Đồ án môn học khai thác hđl tính toán, thiết kế hệ thống động lực tàu vận tải lớp trường sa TS12

Đồ án môn học khai thác HĐL Đồ án mơn học khai thác HĐL LỜI MỞ ĐẦU Tính cấp thiết vấn đề nghiên cứu Tại Học viện Hải quân, việc học tập, nghiên cứu làm chủ trang thiết bị động diesel gặp nhiều khó khăn có hội tiếp xúc trực tiếp với động cơ, tài liệu học tập tài liệu tham khảo hạn chế Một phần trang thiết bị cịn ít, học viên cịn chưa trực tiếp thực hành nghiên cứu loại động diesel trang bị tàu Hải quân Việt Nam, đặc biệt loại tàu vận tải, để bước tiếp cận với động diesel chưa có Học viện đồng thời làm tài liệu phục vụ cho việc học tập môn “ Khai thác hệ động lực tàu thủy quân sự” Học viện Hải qn, tơi đề xuất đồ án mơn học: “Tính tốn, thiết kế hệ thống động lực Tàu vận tải lớp Trường sa TS12 ” Nhằm giúp trình học tập nghiên cứu hệ động lực động diesel tàu thủy, đồng thời có hướng phát triển mơ tính tốn tầm hoạt động động diesel khác giúp cho học viên có nhìn trực quan hơn, giúp trình vận hành khai thác hiệu q trình học tập cơng tác đơn vị sau Mục tiêu, đối tượng nghiên cứu - Mục tiêu: Thu thập số liệu, dùng excel tính tốn, đánh giá mơ hệ thống động lực tàu vận tải TS12 Đối tượng, phạm vi nghiên cứu: Hệ động lực tàu vận tải TS12 Phương pháp nghiên cứu - Phương pháp lý thuyết: thông qua loại tài liệu tham khảo hệ động lực tàu TS12 - Phương pháp thực nghiệm: sử dụng excel để tính tốn mơ hệ thống động lực tàu vận tải TS12 Đồ án môn học khai thác HĐL Chương TỔNG QUAN VỀ TÀU VẬN TẢI TS12 1.1 TỔNG QUAN VỀ TÀU TS12 1.1.1 Loại tàu, cơng dụng TS12 tàu vận tải có sức chở 10.500 loại tàu vỏ thép, kết cấu hàn điện hồ quang, boong chính, boong dâng lái boong dâng mũi Tàu thiết kế trang bị 01 diesel kỳ truyền động trực tiếp cho 01 hệ trục chân vịt Tàu thiết kế dùng để chở hàng khơ, hàng bách hóa, tiếp dầu đảo thuộc chủ quyền nước ta 1.1.2 Vùng hoạt động Ven biển Việt Nam Đông Nam Á 1.1.3 Cấp thiết kế Tàu thiết kế thoả mãn Cấp không hạn chế theo Quy phạm phân cấp đóng tàu vỏ thép – 2003, Bộ Khoa học Công nghệ Môi trường ban hành Phần hệ thống động lực tính tốn thiết kế thoả mãn tương ứng Cấp không hạn chế theo TCVN 6259 – : 2003 1.1.4 Các thông số phần vỏ tàu – Chiều dài lớn Lmax = 110,00 – Chiều dài hai trụ Lpp = 99,75 m – Chiều rộng thiết kế B = 18,80 m – Chiều cao mạn D = 13,00 m – Chiều chìm tồn tải d = 9,20 m – Lượng chiếm nước Disp = m 10500tons 1.1.5 Hệ động lực – Máy – Số lượng – Cơng suất – Số vịng quay – Kiểu truyền động – Chân vịt Đồ án môn học khai thác HĐL 1.2 TỔNG QUAN HỆ THỐNG NĂNG LƯỢNG VÀ TRANG TRÍ ĐỘNG LỰC 1.2.1 Bố trí buồng máy Buồng máy bố trí từ sườn 08 (Sn8) đến sườn 25 (Sn25) Diện tích vùng tơn sàn lại thao tác khoảng 25 m2 Lên xuống buồng máy 04 cầu thang (02 cầu thang tầng1 02 cầu thang tầng 2) 01 cầu thang cố Trong buồng