Đang tải... (xem toàn văn)
BỘ GIAO THÔNG VẬN TẢI TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI TP HCM KHOA VIỆN HÀNG HẢI BÁO CÁO MÔN HỌC TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN II Tính Toán, Thiết Kế Hệ Thống Neo Tàu Container Fortune Freighter TP HCM tháng 4, 2.
BỘ GIAO THÔNG VẬN TẢI TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI TP.HCM KHOA: VIỆN HÀNG HẢI BÁO CÁO MÔN HỌC TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN II Tính Tốn, Thiết Kế Hệ Thống Neo Tàu Container Fortune Freighter TP.HCM tháng 4, 2020 MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU Ngày nay, xu hướng phát triển chung giới xu toàn cầu hoá, vận tải biển ngành quan trọng, đảm bảo lưu thơng hàng hóa tồn giới Với khoảng 3000km chiều dài bờ biển, phát triển kinh tế biển chiến lược đất nước nhằm phát huy mạnh biển phục vụ phát triển kinh tế xã hội Trong chiến lược phát triển kinh tế biển cơng nghiệp tàu thủy đóng vai trị quan trọng Ngành cơng nghiệp đóng tàu non trẻ nước ta giai đoạn phát triển với qui mô tiềm lớn Nghiên cứu, tính tốn, thiết kế hệ thống truyền độn điện máy phụ tàu thủy nhiệm vụ cấp bách nhằm bước làm chủ công nghệ, tự chù vật tư thiết bị phục vụ cho công nghiệp tàu thủy đất nước Tàu thủy cơng trình kỷ thuật nước, di chuyển nước có kết cấu phức tạp hoạt động môi trường vô khắc nghiệt, chịu tác động nhiều nhiều yếu tố ngoại lực sóng, gió, bão … GIỚI THIỆU TỔNG QUAN 1.1 Giới thiệu tàu container Fortune Freighter - Tàu container Fortune Freighter sản xuất vào năm 1997, đóng nhà máy đóng tàu Watanabe Zosen K.K., Nhật Bản - Thơng số hình ảnh tàu Container Fortune Freighter Hình Hình ảnh tàu Container Fortune Freighter Thông số tàu Container Fortune Freighter: + Chiều dài lớn nhất: LOA = 123,57 m + Chiều rộng thiết kế: B = 18,5 m + Chiều cao mạn: D = 11,4 m + Chiều chìm tồn tải: T=8m + Lượng nước chiếm toàn tải: ∆ = 12760,8 + Tốc độ tàu: v = 16 hải lý/h + Trọng tải: W = 8937,8 + Diện tích mặt chắn gió: A = 1600 ) Mục tiêu báo cáo môn học - Các mục tiêu báo cáo môn học gồm: Tính tốn thiết bị hệ thống neo tàu thủy Tính tốn tổng lực tác động lên tàu thu neo Tính tốn động điện truyền động neo Nghiệm lại tính chọn động 1.2 2 GIỚI THIỆU VỀ HỆ THỐNG NEO TÀU THỦY 2.1 Chức hệ thống neo - Hệ thống neo tàu thủy hệ thống quan trọng hệ thống tàu thủy, thuộc vào nhóm thiết bị điện boong, có chức giúp tàu giữ vị trí cố định vùng neo đậu, đảm bảo tính ổn định cho tàu Hình 2: Đĩa hình xích neo Các yêu cầu hệ thống neo - Có thể sử dụng hệ thống điều kiện thời tiết, trạng thái mặt biển với yêu cầu kĩ thuật cho trước - Có thể khởi động động với toàn phụ tải cuả hệ thống Momen khởi động phải lớn hai lần momen cản đĩa hình - Động thực phải làm việc 30 phút với tải trọng làm việc phút với tải trọng 1.5 lần tải trọng làm việc, có khả dừng điện 30 giây sau công tác định mức - Đảm bảo lực kéo neo cần thiết tốc độ động bị giảm động bị dừng điện - Hệ thống phải có khả tạo nhiều cấp tốc độ phù hợp với trạng thái tải yêu cầu chung tốc độ thu thả neo cáp - Có khả hạn chế dao động