Yêu cầu thiết kế là tàu bách hóa, trọng tải 8000 tấn, vận tốc 14 knot chạy

Điều kiện tự nhiên của vùng biển Hàn Quốc tương tự vùng biển Việt Nam chỉ 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

- Chế độ gió:Cảng Đà Nẵng chịu ảnh hưởng của 2 mùa rõ rệt

Gió Đông Bắc từ tháng 11 đến tháng 2 năm sau

Gió Đông Nam từ tháng 3 đến tháng 9

1.1.2.2 Luồng vào.

- Luồng Đà Nẵng từ phao số 0 đến cảng sông Hàn dài khoảng 13km gồm hai đoạn :

+ Đoạn từ phao số 0 tới cảng Tiên Sa dài khoảng 8km , có độ sâu (-15)m đến (-16)m + Đoạn từ cảng Tiên sa đến cảng sông Hàn dài 5km có độ sâu (-6)m

- Cảng Tiên Sa có độ sâu (-10)m , chu kì nạo vét 6-7 năm mới nạo vét lại Lưu tốc dòng chảy nhỏ hơn 1 (m/s)

- Cảng Tiên Sa nằm trong khu vực sóng to gió lớn

1.1.2.3 Kho bãi và cầu bến

+ Khu Tiên Sa: Diện tích mặt bằng 229.414m2,

Tổng diện tích kho 14.285m2 (Trong đó kho CFS : 2.160m2),

Năng lực thông qua trên 4,5 triệu tấn/năm.

Cùng với đê chắn sóng dài khoảng 450m tạo điều kiện tàu cập cảng làm hang quanh năm không bị ảnh hưởng bởi sóng và gió mùa

Cẩu giàn (Quayside gantry

crane)

Cẩu khung bánh lốp (RTG) 03 36-40 Tấn

Nâng, xúc,đào,ủi các loại 24 1,5 – 7 Tấn

Xe đầu kéo, xe ben, Romooc 66

1.1.3.1 Điều kiện môi trường, tự nhiên

Điều kiện tự nhiên của vùng biển Hàn Quốc tương tự vùng biển Việt Nam chỉ 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 Lượng mưa trung bình 1964mm

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 rời theo bờ 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

Cảng Busan (Hàn Quốc) nằm ở vĩ độ 22011’ Bắc và 114011’Đông

1.1.3.2 Cầu tàu và kho bãi

- Cảng có thể tiếp nhận các tàu cỡ 60.000 DWT, chiều dài 288m Tuy nhiên luồng ở cửa chỉ cho phép tàu có mớn nước 10,9m ra vào được

- Các bến nước sâu được tập trung ở các bán đảo Konlum ở đây có 12 bến cho tàu Viễn Dương, với độ sâu khi nước triều kiệt là 9,6m

- Bến Container được bố trí ở khu Kwaichung , ở đây có 3 bến với độ sâu trước bến là12,1mm

- Cảng làm việc 24 giờ/ngày Thiết bị làm hàng bách hóa của cảng có nâng trọng từ 1 – 100 tấn

- Cảng cung cấp lương thực , thực phẩm bất kỳ lúc nào

- Khả năng thông qua cảng khoảng 37 triệu tấn/năm trong đó chủ yếu là hàng nhập khẩu

1.1.4 Tuyến đường Đà Nẵng-Hàn Quốc.

Tàu hoạt động trong khu vực nhiệt đới gió mùađặc biệt là mưa rất nhiều chịu ảnh hưởng lớncủa gió mùa và khu vực này nằm trong vùng 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

* Khí hậu trong vùng biển này có đặc điểm:

+) Từ tháng 11 tới tháng 3 năm sau chịu ảnh hưởng của gió mùa Đông Bắc, 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

+) Từ tháng 6 - 9 gió mùa đông nam thổi mạnh, ảnh hưởng tới tốc độ tàu, đồng thời vào mùa này lượng mưa lớn

*Về hải lưu:

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

Do tàu hoạt động trên tuyến Đà Nẵng – Hàn Quốc

Quãng đường Đà Nẵng – Hàn Quốc đo trên bản đồ khoảng 508 hải lý

h 1.1: Hải đồ cho tuyến đường Đà Nẵng – Hàn Quốc.

