TÍNH TOÁN THIẾT kế tàu HÀNG

Đây là bài mẫu về tính toán và thiết kế tàu hàng. Tài liệu dành cho các bạn sinh viên đang làm đồ án hay luận văn về thiết kế tàu thủy ( chủ đề thiết kế cho tàu hàng).Đây là bài mẫu về tính toán và thiết kế tàu hàng. Tài liệu dành cho các bạn sinh viên đang làm đồ án hay luận văn về thiết kế tàu thủy ( chủ đề thiết kế cho tàu hàng).

I : Tuyến đ-ờng – Tàu mẫu

Công việc thiết kế ra một con tàu đòi hỏi ng-ời thiết kế phải chọn ph-ơng án thiết kế, tuyến đ-ờng là một trong những yếu tố ảnh h-ởng đến quá trình hành hải của tàu Tuyến đ-ờng nói nên đặc điểm khí t-ợng thuỷ văn, độ sâu của luồng lạch giúp ng-ời thiết kế lựa chọn kích th-ớc tàu phù hợp Chính vì vậy ta phải tìm hiểu tuyến đ-ờng cũng nh- cảng đi và cảng đến của tàu

Tàu thiết kế là tàu chở than có trọng tải 12000 tấn, tuyến đ-ờng hoạt động từ cảng Quảng Ninh đến cảng ấn độ

+ Cảng Quảng Ninh:

Cảng nằm ở vĩ độ 20° 47’ Đông Chế độ thuỷ triều l¯ nhật triều, với mực nước triều cao nhất là d-ơng 4,00 mét, thấp nhất là 0,00 mét Biên độ dao động lớn nhất là 4,00 mét, trung bình là 2,50 mét

Cảng chịu hai mùa gió rõ rệt: từ tháng 10 đến tháng 03 năm sau là gió

Bắc-Đông Bắc; từ tháng 04 đến tháng 09 là gió Nam-Bắc-Đông Nam

Luồng v¯o c°ng Cái Lân có độ sâu khá ổn định, từ hòn “Một” phao số “0” đến bến đầu có độ sâu âm 8,00 mét Từ bến đầu đến Cái Lân dài 7 km có độ sâu luồng đoạn ngoài (4 km) là âm 6,00 mét đến âm 7,00 mét; đoạn trong dài 3 km có

độ sâu giảm dần từ âm 5,00 mét đến âm 4,00 mét Nói chung chỉ đủ điều kiện cho tàu có trọng tải 3.000 đến 4.000 tấn ra vào

Cầu tàu và kho bãi:

Cảng Quảng Ninh từ nhiều năm nay chủ yếu làm nhiệm vụ chuyển tải từ Hạ Long, sản l-ợng bình quân hàng năm khoảng 300.000 tấn

Cảng có một bến dã chiến dài 16 km cho xà lan chuyển tải cập Độ sâu tr-ớc bến là âm 4,00 mét Cảng có một kho bằng thép diện tích 2.200 m2, chủ yếu là chứa gạo và một số hàng hoá khác

Cảng có hai bãi với diện tích 30.000 m2 Hiện nay cảng có thêm một bến ở Cái

Lân cho tàu có trọng tải 14.000 DWT và một bến 14.000 tấn Cả hai bến này có tổng chiều dài 330 m Khả năng thông qua của cảng có thể đạt đ-ợc 400.000 đến 450.000 tấn/năm

+ Cảng ấn độ:

Cảng nằm ở vĩ độ 1° 16’ Bắc v¯ 103° 50’ độ Kinh Đông ấn độ l¯ nơi giao l-u cửa ấn Độ D-ơng , vì vậy cảng ấn độ trở thành th-ơng cảng lớn thứ hai trên thế giới

Cảng ấn độ có 42 cầu tàu, 5 bến liền bờ với độ sâu từ âm 8,00 mét đến âm 12,40 mét; bến lớn nhất là BOMBAY với chiều dài 8 km, mực n-ớc cầu tàu lớn Cảng có đầy đủ trang thiết bị hiện đại đảm bảo xếp dỡ tất cả mọi loại hàng, trong

đó có bến BOMBAY là bến trung chuyển container lớn nhất thế giới

Cảng có 110.000 m2 kho, với 26 dặm đ-ờng sất có khả năng thông qua hơn 22 triệu tấn / năm và 230.000 m2 bãi Cảng nằm ngay trên bờ biển nên luồng vào cảng không bị hạn chế, độ sâu từ âm 8,00 mét đến âm 16,00 mét Khả năng thông qua của cảng là trên 100 triệu tấn / năm

+ Tuyến đ-ờng từ cảng Quảng Ninh đến cảng ấn độ:

Về vị trí:

Tuyến đ-ờng từ cảng Quảng Ninh đến cảng Inđônêsia có hai con đ-ờng đi là: Quảng Ninh – Sài Gòn – Bombay (1), hoặc

Quảng Ninh – Hải Phòng – Bombay(2)

Đ-ờng (1) dài 1735,149 (hl), đ-ờng (2) dài 3080 (hl) Tuyến đ-ờng này thuộc vùng biển ấn độ nằm trong khu vực nhiệt đới gió mùa, đặc biệt là m-a rất nhiều, chịu ảnh h-ởng rất lớn của gió mùa; khu vực này nằm trong vùng nhiệt đới và xích đạo Khí hậu vùng biển này mang đặc điểm t-ơng tự nh- vùng biển Việt Nam, cụ thể nh- sau:

- Từ tháng 11 đến tháng 03 năm sau chịu ảnh h-ởng của gió mùa Đông Bắc, càng về Nam thì gió giảm dần không ảnh h-ởng đến sự đi lại của tàu thuyền

- Từ tháng 06 đến tháng 09 gió mùa Đông Nam thổi mạnh ảnh h-ởng đến

tốc độ tàu, đồng thời vào mùa này l-ợng m-a khá lớn, hơn nữa vùng này nhiều bão nhất là vùng quần đảo Philipin

Về hải l-u:

Trên tuyến này cũng chịu ảnh h-ởng của hai dòng hải l-u: một dòng từ phía Bắc chảy xuống và một dòng chảy từ vịnh Thái Lan đi từ Nam lên Bắc sát bờ biển Malaixia qua bờ biển Campuchia, tốc độ của dòng chảy nhỏ, không ảnh h-ởng

đến hoạt động của tàu thuyền

D : l-îng chiÕm n-íc cña tµu (tÊn)

DW : träng t¶i tµu (tÊn)

D : hÖ sè träng t¶i (hÖ sè lîi dông l-îng chiÕm n-íc)

12000 = 17647 (tÊn)

Theo tµu mÉu vµ theo sè liÖu thèng kª ta chän:

B D

849 , 2 17647

Chän  = 0,78

Tõ hÖ sè bÐo thÓ tÝch vµ hÖ sè bÐo l¨ng trô ta suy ra ®-îc hÖ sè bÐo diÖn tÝch s-ên gi÷a nh- sau:

74 , 0

D =k LBT =1.013 x 1,0250,74126227,72 = 16887 (tấn) Suy ra: D / D = 0.043

Kiểm tra điều kiện ổn định

1 Xác định chiều cao tâm nghiêng ban đầu h0:

846 , 0 78

, 0

846 , 0 12

) (

2 3

1 2

3 / 1

22 0806 , 0

25,053(m)

76 , 0 1

1 1

1



 zC=0,527 7,72=4,019 (m)

2 Kiểm tra theo tỉ số B/T :

Điều kiện : h0  ho min

 r+zC -zG  h0 min

) 1 (

*

*

min 0 2

*

*

min 0

h b z

b

r

B

h T B

xT H k B

T z

B

r

h H k T z

T

B

r

G C

G C

G C

Vế trái (1) ,sau khi đã kiểm tra đã thỏa mãn

Theo Nogid với tàu hàng có B = 22  12 (m) thì

05 , 0 04 , 0

h0min= 0,045 22 = 0,99 m

Vậy vế trái (1) lớn hơn vế phải (1) nên điều kiện ổn định thoả mãn theo tỉ số B/T

3 Kiểm tra theo tỉ số H/T :

H

h h

h k z b r

H h

k h

z h

b r

H h

k H

T z H

T T

B r

H

T h

H

T H k H

T T z H

T T

B r

h H k T z T

B r

G C

G C

G C

G C

G C

* 2

*

min 0

* 2

*

min 0

* 2

2

*

min 0

* 2

*

min 0

* 2

*

1 1

) ( 12 )

(

7

) ( 8 , 11

4 58

, 0

0 0

2

0

s T

s

s h

z B

1 Xác định mạn khô tối thiểu theo bảng

Chiều dài tính toán mạn khô đ-ợc xác định là giá trị lớn nhất trong các giá trị sau:

Chiều dài đ-ờng n-ớc thiết kế

Chiều dài giữa hai đ-ờng vuông góc

96% chiều dài đ-ờng n-ớc tại chiều chìm 0,85H

1 Điều chỉnh mạn khô theo hệ số béo  :

Tàu thiết kế có hệ số béo thể tích   0 , 76 nên cần bổ sung một l-ợng :

) ( 113 1921 2034

) 1 36 , 1

68 , 0 ( 1

Với L>120(m) thì R = 0,25

) ( 525 250 15

126 5 , 10

Chọn sơ bộ chiều dài th-ợng tầng là E = 9.96 (m)

Ta có E< 1,0 L nên Fb giảm đi một l-ợng phụ thuộc vào vào tỉ số 0 , 076

131

96 9





L E

Tra bảng 11/ 4.7 mạn khô giảm đi một l-ợng 5%

) ( 96 1921

4 Hiệu chỉnh theo độ cong dọc boong:

Bảng trị số độ cong dọc boong theo qui phạm và thực tế :

2 Để hiệu chỉnh độ cong dọc boong thì ta sơ bộ xây dựng 1 đ-ờng cong dọc boong bất kì và sau đó điều chỉnh cho phù hợp với tàu thiết kế và lấy độ cong dọc boong này làm độ cong dọc boong thực tế Đ-ờng cong dọc boong sơ bộ này đ-ợc vẽ nh- hình ở cuối phần hiệu chỉnh này

Việc hiệu chỉnh độ cong dọc boong được tiến h¯nh theo sách “LTTK t¯u

Tung độ thực tế

Hệ số Tích

qui phạm

Tích thực tế

Độ cong dọc thực tế của phần sau nhỏ hơn độ cong dọc phần sau tính theo qui phạm là 41,68%

Độ cong dọc thực tế của phần tr-ớc nhỏ hơn độ cong dọc tính theo qui phạm là 40%

Do đó ta hiệu chỉnh cả phần tr-ớc và phần sau theo bảng tính sau:

Thứ tự Tung độ Tung

độ

Hiệu giữa qui phạm và thực tế

Hiệu số Tung độ Tung độ

tung độ qui phạm thực tế x0,4 qui phạm có ích

Hiệu số Tung độ Tung độ

tung độ qui phạm thực tế x0,4168 qui phạm có ích

Thứ tự

tung độ

Độ cong dọc thực tế Tung độ

S te

t pham q F

294 262

96 9 75 , 0 8

0858 , 15342 18

, 12042

2 75 , 0 8

P1=     3   2 

1 2

5

10 01

, 0 61 ,

136

,

- Líp tr¸ng xi m¨ng :

P13=     2 

10 71

, 0

- P1401: Trọng l-ợng thuyền viên, hành lý Trọng l-ợng một ng-ời tính cả hành lý là 130(kg)

P1401=22*30=3860(KG)=3,86(tấn)

- P1402: Trọng l-ợng l-ơng thực, thực phẩm, thành phần trọng l-ợng này lấy bằng 3 kg cho một ng-ời trong một ngày đêm Tuyến Quảng Ninh –ấN

Độ)tàu 12,8hl/hra thời gian hành trình là: 150,9 (h) tức 7 ngày đêm , tính cả dự trữ là 14 ngày đêm

Trọng l-ợng toàn bộ tàu thiết kế tính theo các trọng l-ợng thành phần là:

D1=  Pi =17391.34 (tấn)

D2= k ..L.B.T= 16887 (tấn)

 D/D = 0.029

Vậy kích th-ớc chủ yếu của tàu thiết kế thoả mãn ph-ơng trình trọng l-ợng

III : xây dựng tuyến hình Các thông số chủ yếu của tàu

Chiều dài thiết kế : Ltk = 126 (m)

 = 0,98

 = 0,75

 = 0,846

Đ-ờng hình dáng của tàu có quan hệ mật thiết đến tốc độ, tính hành hải , tính

ổn định , tính điều khiển, bố trí chung, dung tích chở hàng, công nghệ đóng và

sửa chữa tàu Chính vì vậy việc xây dựng đ-ờng hình dáng tàu đóng vai trò hết sức quan trọng trong việc thiết kế tàu

Các b-ớc tiến hành nh- sau:

1 Xây dựng đ-ờng cong diện tích s-ờn :

Sự phân bố l-ợng chiếm nuớc theo chiều dài tàu có ảnh huởng lớn đến sức cản

và tính năng của tàu biển Biểu diễn sự phân bố này chính là đ-ờng cong diện tích suờn

-Xác định chiều dài các đoạn thon mũi , thân ống P, thon đuôi R Theo bảng 4.9 STKTĐT tập 1 trang 212 ta có:

Chiều dài đoạn thân ống : LP= 22,7%L = 28,6 (m)

Chiều dài đoạn thon mũi : LE= 36,2%L = 45,9(m)

Chiều dài đoạn thon đuôi : LR= 41,1%L = 51,7(m)

100

NghiÖm l¹i ®-êng cong diÖn tÝch ®-êng s-ên võa x©y dùng:

B¶ng tÝnh ®-êng cong diÖn tÝch c¸c s-ên:

2

i i

K

i K L

2 Xây dựng đ-ờng nuớc thiết kế:

Tiến hành xây dựng đ-ờng n-ớc thiết kế theo ph-ơng pháp gần đúng

- Chọn xf=1,25%L=1,575 (m)

- Góc vào n-ớc của đ-ờng n-ớc thiết kế Tra bảng 4.10 STKTĐT Tập 1 trang

213 thì nửa góc vào n-ớc của đ-ờng n-ớc chở đầy đối với tàu có hệ số béo =0,7

Đặt các vị trí thon mũi, thon đuôi, thân ống

Sử dụng ph-ơng pháp thứ nhất và ph-ơng pháp thứ hai của sách LTTK trang 187

để xây dựng đ-ờng n-ớc thiết kế với:

NghiÖm l¹i ®-êng cong ®-êng n-íc thiÕt kÕ:

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

38000

.

i i

i i

Y K

i Y K

1,320 (m)

%Xf=3,6 %

3 Thiết kế s-ờn giữa:

S-ờn giữa đ-ợc thiết kế có dạng đáy bằng , mạn phẳng, hông tròn với bán kính hông là :(LTTK 10.6 trang190)

4 Thiết kế các s-ờn còn lại:

Các s-ờn còn lại xây dựng trên cơ sở sau khi đã xây dựng xong đ-ờng cong diện tích s-ờn và đ-ờng n-ớc thiết kế Hình dáng s-ờn ảnh h-ởng đến tính ổn định, tính chất thuỷ lực , sự phân bố l-ợng chiếm n-ớc theo ph-ơng thẳng đứng và công nghệ Các s-ờn còn lại này đ-ợc xây dựng bằng ph-ơng pháp cân bằng diện tích

Bảng tung độ và diện tích phần ngâm n-ớc các s-ờn của tuyến hình vừa dựng:

Nghiệm lại D và xC của tuyến hình vừa dựng:

i i

K

i K L



. 1.92 (m)

 % xC =1,5 %

Kết luận: Tuyến hình vừa xây dựng là hoàn toàn hợp lý

5 Hình dáng mũi tàu và đuôi tàu:

Mũi tàu: Mũi tàu có ảnh h-ởng tới sức cản sóng và tính ổn định của tàu Vì góc vào n-ớc của tàu thiết kế là nhỏ nên chọn dạng mũi tàu có dạng nh- hình 4.73b STKTĐT tập I nh- trong bản vẽ tuyến hình

Đuôi tàu: Chọn dạng đuôi cho tàu thiết kế là đuôi tuần d-ơng hạm Dạng đuôi này có -u điểm là làm tăng chiều dài ngập n-ớc, giảm góc đ-ờng n-ớc đuôi tàu, hạ thấp sức cản d- Chiều dài phần đuôi nhô ra khỏi đ-ờng n-ớc thiết kế từ (2-5)% chiều dài vuông góc của tàu Với tàu thiết kế chọn đoạn nhô ra là 5 (m) Hình dáng đuôi tàu trên đ-ờng n-ớc thiết kế phụ thuộc vào điều kiện công nghệ, tính thẩm mỹ và độ bảo vệ chong chóng khi tàu lùi hoặc tiến cũng nh- làm tăng diện tích mặt boong

6 Nghiệm LCN, hoành độ tâm nổi và hệ số béo

theo tuyến hình đã đ-ợc xây dựng

Nghiệm lại D và xC của tuyến hình vừa dựng:

i i

K

i K L



. 1.92 (m)

bố trí chung toàn tàu

1 Những yêu cầu cơ bản về bố trí chung toàn tàu:

Về mặt kết cấu tàu thủy chia thành hai phần: thân tàu và th-ợng tần Thân tàu

là khoảng không gian của tàu đ-ợc khép kín bởi kết cấu đáy, kết cấu mạn, phía trên là kết cấu boong Th-ợng tần là kết cấu đ-ợc xây dựng ngay trên boong đầu tiên Dựa vào vị trí theo chiều dài của th-ợng tần có thể chia:

th-ợng tần mũi, th-ợng tần giữa, th-ợng tần lái Trong tr-ờng hợp tàu thiết kế này tôi chỉ bố trí th-ợng tần mũi và th-ợng tần lái Phần thân tàu và th-ợng tần

có thể phân thành các khoảng không gian nhỏ hơn với mục đích sử dụng khác nhau Khi bố trí chung toàn tàu phải chú ý đến các yêu cầu sau:

- Phải tuân theo các yêu cầu của qui phạm về tính ổn định, tính chống chìm, tính chống cháy, và sức bền tàu v.v

- Dung tích các khoang phải đủ

- Đảm bảo cân bằng tàu và sức bền dọc tàu trong quá trình hành hải

- Các trang thiết bị phải bố trí hợp lý, thao tác an toàn, dễ dàng

- Các lối đi lại phải an toàn và thuận tiện trong mọi điều kiện thời tiết

- Ngoài ra việc bố trí phải tuân theo yêu cầu của chủ tầu, ví dụ: đối với tàu hàng việc bố trí các vách ngang phải phù hợp với ph-ơng pháp khai thác của chủ tàu Cách bố trí các tần boong phải tuân theo yêu cầu của chủ tàu về chiều cao giữa các boong, chiều cao từ đáy đôi đến boong thấp nhất nhằm giảm bớt sức nén của hàng hoá và tránh cho hàng hoá bị vỡ, cong vênh Tuy nhiên những yêu cầu của chủ tàu phải nằm trong các giới hạn qui định của qui phạm

2 Phân khoang:

 Xác định khoảng s-ờn: Khoảng cách chuẩn của các s-ờn ngang khoang đ-ợc tính theo công thức sau đây:

a = 2L + 450 (mm) Với L = 126(m), suy ra: a = 720 mm

Đối với các khoang mũi, khoang đuôi, bầu đuôi thì khoảng cách s-ờn ngang không lớn hơn 720 mm; ở đoạn từ 0.2L tính từ mũi tàu đến vách chống va khoảng cách s-ờn không lớn hơn 700 mm

 Chọn khoảng s-ờn khoang máy: a = 720

 Chọn khoảng s-ờn khoang mũi: a = 610

 Chọn khoảng s-ờn khoang đuôi: a = 610

 Chọn khoảng s-ờn khoang hàng: a = 720

 Phân khoang theo chiều dài tàu:

 Khoang đuôi dài 4.88(m) Từ #0 đến #8

 Khoang máy dài 15.84(m) Từ #8 đến #30

Việc phân khoang tàu đ-ợc dựa trên các số liệu thống kê bằng đồ thị của sách

“Kiến trúc v¯ bố trí chung t¯u thuỷ”

 Phân khoang theo chiều cao tàu:

 Xác định chiều cao đáy đôi: theo qui phạm phân cấp và đóng tàu biển vỏ thép phần 2-A thì chiều cao đáy đôi đ-ợc xác định nh- sau:

hđ  B/16 = 22/16 = 1.375(m) Tôi chọn chiều cao đáy đôi là hđ = 1.4(m)

 Tàu có sức chở là: 12000(t), hệ số chở hàng xd = 1.5 (t/m3)

4 Biên chế thuyền viên:

Trên tàu bố trí đủ chỗ cho 22 ng-ời, bao gồm nh- sau:

- 1 tủ đựng quần áo, phao cứu sinh

- 1 giá sách treo t-ờng

- 1 g-ơng soi treo t-ờng

- 1 móc treo quần áo

- 1 hộp đựng xà phòng

 Buồng tắm rửa: số l-ợng theo bản bố trí chung

- Vòi hoa sen

- Móc treo quần áo

- Hộp treo giấy vệ sinh

- chậu rửa tay

 Buồng giặt phơi quần áo:

- 1 máy giặt

- 1 máy ép

- 2 bồn giặt

- Nồi điện nấu n-ớc sôi

 Buồng ăn cho thuỷ thủ:

 Các buồng tác nghiệp kỉ thuật:

- Buồng làm việc của điện tr-ởng

Mà: dung tích yêu cầu là:

W2 = xd x Phh = 12000 x 1.4 = 16800(m3) Vậy tàu đủ dung tích chở hàng

3 Xây dựng biểu đồ dung tích tàu:

S-ờn i(m 2) i(m 2) V(m 3)

0.25 32.6 65.2 410.8 0.5 36.8 73.6 463.7 0.75 44.9 89.8 565.7

Tính chọn thiết bị theo Qui phạm

1- Giới thiệu chung:

1.1- Loại tàu,công dụng,cấp tính toán:

Tàu mang số hiệu thiết kế là tàu chở than có sức chứa 12000(t), lắp 1 máy chính , 01 chong chóng có b-ớc cố định Tàu đ-ợc thiết kế thoả mãn " Quy phạm phân cấp và đóng tàu biển vỏ thép - TCVN-6259: 1997"

Vùng hoạt động: Không hạn chế cấp

Cấp tính toán thiết kế: Không hạn chế

1.2- Các thông số cơ bản của tàu:

- Chiều dài lớn nhất: Lmax = 136 m

- Chiều dài đ-ờng n-ớc thiết kế: LWL = 128.6 m

- Chiều dài giữa hai đ-ờng vuông góc: LBP = 126m

1.4- Tài liệu sử dụng:

1 Qui phạm phân cấp và đóng tàu biển vỏ thép -TCVN-1997

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

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

4 JIS – 1999

2 THIếT Bị NEO

2.1- Đặc tr-ng cung cấp của tàu:

Nc = W2/3 + 2.B.h + 0,1.A Trong đó:

W = 17647 (tấn) - L-ợng chiếm n-ớc trọng l-ợng tàu theo

đ-ờng n-ớc tải mùa hè

h = f + h’ = 12.70 (m)

h’ = 10.70 (m) - Chiều cao từ boong liên tục trên cùng đến nóc của th-ợng tầng trên cùng hoặc lầu trên cùng có chiều rộng lớn hơn B/4

f = 2.00 (m) - Khoảng cách thẳng đứng tại giữa tàu từ

đ-ờng n-ớc chở hàng thiết kế lớn nhất đến mặt trên của xà boong liên tục trên cùng tại mạn

A = 228.30 (m2) - Diện tích hứng gió trong phạm vi chiều dài tàu kể từ boong mạn khô

B = 22 (m) - Chiều rộng thiết kế tàu

Nc = 1259.44 (m2)