tiểu luận thiết kế tàu thuyền

THIẾT KẾ TÀU THUYỀN HUỲNH VĂN NHU LỜI NÓI ĐẦU Nước ta là một trong những nước có đường biển tương đối lớn và nguồn nhân lực dồi dào, phù hợp để phát triển ngành công nghiệp này. Vì vậy, những năm gần đây nước ta đã chọn nghành công nghiệp đóng tàu là ngành ưu tiên hàng đầu và đóng vai trò tiên phong trong chiến lược phát triển đất nước. Bên cạnh đó, nhằm khai thác nguồn lợi thủy sản, cũng đã tăng cường theo hướng phát triển đội tàu cá. Môn học Thiết kế tàu thuyền là một môn học quan trọng và không thể thiếu đối với sinh viên chuyên ngành đóng tàu. Nó giúp sinh viên có thêm kiến thức về nhiều loại tàu, trong đó có tàu vỏ gỗ…Trong bài này em tiến hành tính toán thiết kế sơ bộ tàu đánh cá lưới rê, vỏ gỗ. Qua quá trình tìm hiểu tài liệu và tham khảo tàu mẫu, cùng với sự hướng dẫn tận tình của thầy Huỳnh Văn Nhu, em đã hoàn thành bài thiết kế được giao. Do kiến thức có hạn nên bài làm chắc chắn còn nhiều sai sót, em rất mong được sự chỉ bảo của Thầy và các bạn để bài hoàn thiện hơn. Em xin chân thành cảm ơn! Sinh viên thực hiện Phạm Thanh Chương PHẠM THANH CHƯƠNG Page 1 THIẾT KẾ TÀU THUYỀN HUỲNH VĂN NHU MỤC LỤC Trang 2. Tính toán, xây d ng đ th đ ng cong các y u t tính n i:ự ồ ị ườ ế ố ổ 8 * Cách th c hi n:ự ệ 8 - th bi u di n các y u t tính n i theo m n n c tàu: D, V, S, Xf, Xc, Đồ ị ể ễ ế ố ổ ớ ướ Zc, r, R, α, β, δ = f(T). 8 * Cách th c hi n:ự ệ 9 THIẾT KẾ TÀU THUYỀN ĐỀ BÀI: Thiết kế sơ bộ tàu đánh cá lưới rê dài 16 (m); tốc độ 8 (hl/h), hoạt động ở ngư trường Khánh Hòa (vùng hạn chế II). PHẦN 1 XÁC ĐỊNH NHIỆM VỤ THƯ: PHẠM THANH CHƯƠNG Page 2 THIẾT KẾ TÀU THUYỀN HUỲNH VĂN NHU Xây dựng nhiệm vụ thư thiết kế là bước đầu tiên trong trình tự thiết kế. Nó là tài liệu gốc chủ yếu trong công tác thiết kế tàu, có tính chất quyết định đến chất lượng của con tàu thiết kế. Để lập nhiệm vụ thiết kế ta dựa chủ yếu vào các yêu cầu sau: - Dựa trên cơ sở mục đích công tác thiết kế. - Căn cứ vào các yêu cầu khách hàng. - Căn cứ vào đặc điểm ngư trường, nguồn lợi và đối tượng đánh bắt. - Căn cứ vào công dụng, cỡ loại. - Căn cứ vào yêu cầu quy phạm hiện hành. Ta có thể xây dựng nhiệm vụ thư thiết kế như sau: 1. Loại tàu và công dụng: Tàu đánh cá lưới rê, vỏ gỗ, hoạt động xa bờ, thiết kế theo mẫu dân gian, thuộc tàu đánh cá loại nhỏ. 2. Xác định các kích thước của tàu: Căn cứ vào tàu thực tế, ta xác định các kích thước cho tàu thiết kế: - Chiều dài lớn nhất: L max = 16 (m). - Chiều rộng lớn nhất: B max = 4,2 (m). - Chiều cao mạn: H = 2,2 (m). Theo qui phạm ta xác định được mạn khô tối thiểu là 347 (mm), ta chọn mạn khô là F = 575 (mm). Từ đó, ta xác định chiều chìm trung bình: T = 1,625 (m). Như vậy ta xác định được các thông số tiếp theo của tàu: - Chiều dài thiết kế: L tk = 14,93 (m). - Chiều rộng thiết kế: B tk = 4,045 (m). Từ đó, ta xác định được các hệ số hình dáng của tàu: 3. Tốc độ hàng hải tự do: V = 8 (hl/h). 4. Vùng hoạt động: Ngư trường Khánh Hòa (vùng hạn chế II). 