Ta có tầm xa bơi lội của tàu là S = 1810,475 hải lý

Vận tốc thiết kế của tàu là v = 14 hải lý/ giờ

Vậy ta có thời gian hành trình là:

t’ =

1810, 475

129,32 14

S

giờ  5,4 ngàyTrong thời gian hành trình còn phải có thời gian dự trữ để sử dụng vào các việc như: nghỉ, sửa chữa và bảo dưỡng, tránh bão …vv Do đó ta chọn thời gian hành trình chính thức của tàu là: t = 8 ngày

Tàu mẫu 1 Tàu mẫu 2 Tàu mẫu 3

1 Tên tàu,số IMO

( theo đăng ký IMO)

THÁI BÌNH STAR 019536260

TÂN BÌNH 28

9175858

THÁI BÌNH 28

9561710

3 Nguồn gốc tàu mẫu http://xm.vr.org.vn/

17 Loại hàng tàu chuyên

chở

Hàng khô Hàng khô Hàng khô

ST

T

Các thông số của tàu Đơn vị Tàu mẫu 4 Tàu mẫu 5 Tàu mẫu 6

1 Tên tàu,số IMO

( theo đăng ký IMO)

TRANSCO SKY

9167693

VĂN MINH 68

9669641

VIETSUN FORTUNE9438339

3 Nguồn gốc tàu mẫu http://xm.vr.org.vn/

tổng hợp

Tàu hàng tổng hợp

Tàu hàng tổng hợp

k: hệ số hể đến các phần nhô của thân tàu, thường lấy k=1,005.

: Khối lượng riêng nước biển, =1,025 (t/m3)

Chọn hệ số lợi dụng lượng chiếm nước theo trọng tải

Hệ số lợi dụng lượng chiếm nước ηD có quan hệ mật thiết đến kiểu loại , hình thức kết cấu, tốc độ tàu và loại máy trang bị

Hệ số lợi dụng lượng chiếm nước theo trọng tải:

Δ msb – lượng chiếm nước sơ bộ, Δmsb= DW/ηDW = 8500/0,72 = 11805.556 tấn.

Xác định chiều dài tàu:

Chiều dài tàu xác định thông qua chiều dài tương đối:

Tàu mẫu2

Tàu mẫu3

Tàu mẫu4

Tàu mẫu 5

Tàu mẫu 6

Chọn l = 4,9

Với vs= 14 knot , tốc độ tàu.

Δ = 11805,556 tấn, lượng chiếm nước sơ bộ

ρ = 1,025 tấn/m3, khối lượng riêng của nước

→ L = 110,658 m Chọn chiều dài sơ bộ là: L= 111 m

0,514 0,514.14

0, 2209,81.109

S

v v

Tàu mẫu2

Tàu mẫu3

Tàu mẫu4

Tàu mẫu5

Tàu mẫu 6

Từ ([2]-Công thức 9.64 -T175) và từ tàu mẫu

 Chọn hệ số béo thể tích CB= 0,78

Hệ số béo sườn giữa

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

Mối quan hệ giữa CB và CM được tuyến tính hóa như sau :

C M = 0,926 + 0,085CB ± 0,004 = 0,993 ± 0,004 , (6.20) ([2]

Chọn hệ sơ bộ hệ số béo sườn giữa CM = 0,993

Hệ số béo dọc tàu, hệ số béo đường nước, hệ số béo thẳng đứng.

a) Hệ số béo dọc tàu CP

0,785

B P M

C C C

Xác định chiều rộng tàu, chiều chìm tàu và chiều cao mạn:

Ta có : Δsb = k.ρCBLBT Trong đó :

Δsb = 11805,556 tấn Lượng chiếm nước sơ bộ của tàu thiết kế

k = 1,007 Hệ số kể tới phần nhô, chiều dày tôn thuộc bề mặt ngâm nước của tàu

ρ = 1,025 ( t/m3 ) Khối lượng riêng của nước biển

CB = 0,78 Hệ số béo thể tích

L = 111 m Chiều dài tàu thiết kế

→ BT = 132,104 m2

Nhận giá trị bT = B/T được chọn nằm trong khoảng (2,376÷ 3,078) của tàu mẫu

h T = D/T = 1,15 - 1,45 với tàu hàng đi biển cỡ vừa và nhỏ

([9]-Bảng 1.2b/trang 16).và của tàu mẫu nằm trong khoảng (1,231-1,576)

2.2 Tính nghiệm lại các thông số sơ bộ

2.2.1 Nghiệm lại lượng chiếm nước

Theo phương trình sức nổi: Δm = k.ρCBLBd

Theo các thông số k, ρ, CB và L, B, d như trênta có :

Vậy: ∑Δm = 0,805 % < 2,5% ( thỏa mãn )