máy lắp đặt 01 máy thiết bị phục vụ hệ thống động lực, hệ thống ống toàn tàu Điều khiển thiết bị thực chỗ buồng máy Điều khiển máy thực chỗ buồng máy từ xa buồng lái Một số bơm chuyên dụng điều khiển từ xa boong bơm vận chuyển dầu đốt, bơm nước vệ sinh, sinh hoạt, quạt thơng gió Buồng máy có kích thước chính: – Chiều dài: 12,5 m – Chiều rộng trung bình: 14,70 m – Chiều cao trung bình: 3,50 m 1.2.2 Máy - Động chậm tốc tăng áp tuabin khí xả - kỳ, gồm xi lanh bố trí thành hàng thẳng đứng - Làm mát nước phun nhiên liệu trực tiếp - Công suất định mức 720 kw - Tốc độ định mức 375 v/p - Công suất tải 10% …792 Kw - Công suất trường hợp không tăng áp max : 338 Kw - Kiểu buồng đốt : hesselman - Khí tăng áp-tăng áp suất thấp - Thứ tự nổ : Chạy tiến/cùng chiều kim đồng hồ 1-4-2-6-3-5 Chạy lùi/ngược chiều kim đồng hồ 1-5-3-6-2-4 - Chạy đảo chiều-máy đảo chiều trực tiếp - Làm mát nước - Bôi trơn dầu áp suất - Khởi động-khí nén - Đặc tính thiết kế a Số xi lanh b Đường kính xi lanh c Hành trình d Dung tích e Dung tích động f Tỷ số nén g Lực xuất bánh đà (GD2) - Tốc độ máy a Tốc độ trung bình piston b Phạm vi quay c Tốc độ thấp d Tốc độ vượt tải 10% e Chạy trơn f Tốc độ không tải g Tốc độ cao tạm thời h Tốc độ thay đổi lên xuống bất thường máy làm việc max : 1% v/p 1.2.3 Tổ máy phát điện Diesel lai máy phát có ký hiệu WEICHAI diesel kỳ tác dụng đơn, hàng xy-lanh thẳng đứng, tăng áp, làm mát gián tiếp hai vịng tuần hồn, bơi trơn áp lực tuần hồn kín, khởi động điện Các thơng số động Diesel lai máy phát – Số lượng – Kiểu máy – Công suất định mức, [Ne] – Số vòng quay định mức, [n] – Đường kính xylanh, [D] – Hành trình piston, [S] – Số kỳ, [ ] – Số xy-lanh, [Z] Các thiết bị kèm theo động Diesel lai máy phát – Bơm LO bôi trơn máy – Bơm nước làm mát – Bơm nước biển làm mát – Bầu làm mát dầu nhờn – Bầu làm mát nước – Máy phát điện chiều – Mô-tơ điện khởi động – Các bầu lọc – Bầu tiêu âm – Ống bù hòa giãn nở 1.2.4 Hệ trục - ổ đỡ - chân vịt : - Hệ trục : + Chiều dài trục chân vịt động cơ: Khoang máy trước: 8345 mm Khoang máy sau: 6696 mm + Chiều dài trục trung gian khoang máy trước: 5220 mm + Đường kính ổ trục (ở vị trí ổ đỡ): 130 mm kính trục: 118 mm + Đường -Ổđỡ: + Ổ đỡ trung gian kiểu lăn dạng bi đũa + Ổ kín vách ngăn vỏ tàu dạng kín, làm khít phía sợi tẩm chì + Ổ đỡ chặn chịu lực để nhận lực đẩy vào thân tàu Đồ án môn học khai thác HĐL - Chân vịt: + Số lượng: + Số cánh: + Đường kính: 1200mm + Khối lượng: 225kg + Khoảng cách chân vịt: 1,5m 1.3 Đánh giá bố trí hệ động lực tàu TS12 a Ưu điểm: - Kết cấu khoang máy đơn giản tàu có máy - Bố trí hệ trục ngắn làm giảm tổn hao hiệu suất nâng cao cơng suất có ích -Tàu phục vụ mục đích vận tải nên kết cấu không phức tạp, dễ khai thác vận hành - Nâng cao lợi ích kinh tế giảm giá thành hệ trục b Nhược điểm: - Ổn định dọc tàu hệ trục máy nằm phía tàu cân dọc tàu - Tầm nhìn quan sát thuyền trường giảm có phát sinh khoảng cách từ lầu lái phái đuôi tới mũi tàu -Khả sinh tồn tàu giảm trường hợp tàu 1máy hệ trục có sư cố mà ko khắc phục tàu khó vượt qua hạn chế lớn trình khai thác tàu mẫu cần khắc phục Đồ án môn học khai thác HĐL Chương 2: TÍNH CHỌN CÁC PHẦN TỬ CỦA HỆ ĐỘNG LỰC CHÍNH 2.1 TÍNH SỨC CẢN 2.1.1 Lựa chọn phương pháp tính : Thơng số Tàu thiết 0,75 kế Giới hạn 0,8 - Trong : V = L.B.d CB (m3) lượng chiếm nước thể tích tàu - Tàu thiết kế sườn mũi lê, lựa chọn phương pháp Holtrop tính sức cản cho tàu 2.1.2 TÍNH LỰC CẢN VÀ CƠNG SUẤT KÉO TÀU : Sức cản tồn : (KN ) Trong : RFO(1+k1)_Sức cản ma sát tương đương (KN) RAPP_Sức cản phần nhơ (KN) Rw_Sức cản sóng (KN) RB_Sức cản áp suất bổ sung mũi (KN) Đồ án môn học khai thác HĐL RTB_Sức cản áp suất bổ sung ngập đuôi kiểu tuần dương hạm (KN) RA_Sức cản hiệu chỉnh tàu thực mơ hình (KN) 2.1.2.1 RFO_ Sức cản ma sát tương đương tính theo cơng thức: (kN) : khối lượng riêng nước 20 C 1.025(tấn/ ) - nước mặn ν: tốc độ tàu (m/s) :diên tích mặt cắt ướt vỏ bao thân tàu ( ) */ Hệ số sức cản ma sát tính theo cơng thức ITTC – 1957 theo ITTC – 1957 Re.10-6= v _ Số Raynoll Trong : v (m/s)_Tốc độ tàu L = 110 (m)_ Chiều dài thiết kế tàu - hệ số nhớt động học nước = 1,056.10-6,nước biển 20oC */ 1+k1 : Hệ số hình dáng tính theo cơng thức: 1+k1 = 0,93+0,4817118 C14 = 1,298 Trong đó: L =110(m) _Chiều dài đường nước d = 9,2 (m) _Chiều chìm thiết kế tàu B = 18,8 (m)_Chiều rộng thiết kế tàu _ Hệ số béo thân ống tính chiều dài đường nước thiết kế L Đồ án môn học khai thác HĐL CP = = 0,7614 LR_Chiều dài bóp xác định theo cơng thức: = 18,14 (m) =1,5% _Hồnh độ tâm đo từ 0,5L,tính theo tỉ lệ % chiều dài L, giá trị dương theo hướng mũi tàu C13_Hệ số xét đến hình dáng đuôi tàu : C13= + 0,011CAP =1,011 CAP = 10_Với sườn hình chữ U V =14269,2 (m3)-Lượng chiếm nước tàu */ _diện tích mặt ướt tàu xác định theo cơng thức : = 3320,62 (m2) Trong đó:ABT = (m2) :diện tích ngâm nước mũi cầu(quả lê) = 0,75 _ hệ số béo thể tích = 0.985 _ hệ số béo sườn = 0,86 _ hệ số béo đường nước 2.1.2.2 RAPP : Sức cản phụ Trong : : Tỷ trọng nước v _Tốc độ tàu (m/s) SAPP_Diện tích mặt ướt phần phụ (m2 ) 1+k2_yếu tố hình dáng phần phụ (1+k2) eq xác định theo công thức : 10 Đồ án môn học khai thác HĐL 3.4.2 Nghiệm bền trục 3.4.2.1 Nghiệm bền tĩnh a Đối với trục chân vịt Bảng 3.8 Nghiệm bền tĩnh trục chân vịt № Hạng mục tính Giới hạn chảy vật liệu Mô men uốn lớn tác dụng lên trục chân vịt Mô men chống uốn Ứng suất uốn lớn tác động lên trục chân vịt 10 11 12 Lực đẩy chân vịt tác động lên trục Diện tích mặt cắt trục Ứng suất nén tác dụng lên trục Ứng suất chế tạo va lắp ráp gây Ứng suất pháp tác dụng lên trục Mô men xoắn tác dụng lên trục Mô men chống