5. Thời gian hoạt động: Thời gian một chuyến đi biển là 7 ngày. 6. Biên chế thuyền viên: 7 người. 7. Bố trí buồng máy: Phía đuôi tàu. 8. Trang thiết bị khai thác: Phù hợp với nghề đánh cá lưới rê. PHẠM THANH CHƯƠNG Page 3 THIẾT KẾ TÀU THUYỀN HUỲNH VĂN NHU 9. Quy phạm áp dụng: Quy phạm phân cấp và đóng tàu cá biển cỡ nhỏ (TCVN 7111:2002). 10.Vật liệu đóng tàu: Gỗ nhóm II, loại cứng, hạng A. 11. Thiết kế tuyến hình tàu: - Đường hình lý thuyết tàu là bản vẽ kỹ thuật đầu tiên, nền móng ghi nhận một cách chính xác từng điểm trên bề mặt con tàu, là cơ sở tính toán nguyên cứu về mặt khoa học công nghệ tàu thủy. Do hình dáng hình học ảnh hưởng lớn đến tính năng của tàu nên bản vẽ đường hình có vai trò rất quan trọng, là công cụ thông tin chính xác về tính năng của tàu đi trên biển. 1. Các kích thước chính: - Chiều dài lớn nhất: L max = 16 (m). - Chiều dài thiết kế: L tk = 14,93 (m). - Chiều rộng lớn nhất : B max = 4,2 (m). - Chiều rộng thiết kế: B tk = 4,045 (m). - Chiều cao mạn tàu: H = 2,2 (m). - Chiều chìm trung bình: T = 1,625 (m). 2. Thực hiện vẽ: Bước 1: Tính các thông số vẽ - Số sườn. - Khoảng cách giữa các sườn. - Số đường nước. - Khoảng cách giữa các đường nước. - Số mặt cắt dọc. - Khoảng cách giữa các mặt cắt dọc. Bước 2: Sau khi tính toán xong ta tiến hành dựng đường hình tàu như sau: - Dựng sườn đường nước - Dựng sườn cắt dọc - Dựng sườn cắt ngang Bước 3: Ta tiến hành vẽ đường hình phù hợp trên 3 hình chiếu và hiệu chỉnh cho phù hợp. 3. Bản vẽ đường hình: - Xử lý lại bản vẽ đường hình tàu mẫu cho đúng, phù hợp. - Xác định sườn lý thuyết của tàu thiết kế. - Xây dựng bảng tọa độ đường hình. PHẠM THANH CHƯƠNG Page 4 THIẾT KẾ TÀU THUYỀN HUỲNH VĂN NHU 4. Thiết kế tuyến hình tàu đánh cá lưới rê: Trong phạm vi thiết kế của đồ án bày, tôi chọn phương pháp xây dựng đường hình dựa trên tàu mẫu và điều chỉnh cho phù hợp với các thông số kích thước đã chọn, đồng thời đáp ứng đúng và đủ các yêu cầu đặt ra trong nhiệm vụ thư. Khi đó ta có bản vẽ tuyến hình tàu. Từ bản vẽ đường hình trên ta tiến hành đo và thiết lập bảng toạ độ đường hình và cho kết quả ở bảng sau. PHẠM THANH CHƯƠNG Page 5 THIẾT KẾ TÀU THUYỀN HUỲNH VĂN NHU PHẠM THANH CHƯƠNG Page 6 BẢNG TRỊ SỐ TUYẾN HÌNH NỬA CHIỀU RỘNG CHIỀU CAO SƯỜN ĐN0 ĐN1 ĐN2 ĐN3 ĐN4 ĐN5 MÉP BOONG MẠN CD0 CD1 CD2 CD3 CD4 MÉP BOONG MẠN SƯỜN 0 0 0 0 0 0 1735 1885 1930 1435 0 0 0 _ 2545 2875 0 0.5 0 0 0 0 1725 1830 1940 1975 1095 0 0 0 2640 2445 2760 0.5 1 0 0 0 1700 1820 1900 1980 2010 765 0 0 0 2180 2350 2650 1 1.5 0 0 1695 1805 1890 1955 2010 2035 475 0 0 0 1810 2265 2555 1.5 2 0 1660 1785 1870 1940 1995 2035 2055 225 0 0 0 1525 2205 2475 2 3 1395 1770 1885 1945 1995 2025 2060 2075 0 0 0 0 1160 2145 2405 3 4 1465 1810 1910 1970 2010 2040 2075 2090 0 0 0 0 1010 2160 2425 4 5 1475 1810 1910 1955 2000 2035 2075 2100 0 0 0 0 1095 2200 2495 5 6 1400 1765 1865 1925 1975 2020 2070 2100 0 0 0 0 1315 2295 2610 6 7 1170 1630 1765 1850 1920 1975 2060 2100 0 0 0 35 1680 2445 