Kết luận : thông số của tàu thoả mãn lượng chiếm nước

2.2.2.Tỷ số L/B

Theo bảng 2.7/STKTDT đối với tàu hàng ta có : L/B = 5,5 - 8,0

Theo tính toán ta có : L/B = 6,09thỏa mãn

2.2.3 Tỷ số D/d

Theo bảng 2.8/STKTDT đối với tàu hàng ta có : D/d = 1,15 - 1,45

Theo tính toán ta có : D/d = 1,38 thỏa mãn

2.2.4 Tỷ số B/d

Theo thống kê tàu hàng hiện đại : B/d = 2,0 - 2,6

Theo tính toán : B/d = 2,53 thỏa mãn

2.3 Nghiệm lại khối lượng tàu theo các kích thước chủ yếu

2.3.1 Khối lượng tàu không Δ 0

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

0 mvt mtbh mm m

Trong đó:

mvt - khối lượng thân tàu

mtbh- khối lượng các trang thiết bị, hệ thống…

mm - khối lượng trang thiết bị năng lượng

mΔ - khối lượng dự trữ lượng chiếm nước

*Khối lượng thân tàu mvt:

mvt = mv + mtt, tấnTrong đó:

mv - khối lượng phần thân chính của vỏ tàu

mtt - khối lượng phần thượng tầngKhối lượng phần thân chính của vỏ tàu được xác định theo công thức:

Các giá trị của k được cho ở bảng sau:

Với các thông số tàu: L = 111 m; B = 18,2 m; D = 10,2m.

mtbh = 888,49 tấn

*Khối lượng trang thiết bị năng lượng:

2

1.Nek m

Để tính được N ta đi giải quyết bài toán thiết kế chong chóng cho tàu

Lựa chọn phương pháp tính

-Phương pháp lựa chọn để tính toán là Holtrop-Mennen

-Giới hạn của phương pháp và các thông số của tàu theo phương pháp:

R B– Lức cản áp suất bổ sung mũi quả lê

R A – Hiệu chỉnh lực cản từ tàu mô hình sang tàu thực

C

C = C

C 13 –Hệ số, C13= 1+0,003

C AP= 0 –Với sườn bình thường ở đuôi tàu

C 12 –Hệ số, Với T/L> 0,05 ,C12= (T/L)0,2228446

1.2.2.Tính lực cản phân nhô ra khỏi thân tàu

Lực cản phân nhô ra khỏi thân tàu được tính theo công thức:

T F–Mớn nước đo tại mũi,

h B –Chiều cao cách chuẩn của tâm diện tích ABT ,

Tính lực cản áp suất bổ sung mũi quả lê

Lực cản áp suất bổ sung mũi quả lê được tính theo công thức:

trong đó:

P B –Hệ số liên quan đến chiếu sâu ngập nước mũi quả lê, PB= 0

Fr i –Hệ số

1,5 BT 3

0,56A

C = BT(0,31 A +T - h

0,56 A

P = (T - 1,5h )

s i

v

Fr =

Hiệu chỉnh lực cản do điều chỉnh từ mô hình sang tàu thực

Hiệu chỉnh lực cản do điều chỉnh từ mô hình sang tàu thực được tính theo công thức:

c¸c gi¸ trÞ tÝnh to¸n

Từ bảng tính toán ta vẽ được đồ thị lực cản và công suất kéo của tàu (Hình 2.1)

Ứng với giá trị vận tốc của tàu là 14 knot ta được :

Lực cản của tàu RT = 327.01 (kN)Công suất kéo của tàu PE = 2355 (kW)

Hiệu suất chong chóng lấy gần đúng P 0,61

Hiệu suất đường Trục lấy gần đúngT 0,98

Dự trữ công suất máy 15% Ne

Tại vân tốc tàu theo thiết kế v=14 knost

Công suất máy cần thiết

43650,85

Tên máy: 7L35MC; Hãng sản xuất: MAN B&W; Công suất định mức: PS =4550 (kW); Vòng quay định mức: NH = 210 (rpm); Số kì: 2; Số xy lanh: 6;

Chiều dài: 3600 mm; Khối lượng: 75000 kg

*)Thiết kế chong chóng

**)Chọn vật liệu chế tạo

Theo quy phạm phân cấp và đóng tàu biển vỏ thép QCVN 2010 (Bảng 7A/7.3), chọn vật liệu làm chong chóng là hợp kim đồng

- Loại: Đồng thau mangan đúc cấp 1.