xoắn Ứng suất cắt tác dụng lên trục 34 Đồ án môn học khai thác HĐL № Hạng mục tính Tổng ứng suất tác 13 dụng lên trục 14 Hệ số an toàn Kết luận: So sánh với hệ số an toàn cho phép n [n] = 2,8 5,8 Vậy trục chân vịt công tác an toàn b Đối với trục trung gian Bảng 3.9 Nghiệm bền tĩnh trục trung gian № Hạng mục tính Giới hạn chảy vật liệu Mô men uốn lớn tác dụng lên trục trung gian Mô men chống uốn Ứng suất uốn lớn tác động lên trục trung gian Lực đẩy chân vịt tác động lên trục Diện tích mặt cắt trục Ứng suất nén tác dụng lên trục Ứng suất chế tạo va lắp ráp gây 35 Đồ án môn học khai thác HĐL № 10 11 12 Hạng mục tính Ứng suất pháp tác dụng lên trục Mô men xoắn tác dụng lên trục Mô men chống xoắn Ứng suất cắt tác dụng lên trục Tổng ứng suất tác 13 dụng lên trục 14 Hệ số an toàn Kết luận: So sánh với hệ số an toàn cho phép n [n] = 2,8 5,8 Vậy trục trung gian cơng tác an tồn 3.4 Tính tốn truyền động BỐ TRÍ THIẾT BỊ BUỒNG MÁY GIỚI THIỆU CHUNG Việc bố trí thiết bị buồng máy công việc quan trọng phức tạp Cùng phương án trang trí động lực có nhiều phương án bố trí buồng máy Một phương án tốt phương án đảm bảo yêu cầu sau : Các thiết bị vận hành tin cậy Thuận tiện cho việc quản lí Có lợi cho việc bảo dưỡng, sửa chữa, lắp ráp 36 Đồ án môn học khai thác HĐL Đảm bảo điều kiện làm việc thuận lợi cho thuyền viên Các yêu cầu kĩ thuật trang trí động lực BỐ TRÍ THIẾT BỊ BUỒNG MÁY Các nguyên tắc bố trí trang thiết bị buồng máy : Phân bố trọng lượng thiết bị, máy móc buồng máy phải đảm bảo cân thiết bị phải bố trí đối xứng qua mặt phẳng dọc thân tàu, bố trí theo thứ tự thiết bị chính, thiết bị có khối lượng lớn bố trí trước, thiết bị phụ có khối lượng nhỏ bố trí sau Bố trí trang thiết bị buồng máy cho thuận tiện cho việc quản lý, giảm nhẹ cường độ lao động thợ máy Trên sở này, thiết bị phụ cần phải bố trí gần thiết bị mà phục vụ, gần nơi lấy cơng chất gần thiết bị phụ khác chức phục vụ thiết bị Các van có chung chức bố trí thành cụm Các thiết bị theo dõi thường xuyên nên lắp gần vị trí điều khiển lắp thành bảng Bố trí thiết bị máy móc cho chúng hoạt động bình thường điều kiện làm việc tàu, kể tàu nghiêng, chúi, ngược sóng, ngược gió, hành hải hay đỗ bến Bố trí trang thiết bị đảm bảo thuận tiện cho công tác sửa chữa, bảo dưỡng, đảm bảo không gian vận chuyển thiết bị theo ba phương phục vụ cho sửa chữa phải có thiết bị chuyên dùng bàn nguội, máy khoan, máy mài,ê tô… Bố trí trang thiết bị đảm bỏa yêu cầu đặc trưng thiết bị, đảm bảo an tồn cho buồng máy Các máy có trục nằm ngang bố trí song song với mặt phẳng dọc tâm để tránh tượng quay Các bơm nước khơng có khả tự hút nên đặt thấp mực nước biển thiết bị phát nhiệt nên bố trí khoang riêng, khơng nên bố trí chỗ thoáng, xa khoang chứa nhiên liệu… Bố trí trang thiết bị buồng máy phải loại trừ chấn động