dòng điện tải thay đổi Khơng gây xung dịng điện thời điểm bắt đầu đưa hệ thống vào làm việc - Có khả giữ cố định neo xích neo hệ thống đột ngột điện - Động thực phải chế tạo dạng kín nước, chống nổ 2.2 - Phải đảm bảo thả neo an toàn, tin cậy - Thuận tiện lắp ráp, vận hành thay sửa chữa - Thiết bị gọn nhẹ, chắn, giá thành thấp 2.3 Cấu trúc hệ thống neo - Một hệ thống neo bao gồm thiết bị sau: + Động cơ: thường động roto dây quấn + Neo xích neo + Đĩa hình + Tủ điều khiển + Tay điều khiển - Các bảo vệ hệ thống điều khiển thiết bị neo bao gồm: bảo vệ ngắn mạch, bảo vệ tải, bảo vệ cấp tốc độ, bảo vệ cuộn hút phanh điện từ, bảo vệ 2.4 Các giai đoạn thu neo - Có giai đoạn thu neo sau: + Giai đoạn 1: Thu phần xích neo nằm bùn + Giai đoạn 2: Thu phần xích neo võng nước + Giai đoạn 3: Nhổ neo lên khỏi bùn + Giai đoạn 4: Thu neo xích neo nước + Giai đoạn 5: Đưa neo lỗ ống neo Hình 3: Các giai đoạn thu neo NỘI DUNG BÁO CÁO 3.1 Các định mức cung cấp neo tàu thủy 3.1.1 Đặc tính cung cấp - Thiết bị neo phụ thuộc vào kích thước tàu, cấu trúc thượng tầng, cabin Sự phụ thuộc đặc trưng đặc tính cung cấp (kí hiệu là) xác định công thức: + 2B + 0,1A ) đó: + : lượng nước chiếm tồn tải tàu ∆ = 12760,8 + B: chiều rộng lớn (m) B = 18,5 m + : chiều cao tính theo mạn tàu, từ đường mớn nước mùa hè WL đến đỉnh cabin = 17 (m) + A: diện tích chắn gió ) A = 1600 ) Từ ta tính được: = + * 18,5 * 17 + 0,1 * 1600 = 1335,07) 3.1.2 Trọng lực neo Hình 4: Mỏ neo tàu thủy - Tất tàu biển có neo Với tàu có vùng hoạt động khơng hạn chế, > 200 cần phải có neo (một neo để dự trữ), trọng lực neo tính theo biểu thức: =k với k: hệ số tầm hoạt động tàu k = 3: tàu hoạt động không hạn chế k = 2,75: tàu hoạt động hạn chế cấp k = 2,5: tàu hoạt động hạn chế cấp k = 2: tàu hoạt động hạn chế cấp Tàu Container Fortune Freighter có tầm hoạt động khơng hạn chế Do ta chọn hệ số k = Từ ta tính được: = * 1335,07 = 4005,21 (kg) 3.1.3 Dây xích neo - Tổng chiều dài dây xích neo neo phải không nhỏ giá trị tính theo biểu thức: (m) với r = tàu có vùng hoạt động khơng hạn chế Từ ta tính được: = 526 (m) - Dây xích neo tạo nên nhiều đoạn xích neo, đoạn xích neo thường có độ dài từ (25 ÷ 27,5) m: + Ta chọn chiều dài đoạn xích neo 25m + Từ ta suy số đoạn xích neo 526 : 25 = 21 (đường) 3.1.4 Đường kính mắc xích neo - Các xích neo làm thép, đường kính mắt xích neo tính theo cơng thức: (m) đó: + S: hệ số vùng hoạt động tàu Tàu có vùng hoạt động khơng hạn chế nên S = + t = 1,75 với loại thép đặc biệt Từ ta tính được: = 63,94 (m) - Để xác định tải gây trọng lực xích neo, sau lỗ neo ta phải biết trọng lượng mét xích neo Tuy nhiên, để đơn giản ta thường dùng biểu thức kinh nghiệm: Nếu tính đến trọng lượng xích neo nước trọng lực mét xích neo tính: (N/m) Trong đó: : Tỉ trọng thép làm mắt xích neo + p = 1025: Tỉ trọng nước biển Từ ta tính trọng lượng (m) xích neo: 3.1.5 Chiều dài đường xích neo sau lỗ neo - Chiều dài đường xích neo sau lỗ neo xác định độ sâu thả neo Độ sâu thả neo tính tốn quy định quy phạm đóng tàu Với d > 14mm độ sâu thả neo tính tốn theo