2785 7 8 695 1225 1465 1625 1745 1845 2010 2075 0 0 60 490 2350 2640 3070 8 8.5 385 905 1180 1390 1570 1715 1950 2030 0 0 340 975 2800 2755 3240 8.5 9 200 490 735 1005 1245 1450 1835 1940 0 305 910 1585 _ 2865 3420 9 9.5 140 195 330 510 745 995 1590 1740 0 930 1625 2360 _ 2990 3610 9.5 10 0 0 0 0 185 270 975 1250 1110 2135 2930 _ _ 3110 3810 10 THIẾT KẾ TÀU THUYỀN HUỲNH VĂN NHU PHẦN 2 TÍNH TOÁN CÁC YẾU TỐ TÍNH NỔI: 1. Tính toán xây dựng đồ thị đường cong các yếu tố tính nổi: 1. Các yếu tố tính nổi mặt đường nước: - Tính diện tích mặt đường nước S: S = 2∆L ( )             + −+++++ 2 0 321 n no yy yyyyy (m 2 ) - Tính thể tích chiếm nước V:             + −+++++∆= 2 321 nO nO SS SSSSSTV (m 3 ) - Tính trọng lượng tàu D: D = γV (tấn). - Tính hoành độ trọng tâm mặt đường nước X f : ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) 2 2 5 .5.4.3.2.10 100 10210 010 010192837465 yy yyyy yy yyyyyyyyyyy LX f + −++++         − −−+−+−+−+−+ ∆= - Tính hoành độ tâm nổi X c : X c ( )       + −++++ + −+++ = 2 2 50 5210 5500 5 51100 SS SSSS XSXS XSXSXS ff fff (m) - Tính cao độ tâm nổi Z c : Z c = ( ) ( ) [ ] 50543210 50543210 2/1 2 5 54.3.2.1.0 SSSSSSSS SSSSSSSST +−+++++       +−+++++∆ (m) - Mômen quán tính của diện tích mặt đường nước đối với trục x:         + −+++++ ∆ == ∫ − 2 3 2 3 3 2 3 0 3 10 3 10 3 9 3 2 3 1 3 0 2 2 yy yyyyy L dx y I L L x ( m 4 ) - Bán kính tâm ổn định ngang: PHẠM THANH CHƯƠNG Page 7 THIẾT KẾ TÀU THUYỀN HUỲNH VĂN NHU V I r x = (m) - Momen quán tính của diện tích mặt đường nước đối với trục y:       +−+++++∆== ∫ − )( 2 5 )(5 )(1.02 2 010 2 010 2 4 2 5 3 2 2 2 6 yyyyyyyLdxyxI L L y (m 4 ). - Mômen quán tính mặt đường nước đối với trục ngang của trọng tâm mặt đường nước: 2 . fyf XSII −= (m 4 ). - Bán kính tâm ổn định dọc: V I R f = (m) - Tính các hệ số α, β, δ: + Hệ số diện tích mặt đường nước α: ii i i LB S . = α + Hệ số diện tích mặt cắt ngang giữa tàu β: ii i i TB ω β = + Hệ số đầy thể tích chiếm nước: δ i = IIi i TBL V 2. Tính toán, xây dựng đồ thị đường cong các yếu tố tính nổi: * Cách thực hiện: - Đồ thị biểu diễn các yếu tố tính nổi theo mớn nước tàu: D, V, S, X f , X c , Z c , r, R, α, β, δ = f(T). * Trình tự xây dựng : - Tính các giá trị các yếu tố tĩnh thủy lực ở các mớn nước tàu Ti khác nhau. PHẠM THANH CHƯƠNG Page 8 THIẾT KẾ TÀU THUYỀN HUỲNH VĂN NHU - Trong hệ toạ độ Oxy, với trục Oy biểu diễn các mớn nước Ti và tương ứng với các mớn nước lấy theo trục Ox giá trị các yếu tố tính nổi tính cho mớn nước đó theo các tỷ lệ xích nhất định. - Giá trị các yếu tố tính nổi ở mớn nước bất kỳ sẽ được xác định bởi giao điểm của mớn nước tính theo tỷ lệ xích của trục tung với các đường cong tính nổi, tính theo tỷ lệ xích trục hoành. - Thường chia 3 nhóm đồ thị có cùng gốc tọa độ là nhóm đường V, D, S = f(T), nhóm X c , X f , Z c , r, R = f(T), nhóm α, β, δ = f(T). 