giảm ồn Các thiết bị gây ồn rung động cần đặt cấu vỏ tàu cứng ổn định, không đặt động vị trí mà tần số dao động riêng gần với tần số dao động tàu để tránh hiệng tượng cộng hưởng dao động, ví dụ tàu có hai đường trục hai đường tâm lý thuyết chúng không cắt trọng tâm tàu Tránh tiếng ồn bầu tiêu âm vị trí phải thích hợp Bố trí trang thiết bị buồng máy đảm bảo phòng hỏa, phòng nổ, phòng độc Các thiết bị phát nhiệt nồi hơi, bảng điện, động điện không 37 Đồ án mơn học khai thác HĐL bố trí gần két nhiên liệu Tất két chứa nhiên liệu phải, dầu nhờn phải có ống thơng dẫn lên boong hở, boong thượng tầng Khơng bố trí két dầu chung vách với két nước phòng thuyền viên Phải trang bị hệ thống cứu hỏa hóa chất nước Bố trí trang thiết bị đảm bảo môi trường làm việc thuận lợi cho thợ máy điều kiện nhiệt độ, thơng gió, chiếu sáng, tiếng ồn Bố trí trang thiết bị phả tính đến khả chống ngập nước SỐ LIỆU VÀ CÂN BẰNG BUỒNG MÁY Trình tự bố trí thiết bị : Khi bố trí buồng máy phải tiến hành theo trình tự sau : Quyết định vị trí động Xác định vị trí thích đáng trục chân vịt Xác định vị trí chiều dài trục trung gian Căn vào kết cấu vỏ tàu tìm vị trí cho phép đặt thiết bị đặc biệt gối trục đẩy, giảm tốc đặt gần đuôi tàu tốt Song song với việc xác định chiều dọc động ta tiến hành định vị trí đường tâm hệ trục, nên bố trí đường tâm hệ trục song song với đường Các thiết bị khác bơm nước, bơm nhiên liệu… thường bố trí hai bên động dựa vào hai bên mạn tàu Các thiết bị khác xếp cho sử dụng hợp lý không gian buồng máy, trọng lượng phân bố đều, trọng tâm thấp đảm bảo thẩm mỹ, có lợi cho điều kiện lao động Xác định toạ độ trọng tâm buồng máy Sau bố trí thiết kế trang thiết bị buồng máy phải tính toán cân buồng máy để điều chỉnh lại trang thiết bị trước hoàn tất thiết kế Các bước tiến hành : Lập hệ trục Oxyz giao mặt phẳng sau Mặt phẳng Mặt phẳng sườn Mặt phẳng dọc tâm Trục x : hướng từ lái đến mũi tàu 38 Đồ án môn học khai thác HĐL Trục y : hướng từ mạn trái sang mạn phải Trục z : hướng từ lên Lập bảng tính tọa độ trọng tâm buồng máy Gọi Gi, xi, yi, zi khối lượng tọa độ trọng tâm thiết bị thứ i Lần lược liệt kê thiết bị chính, thiết bị có trọng lượng lớn xếp trước, thiết bị có trọng lượng nhỏ xếp sau, thiết bị nhỏ di chuyển điều chỉnh sau Thứ tự : Két nhiên liệu Máy Các tổ máy phát điện Bơm , máy nén … Gọi Mxi, Myi , Mzi mơ men qn tính tĩnh khối lượng thứ I theo trục x, y, z Tính toán tọa độ trọng tâm buồng máy tiến hành theo bảng Bảng tính tốn tọa độ trọng tâm buồng máy № Thành phần Gi(kg ) Theo trục X Xi(m) 6370 Két dầu DO trực nhật 1548 0 860 -36,82 -32,51 -44,8 39 Đồ án môn học khai thác HĐL Gi(kg ) 3010 3840 Két dầu LO 1&2 trực nhật cho xy lanh 2068 Thiết bị Máy Bơm nước biển 10 làm mát máy 1&2 Bơm nước làm mát nhiệt độ thấp 1&2 Bơm nước làm mát nhiệt độ cao 