Đây là bài đồ án mẫu tính toán thiết kế hệ thống neo thủy lực. Tính toán từ chi tiết của hệ thống cũng như cách bố trí các chi tiết trên tàu. Các bạn nào cần bản vẽ CAD mẫu xin hãy nhắn email mình sẽ gửi cho các bạn tham khảo.
Trang 1NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN
Trang 2
MỤC LỤC Trang
Lời mở đầu……… 9
Chương 1.Giới thiệu chung………11
I.Giới thiệu về tàu thiết kế……… 11
II.Tổng quan về hệ thống thiết bị neo……….11
1.Khái niệm và phân loại ……… 11
2.Yêu cầu và nhiệm vụ… ……….12
3.Các bộ phận cơ bản của thiết bị neo………12
3.1 Neo……….12
3.2 Cáp neo……… 17
3.3 Lỗ thả neo……… 18
3.4 Máy neo……….19
3.5 Hãm xích neo……….20
3.6 Hầm xích neo……….22
3.7 Cơ cấu giữ và nhã gốc xích neo……….23
Chương 2.Phân tích và lựa chọn phương án thiết kế……….25
I.Phương án bố trí hệ thống neo mũi……….25
II.Phân tích lựa chọn và tính toán các thành phần của hệ thống neo……….25
1.Lựa chọn neo………25
2.Lựa chọn xích neo………26
3.Bố trí và lựa chọn thùng chứa xích neo……… 26
4.Lựa chọn bộ hãm xích neo……… 27
5.Lựa chọn thiết bị giữ và nhả gốc xích neo……… 27
6.Lựa chọn ống dẫn xích neo……….27
7.Lựa chọn kiểu tời neo……… 27
Chương 3.Nội dung tính toán thiết kế……… 30
Trang
Trang 3I.Phương pháp tính toán các bộ phận cơ bản của thiết bị neo……… 30
II.Tính toán thiết bị neo……….30
1.Đặc trưng cung cấp……….30
2.Tính chọn neo……….31
3.Chọn xích neo……….32
4.Tính toán bộ hãm xích neo……….32
5.Tính toán lỗ thả neo………33
6.Bố trí và chọn thùng chứa xích neo………34
7.Tính toán ống dẫn xích neo vào thùng xích………35
8.Tính toán thiết bị giữ và nhả gốc xích neo……… 35
9.Tính toán tời neo……….36
9.1 Lựa chọn sơ đồ động………36
9.2 Xác định các thông số cơ bản của tời neo……… 37
9.2.1 Xác định tốc độ thu neo……… 37
9.2.2 Xác định lực kéo lớn nhất khi thu neo………37
9.2.3 Xác định bán kính đĩa xích……….38
10.Tính động cơ thủy lực và phân phối tỷ số truyền……… 39
10.1 Xác định công suất yêu cầu……… 39
10.2 Chọn động cơ thủy lực……… 39
10.3 Phân phối tỷ số truyền……… 40
11.Tính toán hệ thống thủy lực……… 41
11.1 Sơ đồ nguyên lý làm việc của hệ thống………41
11.2 Nguyên lý làm việc của hệ thống……….41
11.3 Tính chọn đường ống dẫn dầu……… 42
11.4 Tính thủy lực đường ống và chọn bơm……….43
Trang 11.5 Tính chọn bơm thủy lực……… … 47
Trang 411.6 Tính chọn động cơ điện lai bơm thủy lực……… 47
12.Tính toán trục tải………48
12.1 Chọn vật liệu chế tạo……….48
12.2 Tính chọn sơ bộ trục tải………48
12.3 Tính gần đúng đường kính trục tải……… 49
12.3.1 Định sơ bộ các kích thước chủ yếu………49
12.3.2 Tính toán trục tải theo sơ đồ chiệu lực……… 50
13.Tính chọn ly hợp……… 52
13.1 Các yêu cầu của ly hợp……… 53
13.2 Tính chọn ly hợp……… 53
13.2.1 Chọn ly hợp……… 53
13.2.2 Tính toán ly hợp vấu……….54
14.Tính chọn khớp nối……….56
15.Tính toán gối đỡ trục……… 57
15.1 Chọn loại ổ đỡ và vật liệu làm ổ đỡ………58
15.2 Tính toán ổ đỡ trượt………59
16.Tính chọn phanh……….60
16.1 Lựa chọn phanh……… 60
16.2 Tính chọn phanh……….60
16.3 Tính chọn sơ bộ đường kính bánh phanh………60
16.4 Lực vòng trên bánh phanh……… 61
16.5 Lực căng trên nhánh băng đi ra S2……… 61
16.6 Lực căng trên nhánh băng đi vào S1……… 62
16.7 Chiều rộng bánh phanh……… 62
Trang 16.8 Số lượng đinh tán và đường kính đinh tán……… ………62
16.9 Chiều dày bánh phanh……….63
Trang 516.10 Chiều dài 1 băng phanh………63
16.11 Tính toán lực dọc trục vít……….63
16.12 Đường kính trung bình của trục vít……… 64
16.13 Chiều cao đai ốc……… 64
16.14 Đường kính ngoài của đai ốc……… 64
16.15 Chiều dài phần cắt ren……….65
16.16 Kiểm tra điều kiện tự hãm……… 65
16.17 Kiểm tra bền trục vít theo điều kiện bền……… 65
16.18 Tính toán momen xoắn của lực ma sát trên trục vít……….66