3. Tính toán và xây dựng đồ thị Bonjean: * Đồ thị bonjean là tập hợp các đồ thị thay đổi của: - Đường cong diện tích mặt cắt ngang, biểu diễn bằng đường thực trên hình vẽ. Đường cong diện tích mặt cắt ngang biểu diễn diện tích của mặt cắt ngang ở các mớn nước khác nhau. - Đường cong mômen diện tích mặt cắt ngang, biểu diễn mômen của diện tích mặt cắt ngang ở các mớn nước khác nhau đối với đường chuẩn đáy, biểu diễn bằng đường khuất. - Dùng đường Bonjean có thể tính được thể tích chiếm nước V, vị trí tâm nổi x c , z c của tàu ở vị trí nghiêng dọc bất kì và trong sóng. - Đường Bonjean thường được dùng nhiều khi tính chống chìm, tính hạ thủy, tính sức bền thân tàu… * Phương pháp tính toán: - Diện tích mặt cắt ngang được tính: ω = ∫ T dzy 0 . = 2∆T       + − ∑ = n i n i yy y 0 0 2 (m 2 ) - Mômen tĩnh so với trục Oy của mặt sườn: M ω = 2 ∫ T dzzy 0 = 2∆T 2       + − ∑ = n i n i yny yi 0 0 2 . . (m 3 ) * Cách thực hiện: - Lần lượt tính giá trị diện tích của các mặt cắt ngang của tàu i ω (i=0 ÷ n) tương ứng với sự thay đổi của mớn nước Tj (j=0 ÷ k). PHẠM THANH CHƯƠNG Page 9 THIẾT KẾ TÀU THUYỀN HUỲNH VĂN NHU - Dựng hệ trục OT ω , trong đó trục tung OT biểu diễn mớn nước tàu T và trục hoành O ω biểu diễn chiều dài tàu L theo tỷ lệ xích nhất định. - Tại vị trí mặt cắt ngang thứ i, lần lượt đặt theo các mớn nước Tj (j=0 ÷ k) các đoạn biểu diễn cho gía trị diện tích cho các mặt cắt ngang i ω theo một tỷ lệ xích nhất định và nối đỉnh các đoạn thẳng lại với nhau để hình thành các đồ thị ω =f(T). - Tương tự ta cũng tính toán xây dựng được đường cong mômen. - Chú ý tỷ lệ theo chiều dài và chiều cao tàu phải khác nhau và phải ghi đầy đủ tỷ lệ xích của các đại lượng trên đồ thị. PHẠM THANH CHƯƠNG Page 10 [...]... kế Thiết kế 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 Thiết kế bố trí chung toàn tàu là một khâu quan trọng trong quá trình thiết kế mới một con tàu Khi thiết kế bố trí cần chú ý những nguyên tắc sau: + Dung tích các khoang có đủ hay không + Ảnh hưởng bố trí các khoang đối với nghiêng ngang, nghiêng dọc và chiều cao trọng tâm của tàu. .. đánh bắt và sinh hoạt trên tàu + Lắp đặt thiết bị hợp lý, thao tác dễ dàng, an toàn + Khi bố trí cần phải tuân thủ đúng yêu cầu của Qui phạm Đặc điểm bố trí của tàu: Do tàu thường xuyên làm việc trong điều kiện sóng gió hết sức phức tạp nên việc thiết kế bố trí chung toàn tàu, trước hết phải xét tới yêu cầu về an toàn trong đánh bắt và điều kiện sinh hoạt của thuỷ thủ đoàn trên tàu Trong khi lựa chọn kích... hết phải xét tới yêu cầu về an toàn trong đánh bắt và điều kiện sinh hoạt của thuỷ thủ đoàn trên tàu Trong khi lựa chọn kích thước và hình dáng thân tàu cũng như việc bố trí phải chú ý đặc biệt đến tính ổn định và tính năng hàng hải của tàu Tàu thiết kế với khoảng cách sườn không được lớn hơn trị số sau: a = L + 20 = 14,93 + 20 = 34,93 (cm) Vậy khoảng cách sườn ta chọn a = 34 (cm) 3.1.1 Bố trí... tiến hành tính toán ổn định cho tàu ở các trường hợp tải trọng có thể mà ở đó tính ổn định của tàu đáng lo ngại PHẠM THANH CHƯƠNG Page 33 THIẾT KẾ TÀU THUYỀN HUỲNH VĂN NHU