1&2 Bơm dầu nhờn 11 máy 1&2 12 Máy phụ 1&2 Tổ bơm nước chữa cháy Tổ bơm dùng 13 14 chung Tổ bơm nước 15 sinh hoạt 16 Tổ máy nén khí 1&2 6000 -37,8 -34,8 1000 -42,3 1000 -38,5 800 -37 500 -41,3 1500 700 700 600 300 -34,18 -34,18 -38,8 -40,38 40 Đồ án môn học khai thác HĐL № Thành phần Tổ máy nén khí 17 cố 18 Tổng Gi(kg Theo trục X ) 300 27046 Tọa độ trọng tâm buồng máy : -45.644 m -0,781380m 3.423 m 41 Đồ án môn học khai thác HĐL KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận Ta thấy loại tàu 1265Э loại qt mìn vịnh có vỏ gỗ thân vỏ yếu tàu chịu sóng < cấp Chính khả biển tương đối hạn chế Mặt khác tàu phục vụ khu vực ôn đới chuyển sang Việt Nam khu vực nhiệt đới nên ảnh hưởng nhiều đến chất lượng thân vỏ, chất lượng làm việc hệ động lực tàu Từ đặc điểm có tác động không nhỏ đến tầm hoạt động, tuổi thọ tàu, khả chiến đấu tàu Vì vậy, q trình khai thác cần phải có biện pháp tốt nhất, phù hợp với điều kiện môi trường để nâng cao tuổi thọ, tăng khả chiến đấu, hiệu suất khai thác, tính kinh tế cho tàu nói chung hệ động lực tàu nói riêng 42 Đồ án mơn học khai thác HĐL Ngồi ra, để đáp ứng yêu cầu trình khai thác cần phải thường xuyên làm tốt công tác bảo quản, bảo dưỡng cho tàu hệ động lực tàu theo quy định Tổ chức khắc phục hư hỏng nhỏ cho hệ động lực tàu, thân vỏ tàu từ ban đầu, khơng hư hỏng phận mà làm ảnh hưởng đến toàn chất lượng làm việc hệ động lực khả hoạt động tàu Trong trình thực đồ án môn học, thời gian tiếp cận với tàu HQ863 cịn ít, thời gian biển chưa nhiều nên q trình trình tốn cịn gặp số khó khăn, số liệu tính tốn đạt mức tương đối Tơi xin cảm ơn đồng chí giảng viên Nguyễn Trọng Hùng, cán chiến sĩ tàu HQ863 đồng chí đồng đội giúp đỡ chúng tơi hồn thành tốt đồ án mơn học Kiến nghị Để q trình làm đồ án mơn học cho môn học Khai thác hệ thống động lực, môn chuyên ngành khác thuận lợi kính mong đồng chí giảng viên khoa Cơ điện đề nghị cho học viên thực tập, tham gia huấn luyện biển đường dài nhiều để học viên có mức độ tiếp cận tốt 43 Đồ án môn học khai thác HĐL TÀI LIỆU THAM KHẢO Nguyễn Trung Hải, Khai thác hệ thống động lực tàu quân sự, HVHQ, 2003 Thuyết minh kỹ thuật động 6L350PN Thuyết minh tính – kỹ chiến thuật hệ tàu TS12 44 ... tham khảo hệ động lực tàu TS12 - Phương pháp thực nghiệm: sử dụng excel để tính tốn mơ hệ thống động lực tàu vận tải TS12 Đồ án môn học khai thác HĐL Chương TỔNG QUAN VỀ TÀU VẬN TẢI TS12 1.1 TỔNG... án môn học: ? ?Tính tốn, thiết kế hệ thống động lực Tàu vận tải lớp Trường sa TS12 ” Nhằm giúp trình học tập nghiên cứu hệ động lực động diesel tàu thủy, đồng thời có hướng phát triển mơ tính tốn... có đồ thị quan hệ lực cản cơng suất kéo có ích theo vận tốc : 14 Đồ án môn học khai thác HĐL 15 Đồ án mơn học khai thác HĐL Hình 2.1 : Đồ thị sức cản công suất kéo theo vận tốc 16 Đồ án mơn học