bảng: d (mm) 15 17 18 28 > 28 h (m) 65 80 100 Với d = 63,94 (mm) h = 100 (m) - Khi thả neo để giữ cố định tàu, sức bám neo, cần phải thả thêm số xích neo nằm đáy biển để tăng cường thêm lực cho tàu khỏi bị trôi dạt Khi gió lớn dịng chảy mạnh số lượng xích neo thả sau lỗ neo nhiều Thực tế đóng tàu biển cho thấy, chiều dài đường xích neo sau lỗ neo phụ thuộc vào độ sâu thả neo tính tốn theo biểu thức: 3.1.6 Lực kéo neo cần thiết - Theo quy định đăng kiểm, tải tính tốn đĩa hình tính theo biều thức: (N) đó: + : Trọng lượng neo (N) với g = 9,81 gia tốc trọng trường + : Trọng lượng mét xích neo (N/m) = (N/m) + h: Độ sâu thả neo (m) h = 100 (m) Từ ta tính được: - Tải tính tốn theo biểu thức tính đến trọng lượng neo phần xích neo nằm nước, tính đến ma sát xích neo với lỗ neo ống dẫn xích neo thể qua hệ số ma sát fms = 1,28 ÷ 1,35 Vì 1,13 = 0,87x1,28 - Trong khai thác, tải lớn hệ thống xuất nhổ neo khỏi bùn với độ sâu thả neo tính tốn Đối với loại neo thường dùng cho tàu biển, sức bám neo tính lần trọng lượng neo Vậy, tải đĩa hình nhổ neo khỏi bùn tính gần theo biểu thức: = = 237,9 (kN) 3.1.7 Tốc độ thời gian thu xích neo - Theo quy định Đăng kiểm, tốc độ thu thả neo trung bình quy định sau: + Tốc độ thu xích neo trung bình tải định mức: 10 (m/phút), tải nhẹ, tốc độ đạt đến = (24 25 ) (m/phút) (trường hợp thu cáp buộc tàu chế độ điều động) + Tốc độ đưa neo vào lỗ xích neo: v (m/phút) + Tốc độ thu dây cáp với tải định mức: v = 18 (m/phút) + Tốc độ thu, thả cáp chung v 25 (m/phút) + Trong tình tốc độ động giảm, động bị dừng điện phút cần hệ thống neo phải đảm bảo lực kéo neo cần thiết - Theo quy định Đăng Kiểm, thời gian thu thả neo quy định sau: Đối với neo độ sâu định mức thời gian thu, thả neo khơng q 30 phút, thời dài ảnh hưởng đến hành trình tàu gây nhiệt cho động 3.2 Tính tốn lực bên ngồi tác động lên tàu thu neo 3.2.1 Khái quát chung - Tốc độ dòng nước tác động lên tàu xác định tốc độ dòng chảy tốc độ di chuyển tàu giai đoạn q trình thu neo: đó: + = 0,35 4,0 (m/s) + = 0,1 0,3 (m/s) - Tốc độ gió chọn điều kiện thu neo bình thường, tính tốn ta chọn gió cấp tốc độ gió là: (m/s) Hình 5: Lực bên ngồi tác động lên tàu thu neo 3.2.2 Lực tác dụng dòng nước lên vỏ tàu - Khi thu neo tàu tiến dần đến điểm thả neo với tốc độ tốc độ dịng chảy lực cản dòng nước lên vỏ tàu ma sát dịng nước vỏ tàu tạo lên Lực xac định dựa theo định luật Niu Tơn sau: + đó: + : hệ số tỷ lệ tính với hình dạng vỏ tàu, hệ số xác định theo tỷ lệ chiều dài với chiều rộng mặt boong tàu: L/B 1,04 1,03 10 1,02 12 1,01 Ta có Dựa vào bảng ta chọn = 1,04 + : hệ số ma sát vỏ tàu với nước, hệ số phụ thuộc vào đặc điểm kết cấu phần thân tàu chìm nước xác định theo số Reynod (Re) Ta có: = đó: L: chiều dài tàu (m) v = (1,3 1)* ( Hệ số độ nhớt nước biển nhiệt độ 20 10 (m/s) Dựa vào bảng hệ số Reynod bảng 2.2 tài liệu tính tốn thiết kế hệ thống TDDTT-2, ta có = ta chọn = Hình 6: Bảng hệ số Reynod + : gia số hệ số ma sát tính tới độ khơng nhẳn vỏ tàu = 0,7* + : diện tích phần bề mặt vỏ tàu chìm nước Ta có S= Trong đó: L, B, T: kích