16.19 Lực vòng quay vít cần thiết để hãm phanh Pq……….68
16.20 Số vòng quay cần thiết để đóng ( mở ) phanh……….68
16.21 Kiểm tra độ hao mòn của băng phanh……….69
17 Tính chọn tang ma sát đơn……….69
18.Thử thiết bị neo………70
HÌNH ẢNH Hình 1.1 Sơ đồ phân loại thiết bị neo………12
Hình 1.2 Neo hải quân……… 13
Hình 1.3 Neo 1 lưỡi……… 14
Hình 1.4 Neo Matroxov hàn……… 15
Hình 1.5 Neo Matroxov đúc……… 15
Hình 1.6 Neo Holl……… 16
Hình 1.7 Neo Grudong……… 16
Hình 1.8 Cấu tạo xích neo……… 17
Hình 1.9 Lỗ thả neo nghiêng……… 18
Hình 1.10 Sơ đồ phân loại máy tời neo……….19
Hình 1.11 Hãm vít ma sát……… 21
Trang 6Hình 1.12 Bộ hãm lệch tâm……… 21
Hình 1.13 Bộ hãm chốt chèn……….22
Hình 1.14 Hầm xích neo………23
Hình 1.15 Thiết bị giữ và nhả gốc xích neo……… 24
Hình 2.1 Máy neo và tời neo thủy lực……… 29
Hình 3.1 Neo Holl……… 32
Hình 3.2 Bộ hãm vít ma sát……… 33
Hình 3.3 Lỗ thả neo nghiêng……… 34
Hình 3.4 Thùng chứa xích neo……… 35
Hình 3.5 Thiết bị giữ và nhả gốc xích neo……….36
Hình 3.6 Sơ đồ động của tời neo thiết kế……… 37
Hình 3.7 Chiều dài của bước xích và đĩa hình sao………38
Hình 3.8 Sơ đồ nguyên lý của hệ thống thủy lực……… ………41
Hình 3.9 Sơ đồ các thông số tính toán trục tải……… 49
Hình 3.10 Sơ đồ tính toán trục tải……….50
Hình 3.11 Sơ đồ momen uốn trục tải………51
Hình 3.12 Ly hợp ma sát côn………52
Hình 3.13 Ly hợp vấu………53
Hình 3.14 Các kích thước của ly hợp vấu……… 54
Hình 3.15 Khớp nối trục răng………57
Hình 3.16 Ổ đỡ trượt……… 58
Hình 3.17 Ổ đỡ chặn………58
Hình 3.18 Các thông số kích thước ổ trượt……… 59
Hình 3.19 Phanh băng……… 61
Hình 3.20 Trục vít và đai ốc……… 65
Hình 3.21 Phanh tời neo………67
Hình 3.22 Tang trống dây chằng buộc……… 69
Trang 8LỜI MỞ ĐẦU
Hiện nay ở nước ta ngành vận tải biển là một ngành kinh tế đóng vai trò quan trọng và không thể thiếu đối với nền kinh tế toàn cầu nói chung và nền kinh tế nước
ta nói riêng, đặc biêc đối với nước ta có một bờ biển khá dài khoảng 3260 km, nhằm
để khai thác đánh cá, chuyên chở hàng hóa, con người từ khu vực này sang khu vực khác, từ nước này sang nước khác, từ châu lục này sang châu lục kia , mà phương tiện chủ yếu để vận chuyển trên biển đó là tàu thủy các loại
Trong quá trình hoạt động trên biển tàu có thể dừng lại trên biển do sự cố hoặc phải dừng lại tránh gió bão cũng như khi vào cảng để cố định tàu không bị trôi dạt do sóng biển Một bộ phận vô cùng quan trọng không thể thiếu của tàu nhằm để thực hiện chức năng cố định tàu trên biển đó là hệ thống thiết bị neo tàu thủy
Hệ thống thiết bị neo tàu thủy nói riêng và thiết bị mặt boong nói chung là các thiết bị phụ của con tàu nhưng nó là vai trò vô cùng quan trọng đối với quá trình hoạt động của tàu nhất là trong hành trình đi từ nơi này đến nơi khác, trong quá trình đó buộc tàu phải neo đậu ở cảng, trên biển để cập cảng bốc dỡ hàng hóa hoặc tránh gió bảo trên biển Vì vậy nó là bộ phận không thể thiếu trong quá trình hoạt động lâu dài của tàu thủy
Việc tính toán thiết kế hệ thống neo tàu thủy trên cơ sở sau khi đã có kết cấu thân tàu, có được các thông số đầy đủ của con tàu bởi vì khi thiết kế hệ thống neo tàu ta phải dựa trên các thông số cụ thể đó để đảm bảo hệ thống neo sau khi được thiết kế ra đảm bảo các yêu cầu cần thiết phục vụ cho một con tàu cụ thể như đảm bảo độ tin cậy trong mọi trường hợp xảy ra khi neo tàu, đảm sự bố trí hợp lí trên boong tàu để việc di chuyển, đặt các thiết bị trên boong phù hợp với diện tích boong, hoạt động dễ dàng khi làm việc
Để hệ thống thiết bị neo tàu làm việc ổn định an toàn và hiệu quả ta phải thiết
kế thiết bị neo sao cho hợp lí đảm bảo đáp ứng đầy đủ các yêu cầu đặt ra Xuất phát từ những yêu cầu đó, em nhận được đề tài :” Thiết kế hệ thống neo thủy lực cho tàu dịch
