TÍNH TOÁN THIẾT kế tàu kéo đẩy

Đây là bài mẫu về tính toán thiết kế tàu kéo đẩy. Tàu được thiết kế theo quy phạm tàu sông, vùng hoạt động hạn chế cấp SI. Đây là bài mẫu về tính toán thiết kế tàu kéo đẩy. Tàu được thiết kế theo quy phạm tàu sông, vùng hoạt động hạn chế cấp SI. Đây là bài mẫu về tính toán thiết kế tàu kéo đẩy. Tàu được thiết kế theo quy phạm tàu sông, vùng hoạt động hạn chế cấp SI.

Page 1

MỤC LỤC

Lời nói đầu -

Phần I: Tuyến đường -

Tìm hiểu vùng hoạt động -

Phần II: Kích thước-Tuyến hình -

I Tìm hiểu tàu mẫu -

II Xác định kích thước cơ bản -

III Kiểm tra ổn định ban đầu và chu kỳ lắc -

IV Tính sơ bộ trọng lượng tàu -

V Tuyến hình tàu -

Phần III: Bố trí chung -

I Phân chia các khoang -

II Bố trí thiết bị -

Page 2

PHẦN I

VÙNG TÀU HOẠT ĐỘNG

Page 3

TÌM HIỂU CÁC CẢNG

1 Đặc điểm các cảng thuộc khu vực thành phố Hồ Chí Minh:

1.1 Thời tiết:

Gồm 2 mùa, mùa khô từ tháng 11 đến tháng 4, mùa mưa từ tháng 5 đến

tháng 10 Bình quân nhiệt độ là 280C, độ ẩm 81% Gió mùa Đông Bắc từ tháng 10đến tháng 4, gió Tây Nam từ tháng 5 đến tháng 9

1.2 Thủy triều:

Bán nhật triều không đều

2 Giới thiệu về các cảng:

2.1 Tân cảng Sài Gòn:

Là một cảng biển quốc tế có khả năng tiếp nhận tàu trong và ngoài nước có trọng tải 12000 tấn và mớn nước đầy tải dưới 9,5m

Tân Cảng có tổng diện tích hơn 400.000 m2, được đầu tư đầy đủ cơ sở hạ tầngvà trang thiết bị xếp dỡ hiện đạivới 704m cầu cảng, trên 200.000m2 bãi container và 22.000m2 nhà kho kín Được trang bị cẩu bờ hiện đại, năng suất làm hàng đạt 60 container/h/tàu

Luồng vào có chiều dài 85 km

Mớn nước:

- Thấp nhất 9.7m

- Trung bình 10,8 m

- Cao nhất 12.1 m Dây điện vượt sông cao 42m

Giới hạn chiều dài tàu 230m, mớn nước giới hạn 9-12m

Cảng Cát Lái:

Cảng Cát Lái được cục hải quan công bố là cảng biển năm 1997, đang khai thác hàng rời đạt sản lượng 1 triệu tấn/năm Từ tháng 9/2001 bắt đầu đi vào hoạt động xếp dỡ container

Giới hạn tàu:

- Trọng tải 30.000 DWT

- Mớn nước trung bình 11m

- Chiều cao giới han 45m

Cảng Sài Gòn:

Cảng cách biển 46 hải lí, là cảng lớn nhất miền Nam Khu vực cảng nằm giữa 2 sông Thị Nghè và Kinh Tẻ Gồm các cảng: Nhà Rồng, Khánh Hội, Tân Thuận I, Tân Thuận II

Page 4

Luồng vào và cỡ tàu:

Luồng dài 85 km, tàu ra vào cảng ngày và đêm Mớn nước thấp nhất 9,7m, trung bình 10,8m, cao nhất 12,1 m Dây điện vượt sông cao 42m trên mặt nước chiều cao Giới hạn chiều dài tàu 230m Thủy triều là bán nhật triều không đều Đã tiếp nhận tàu 32000 DWT vào cầu