Kt = 0,70,9 cho bánh lái dạng thoát nước Chọn kT = 0,8

**)Chọn sơ bộ đường kính chong chóng:

- Chọn sơ bộ công suất của động cơ

k = 0,5 ÷ 0,7 – hệ số

PE – công suất kéo của tàu, kW

- Chọn sơ bộ vòng quay của chong chóng:

Từ bảng 9.2 “ Giới hạn thay đổi vòng quay hợp lý của chong chóng” trang 103 - Sách Thiết bị đẩy tàu thủy - Ta chọn vòng quay chong chóng n = 220 (rpm)

Vì K< 1 và KDT< 2 nên ta chọn số cánh chong chóng là: Z = 4

Vậy chọn số cánh chong chóng Z = 4

**) Tính các yếu tố cơ bản của chong chóng

- Chọn tỷ số đĩa theo điều kiện bền

Chọn theo điều kiện bền thì:

3 min

D: Đường kính sơ bộ chong chóng [m], D = 3,663 (m)

δmax Chiều dày tương đối của chong chóng ở mặt cắt bán kính tương đối

A = 0,55 A

Ta có được công suất máy chính là N = 4550 kW

Công suất tổ hợp thiết bị năng lượng là Ne = 5232.5 kW

Khối lượng trang thiết bị năng lượng: mm = 487,098 tấn

*Dự trữ lượng chiếm nước:

'. m

m  m 

m1401 – khối lượng thuyền viên và hành lý: m1401 = nTV.a

trong đó: nTV – số thuyền viên, nTV = 24 người

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

m1401 = 3,6 tấn

m1402 – khối lượng lương thực, thực phẩm: m1402 = nTV.b.t

trong đó: b – dự trữ thực phẩm cho một thuyền viên trong 1 ngày đêm

b = (3÷5) kg/người/ngày;

t – thời gian hành trình của tàu; t = 8 ngày

m1402 = 0.96 tấn

m1403 – khối lượng nước uống và nước sinh hoạt: m1403 = nTV.c.t

trong đó: c – dự trữ nước ngọt cho một người trong một ngày đêm,

t – thời gian hành trình; t = 192 (giờ)

STT Khối lượng thành phần Kí hiệu Đơn vị Giá Trị

2 Khối lượng các thiết bị và hệ thống mtbh tấn 888,49

5 Khối lượng thuyền viên, dự trữ LTTP và

7 Khối lượng nhiên liệu dự trữ m16 tấn 135,024

Vậy tàu thiết kế đảm bảo yêu cầu về chòng chành.

+ Khoang mũi,khoang đuôi

Theo qui phạm phân cấp và đóng tầu biển vỏ thép 2010

Lm,đ = [0,05 � 0,08]LPP= (5,55  8,88) (m)

Chọn : Lđ = 6 (m)

Chọn : Lm = 7,8 (m)

+ Khoang máy

Chiều dài khoang máy

Lm=(0,12� 0,13)LPP= ( 13,32 �14,43 ) (m)Chọn : Lmáy= 14 (m)

+ Khoang hàng

Theo chiều dài tàu gồm có 4 khoang hàng , mỗi khoang có chiều dài 20,8m

b Theo chiều cao tàu

Khu vực khoang hàng theo qui phạm phải bố trí đáy đôi

Chiều cao đáy đôi không nhỏ hơn trị số

h �B  (m)

Lấy chiều cao đáy đôi bằng 1,2 (m)

c Theo chiều rộng tàu

Phần khoang hàng có một vách dọc ở vị trí mặt phẳng dọc tâm

Khoang Từ

sườn

Đến sườn

Khoảng sườn ( mm ) Chiều dài ( m)

Lkh – Chiều dài vùng khoang hàng, Lkh = 83,2 m

CBP – hệ số béo thể tích của vùng khoang hàng

Sai số < 2,5% vậy dung tích thỏa mãn

Thông số chủ yếu của tàu:

Bảng: Các thông số chủ yếu của tàu

PHẦN III:

XÂY DỰNG TUYẾN HÌNH LÝ THUYẾT

3.1.Phương án thiết kế

Hình dáng của tàu ảnh hưởng đến chất lượng thủy động của tàu Đường hình dáng có quan

hệ khăng khít và ảnh hưởng trực tiếp đến tốc độ tàu, khả năng hàng hải, tính ổn định, tính điều khiển Việc sắp xếp các trang thiết bị trên tàu, dung tích khoang hàng và điều kiện côngnghệ của nhà máy đóng tàu, những yếu tố này mâu thuẫn với nhau trong quá trình thiết kế

Do đó khi thiết kế đường hình dáng thân tàu phải xem xét cho các đặc tính thân tàu là tốt nhất:

- Tối ưu về mặt sức cản

- Phối hợp với sự làm việc của thiết bị đẩy

- Đảm bảo cho tàu vận hành tốt trong quá trình hành hải trên biển

Thông thường khi xây dựng đường hình dáng người ta sử dụng 3 phương pháp chủ yếu đó là:

- Thiết kế mới

- Thiết kế theo bể thử

- Thiết kế bằng cách tính chuyển đồng dạng từ tàu mẫu

Lựa chọn phương pháp thiết kế mới

3.2.Xây dựng tuyến hình

3.2.1 Thông số chủ yếu của tàu thiết kế

Bảng: Thông số chủ yếu của tàu

7 Hệ số béo đường nước CWP 0,871

8 Hệ số béo sườn giữa CM 0,993

9 Hệ số béo dọc CP 0,785

3.2.2 Lựa chọn dạng sống mũi, sống đuôi, dạng sườn

Hình dáng mũi tàu: Dạng mũi của tàu có ảnh hưởng lớn đến sức cản của tàu Do tàu có trọng tải DW = 8000 T, chạy với tốc độ v = 14 knot nên ta chọn mũi có dạng mũi quả lê để giảm sức cản của sóng

- Hình dáng đuôi : Chọn đuôi tuần dương hạm

Dạng sườn:

+ Vùng giữa tàu : Sườn dạng chữ U

+ Vùng đuôi tàu : Sườn dạng chữ U vừa

+ Vùng mũi: Sườn dạng chữ U vừa

3.2.3.Đường cong diện tích đường sườn:

Đường cong diện tích sườn thể hiện sự phân bố lượng chiếm nước theo chiều dài tàu Sự phân bố này có ảnh hưởng quan trọng tới sức cản Để xây dựng đường cong diện tích sườn,

ta xác định chiều dài các đoạn thon mũi e, thân ống m, và thon đuôi r Trị số của chúng xác định dựa theo bảng 4.6 trang 204,STKTĐT tập 1 phụ thuộc vào hệ số béo thể tích CB

Đối với tàu có hệ số béo CB = 0,78

Chiều dài đoạn thon mũi Le = 25,5%L = 28,305 m

Chiều dài đoạn thân ống Lm = 39%L = 43,29 m

Chiều dài đoạn thon đuôi Lr = 35,5%L = 39,405 m

Hoành độ tâm nổi tính theo công thức của Holtrop Menden:

14 8 28

B P

Với C C Pe, Pr là hệ số béo thon mũi, đuôi

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 3.1

1

Ta có bảng tính nghiệm lại thể tích và hoành độ trọng tâm tàu theo đường cong diện tích sườn ngâm nước:

Với Δm = 11710,483 (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

m B

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

3.2.4 Xây dựng đường cong đường nước thiết kế

Đường cong đường nước thiết kế được thiết kế bằng phương pháp cân bằng diện tích

Các thông số của ĐNTK gồm có

Nửa góc vào nước 1/2θ = 32,50

Diện tích ĐNTK được tính theo công thức:

S = CWPLB = 1759,594 m2Trong đó:

L = 111 m – Chiều dài tàu

B = 18,2 m – Chiều rộng tàu

CWP = 0,871 – Hệ số béo ĐNHoành độ tâm đường nước thiết kế Xf

Hoành độ tâm đuờng nước thiết kế

S S S

325,578

i i f

3.3 Xây dựng sườn giữa

Sườn giữa có dạng đáy bằng mạn phẳng, hông lượn tròn

Bán kính cong hông được tính theo công thức sau:

3.4 Thiết kế các sườn còn lại

Việc xây dựng đường sườn ta thực hiện bằng phương pháp I.A.Iacovlev

Các yêu cầu liên quan:

Đường cong diện tích sườn

Đường nước thiết kế

Quá trình thực hiện đươc thực hiện theo các bước sau:

+) B1: Dựng hình chữ nhật có 1 cạnh là chiều chìm tàu và 1 cạnh là yitk (yitk được đo trên tung độ đường nước TK)

+) B2: Trên chiều rộng còn lại của hcn đặt 1 đoạn thẳng có đọ dài là yitb với yitb= ωi/2T là tung độ sườn thứ I, ωi là diện tích ngâm nước sườn thứ I (xác định từ đường cong DTS)+) B3: Kẻ đưng chéo của hcn vừa dựng và kẻ đường thẳng đứng từ yitb lên và cắt yitk.+)B4: Từ giao của đường chéo va đường thẳng đứng vừa dưng kẻ 2 đường thăng tới 2 góc còn lại của hcn

+) B5: Vẽ đương cong sao cho diện tích phần lồi ra bằng phần lõm vào

Lần lượt xây dựng các đường sườn ta có các bảng tính diện tích sườn