nhất Với các trường hợp này mà tàu vẫn đảm bảo ổn định thì tàu được xem là đảm bảo ổn định trong mọi trường hợp và được phép hoạt động Ta tính toán ổn định ở 4 trường hợp tải trọng: - Trường hợp 1: Tàu ra ngư trường với 100% nhiên... THUYỀN HUỲNH VĂN NHU - Trường hợp 1: Tàu ra ngư trường với 100% nhiên liệu và 100% các dữ trữ Bảng tọa độ của các thành phần trọng lượng trường hợp 1 STT 1 2 3 4 5 6 7 Các thành phần tải trọng trên tàu Tàu không Thuyền viên + Hành lý Lương thực, thực phẩm Nước ngọt Nhiên liệu, dầu nhờn Lưới + Ngư cụ Đá Cộng hàng dọc Hệ số tay đòn Hệ số mômen Trường hợp 1: Tàu ra ngư trường với 100% nhiên liệu và... Trường hợp 2: Tàu từ ngư trường trở về với toàn bộ cá trong hầm và 10% dữ trữ, nhiên liệu STT 1 2 3 4 5 6 7 8 Trường hợp 2: Tàu từ ngư trường trở về với toàn bộ cá trong hầm 10% dự trữ và nhiên liệu Các thành phần Trọng lượng Phân bố trọng lượng trên các khoảng sườn tải trọng trên tàu pi (tấn) 0 1 1 2 2 3 3 4 4 5 5 6 6 7 7 8 8 9 Tàu không 34.30 3.43 3.43 3.43 3.43 3.43 3.43 3.43 3.43 3.43 Thuyền viên... ), t = 7.24 = 168 (giờ) + V: tốc độ tàu, V = 8 (hl/h) + Ne: Công suất máy chính (ml), chọn Ne = 350 (mã lực) - Trọng lượng lưới, ngư cụ: Pl = 4 (tấn) - Trong lượng vỏ tàu không: Pv = D - ( Pm + Pc + Plt + Ptv+Pnước + Pnl + Plưới,ngư cụ + Pđá) = 70 - (4 +12 + 0,1 + 0,42 + 0,15 + 10,06 + 4 + 5) = 34,30 (tấn) 2 Các trường hợp tải trọng của tàu: Để đảm bảo cho tàu hoạt động an toàn ở mọi tình huống,... tải trọng: - Trường hợp 1: Tàu ra ngư trường với 100% nhiên liệu và 100% các dữ trữ - Trường hợp 2: Tàu từ ngư trường trở về với toàn bộ cá trong hầm và 10% dữ trữ, nhiên liệu - Trường hợp 3: Tàu từ ngư trường trở về với 20% sản phẩm ở trong hầm và 70% dự trữ và 10% nhiên liệu - Trường hợp 4: Tàu ở ngư trường với 100% dự trữ, 25% dự trữ nhiên liệu và nắp hầm mở Khi tính toán việc... lượng tàu: D = P = Pv + Pm + Pc + Plt + Ptv + Pnước + Pnl + Plưới,ngư cụ + Pđá = 70 (tấn) - Trọng lượng đá: Pđá = 5 (tấn) - Trọng lượng máy: Pm = 4 (tấn) - Trọng lượng cá: Pc = 12 (tấn) - Trọng lượng lương thực: Plt = 0,002.7.7 = 0,1 (tấn) Định mức tiêu dùng về lương thực thực phẩm cho mỗi thủy thủ trong một ngày là 2(kg), với 7 thủy thủ tiêu dùng trong một chuyến biển 7 ngày - Trọng lượng thuyền. .. 34 (cm) 3.1.1 Bố trí phía trên boong + Từ sườn số 2 ÷ 12: là boong sinh hoạt, bố trí hầm lên xuống khoang lái + Từ sườn số 12 ÷ 18: là thượng tầng 3.1.2 Bố trí dưới boong Tính từ phía lái về phía mũi tàu được chia như sau: - Từ sườn số -3 ÷ 4: là khoang lái - Từ sườn 4 ÷ 18: khoang máy - Từ sườn 18 ÷ 33: là các khoang chứa cá, bố trí 3 khoang cá : PHẠM THANH CHƯƠNG Page 31 THIẾT KẾ TÀU THUYỀN . NHU Xây dựng nhiệm vụ thư thiết kế là bước đầu tiên trong trình tự thiết kế. Nó là tài liệu gốc chủ yếu trong công tác thiết kế tàu, có tính chất quyết. chất lượng của con tàu thiết kế. Để lập nhiệm vụ thiết kế ta dựa chủ yếu vào các yêu cầu sau: - Dựa trên cơ sở mục đích công tác thiết kế. - Căn cứ vào các