Cảng Tân Thuận II có chiều dài tàu 210 m Độ sâu 10,5m

Kết luận: Tàu được thiết kế theo qui phạm tàu sông, vùng hoạt động hạn

chế cấp SI

Page 5

PHẦN II

KÍCH THƯỚC- TUYẾN HÌNH

Page 6

I.TÀU MẪU

TT Các thông số Tàu I Tàu II Tàu III Tàu IV

1 Chiều dài thiết kế LTK(m) 22.28 21 23.5 15

2 Chiều rộng thiết kế BTK(m) 7.4 6 7.1 5.6

3 Chiều cao mạn H (m) 3.5 2.61 3.9 2.5

13 Lượng chiếm nước (tấn) 140 132 218 84

14 Công suất máy Ne (CV) 2x635 2x600 2x600 2x445

Page 7

II Xác định kích thước cơ bản

1 Chiều dài tàu

L = A + )

50 200 ( 16000

N N



Với: N = 988 mã lực Hệ số A ( 9- 15 ) chọn A = 9

 L = 19.6 m

2 Chiều rộng tàu

Chiều rôïng tàu có quan hệ chặt chẽ tới việc bố trí trên tàu, tính ổn định, sức cản và tính năng hàng hải của tàu

Tăng chiều rộng tàu thuận tiện cho bố trí khoang máy, buồng ở và sinh hoạt của thuyền viên

Chiều rộng tàu ảnh hưởng lớn đến tính ổn định ban đầu của tàu vì bán kính ổn định ngang tỉ lệ thuận với bình phương chiều rộng tàu

Tăng chiều rộng tàu làm tỉ số L/B nhỏ đi, lúc này sức cản hình dáng và sức cản sóng tăng, vân tốc và tính ổn định hướng kém

Chiều rộng tàu tính theo công thức kinh nghiệm dành cho tàu kéo cảng và đi biển :

Đối với tàu hai chân vịt :

B = 0.235L + 1.67 (m)

 B = 6.2 m Chọn B = 6 m

3 Chiều chìm tàu

Chiều chìm trung bình của tàu cảng thường bị hạn chế bởi chiều sâu luồng lạch, bến cảng, cầu tàu…là nơi có mức nước thấp nhất mà tàu phải

đi qua khi vào đất liền

Chiều chìm trung bình tàu kéo tính theo công thức kinh nghiệm sau: Đối với tàu hai chân vịt :

T = 0.454B – 0.86

 T = 1.9 m

Chọn T = 2.2 m

Page 8

4 Chiều cao mạn

Những yếu tố ảnh hưởng tới chiều cao mép boong:

o Thoã mãn quy phạm về mạn khô

o Đủ dự trữ lực nổi, đảm bảo chống chìm

o Đảm bảo ổn định

Với trường hợp mớn nước không đổi, tăng chiều cao mép boong tức là tăng mạn khô, có lợi cho ổn định góc lớn nhưng đồng thời nâng cao cấu trúc thượng tầng boong dẫn tới chiều cao trọng tâm tàu tăng, làm giảm chiều cao ổn định ngang và tăng diện tích mặt hứng gió

Với trường hợp mạn khô, tăng chiều cao mép boong tức là tương ứng tăng mớn nước, thường có thể làm nâng cao tính ổn định ban đầu nhưng cũng đồng thời làm cho trọng tâm tàu, tâm ổn định ngang, tâm nổi đều thay đổi

Căn cứ vào tỷ số T/H và L/H và kết hợp các yếu tố đã trình bày ở trên để chọn chiều cao H

T/H = 0.72  H = 3.05 m Chọn H = 3 m

5 Những hệ số đặc trưng thân tàu

Hệ số béo thể tích chiếm nước C B

CB = 0.55 (chọn theo tàu mẫu)

Hệ số béo sườn giữa C M

CM = 0.875 (chọn theo tàu mẫu)