vị dầu khí”
Trang 9Nội dung chủ yếu của đề tài là thiết kế hệ thống neo của tàu kiểm ngư sử dụng động cơ thủy lực, nhằm tăng khả năng làm việc ổn định của thiết bị neo Do thời gian
có hạn, kiến thức và kinh nghiệm thực tế còn hạn chế, chắc chắn trong đề tài không tránh khỏi những thiếu sót Rất mong nhận được những ý kiến đóng góp của các thầy giáo và các bạn
Em xin chân thành cảm ơn nhà trường các thầy trong bộ môn thiết bị tàu đã trang bị cho em những kiến thức cần thiết và tạo điều kiện thuận lợi để em hoàn thành tốt đề tài này
Trang 10Chương 1: GIỚI THIỆU CHUNG
- Công suất máy 2x4080 HP
- Vùng hoạt động: Vùng hạn chế III Tàu chạy ven biển, chạy trong các vịnh mà phạm vi hoạt động trong trường hợp do Đăng Kiểm quy định với chiều cao sóng h 3% ≤ 3 m
1 Khái niệm và phân loại
Thiết bị neo là một tổ hợp kết cấu, cơ cấu dùng để neo tàu (cố định tàu) Hệ thống neo cùng các thiết bị hỗ trợ trên tàu, phương tiện nổi đảm bảo cho tàu, phương tiện nổi đó giữ được tư thế “đứng” trên biển, tại cảng hoặc những vị trí chỉ định khác, thường cách xa bờ hoặc nơi buộc cố định, nhờ neo bám vào nền cùng xích nối neo với phương tiện Hệ thống này, trong trường hợp thông dụng bao gồm: neo, xích neo, tời neo, lỗ luồn neo, xích và hãm xích neo
Sơ đồ phân loại thiết bị neo: Thiết bị neo
Máy neo
nằm
Máy neo đứng
Máy neo
có tời kéo
Máy neo đứng
Máy neo có tời kéo
Trang 11Hình 1.1 Sơ đồ phân loại thiết bị neo
2 Yêu cầu – nhiệm vụ
Thiết bị neo có nhiệm vụ đảm bảo độ tin cậy neo tàu khi cần thiết trong mọi
trường hợp và mọi điều kiện
Thiết bị neo cần được thiết kế và thử nghiệm sao cho đảm bảo các yêu cầu sau:
- Đảm bảo độ tin cậy neo tàu trong mọi vị trí và trong mọi trường hợp
khi gió, dòng chảy và sóng đồng thời tác dụng lên thân tàu
- Thao tác nhanh khi thả vào nhổ neo cũng như khi cố định neo vào tàu
- Các thiết bị hãm như phanh, hãm cáp neo và cơ cấu giữ và nhả gốc xích neo phải làm việc tin cậy
3 Các bộ phận cơ bản của thiết bị neo
3.1 Neo
Dùng để giữ chặt dây cáp neo vào nền đất Neo được chia ra: Neo dừng, neo
đuôi và neo nhỏ
- Neo dừng (neo đứng): dùng để cố định tàu
- Neo đuôi: để tránh tàu đang neo tự quay hoặc giữ tàu khi có gió thổi thẳng vào mạn tàu
- Neo nhỏ: để giữ tàu khi tàu bị trôi dạt
- Neo đuôi hoặc neo nhỏ chỉ được dùng trên tàu có trọng tải không
lớn lắm Các loại neo tàu
Neo tàu có nhiều loại và được chia theo các nhóm chính : neo có thanh
ngáng (lưỡi cố định hoặc quay), neo không có thanh ngáng và neo chuyên dùng
- Neo có thanh ngáng gồm:
+ Neo hải quân : là neo có thanh ngáng và lưỡi cố định Kết cấu,
kích thước và trọng lượng của neo đã được tiêu chuẩn hóa Neo hải quân
thường được sử dụng có trọng lượng từ 10 đến 3000kg Neo hải quân kết cấu đơn
giản, có lực bám cao và độ tin cậy đối với tất cả các loại nền Nhược điểm của loại
neo này là có thanh ngáng nên nhổ neo chậm và có khi bị vướng Neo hải quân có
Trang 12thể dùng làm neo đứng trên các tàu biển chuyên dụng cần thiết bị neo sâu hoặc
dùng làm neo hãm hay neo phụ
Hình 1.2 Neo hải quân
1-Lưỡi , 2-Thân neo, 3-Mani, 4-Thanh ngáng, 5-Chốt an toàn
+ Neo một lưỡi: là neo có thanh ngáng và một lưỡi cố định Neo được tiêu chuẩn hóa, Neo một lưỡi được dùng làm neo đứng hoặc neo để định vị trên các đội tàu
Trang 13+Neo Matroxov: là neo có thanh ngáng và lưỡi quay Kết cấu, kích thước và trọng lượng neo được tiêu chuẩn hóa Được chế tạo theo phương pháp hàn khi trọng lượng từ 5 – 100 kg hoặc đúc khi trọng lượng từ 250 – 1500 kg Do lực bám lớn đặc biệt
