinh đảm bảo chở được 100% số người trên tàu, bố trí ở mỗi bên mạn

Chọn hai xuồng cứu sinh có các thông số như sau:

- Chủng loại: CPA 25/24 (làm bằng chất dẻo)

Theo quy phạm và công ước quốc tế, chọn theo bảng sau:

4.3.3 Tính chọn thiết bị lái (bánh lái)

Theo hình dạng đuôi tàu thiết kế, ta chọn một bánh lái dạng treo bố trí ở mặt phẳng dọc tâm tàu

Xác định các yếu tố hình học của bánh lái:

Chọn diện tích bánh lái: FP = 18,5 (m2)

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 của bánh lái tàu đi biển phải thỏa mãn yêu cầu sau:

-  = 20976 (m3

)

- l - Chiều dài thượng tầng tương ứng với chiều cao h’,

Gồm 2 neo trọng lượng mỗi neo được tra theo quy phạm(QCVN21:2010/BGTVT) dưới dạng bảng: (bảng 2A/25.3)

GN = 4320 (kg) Trong đó:

Loại neo được chọn sử dụng trên tàu là neo Holl

Kích thước cơ bản của neo được xác định theo biểu thức:

Ao = 18,5 3

N

G = 309,2Cáckích thước cơ bản của neo được xác định cụ thể như sau:

- Chiều dài thân: H1 = 9,6 Ao = 2968 (mm)

- Độ mở của lưỡi: L1 = 6,4 Ao = 1979 (mm)

- Chiều cao lưỡi: h1 = 5,8.Ao = 1793 (mm)

- Chiều rộng đế: B1 = 2,65 Ao = 819 (mm)

Từ các giá trị tính toán ta chọn loại neo có các kích thước như sau:

- Chiều dài thân: H1 = 2970(mm)

- Phương pháp chế tạo là hàn giáp mép nóng chảy

+ Tổng chiều dài của 2 xích neo 550 m

Góc của nỗ thả neo so với mặt phẳng dọc tâm tàu là 30o

Thiết bị giữ và nhả gốc xích neo

Để giữ và nhả neo khi cần thiết ta sử dụng thiết bị chuyên dùng có móc bản lề, thiết bị này được tiêu chuẩn hoá và dựa vào STTBTT - Tập 1 ta chọn với cỡ xích neo là 68(mm):

6 ,

1 l d x

= 11,12(m3) Trong đó:

- Lực kéo trên tang: 78,5(KN)

- Công suất máy: 30(KW)

- Trọng lượng máy 13315(kg)

4.3.5 Thiết bị chằng buộc

Dây chằng buộc

Chọn dây cáp thép có độ bền thường, sức bền kéo là 1400(Mpa) như sau:

Thông số Đơn vị Dây chằng buộc chính Dây chằng buộc phụ

Cửa luồn dây mạn

Chọn kiểu luồn dây mạn đúc

Theo bảng (3.27 STTBTT-2) chọn kiểu cửa ôvan với các thông số cơ bản sau:

- Kích thước: LxB = 320x225(mm)

- Bán kính lỗ R = 180(mm)

- Khối lượng: m = 121(kg)

Tời thu dây

Chọn loại tời neo chằng buộc ngang chạy điện

Theo bảng (3.41 STTBTT-2) chọn tời neo có số hiệu 8:

- Lực kéo đứt trên tang kéo 80(KN)

- Tốc độ cuốn dây định mức: 18(m/ph)

- Tốc độ kéo lớn nhất: (24 40)(m/ph)

4.3.7 Trang bị vô tuyến điện

Máy phát vô tuyến điện chính 1 Máy phát vô tuyến điện dự phòng 1 Máy thu vô tuyến điện chính 1 Máy thu vô tuyến điện dự phòng 1

PHẦN V:CÁC YẾU TỐ TÍNH NỔI ( BONJEN, THỦY LỰC)

5.1 Tính toán và vẽ đồ thị Bonjean

Kết quả tính toán được tính và thể hiện theo bảng cho các sườn như sau:

Dựa vào bảng trị số tuyến hình ta xây dựng bảng tính sau:

VCB (m)

LCF (m)

TPcm (MT/cm)

MTcm (MT-m /deg)

KML (m)

KMT (m)

0.500 843.216 1.519f 0.260 1.664f 18.498 24372.720 1,655.93

6 62.646

1.000 1826.615 1.695f 0.527 1.870f 20.681 29860.360 936.541 37.166 1.500 2902.222 1.801f 0.797 2.060f 22.284 34081.770 672.775 27.984 2.000 4049.505 1.888f 1.069 2.173f 23.571 37616.400 532.174 23.123 2.500 5252.882 1.948f 1.341 2.168f 24.543 40338.400 439.946 19.931 3.000 6502.110 1.991f 1.612 2.172f 25.378 42942.170 378.363 17.726 3.500 7789.385 2.019f 1.884 2.121f 26.047 45244.440 332.767 16.045 4.000 9109.141 2.027f 2.155 1.973f 26.631 47559.170 299.113 14.745 4.500 10456.120 1.993f 2.426 1.702f 27.184 49951.220 273.687 13.776 5.000 11830.380 1.928f 2.696 1.333f 27.708 52294.500 253.242 13.051 5.500 13230.730 1.829f 2.967 0.825f 28.224 54719.560 236.939 12.500 6.000 14657.060 1.693f 3.238 0.232f 28.745 57227.950 223.687 12.097 6.500 16109.500 1.522f 3.511 0.411a 29.254 59705.650 212.330 11.806 7.000 17588.960 1.316f 3.785 1.198a 29.812 62551.460 203.740 11.606 7.500 19099.810 1.061f 4.061 2.630a 30.591 67002.710 200.975 11.501 8.000 20650.550 0.735f 4.340 4.136a 31.566 73241.210 203.190 11.474 8.560 22447.430 0.295f 4.656 5.256a 32.551 79637.550 203.250 11.511

Water Specific Gravity = 1.025