thước tàu (m) L = 123,57 (m), B = 18,5 (m), T = (m) hệ số béo diện tích đường nước Suy ra: S= + p: tỉ trọng nước biển p = 1025 (kg/) Thay giá trị vào ta tính = 6920,67 (N) 3.2.3 Lực tác dụng dòng nước lên chân vịt - Lực tác dụng dịng nước lên chân vịt tính theo cơng thức: đó: + = 6920,67 (N) + n số chân vịt tàu Ta có n = Thay giá trị vào ta tính = 2768, 27 (N) 3.2.4 Lực tác dụng gió lên thân tàu - Lực tác dụng gió lên thân tàu tàu dịch chuyển xác định theo định luật Niu Tơn theo biểu thức sau: = Trong đó: + : hệ số áp lực gió (), hệ số xác định dựa theo kết cấu loại tàu Khi tính tốn ta chọn hệ số sau: Hình Bảng hệ số áp lực gió Do tàu ta tính tốn tàu hàng container nên = 0,206 + : diện tính chắn gió tàu + : vận tốc gió (m/s) = 15 (m/s) Từ ta tính = 74160 (N) 3.2.5 Tổng ngoại lực tác động lên tàu thu neo - Ta có tổng ngoại lực tác động lên tàu thu neo là: = = 74160 + 6920,67 + 2768, 27 = 83848,94 (N) 3.3 Tính tốn động truyền động neo - Moment định mức: Với • i: tỉ số truyền truyền động khí, i = 55250 Ta chọn i = 200 • :bán kính đĩa hình = 0,0068d (m) • : hiệu suất truyền động = 0,8 • : trọng lượng neo = • P: Trọng lượng mét xích neo (N/m) • h: độ sâu thả neo h = 100 (m) • : hệ số lực ma sát = 1,3 P = (N/m) Từ ta suy ra: (N/m) - Tốc độ quay định mức: Tốc độ thu neo định mức đăng kiểm quy định = 0,167 (m/s) Từ suy tốc độ quay định mức: = (v/p) - Công suất định mức: = = 25 (kW) Hình 6: Chọn động 3.4 Nghiệm thu động điện theo điều kiện thời gian - Thời gian thu neo giai đoạn 1: + Độ dài xích võng neo nước : = Với a : gọi hệ số đặc trưng cho trọng lượng xích neo lực giữ nó: a = = 104 Ta tính = = 175 (m) Tốc độ thu neo theo Đăng Kiểm quy định = 0,15 (m/s) + Thời gian thu xích neo giai đoạn = = 167 (s) = 2,8 (phút) - Thời gian thu neo giai đoạn 2: Chiều dài quãng đường tàu di chuyển hình chiếu đoạn xích neo võng nước trục hồnh : = 113,7(m) Từ ta thời gian thu xích neo giai đoạn = = (s) = 12,6 (phút) - Thời gian thu neo giai đoạn 3: theo đăng kiểm quy định 30 s = 0,5 (phút) - Thời gian thu neo giai đoạn 4: = = 667 (s) = 12 (phút) Vậy thời gian thu neo t = + + + = 28 (phút) Ta so sánh với thời gian đăng kiểm quy định lúc thu neo 30 (phút) thời gian ta tính tốn thỏa yêu cầu TÀI LIỆU THAM KHẢO • Tài liệu Truyền động điện tàu thủy – Lưu Đình Hiếu • Tài liệu Tính tốn thiết kế hệ thống điện tàu thủy – TS Đồng Văn Hướng • Tài liệu Truyền động điện tàu thủy – TS Đồng Văn Hướng • Một số tài liệu internet v.v ... lên tàu thu neo Tính tốn động điện truyền động neo Nghiệm lại tính chọn động 1.2 2 GIỚI THIỆU VỀ HỆ THỐNG NEO TÀU THỦY 2.1 Chức hệ thống neo - Hệ thống neo tàu thủy hệ thống quan trọng hệ thống. .. Trọng lực neo Hình 4: Mỏ neo tàu thủy - Tất tàu biển có neo Với tàu có vùng hoạt động khơng hạn chế, > 200 cần phải có neo (một neo để dự trữ), trọng lực neo tính theo biểu thức: =k với k: hệ số... hệ thống tàu thủy, thuộc vào nhóm thiết bị điện boong, có chức giúp tàu giữ vị trí cố định vùng neo đậu, đảm bảo tính ổn định cho tàu Hình 2: Đĩa hình xích neo Các yêu cầu hệ thống neo - Có thể