ở neo có trọng lượng nhỏ nên neo Matroxov được dùng nhiều trên trên các loại tàu có lực dãn nước nhỏ như xuồng, tàu cá, tàu kéo, v.v…Khi làm việc với các nền cứng lực bám của neo Matroxov giảm xuống rõ rệt Thông thường loại neo này chỉ dùng cho tàu nội thủy
Hình 1.4 Neo Matrôxov hàn Hình 1.5 Neo Matrôxov đúc
1 Lưỡi quay được; 2 Thân; 1 Lưỡi quay được; 2 Thân;
3 Mani; 4 Thanh ngáng 3 Mani; 4 Thanh ngáng
- Neo không có thanh ngáng: bao gồm :
Trang 14+ Neo Holl: là neo không có thanh ngáng, lưỡi quay Kết cấu, kích thước và trọng lượng neo được tiêu chuẩn hóa Neo Holl thường được chế tạo bằng phương pháp đúc, trọng lượng từ 100 đến 8000 kg Các kích thước chính của neo trong bảng 1 Mặc dù lực bám không lớn nhưng neo Holl được sử dụng rộng rãi trên các tàu biển và tàu nội thủy
Ưu điểm chủ yếu của loại neo này là chế tạo đơn giản, làm việc tin cậy, không nguy hiểm cho các tàu khác ( khi nước cạn ), không làm rối cáp neo, đặt neo dễ dàng vào lỗ thả neo, thay thế các bộ phận neo dễ dàng Nhược điểm của loại neo này là có thể bị kẹt tại lỗ thả neo khi kéo neo
Hình 1.6 Neo Holl
1 Lưỡi; 2 Thân neo; 3 Maní; 4 Đế
+ Neo Grudông: Neo này có đặc trưng tương tự như neo Holl Theo quy phạm, neo Grudông được làm neo đứng trên các tàu biển
Trang 15- Các loại neo khác :
Neo spec có cấu tạo giống neo Holl Chỉ khác là trọng tâm của thành phần quay ( lưỡi ) trùng với trục quay, vì thế khi kéo neo vào lỗ thả neo lưỡi có thể lựa được vị trí cần thiết Kéo neo này vào lỗ thả neo dễ dàng hơn neo Holl
- Đoạn tại neo: gồm vòng nối maní và một số lượng mắt xích cần thiết
- Đoạn giữa: thường dài từ 25 đến 27,5m đoạn giữa được chọn theo tính toán Nếu số lượng mắt xích chọn từ chiều dài tính toán xích neo không chẵn có thể chọn đoạn xích bên mạn phải dài hơn bên mạn trái
- Đoạn cuối: được cấu tạo từ những mắt chuyên dùng liên kết với thiết bị nhả khâu cuối của xích neo
Hiện nay ngoài những loại xích thông thường người ta còn chế tạo xích hàn hoặc đúc có
độ bền cao Kích thước và kết cấu của xích neo được tiêu chuẩn hóa
Trang 16
Hình 1.8 Cấu tạo xích neo
1-mắc xích, 2-mắc xích liên kết, 3-thanh ngáng tăng cường , 4- mani
3.3 Lỗ thả neo
Là vị trí để đặt neo khi tàu chạy và dẫn hướng cáp neo khi thả và nhổ neo
Trên tàu hay dùng hơn cả là lỗ thả neo thông thường Những yêu cầu cơ bản của lỗ thả neo thông thường:
- Khi nhổ neo, neo không di lệch sang mạn kia lúc tàu chòng chành 50
- Thân neo cần đi lọt hẳn vào lỗ thả neo ở bất cứ vị trí nào của lưỡi
- Khi thân neo nằm lọt vào lỗ thả, lưỡi neo phải tựa chắc vào vỏ mạn tàu hoặc hốc (nếu có), còn đế neo tựa vào gia cường mép của lỗ
- Neo dễ dàng thả khỏi hốc dưới tác dụng của tự trọng
- Khi đã nằm lọt vào lỗ, neo không chạm xuống mặt nước hoặc gây cản khi tàu chuyển động
- Chiều dài của lỗ thả neo phải vừa đủ để thân neo nằm lọt vào nó
- Trên tàu có nhiều boong phần lỗ khoét ở mạn phải bố trí ở mạn sao cho ống dẫn không chạm vào boong dưới
- Lỗ thả neo ở phần boong mạn, phải và ống dẫn phải bố trí sao cho độ gãy khúc của xích neo là nhỏ nhất
Trang 17
Hình 1.9 Lỗ thả neo nghiêng
1- Phần lỗ tạo boong, 2- Phần lỗ tại mạn
Các kích thước cơ bản của lỗ và ống dẫn:
- Đường kính trong ống dẫn Dt = (8 - 10) dx
- Bán kính lượn tròn của lỗ R = (9 - 10) dx
- Chiều dày ống dẫn (Phần làm việc và không làm việc) St ≥ 0,4dx
- Chiều dài lỗ thả lt = 1853 Q (mm) (với Q_trọng lượng neo (kg))
- Để đảm bảo neo tự rơi khi nhả phanh cơ cấu neo, góc β cần chọn lớn hơn 30o, thông thường góc nghiêng lỗ β = 30 - 45o Nếu góc β vì điều kiện nào đó phải chọn nhỏ hơn 30o
thì đường kính lỗ phải chọn tăng lên
Trang 18- Nhổ neo: Kéo tàu về phía neo, nhổ và nâng neo khỏi mặt đất và cuối cùng kéo neo