Hệ số béo đường nước C W

CW = 0.885 (chọn theo tàu mẫu)

Hệ số béo dọc C P

CW = 0.628 (chọn theo tàu mẫu)

III Kiểm tra ổn định ban đầu và chu kỳ lắc trung bình

Kiểm tra ổn định ban đầu :

Tính ổn định là một đặc tính hàng hải của tàu, xác định khả năng của nó chống lại nguyên nhân làm nghiêng tàu khỏi vị trí cân bằng

Ta lần lượt kiểm tra các thông số sau đây:

a Chiều cao tâm nổi Zc :

Page 9

C C



 1

2 3

Kiểm tra ổn định ban đầu:

== Tàu đảm bảo ổn định

Kiểm tra chu kỳ lắc trung bình :

-Chu kỳ lắc ngang :

Ta có:

55 2

6 142

67 0

3 3

g

Z

B D

Tra bảng 10-2 trang 657 STKTĐTT1:

Đối với tàu kéo chu kì lắc trung bình từ 6-10

Page 10

== Chu kỳ lắc ngang của tàu đạt yêu cầu

- Chu kì lắc dọc:

Chu kì lắc dọc thường gần bằng chu kì lắc đứng

Chu kì lắc dọc tính bằng công thức :

Với TZ là chu kì lắc đứng

IV TÍNH SƠ BỘ TRỌNG LƯỢNG TÀU

Lượng chiếm nước sơ bộ

= 19.6x6x2.2x0.55x1 = 142.3 tấn

Trọng lượng tàu:

D = Pi = Pv + Phttb + m + Pn+hl + Pdtr + Pnl + Pv :

40 600

Pdtr = 3%D = 4.2 (T) + Pnl :

Page 11

== Trọng lượng tàu thiết kế: DTK = 141.4 (Tấn)

So với lượng chiếm nước sơ bộ  = 142.4 (T) thì sai số là 0.7%

V XÂY DỰNG ĐƯỜNG HÌNH DÁNG THÂN TÀU

Thực tế thiết kế thường dùng tài liệu mẫu hoặc thí nghiệm mô hình làm cơ sở chọn đường hình dáng thân tàu Tàu mẫu ít khi hoàn toàn phù hợp với tàu thiết kế mới, do đó phải có sự điều chỉnh trong thiết kế

Ta dùng phương pháp tính chuyển đồng dạng để xây dựng tuyến hình tàu thiết kế

Kích thước tàu mẫu

Hệ số chuyển đổi theo chiều rộng:

ba =

B

B

0 1

Với B1: chiều rộng tàu thiết kế

B0: chiều rộng tàu mẫu Hệ số chuyển đổi theo chiều cao:

ta =

T

T

0 1

Hệ số chuyển đổi theo chiều dài:

la =

L

L

0 1

Page 12

Sau khi tính chuyển, ta có bảng trị số tuyến hình của tàu thiết kế

Page 13

BẢNG TRỊ SỐ TUYẾN HÌNH TÀU MẪU

Chiều cao cách chuẩn

Page 14

BẢNG TRỊ SỐ TUYẾN HÌNH TÀU THIẾT KẾ

Be gió

Chiều cao cách chuẩn

Page 15

PHAÀN III

BOÁ TRÍ CHUNG

Page 16

BỐ TRÍ CHUNG TOÀN TÀU

Bố trí chung toàn tàu ảnh hưởng trực tiếp đến yêu cầu sử dụng, tính năng hàng hải và tính kinh tế của con tàu

Tàu thủy không chỉ là phương tiện giao thông vận tải mà còn là công trình kiến trúc nổi, do đó bố trí chung toàn tàu phải đảm bảo các yêu cầu kinh tế, kỹ thuật và cần phải chú ý tới tính thẩm mỹ

Thiết kế bố trí chung toàn tàu là khâu quan trọng trong quá trình thiết kế, bản vẽ bố trí chung toàn tàu có hình chiếu đứng toàn tàu, mặt chiếu phẳng của các tầng boong, khoang đáy, bản vẽ bố trí chung toàn tàu thể hiện sự phân bổ của các khoang, các buồng,lối đi lại, của ra vào, cầu thang và vị trí lắp đặt các thiết bị trên tàu

Nguyên tắc bố trí chung phải xét đến:

o Dung tích các khoang có đủ hay không, ảnh hưởng của các khoang khi bố trí đối với nghiêng dọc của tàu, nghiêng ngang và chiều cao trọng tâm tàu

o Đảm bảo điều kiện làm việc thuận lợi

o Thuận lợi cho việc dằn tàu và điều chỉnh trạng thái cân bằng

o Lối đi lại an toàn

o Thiết bị lắp đặt hợp lý, thao tác dễ dàng, an toàn và sinh hoạt thoải mái Đối với mỗi loại tàu yêu cầu bố trí có những nét riêng cần đặc biệt chú ý, như tính khai thác và tính kinh tế

Mặt khác, tàu thiết kế trong vùng biển nhiệt đới do đó khi bố trí chung sao cải thiện điều kiện lao động của thủy thủ Tuy nhiên, ta phải chú ý tiếp cận một cách sáng tạo những thành tựu khoa học kỹ thuật về tàu thủy trên thế giới ứng dụng vào thực tiễn ở Việt Nam

Tùy từng loại tàu cụ thể, mà cách bố trí chung có những hình thức riêng của nó Nhưng nói chung việc bố trí chung của tàu nhất là các tàu chạy tuyến quốc tế phải được tuân thủ các qui định của qui phạm của các cơ quan phân cấp cho nó và các công ước hiện hành, cũng như luật lệ của các nước mà nó treo cờ

Các qui phạm mà được sử dụng:

Qui phạm phân cấp tàu

Qui phạm thiết kế các buồng

Qui phạm thiết bị cứu sinh

Qui phạm thiết bị phòng cháy chữa cháy

Page 17

Qui phạm chống chìm

Qui phạm ổn định

Qui phạm thiết bị hàng hải

Qui phạm thiết bị tín hiệu

1 Bố trí trên boong chính:

- Khu vực boong phía lái bố trí một cặp bích đôi, cửa xuống khoang lái, bệ đỡ dây kéo, tời quấn dây kéo, cửa thoát thân buồng máy, nắp hầm máy, bích đôi để kéo, móc kéo

- Từ sườn 13 đến sườn 17 : nắp lấy ánh sáng cho buồng máy

- Từ sườn 17 đến sườn 21 : mạn trái bố trí nhà bếp, mạn phải bố trí nhà vệ sinh, ở giữa là cầu thang đi xuống buồng máy

- Từ sườn 23 đến sườn 33 : Phòng ở của các thuyền viên

- Dọc hai bên mạn trái và phải bố trí các cọc bích đôi

- Boong chính phía mũi bố trí tời kéo neo, hầm đi xuống khoang mũi và các cọc bích đôi

2 Bố trí dưới boong chính:

Dưới boong chính, tàu được chia làm nhiều khoang, két tạo bởi các vách ngang và vách dọc, bố trí như sau:

o Sau lái – sn9: bố trí két nước ngọt dự trữ cho sinh hoạt ở hai bên mạn

o Sau lái – sn5: bố trí khoang máy lái thủy lực ở giữa

o Sn5 – sn9 : là khoang chứa nước ngọt

o Sn9 – sn21: là buồng máy Buồng máy được bố trí ở giữa tàu có nhưng ưu điểm sau:

+ Cân bằng tàu, không mất nhiều dung tích để bố trí khoang dằn ở mũi

+ Có nhiều không gian bố trí máy chính, trang thiết bị , tạo điều kiện làm việc thuận lợi cho thợ máy

Tuy nhiên nó cũng có một số nhược điểm là:

+ Tăng chiều dài đường trục

Trong khoang máy được bố trí hai máy chính kiểu Caterpilla D3508 DITA Kích thước mỗi máy:

Chiều dài : 1822 mm

Chiều rộng : 1354 mm

Chiều cao : 1328 mm

Page 18

Khối lượng : 2838 kg

Hai máy chính đặt đối xứng nhau qua mặt phẳng dọc tâm tàu, cách tâm tàu 800 mm

Ngoài ra còn có:

- Một tổ nhị liên ( một diesel lai, một máy phát điện và một máy nén khí )

- Một tổ máy phát điện

- Một tổ máy nén khí

- Một tổ bơm vận chuyển dầu đốt

- Một tổ bơm dự phòng dầu bôi trơn máy chính

- Một tổ bơm nước dằn

- Một tổ bơm hút khô

- Một tổ bơm dùng chung ( dùng chung dự phòng làm mát máy chính , nước ngọt cho két nước sinh hoạt)

- Một bơm tay cấp nước cho các két bổ xung làm mát máy nén khí và nước dự phòng cho két nước ngọt sinh hoạt

- Một tổ máy kéo tời: gồm một động cơ điện truyền độngqua một hộp số với trục vít để quay 1 tời đặt trên boong chính

- Hai tổ bơm dầu thủy lực máy lái ( mỗi tổ gồm 1 động cơ điện kéo 1 bơm thủy lực ) dùng để truyền động cho hệ thống lái thủy lực

o Sn21 – sn 33: Bố trí hai khoang chứa dầu dự trữ, được ngan cách nhau bởi vách doc nằm ở mặt phẳng đối xứng tàu Hai khoang có chiều cao 1.9 m Bên trên hai khoang đó là phòng ở của thuyền viên Giữa khoang chứa dầu và phòng ở của thuyền viên được ngăn cách nhau bởi một khoang cách ly có chiều cao 0.3m

o Từ sn33 – mũi : là khoang mũi có tác dụng chống va chạm, đảm bảo mũi tàu khi bị sự cố va thủng không ảnh hưởng tới toàn tàu Khoang mũi còn dùng để chứa dằn khi cần thiết

o Từ sn 33 - sn 35 là hầm chứa xích neo

3 Boong lái :

Trên boong lái bố trí :

- Hai phao tự thổi

- Cầu thang lên nóc buồng lái

- Cầu thang để xuống boong chính

- Phao cứu sinh

- Hai đèn tín hiệu mạn

Page 19

- Trong buồng lái bố trí vôlăng lái, bàn hải đồ, thiết bị vô tuyến điện, cầu thang leo để xuống phòng ở thuyền viên

4 Nóc lầu lái

Bố trí cột đèn tín hiệu, đèn pha hành trình, còi, chuông, đèn tín hiệu

Page 20

TÍNH CHỌN CÁC THIẾT BỊ

1 THIẾT BỊ LÁI:

Tàu có 2 bánh lái loại bánh lái tấm , cân bằng có ky đỡ

Diện tích bánh lái được tính:

A = .L.d = 2.4 m2

Trong đó  = 0.055

L = 19.6 m

d = 2.2 m

Chọn mỗi bánh lái có diện tích A= 1.2 m2

Mỗi bánh lái có kích thước chính như sau :

Chiều cao bánh lái h = 1.5 m

Chiều rộng bánh lái b = 0.8 m

Phần cân bằng a = 0.2 m

Diện tích phần cân bằng Af = 0.3 m2

2 THIẾT BỊ NEO:

Việc trang bị neo phụ thuộc vào đặc trưng cung cấp Ne được xác định theo công thức :

Ne = L(B+ D) + klh = 245 m2

Trong đó : L , B, D các kích thước chính của tàu ( m)

l = 12.25 m : chiều dài của thượng tầng và lầu riêng biệt

h = 5.6 m : Chiều cao trung bình của thượng tầng và lầu

k = 1 : hệ số cho các tàu có tổng chiều dài thượng tầng và lầu bố trí trên tất cả các boong lớn hơn 0.5 L

Tra bảng ta được :

+ Số neo : 2

+ Khối lượng 2 neo : 300 kg

+ Dây xích neo : chiều dài tổng cộng các xích : 125 m Xích có ngáng, cỡ xích neo là 20 mm

Tàu được trang bị 2 neo ở mũi Neo được kéo thả bằng tời kéo neo là tời điện nằm 2 tang, có thể co dây chằng buộc phía mũi khi tàu cập bến cảng

Page 21

3 THIẾT BỊ CHẰNG BUỘC VÀ DÂY KÉO TÀU:

Tàu được trang bị 3 sợi dây chằng buộc bằng cáp thép  20, mỗi sợi dài 125m Lực đứt của cáp thép chằng buộc phải không nhỏ hơn :

Fd = 0.147Ne + 24.5 = 60.5 KN

Cột bít buộc là loại cột thép loại  200

4 THIẾT BỊ KÉO LAI DẮT CHUYÊN DỤNG :

Tàu được trang bị 1 dây kéo dài 180 m là cáp thép  20, có độ bền không nhỏ hơn :

F = 0.087Ne = 64 kN

Và có lực đứt không nhỏ hơn:

Fd = kF = 256 kN

Với k = 4 : hệ số an toàn

Tàu được trang bị 1 cặp bít đôi làm cột kéo lai dắt, có mô đun chống uốn không nhỏ hơn:

5 TRANG BỊ CỨU SINH :

+ 1 phao bè nhẹ loại 6 người ( đây là loại nhỏ , nhẹ , dễ dàng chuyển từ mạn này sang mạn kia để thả xuống )

+ 2 phao tròn

+ 6 phao áo cứu sinh

+ 1 súng phóng dây xa 230m

6 THIẾT BỊ TÍN HIỆU :

a) Đèn hiệu đêm tối :

Page 22

+ Đèn kéo (vàng )  = 135o l = 2 hl số lượng : 1

+ Đèn mạn phải (xanh ve)  = 112o30 l = 2 hl số lượng : 1

+ Đèn mạn trái ( đỏ )  = 112o 30 l = 2 hl số lượng : 1

+ Đèn đuôi ( trắng )  = 135o l = 2 hl số lượng : 1 + Đèn hành trình ( trắng)  = 225o l = 5 hl số lượng : 1 + Đèn nháy đỉnh cột (trắng )  = 360o l = 5 hl số lượng : 1 + Đèn báo mất chủ động ( đỏ )  = 360o l = 2 hl số lượng : 2

Trong đó :

 ( độ) : góc chiếu sáng của đèn trong mặt phẳng ngang

l (hl) : tầm nhìn thấy ánh sáng đèn trong mặt phẳng ngang

b) Vật hiệu, âm hiệu :

+ 1 còi điện kêu to (nghe xa 1 hải lí )

+ 1 chuông đồng

+ 3 quả cầu đen loại  610

+ 2 bộ cờ hàng hải

c ) Pháo hiệu báo tai nạn :

+ 8 pháo dù màu đỏ

+ 6 pháo hiệu cầm tay màu đỏ

+ 6 tín hiệu pháo nổi màu da cam

7 TRANG BỊ HÀNG HẢI :

+ 1 la bàn lái

+ 1 đồng hồ bấm giây

+ 1 khí áp kế

+ 1 máy đo độ nghiêng ngang

+ 1 ống nhòm hàng hải

+ Hải đồ tàu chạy ( hải đồ này phải đúng kích thước qui định và phải được cập nhật thường xuyên )

+ Các bảng thủy triều vùng chạy tàu

+ Các sách hướng dẫn đi biển

+ Danh mục các đèn biển

+ Lịch thiên văn hàng hải

+ Thông báo hàng hải