TÍNH TOÁN THIẾT kế tàu CONTAINER

TÍNH TOÁN THIẾT kế tàu CONTAINER TÍNH TOÁN THIẾT kế tàu CONTAINER TÍNH TOÁN THIẾT kế tàu CONTAINER TÍNH TOÁN THIẾT kế tàu CONTAINER TÍNH TOÁN THIẾT kế tàu CONTAINER TÍNH TOÁN THIẾT kế tàu CONTAINER TÍNH TOÁN THIẾT kế tàu CONTAINER

Page 2

A:Tuyến đ-ờng : Hải Phòng - Singapore

1:Cảng Hải Phòng

- Gồm cảng chính, cảng Chùa Vẽ và cảng Vật Cách

1.1: Điều kiện tự nhiên

- Cảng Hải Phòng nằm ở hữu ngạn sông Cửa Cấm ở vĩ độ 2005’ Bắc và kinh độ 106041’

Đông

- Chế độ thuỷ triều là nhật triều với mức n-ớc triều cao nhất là +4,0 m, đặc biệt cao +4,23 m, mực n-ớc triều thấp nhất là +0,48 m đặc biệt thấp là +0,23 m

- Cảng chịu hai mùa dõ rõ rệt: Từ tháng 10 đén tháng 3 năm sau là gió Bắc-Đông Bắc,

từ tháng 4 đến tháng 9 là gió Nam - Đông Nam

- Cảng Hải Phòng cách phao số ‘0’ khoảng 20 hải lý, từ phao số ‘0’ vào cảng phải qua

cửa Nam Triệu, kênh đào Đình Vũ rồi vào sông Cửa Cấm Cảng Hải Phòng nằm ở vùng trung tâm sông Hồng Sông Hồng mang nhiều phù sa nên tình trạng luồng lạch vào cảng rất không ổn định Từ nhiều năm nay luồng vào cảng th-ờng xuyên phải nạo vét nh-ng

chỉ sâu khoảng -5 m tại Cửa Cấm và -5,5 m đoạn Nam Triệu Những năm gần đây luồng vào cảng bị cạn nhiều, sông Cấm chỉ còn -3.9m đến - 4.0 m, nên tàu ra vào cảng rất hạn chế về trọng tải Nếu tính bình quân Nam Triệu vét đến -6 m, sông Cấm vét đến -5.5 m thì hàng năm phải nạo vét một khối l-ợng khoảng 3 triệu m 3

- Thuỷ diện của cảng hẹp, vị trí quay tàu khó khăn, cảng chỉ có một chỗ quay tàu ở ngang cầu N08 (độ sâu -5.5 m đến -6.0 m, rộng khoảng 200 m )

1.2 :Cầu tàu và kho bãi

a)Cảng chính

- Có 11 bến đ-ợc xây dựng từ năm 1967 và kết thúc vào năm 1981, dạng t-ờng cọc

ván thép một neo với tổng chiều dài 1787 m Trên mặt bến có cần trục cổng (Kirốp và KAMYHA) có trọng tải từ 5 đến 16 tấn Các bến đảm bảo cho tàu 10.000 tấn cập cầu

Từ cầu 1 đến cầu 5 th-ờng xếp dỡ hàng kim khí, bách hoá, thiết bị Bến 6 và 7 xếp dỡ hàng nặng Bến 8 và 9 xếp dỡ hàng tổng hợp Bến 11 xếp dỡ hàng lạnh

- Toàn bộ kho của cảng (trừ kho 2a và 9a ) có tổng diện tích là 46.800 m 2, các kho

đ-ợc xây dựng chung theo tiêu chuẩn của một cảng hiện đại, có đ-ờng sắt tr-ớc bến, sau kho thuận lợi cho vịec xuất hàng Kho mang tính chất chuyên dụng Ngoài ra còn có các

bãi chứa hàng với tổng diện tích 183.000 m 2 (kể cả diện tích đ-ờng ô tô), trong đó có

25.000 m 2 bãi nằm ở mặt bến 6 Tải trọng trên mặt bến 4 tấn/m 2, dải tiếp phía sau rộng 6

m là 6 tấn/ m 2 tiếp theo đó bình quân 10 tấn/m 2

- Đ-ờng sắt trong cảng có khổ rộng 1 m với tổng chiều dài 1560 m gồm đ-ờng sắt

tr-ớc bến, bãi kho sau, ga lập tàu phân loại

- Bắt đầu xây dựng từ năm 1965, ban đầu là những dạng mố cầu, có diện tích mặt bến

khoảng 8x8m.Cảng có 5 mố cầu trên bố trí cần trục ôtô để bốc than và một số loại hàng khác từ sà lan có trọng tải 100 đến 200 tấn

2): Cảng Singapore

Cảng nằm ở vĩ độ1016’ Bắc và103050’ độ kinh Đông Singapor án ngữ oe biển Malaca,

là nơi giao l-u các đ-ờng biển đi từ Thái Bình D-ớng sang Ân Độ D-ơng và ng-ợc lại, vì vậy nó trở thành th-ơng cảng lớn thứ 2trên thế giới

Cảng Singapo có 25 cầu tàu, 5 bến liền bờ với độ sâu từ -8m đến-12m; bến lớn nhất là Keppel với chiều dài 5 km Mực n-ớc ở càu tầu lớn Cảng có đầy đủ trang thiết bị hiện

đại đảm bảo xếp dỡ tất cả các loại hàng, trong đó có bến Tanjonpagar là bến trung

chuyển container lớn nhất thế giới

Cảng có110.000 m 2 kho Có 26 hải lý đ-ờng sắt với khả năng thông qua hơn 22 triệu

tấn/năm và 230.000 m 2

bãi cảng nằm ngay bờ biển nên luồng vào cảng không bị hạn

chế, độ sâu luồng từ -8m đến -16m Khả năng thông qua cảng trên 100 triệu tấn/năm

Khí hậu vùng biến này mang đặc điểm t-ơng tự nh- vùng biển Việt Nam Cụ thể là:

- Từ tháng 11 đến tháng 3 năm sau, ảnh h-ởng của gió mùa Đông Bắc Càng về Nam c-ờng độ càng giảm dần, không ảnh h-ởng đến sự đi lại của tàu thuyền

- Từ tháng 6 đến tháng 9, gió mùa Đông Nam thổi mạnh ảnh h-ởng đến tốc độ tàu

Mùa này có l-ợng m-a khá lớn đặc biệt có bão nhất là vùng quần đảo Philippin

3.3) Hải l-u

Page 4

- Trên tuyến này chịu ảnh h-ởng của hai dòng hải l-u: một dòng từ phía Bắc chảy xuống và một dòng từ vịnh Thái Lan theo sát bờ biển Malayxia qua bờ biển Campuchia, tốc độ dòng chảy nhỏ nên không ảnh h-ởng đến hoạt động của tàu thuyền

- Gío đông nam thổi từ tháng 6 đến tháng 10 Gío Bắc thổi từ tháng 11 đến thang 3

năm sau Giữa hai mùa th-ờng là thời gian chuyển tiếp lên gió nhẹ (cấp 2 đến cấp 3), nh-ng có thời gian gió tới cấp 7 nên ảnh h-ởng đến sự ổn định và chòng chành của tàu

3.8) Bão

- Có ảnh h-ởng tới hoạt động của tàu và sự an toàn của hàng hoá Khu vực này th-ờng

có bão với c-ờng độ lớn th-ờng từ cấp 6,7 đôi khi gió giật mạnh cấp 12 trên cấp 12 Bão th-ờng xuất hiện từ tháng 6 đến háng 9 Vị trí xuất hiện bão th-ờng từ quần dảo

Philippin hay từ bờ biển phía nam Trung Quốc Trên tuyến đ-ờng này xuất hiện sóng

hồi hay sóng dừng, biên độ dao động từ 2,5-3,2m, chiều dài sóng từ 15-80 m

3.9) Quãng đ-ờng

- Quãng đ-ờng giữa hai cảng Hải Phòng và Singapor là: 1295 hải lý

Thời gian hành trình là: 4 ngày

B) Bảng tàu mẫu

- Tham khảo một số tàu mẫu sau :

hông số/Tên Đơn vị Orient Tàu B Tà C

Page 7

Số Container xếp trong khoang hàng: 422 ,TEU (57%)

Số Container xếp trên boong: 328 ,TEU (43%)

Hệ số lợi dụng LCN theo trọng tải: D =0, 68

L-ợng chiếm n-ớc của tàu: DsB=

D n

P

 = 16176 ,T

2: Xác định kích th-ớc chủ yếu

2.1: xác định khe hở của container

Kích th-ớc tàu đ-ợc tính sơ bộ dựa vào cách xếp container theo chiều dài, chiều rộng và chiều cao tàu, có để ý đến khe hở giữa các container và giữa các container với các vách, mạn của tàu Các khe hở đó đ-ợc lựa chọn theo tàu mẫu nh- sau:

Theo chiều dài tàu thì cứ hai container đ-ợc ghép vào một nhóm

Theo chiều rộng tàu không phân nhóm

Khe hở giữa hai container theo chiều dài tàu là: 76 ,mm

Khe hở giữa hai nhóm container theo chiều dài tàu là: 1216 ,mm

Khe hở giữa container với vách ngang là:150 ,mm

Khe hở giữa hai container theo chiều rộng tàu là: 71 ,mm

Khe hở giữa container với mạn kép là: 81 ,mm

Khe hở giữa hai container theo chiều cao là: 12 ,mm

Khe hở giữa container với đáy tàu là :12 ,mm

2.2: Xác định sơ bộ chiều dài tàu

Chiều dài giữa hai đ-ờng vuông góc đ-ợc xác định:

L pp l 3 D SB/ = 138 ,m

Trong đó :

l=(2,150,09)vs

1/3

=(5,085,52) m (chiều dài t-ơng đối giữa các khoang)

Với: VS = 15 hải lí/giờ Chọn l = 5,5 ,m

Chọn: Lpp= 138 ,m

Lpp = (0,94 0,98)L L=(140,8146,8) ,m Chọn L = 141 ,m

Lựa chọn số hàng container xếp theo chiều rộng tàu là: 7

Nh- vậy chiều rộng khoang hàng là: 17,65 ,m

Chiều rộng tàu xác định nh- sau: B = BKH + 2Bmk = 21,65 ,m

Page 9

Lựa chọn khoảng cách từ mép boong đến mép container trên cùng là: 1 ,m

Nh- vậy chiều cao khoang hàng là: HKH =11,25 ,m

Chiều cao mạn xác định nh- sau: H = HKH + Hđđ = 12,65 ,m

Trong đó:

Chiều cao khoang hàng: HKH = 11,25 ,m

Chiều cao đáy đôi: Hđđ  B/16 = 1,35 ,m

,

= (0,69  0,833) Trong đó:

Page 10

T =

B L k

3: Kiểm tra các điều kiện

3.1: Kiểm tra lại các tỉ số kích th-ớc

Đối với tàu container thì các tỉ số kích th-ớc phải nằm trong giới hạn xác định bằng các công thức sau:

L, B, H, T (chiều dài tính toán, chiều rộng, chiều cao, chiều chìm tàu)

Số container tàu chở đ-ợc: nc = 750 ,TEU

Nh- vậy các tỉ số kích th-ớc của tàu thiết kế nằm trong giới hạn cho phép

3.2: Kiểm tra lại l-ợng chiếm n-ớc

L-ợng chiếm n-ớc của tàu theo kích th-ớc thực nh- sau:

Page 12

Trong đó: D = k...L.B.T = 16158 ,T

Hệ số kể đến phần nhô của thân tàu lấy: k = 1,005

Trọng l-ợng riêng của n-ớc, với n-ớc biển:  = 1,025 ,T/m 3

1

%11,1100.16176

1615816176

víi nTV = 19 ThuyÒn viªn

Träng l-îng c¸c khoang mòi, l¸i:

Trung bình trọng l-ợng của 1 ng-ời kể cả hành lý là: 130 ,kg

N-ớc uống và tắm rửa cho 1 ng-ời một ngày đêm là: 100 l = 100 ,kg

L-ơng thực và thực phẩm là 3 kg cho 1 ng-ời trong 1 ngày đêm

pnl = 0,175 kg/kW.h (Suất tiêu hao nhiên liệu)

t = 96 h (thời gian hành trình 4 ngày đêm)

N = 6230 kW (công suất của máy)

Chọn l-ợng nhiên liệu cho tàu Pnl = 126 ,T

4.10: Nghiệm lại L-ợng chiếm n-ớc

Vậy l-ợng chiếm n-ớc nh- vậy là thỏa mãn

5: Kiểm tra dung tích

Dung tích chở hàng cần thiết:

Page 17

Wh = Ph = (14831,3  17285,4) ,m 3

Hệ số dung tích, với tàu chở hàng thùng (1,39  1,62) ,m 3 /T

Dung tích khoang hàng của tàu:

Theo công thức Nogid thì tổng dung tích của khoang hàng trong khoảng từ boong trên trở xuống tôn đáy trong đ-ợc xác định theo công thức:

V = (K1K2Lpp - K3lm).BH1 = 23541,7(m3) > Wh

Trong đó:

Chiều dài hai đ-ờng vuông góc: Lpp = 138 ,m

Chiều rộng tàu: B = 21,65 ,m

Chiều cao khoang hàng: H1 = H - Hđđ = 11,25 ,m

Chiều cao đáy đôi: H đđ B/16 = 1,35(m) Chọn H đđ = 1,4 ,m

Chiều dài khoang máy: lm = 16,8 ,m

Hệ số với tàu boong che: K1 = (0,96  + 0,05) = 0,8756

hệ số: K2 = 0,96

Hệ số: K3 = 1,00

Kết luận:

Dung tích khoang hàng đủ để chở hàng

2 ChiÒu cao tÝnh m¹n kh«: Hmin+ tmb m 12,664

5 ChiÒu cao th-îng tÇng tiªu chuÈn m 2,3

7 ChiÒu dµi thiÕt thùc th-îng tÇng E m 26,5

8 ChiÒu cao m¹n kh« tiªu chuÈn Fb mm 2109

6.1: HiÖu chØnh theo hÖ sè bÐo :

HÖ sè bÐo 0,7 0,68

 TrÞ sè m¹n kh« tÝnh to¸n lµ : 2140

36 , 1

68 , 0 0

6.2: HiÖu chØnh theo chiÒu cao m¹n H

Theo kÝch th-íc tµu thiÕt kÕ th× ta cã: H = 12,65 ,m

10 , 09 15

65 , 12

4 , 139

Víi L >120 (m) th× R = 250 ,mm

5,6(L f /3+10) 2,8(Lf/3+10)

6.4: Hiệu chỉnh theo độ cong dọc boong

Độ chênh lệch giữa chiều cao thực tế và chiều cao tiêu chuẩn của th-ợngtầng:

Tung

độ thực

TC

L-ợng tăng tung

độ

(7+8) (9xCs) Tiêu chuẩn Mm

3 (

25L f 

Page 20

Lf/6 10 )

3 ( 1 ,

3 ( , L f 

Lf/6 10 )

3 ( 2 ,

3 (

§é cong däc phÇn sau nhá h¬n quy ph¹m:

L-¬ng ®iÒu chØnh t¹i nöa mòi: ) 0 , 29 356

2 75 , 0 ( 8

4 2 ,

L

s F

f

,mm

L-¬ng ®iÒu chØnh t¹i nöa ®u«i: ) 0 , 29 66

2 75 , 0 ( 8

3 1 ,

L

s F

36 , 500

1 056 ,

L

Fmmin < Ftt =7,9 ,m

Kết luận: Mạn khô vùng mũi thoả mãn quy phạm

7: Xác định lực cản và công suất kéo của tàu

Trong tính toán sơ bộ coi lực cản tàu gồm hai thành phần chính là:

Hệ số nhớt động học, trong tính toán lấy:  = 1,57.10-6 ,m 2 /s

Mật độ của n-ớc biển:  = 1045 ,KG.s 2 /m 4

Diện tích mặt -ớt của tàu, xác định theo công thức C.P.Muragin:

 = L(1,1B + 1,36T) = 3770,87 ,m 2

7.2: Tính lực cản d-

Page 22

Dùng ph-ơng pháp Taylor để tính sức cản d-:

Rd = rj.D ,KG

Trong đó:

L-ợng chiếm n-ớc của tàu: D = 16176 ,T

Hệ số lực cản d-, tra đồ thị phụ thuộc vào Fr, B/T và D/(0,01L)3

Từ đ-ờng cong lực cản và công suất kéo của tàu với tốc độ yêu cầu v = 15 hl/h, ta

nhận đ-ợc sức cản R và công suất kéo cần thiết EPS:

Page 23

EPS =2873,8 ,Kw

R =379,66 ,KN

8: Thiết kế sơ bộ chong chóng

8.1: Xác định các yếu tố hình học chính của chong chóng

Chong chóng thiết kế theo mô hình Sêri B

Chọn số chong chóng là: 1

Chọn chiều quay chong chóng: quay phải

Vật liệu chế tạo chong chóng là hợp kim đồng

Chọn góc nghiêng chong chóng là: 10o

Tính hệ số dòng theo: (công thức Taylo với tàu 1 chong chóng):

WT = 0,5 - 0,05 = 0,3

Tính hệ số hút: (công thức Taylo): t = KTWT = 0,3

(với bánh lái tấm: KT = (0,9  1,05); chọn KT = 1)

Tính hệ số ảnh h-ởng của tr-ờng tốc độ không đồng đều tới momen quay:

' '

375 ,

Hệ số phụ thuộc vật liệu chong chóng: C’ = 0,055 cho hợp kim đồng

Hệ số phụ thuộc vào loại tàu: m’ = 1,15 cho tàu hàng

Số cánh chong chóng: Z = 4

Chiều dày t-ơng đối của cánh: max = (0,08  0,1) Lấy max = 0,09

Lực đẩy của chong chóng: T = 542370 ,N

Vậy chọn tỉ số đĩa: AE/Ao = 0,55

Quá trình tính toán theo bảng:

TT Đại l-ợng tính ĐV Vòng quay giả thiết

A 

Tỉ số đĩ:  0 55

O

E

A A

1 min

0

)(130

)"

P

K A

409 , 0 min

150 75

, 0

Page 28

1 Ph-ơng án thiết kế:

Tuyến hình thiết kế theo ph-ơng pháp tính chuyển từ tàu mẫu đã đ-ợc đóng và khai thác trong thực tế Các thông số của tàu thiết kế đã đảm bảo các tiêu chuẩn về tính

chuyển từ tàu mẫu

Thông số tàu thiết kế và tàu mẫu:

Thông số Kí hiệu Giá trị Đơn vị

Tàu thiết kế Tàu mẫu

2 Xác định các thông số hình dáng của mũi quả lê :

+ Mặt cắt có diện tích lớn nhất của mũi quả lê :

+ Chiều dài mũi quả lê : L ql l ql.L 0 , 03 138  4 , 2 ,m

trong đó : l ql = 0,102 - 0,3Fr  0,006 = 0,03  0,045 ,m: chiều dài t-ơng đối

3.1.Tính chuyển theo chiều dài tàu: KL =Ltk/Ltm=1,0544

3.2 Tính chuyển theo chiều rộng tàu: kB = Btk/Btm = 0,9841

3.2 Tính chuyển theo chiều chìm tàu: KT=Ttk/Tm=0,974

Bảng trị số tuyến hình:

4 Nghiệm lại l-ợng chiếm n-ớc:

Sau khi có đ-ợc tuyến hình mới, tiến hành đo diện tích mặt cắt ngang s-ờn tính

đến đ-ờng n-ớc thiết kế và nghiệm lại l-ợng chiếm n-ớc:

- L - Khoảng s-ờn lý thuyết, L = 6,9 ,m

So sánh với l-ợng chiếm n-ớc tính toán:

16158

16158 16167

100

157,42



T B

o o

o 1,46 3

100 0,955

969 , 0 0,955

7004 , 0 7 , 0

2592

B L

W DWL

= 0,86

100o o 2 , 38o o 3o o

84 , 0

86 , 0 84 , 0

Nh- vậy tuyến hình thiết kế thoả mãn yêu cầu

Theo 9.71[1] :Hoành độ tâm nổi

,0

65,02sin022,

Chọn sơ bộ xc = 0,1m

6 , 105 9 , 6

i i

i i

K

i K L

1 , 0 16 , 0

6%

phÇn iv

bè trÝ chung

Khoảng s-ờn vùng mũi, đuôi không lớn hơn 610 ,mm

Khoảng s-ờn vùng khoang máy không lớn hơn vùng khoang hàng

Vậy ta chọn nh- sau:

Khoảng s-ờn vùng mũi tàu: a = 610 ,mm

Khoảng s-ờn vùng đuôi tàu: a = 600 ,mm

Khoảng s-ờn vùng khoang má: a = 680 ,mm

Khoảng s-ờn vùng khoang hàng: a = 700 ,mm

1.2 Phân khoang

1.2.1 Phân khoang theo chiều dài

- Theo bảng (2A/11.1-QP2A) Chọn số vách kín n-ớc trên tàu là: 6

- Theo quy phạm 2A vách chống va phải đ-ợc đặt tại vị trí từ (0,05 ~ 0,08)L; chiều dài của khoang máy nằm trong khoảng từ (10 ~ 15)%L

1.2.2 Phân khoang theo chiều cao

Theo chiều cao phân nh- sau:

- Chiều cao đáy đôi: Hđđ = 1,4 ,m

- Chiều cao th-ợng tầng đuôi: 3 ,m

- Chiều cao th-ợng tầng: 2,7 ,m

Page 39

- Chiều cao các tầng lầu: 3 ,m

1.3 Tính dung tích các két

1.3.1 Dung tích két chứa nhiên liệu

Theo phần tr-ớc ta có trọng l-ợng nhiên liệu Pnl = 126 ,T

Đối với động cơ diesel:

Khối l-ợng n-ớc dằn cần thiết là:

Pd = (D’ - D0) +15%Pnl = 4990(T) Tổng dung tích các két dằn với n-ớc dằn là n-ớc biển là:

Vd = 1,025.Pd = 5115(m3)

1.4 Bố trí khoang két

1.4.1 D-ới đáy đôi

Đáy đôi vùng khoang hàng đ-ợc kéo dài từ s-ờn (37  191) dùng để chứa n-ớc dằn,

bố trí nh- sau:

- S-ờn 188  s-ờn 191: Khoang bơm n-ớc cứu hỏa

- S-ờn 188  S-ờn 178: Két dằn N014(P + T)

- S-ờn 178  S-ờn 160: Két dằn N013(P + T)

- S-ờn 40  S-ờn 37: Khoang bơm n-ớc cứu hoả

1.4.2 Boong sàn buồng máy

- Từ vách lái đến s-ờn 11: Két dằn lái

- Từ vách lái đến s-ờn 07: sàn séctơ lái

1.5.1 Boong sàn buồng máy

Boong sàn buồng máy bố trí các phòng sau:

- Phòng điều khiển buồng máy

Page 43

- Buồng máy phát sự cố

- X-ởng cơ khí

- kho dụng cụ

- Hệ thống cầu thang lên xuống

1.5.2 Trên boong chính

Từ vách lái đến vách buồng máy bố trí các buồng nh- sau:

- Kho dụng cụ

- Các hành lang đi lại

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

1.5.3 Lầu1

Từ s-ờn 6 đến s-ờn 37 bố trí các buồng sau:

- Nhà bếp