vào lỗ thả neo
Phân loại:
Hình 1.10 Sơ đồ phân loại máy tời neo
- Máy neo tay: Thường có hai loại là máy neo tay kiểu đứng và máy neo tay kiểu nằm
+ Máy neo tay kiểu đứng được dùng trên:
- Tàu biển có trọng lượng neo Q ≤ 200kg
Tàu sông có trọng lượng neo Q ≤ 300kg
+ Máy neo tay kiểu nằm được dùng trên:
- Tàu biển có trọng lượng neo Q ≤ 300kg
- Tàu sông có trọng lượng neo Q ≤ 400kg
Theo quy phạm trên các tàu biển có Nc ≤ 200 có thể trang bị máy neo tay
- Máy neo điện: Là máy ne o có truyền động điện (kiểu đứng và nằm) đã được tiêu
chuẩn hóa, có thể điều khiển tại chỗ, từ xa hoặc tự động thường dùng cho các loại tàu
biển cở trung bình có trọng lượng neo ≤ 8500 kg
- Máy neo thủy lực : thường được dùng trên các đội tàu vận tải lớn Loại này có ưu điểm
điều chỉnh tốc độ rất êm, độ tin cậy làm việc rất cao, trọng lượng và kích thước nhỏ
Trang 19Dùng để hãm cáp neo khi thả neo và giữ neo tại lỗ thả neo khi tàu chạy
Được bố trí trên boong tàu giữa máy neo và ống dẫn xích neo thường có nhiều dạng và được tiêu chuẩn hóa
Trang 20Hình 1.12 Bộ hãm lệch tâm
1-Thân bộ hãm, 2-Thanh ngáng, 3-Xích neo
- Hãm bằng chốt chèn : Dùng cho xích neo cỡ lớn
Trang 21
Hình 1.13 Bộ hãm chốt chèn
1-Thân bộ hãm, 2-Chốt chèn, 3-Xích neo
3.6 Hầm xích neo Dùng để chứa xích neo
Hầm xích neo dùng để chứa xích neo trên tàu Bố trí hầm xích neo phụ thuộc vào bố cục toàn tàu Đối với neo mũi, hầm xích neo thường được bố trí dưới khoang mũi Đối với neo đuôi, hầm xích neo được đặt sau khoang đuôi
Do trọng lượng xích neo lớn, ảnh hưởng trực tiếp đến vị trí trọng tâm tàu nên bố trí hầm xích neo càng thấp càng tốt Trên những tàu có tuyến hình mũi nhọn, hẹp, không thuận tiện cho việc bố trí hầm xích neo trong trường hợp này tốt nhất bố trí hầm xích lùi về phía sau khoang mũi
Không nên bố trí hầm xích neo, ống dẫn xích neo qua vị trí phòng ở hoặc các vị trí phục
vụ khác
Hầm xích neo phải đủ chỗ để chứa toàn bộ xích neo và được cấu tạo sao cho dưới trọng lượng bản thân, xích tự xếp trong hầm Hầm phải được cấu tạo để thuận lợi cho việc
Trang 22sơn, bảo dưỡng và làm sạch hầm Để có thể sơn vách ngoài, vách hầm xích neo được đặt cách các vách khác không nhỏ hơn 450mm
Theo hình dạng hầm chứa xích neo được chia ra: Hình chữ nhật, hình thang và hình tròn… trong đó hầm xích neo hình tròn được sử dụng phổ biến hơn cả vì hầm kiểu này đảm bảo sự tự xếp đều đặn xích neo vào hầm Đường kính hầm thường lấy bằng 30 -35 dx Nếu do yêu cầu về kết cấu hoặc do chiều cao tàu nhỏ, đường kính hầm có thể lấy
có thể lấy đến 40 dx Hầm xích neo tròn thường làm bằng thép tôn dày từ 6-14mm Theo kết cấu, chia ra hai loại: kín và hở Trên tàu biển chỉ dùng loại hầm chính, tàu sông có thể dùng loại hầm kính hoặc hở
Các kích thước của hầm xích neo tròn đã được tiêu chuẩn hóa
Hình 1.14 Hầm xích neo
3.7 Cơ cấu giữ và nhã gốc xích neo
Dùng để liên kết chặt gốc xích neo với tàu và nhả nhanh chúng khi cần thiết, người ta thường dùng những thiết bị chuyên dùng có móc bản lề Những thiết bị này được tiêu chuẩn hóa và chia ra làm hai kiểu: kiểu 1 có tay đòn góc và kiểu 2 có tay đòn thẳng
Trang 23
Hình 1.15 Thiết bị giữ và nhả gốc xích neo
a) Kiểu I: Có tay đòn gốc; b) Kiểu II: Có tay đòn thẳng
1 Thân thiết bị; 2 Móc bản lề; 3 Tay đòn; 4 Trục truyền động; 5 Cơ cấu nhả
Ngoài ra ở thiết bị neo còn có các thiết bị phụ khác giúp cho việc thả, nhổ neo được thuận tiện và các thiết bị dẫn hướng khác như ống dẫn xích neo, nắp hầm xích neo
Trang 24
Chương 2: PHÂN TÍCH LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ
Việc bố trí thiết bị neo ngoài việc thỏa mãn các yêu cầu cơ bản cần phải tính đến số lượng và trọng lượng neo, tuyến hình tàu tại vùng đặt thiết bị, sự bố trí của các thiết bị chằng buộc và vị trí của các vách chống va Việc bố trí thiết bị neo còn phụ thuộc vào vị trí và diện tích của mặt boong Điều quan trọng hơn cả là vị trí của
lỗ thả neo và khoảng cách giữa lỗ thả neo với trục với trục của tang cuốn cáp neo Thông thường khoảng cách này được chọn từ 80 đến 110 mắt xích và được tính
toán sao cho bố trí được thiết bị hãm neo Ngoài ra, khoảng cách này còn được lựa vừa đủ sao cho dây cáp neo không bị uốn quá gãy khúc tại lỗ thả neo
Vị trí của tang cuốn cáp neo ảnh hưởng trục tiếp đến vị trí của hầm xích neo Đôi khi việc bố trí hầm xích neo bị ảnh hưởng do kết cấu của các vách chống va tại khoang mũi
Một điều quan trọng có ảnh hưởng tới việc bố trí thiết bị neo là sự bố trí các thiết bị chằng buộc trong vùng có thiết bị neo Bố trí cả hai thiết bị này tại mũi hoặc lái cần phải thỏa mãn những yêu cầu cơ bản của cả hai loại thiết bị
Trang 25chậm và hay bị vướng Trong thực tế neo có ngáng thường được sử dụng trong các tàu chuyên dụng cần neo sâu, hoặc dùng neo hãm hoặc neo phụ
- Neo không có thanh ngáng có ưu điểm là chế tao đơn giản, thay thế đơn giản, thay thế dễ dàng, làm việc tin cậy, không gây nguy hiểm cho tàu khác, không bị rối cáp khi quấn cáp, dể đặt vào lổ neo Neo này có nhược điểm là có thể bị kẹt tại lỗ neo khi kéo neo tuy nhiên nhược điểm này có thể khắc phục được Chúng được sử dụng rộng rãi trên các tàu vận tải biển, ngoài ra neo không có thanh ngáng được Đăng kiểm khuyến khích sử dụng
Chính những ưu điểm, nhược điểm so với neo có thanh ngáng ta chọn neo dùng cho hệ thống neo cần thiết kế là neo không có thanh ngáng,cụ thể là neo Holl
2 Lựa chọn xích neo
Xích neo có 2 loại là xích neo có ngáng và xích neo không có ngáng Loại xích neo có ngáng có sức bền xoắn và nén cao hơn 20% so với loại thông thường có cùng kích thước Vì thế ta chọn xích có ngáng dùng cho hệ thống neo của tàu thiết sử dụng Xích có ngáng đã được tiêu chuẩn hóa và được sử dụng rộng rãi và cũng được Đăng Kiểm khuyến khích sử dụng
Xích neo thường được chế tạo theo ba phương pháp: Xích hàn, xích
đúc, xích rèn theo khuôn Mỗi phương pháp có một ưu nhược điểm riêng, tuy
nhiên phương pháp đúc có nhiều ưu điểm về kỹ thuật và kinh tế nên ta chọn
xích chếtạo theo phương pháp đúc
Các ưu điểm về kinh tế kỹ thuật đó là:
- không phức tạp trong công nghệ gia công (không cần đốt nóng)
- Có thể sử dụng loại thép có sức bền cao
- Chịu ma sát , mài mòn cao
- Có thể cơ khí hóa tất cả các bước gia công
- Không đòi hỏi trình độ công nhân cao, năng suất lớn
3 Bố trí và lựa chọn thùng chứa xích neo
Trang 26Hầm xích neo dùng để chứa xích neo trên tàu Bố trí hầm xích neo phụ thuộc
vào bố cục toàn tàu Ở đây là neo mũi nên hầm xích neo thường được bố trí trước vách chống va khoang mũi
Hầm xích neo phải đủ chỗ để chứa toàn bộ xích neo và được cấu tạo sao cho dưới trọng lượng bản thân, xích tự xếp trong hầm Hầm phải được cấu tạo để thuận lợi cho việc sơn, bảo dưỡng và làm sạch hầm Để có thể sơn vách ngoài, vách hầm xích neo được đặt cách các vách khác không nhỏ hơn 450mm
Theo hình dạng hầm chứa xích neo được chia ra: Hình chữ nhật, hình thang và hình tròn… trong đó hầm xích neo hình tròn được sử dụng phổ biến hơn cả vì hầm kiểu này đảm bảo sự tự xếp đều đặn xích neo vào hầm
Chính những ưu điểm đó ta chọn hầm xích neo cho hệ thống thiết kế có mặt cắt ngang dạng hình tròn Gồm có hai hầm xích neo được bố trí đối xứng qua mặt phẳng dọc tâm tàu
4 Lựa chọn bộ hãm xích neo
Bộ hãm xích neo gồm có 3 dạng chính: Bộ hãm vít ma sát, bộ hãm lệch tâm, bộ hãm bằng chốt chèn
Bộ hãm lệch tâm dùng cho xích cỡ nhỏ từ 11÷13mm, bộ hãm vít ma sát dùng cho cõ xích từ 11÷72 mm, bộ hãm bằng chốt chèn dùng trên tàu có xích cỡ lớn Chính vì thế dựa vào đường kích xích neo được chọn ở trên dx = 67 (mm) nên ta chọn
bộ hãm vít ma sát làm bộ hãm cho hệ thống neo thiết kế là phù hợp nhất
5 Lựa chọn thiết bị giữ và nhả gốc xích neo
Thiết bị giữ và thả gốc xích neo phải đảm bảo giữ được xích neo trong mọi trường hợp và có thể thả nhanh xích neo khi gặp sự cố buộc phải bỏ neo và xích neo
để tránh cho tàu gặp nguy hiểm
Thiết bị giữ và thả gốc xích neo đã được tiêu chuẩn hóa, thiết bị giữ và thả gốc xích neo có hai loại : Kiểu có tay đòn góc và kiểu có tay đòn thẳng Đối với tàu thiết
Trang 27kế hầm xích neo là hầm xích neo tròn nên ta chọn thiết bị giữ và thả gốc xích neo có tay đòn góc và được dẫn động từ trên boong đặt máy neo Thiết bị này được đặt trong hốc hầm xích neo
6 Lựa chọn ống dẫn xích neo
Ống dẫn xích neo dùng để dẫn hướng xích neo vào cơ cấu neo và hầm xích neo Trục của ống dẫn xích neo trùng với trục của hầm xích neo Ở đây ta chọn ống dẫn xích neo nằm theo phương thẳng đứng
7 Lựa chọn kiểu tời neo
Máy neo và tời quấn dây có 2 loại: tời neo đứng và tời neo nằm
- Tời neo đứng: Có trục công tác thẳng đứng, vuông góc với mặt boong chính Đĩa hình sao và trống tời nằm nổi trên mặt boong Loại này có ưu điểm là trang thiết bị được đặt trong buồng kín tránh được sự tác động của thời tiết,nước biển và chiếm diện tích trên boong ít Tuy nhiên động cơ của loại này được lắp đặt dưới dạng treo nên công suất bị hạn chế Tời neo đứng thường được dùng trên các tàu chở dầu
- Tời neo nằm: Có trục công tác nằm ngang, động cơ và bộ truyền động nằm
nổi trên boong chính Tuy chiếm nhiều diện tích nhưng động cơ được gắn liền trên
bệ máy nên công suất không hạn chế Hiện nay được sử dụng rộng rãi trên các tàu vận tải biển
Từ các ưu điểm và nhược điểm trên ta chọn máy tời neo nằm cho hệ thống neo cần thiết kế
Để dẫn động máy neo có 3 hình thức: Máy neo tay, máy neo thủy lực, máy neo điện Dựa vào các ưu điểm của máy neo thủy lực và yêu cầu thiết kế ta chọn máy neo thủy lực cho hệ thông neo thiết kế, máy neo thủy lực có những ưu điểm
như: Điều chỉnh tốc độ rất êm, độ tin cậy của tời kéo và hệ điều khiển cao, trọng
lượng và kích thước nhỏ gọn Điều hợp lí hơn cả là khi sử dụng hệ thống neo có
truyền động thủy lực trên tàu thủy là có khả năng bố trí trạm bơm tập trung tại một
Trang 28vị trí trên tàu Trạm bơm này sẽ phục vụ cho một hoặc vài bơm của từng cơ cấu một lúc
Hình 2.1 Máy neo và tời neo thủy lực
Trang 29
Chương 3: NỘI DUNG TÍNH TOÁN THIẾT KẾ
Việc tính toán thiết bị neo gồm có nhiều phương pháp khác nhau như phương pháp tính toán theo lý thuyết và phương pháp tính toán theo quy phạm:
- Phương pháp tính toán theo lý thuyết:
Những đặc trưng cơ bản của thiết bị neo tàu có thể xác định từ hệ phương trình cân bằng lực tác dụng lên thiết bị trong thời gian neo tàu Ảnh hưởng trực tiếp đến những lực này là tốc độ gió, dòng chảy, chiều sâu neo tàu, sóng Những nhân tố ảnh hưởng này khá phức tạp do đó việc tính toán thiết bị neo theo lý thuyết là phức tạp, khó lòng chính xác đó là chưa kể đến tính chất tầng đáy có ảnh hưởng đến lực nhổ neo
- Phương pháp tính toán theo quy phạm:
Các thông số cơ bản của thiết bị neo hoàn toàn dựa vào trị số Nc gọi là đặc tính của thiết bị neo
Để thuận tiện trong việc tính toán, thiết kế thiết bị neo thường được tính chọn theo mẫu và theo quy phạm Vì thế đối với thiết bị neo của tàu thiết kế ta chọn phương pháp tính toán theo quy phạm
1 Đặc trưng cung cấp
Thiết bị neo phụ thuộc vào các thông số của tàu như các kích thước chính, cấu trúc thượng tầng cabin Sự phụ thuộc này đặc trưng bằng trị số Nc gọi là đặc tính của thiết bị neo Các thông số cơ bản của thiết bị neo như số lượng trọng lượng neo cỡ
và chiều dài xích neo… được quy định bởi hệ số đặc tính thiết bị neo Nc
Do tàu hoạt động trong vùng hạn chế III nên Nc được tính theo công thức như sau:
Nc = Δ2/3 + 2hB + 0,1A = 509
Trong đó:
Trang 30Δ = 2625 T: là lượng chiếm nước thiết kế của tàu ứng với đường nước tải trọng mùa
hè
h: là chiều cao hiệu dụng đo từ đường nước tải trọng mùa hè đến nóc của lầu cao nhất ( m )
h= a + ∑ hn = 2,66 + 7,985 = 10,645 m
a = 2,66 m : Mạn khô ở giữa tàu đo từ đường nước tải trọng mùa hè đến boong trên
hn = 7,985 m : chiều cao đo tại mặt phẳng dọc tâm ở tầng n của thượng tầng hoặc lầu
có chiều rộng lớn hơn B/4 Nếu lầu có chiều rộng lớn hơn B/4 nằm trên lầu có chiều rộng bằng hoặc nhỏ hơn B/4, thì lầu phía trên được đưa vào còn lầu phía dưới bỏ qua
A=249,6 ( m2): diện tích hình chiều đứng của các phần thân tàu, thượng tầng và lầu nằm phía trên đường nước tải trọng mùa hè trong phạm vi chiều dài tàu L, có chiều rộng lớn hơn B/4
2 Tính chọn neo
Với trị số đặc trưng cung cấp Nc = 509, tra bảng 2A-B/10.4 quy phạm 2010 ta có
số lượng neo là 3 gồm 2 neo chính và 1 neo dự phòng Nhưng theo sổ tay thiết bị tàu thủy tập 1, do tàu hoạt động trong vùng hạn chế III nên không cần neo dự phòng Khối lượng
Trang 31Hình 3.1 Neo Holl
1-Lưỡi, 2-Thân neo, 3-Ma ní, 4-Đế
Các kích thước của neo được tra trong bảng 2.1 sách “ Thiết bị tàu ’’ trong đó:
U, mắc xích xoay, mắc thường, móc và mắc liên kết
Đường kính mắt xích neo tra theo bảng 2A/B-10.4 tập 2 quy phạm 2010 đi kèm với chiều dài và trọng lượng neo, đường kính neo chọn theo cấp 1 là 40 mm
4 Tính toán bộ hãm xích neo
Trang 32Bộ hãm xích neo được chọn là bộ hãm vít ma sát, dựa vào đường kính xích neo là 40 mm tra bảng 2.12 sách “ thiết bị tàu ” có các thông số cơ bản sau:
- Chiều dài lỗ thả neo : l = 1853√𝑄 = 1853√1590 = 2159 mm
- Bán kính lượn tròn của lỗ thả trên boong: R = ( 9-10 ).dx = ( 910 ).40 = ( 360
-400 ) mm Chọn 380 mm
- Để đảm bảo neo tự rơi khi nhả phanh cơ cấu neo, góc β cần chọn lớn hơn 300, thông thường góc nghiêng lỗ β = 300 – 450 Nếu góc β vì điều kiện nào đó phải chọn nhỏ hơn 300 thì đường kính lỗ phải chọn tăng lên Ở đây ta chọn 400
- Chiều dày phần làm việc của lỗ thả neo: S ≥ 0,4dx = 0,4 x 40 = 16 mm ➔ Chọn 20
mm
Trang 34Hình 3.4 Thùng chứa xích neo
7 Tính toán ống dẫn xích neo vào thùng xích
Ống dẫn xích neo dùng để dẫn hướng xích neo vào cơ cấu neo và thùng xích neo Trục của ống dẫn xích neo trùng với trục của thùng xích neo Ở đây ta chọn ống dẫn xích neo nằm theo phương thẳng đứng Dựa vào cỡ xích dx = 40 mm ta có các thông số cơ bản của ống dẫn xích neo như sau:
- Đường kính : D = (7 – 8 )dx chọn D = 7dx = 7x40 = 280 mm
- Chiều dày : t = 0,35dx = 0,35x 40 = 14 mm
8 Tính toán thiết bị giữ và nhả gốc xích neo
Thiết bị giữ và nhã gốc xích neo đã được tiêu chẩn hóa, từ cỡ xích dx = 40 mm tra bảng 2-18 sổ tay thiết bị tàu thủy tập 1 ta có các thông số sau:
BM = 180 mm ; bM = 397 mm ; HM = 260 mm ; LM = 556 mm ; IM = 350 mm ;
Q = 53 kg
Trang 35Hình 3.5 Thiết bị giữ và nhã gốc xích neo
1-Thân thiết bị; 2-Móc bản lề; 3-Tay đòn; 4-Trục truyền động; 5-Cơ cấu nhả
9 Tính toán tời neo
9.1 Lựa chọn sơ đồ động
Hệ thống tời neo thiết kế ta chọn hệ thống neo nằm Động cơ thủy lực truyền động qua tời neo thông qua bộ truyền động bánh răng Hệ thống neo của tàu được thiết kế theo sơ
đồ sau: