THIET KE DOI TAU

Khoa : Đóng tàu THIếT Kế môn học Trang Nội dung : Thiết kế tàu chở dầu trọng tải 2500 (Tấn) , vận tốc 13,8 Knot . Hoạt động trong tuyến SàI GòN_ SINGAPOR. Những nội dung cần thực hiện bao gồm : 1. Tìm hiểu tuyến đờng - tàu mẫu. 2. Xây dựng kích thớc chủ yếu. 3. Xây dựng tuyến hình lí thuyết. 4. Bố trí chung toàn tàu. Trình tự thực hiện nh sau : Khoa : Đóng tàu THIếT Kế môn học Trang PHầN I : Tuyến đ ờng TàU mẫu : 1.Tuyến đờng giữa hai cảng - Khoảng cách giữa hai cảng là 644 hải lý. 2. Cảng Sài Gòn : * Điều kiện tự nhiên Cảng Sài Gòn nằm ở hữu hạn sông Sài Gòn, có vĩ độ 10 0 48 Bắc và 106 0 42 kinh độ Đông.Cảng nằm trên một phạm vi dọc bờ dài hơn 2 km cách bờ biển 25 hải lý. Khu vực Sài Gòn có chế độ bán nhật triều, biên độ dao động của mực nớc triều lớn nhất là 3,98 m, lu tốc dòng chảy là 1 mét/giây. Từ cảng đi ra biển có 2 đờng sông: Theo sông Sài Gòn ra vịnh Gành Ráy qua sông Lòng Tảo, sông Nhà Bè và sông Sài Gòn. Những tàu có mớn nớc khoảng 9 mét và chiều dài khoảng 210 mét đi lại dễ dàng theo đờng này. Theo sông Rạp Soài đờng này dài hơn 10 hải lý và tàu phải có mớn nớc không quá 6,5 mét. * Cầu cảng và kho bãi : Khu Nhà Rồng có 3 bến với tổng chiều dài 390 mét Khu Khánh Hội gồm 11 bến từ kho K 0 đến kho K 10 với tổng chiều dài 1264 mét.Về kho bãi khu Khánh Hội có 18 kho với tổng diện tích 45.396 m 2 và diện tích kho bãi 15.781 m 2 . Khu Nhà Rồng có diện tích kho 7.225 m 2 và 3.500 m 2 bãi. Tải trọng của kho thấp thờng bằng 2 tấn/m 2 . Các bãi chứa thờng nằm sau kho, phổ biến là các bãi xen kẽ ít có bãi liên hoàn. Ngoài hệ thống bến còn có hệ thống phao neo tàu gồm 6 phao ở hữu hạn sông Sài Gòn và 26 phao ở tả ngạn sông Sài Gòn. Cách 10 hảI lý về hạ lu cảng Sài Gòn có 12 phao neo dành cho tàu chở hàng dễ cháy, dễ nổ. 3. Cảng Vũng tàu : Cảng nằm ở vĩ độ 1 o 16 Bắc và 103 o 50 độ kinh Đông. Singapor án ngữ eo biển Malaca, là nơi giao lu các đờng biển đi từ Thái Bình Dơng sang ấn Độ Dơng và ngợc lai, vì vậy nó trở thành thơng cảng lớn thứ 2 trên thế giới. Cảng Singapor có 25 cầu tàu, 5 bến liền bờ với độ sâu từ -8,0 đến -12,0 mét; bến lớn nhất là Keppen với chiều dài là 5 km. Mực nớc ở 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 Tanjonpagar là bến trung chuyển container lớn nhất thế giới. Cảng có 110.000 m 2 kho, có 26 hải lý đờng sắt với khả năng thông qua hơn 22 triệu tấn/ năm và 230.00 m 2 bãi. Cảng nằm ngay bờ biển nên luồng vào cảng không bị hạn chế, độ sâu luồng từ -8,0 đến -16 mét. Khả năng thông qua cảng trên 100 triệu tấn/ năm. Khoa : §ãng tµu THIÕT KÕ m«n häc Trang B¶ng thèng kª tµu mÉu . STT Th«ng sè §¬n vÞ Thîng lÝ H¹ long 01 Tensimaru 1 L max m 82 77,75 68,35 2 L PP m 76,5 72,5 64,25 3 B m 13 12 11 4 H m 6,5 6,1 6,4 5 T m 5,8 5,2 5,3 6 δ 0,764 0,75 0,72 7 L/B 5,885 6,04 5,84 8 H/T 1,121 1,173 1,207 9 B/T 2,241 2,307 2,075 10 Dw TÊn 3200 2439 1935 11 D TÊn 3613,3 2760 12 Ne Cv 2800 1800 Khoa : Đóng tàu THIếT Kế môn học Trang PHầN II : kích th ớc chủ yếu : Bớc đầu tiên trong quá trình tính toán thiết kế một con tầu, là lựa chọn kích thớc chủ yếu của thân tầu. Kích thớc và các hệ số đợc lựa chọn ngoài việc thoả mãn các yêu cầu chủ yếu đề ra trong nhiệm vụ thiết kế, nó còn phải đáp ứng đầy đủ những chỉ tiêu kinh tế, kĩ thuật tiên tiến. 1. Xác định kích th ớc chủ yếu 1.1. Xác định sơ bộ lợng chiếm nớc của tàu D (tấn) Theo yêu cầu thiết kế ta có P n = 2500 (tấn) Mặt khác P n = D .D D sb = D n P Theo STTBĐT-T1; hệ số lợi dụng lợng chiếm nớc đối với tàu (2000 ữ 3000)T D = 0,675 Suy ra D sb = 675,0 2500 = 3703,704 (Tấn) 1.2. Xác định kích thớc 1.2.1. Chiều dài tàu: Theo công thức L = 3/1 2 . 2 .6,6 V v v + Trong đó v: Vận tốc của tàu v = 13,8 (hl/h) V: Thể tích lợng chiếm nớc của tàu V = D .Trong đó : tỉ trọng của nớc biển ( = 1,025 tấn/m 3 ) Thay số: L = 3/12 025,1 704,3703 . 28,13 8,13 .6,6 + = 77,26 (m) Ta chọn L = 78 (m) 1.2.2. Chiều rộng tàu Việc xác định chiều rộng tàu ta dựa vào phơng trình ổn định: Theo công thức (7.32_Sách LTTK) ta có + += TgT hkhb .47,3.6 Với k g = 0,7 h T = H/T chọn theo tàu mẫu ta có h T = 1,2 Với tàu dầu 13,005,0 h . Ta chọn 1,0=h Thay số ta có 64,075,0 75,0 2,1.73,047,31,0.6 + += T b = 2,502 b T = B/T B = 2,502.5,3 = 13,46 (m). Ta chọn B = 13,5 (m) 1.2.3. Chiều chìm tàu : Theo công thức T = 3 . DC Khoa : Đóng tàu THIếT Kế môn học Trang Trong đó C_ hệ số. Với tàu (2000 ữ 4000) tấn ta lấy C = 0,34 Suy ra T = 3 704,3703.34,0 = 5,26 (m) Ta chọn T = 5,3 (m) 1.2.4 Chiều cao mạn : Ta xác định chiều cao mạn dựa vào tỉ số H/T Tỷ số : H/T = 1,2 Ta có H = 1,2*5,3 = 6,36 (m) Chọn : H = 6,4 (m) 2. Các hệ số hình dáng của tàu : 2.1. Hệ số béo thể tích: Ta có công thức: Fr = gL v = 78.81,9 5144,0.8,13 = 0,256 Mặt khác theo Sách LTTK có: = 1,05 - 1,4.Fr 0,06 => = 0,69 0,06 Ta lấy = 0,66 2.2. Hệ số béo sờn giữa : Hệ số béo sờn giữa đợc tính theo công thức = 1/9 + 0,015 = 0.969 Ta lấy : = 0,97 2.3. Hệ số béo dọc = = 0,68 2.4. Hệ số béo đờng nớc : Theo công thức : = 0,864* + 0,18 = 0,767 Thay số = 0,864*0,68 + 0,18 = 0,767 Ta lấy = 0,77 Vậy ta có các kích th ớc sơ bộ của tàu nh sau: L = 78 (m) ; B = 13,5 (m) ; T = 5,3 (m) ; H = 6,4 (m) = 0,66 ; = 0,68 ; = 0,77 Theo phơng trình sức nổi ta có: D = k .LBT (Tấn) Trong đó k = 1,005 _ hệ số kể đến phần nhô của tàu. Thay số ta có D = 1,005*1,025*0,66*78*13,5*5,3 = 3794,4 (Tấn) Điều kiện so sánh : 0 0 0 0 5,2100. = sb sb D DD Khoa : Đóng tàu THIếT Kế môn học Trang 0 0 0 0 0 0 5,244,2100. 704,3703 704,3703356.3794 = = ! " #$%& '" &()*$+,+- .'' ' &()*$/0102 .3 &()*$014# .5 &()*$6 .3' 5 78 . 78 7&8 09 :02 ; +< 5" ,+- = . 3, Kiểm tra điều kiện ổn định : Theo điều kiện ổn định: h o h o min Trong đó chiều cao tâm nghiên ngang cho phép h o min đợc tính theo công thức: h o min = 0,0988* L D = 0,689 (m) Ta có chiều cao tâm nghiêng ngang ban đầu: h o = r + Z C - Z G - h 0 Trong đó: r _ Bán kính tâm nghiêng ngang xác định theo công thức: T B Kr r 12 . 22 = (m) Kr: hệ số thực nghiệm phụ thuộc vào dạng đờng nớc. Với dạng đờng nớc cong lồi thì Kp = 1,03 0,05. Chọn K = 1,01 Thay vào ta có : 45,2 3,5*12 5,13 66,0 75,0 01,1 22 ==r (m) Z C _ Cao độ tâm nổi đợc xác định theo công thức: TKZ CC + = Với K C = 1 với tàu có Fr < 0,28 Thay số ta có: Z C = 854,23,5. 66,077,0 77,0 .1 = + (m) Z G _ cao độ trọng tâm của tàu , đợc xác định theo công thức: Z G = K G .*H (m) Khoa : Đóng tàu THIếT Kế môn học Trang Với K G = (0,63 ữ 0,7). Chọn K G = 0,65 Z G = 0,65.6,4 = 4,16 (m) h 0 _ là lợng hiệu chỉnh của mặt thoáng chất lỏng. Chọn h 0 = 0,3 (m) Thay các đại lợng trên vào công thức ta có: h o = 2,45 + 2,854 - 4,16 - 0,3 = 0,86 h 0min = 0,689 (m). Kết luận: Tàu đảm bảo điều kiện ổn định ban đầu. 4. Kiểm tra chu kỳ lắc : Chu kì chòng chành mạn cho phép của tàu theo Qui phạm là : [] = (7 ữ 12)s Chu kì chòng chành mạn của tàu đợc xác định theo công thức : o B h B C= Với tàu chở dầu ta có : C B = 0,74 Thay số 77,10 86,0 5,13 .74,0 == (s) Kết luận: Vậy tàu đảm bảo yêu cầu về chòng chành . 5. Sơ bộ tính chọn máy : Ta có : = 0,66 ; L/B= 5,7 ; B/T= 2,5 ; Fr= 0,257 Các giới hạn trên nên ta áp dụng phơng pháp SERI_60 để tính toán lực cản Quá trình tính toán thể hiện qua bảng sau: i lng tớnh n v Cỏc giỏ tr tớnh toỏn v s hi lý 11 12 13 14 15 v m/s 5.658 6.173 6.687 7.202 7.716 v 2 m 2 /s 2 32.017 38.103 44.719 51.863 59.537 C R .10 3 =f()(tra th) - 0.65 0.8 0.92 1.35 1.95 kx c (tra th) - 1 1 1 1 1 k =a /a 0 (tra th) - 1.085 1.085 1.085 1.08 1.05 k B/T .a B/T (tra th) - 0.94 0.94 0.94 0.94 0.94 C R. 10 3 =[5].[6].[7].[8] - 0.663 0.816 0.938 1.371 1.925 Re.10 -8 =(vL/).10 -8 - 2.83 3.09 3.34 3.60 3.86 C F0 .10 3 =f(Re),tra bng - 1.804 1.778 1.756 1.736 1.718 C A .10 3 - 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 C AP .10 3 - 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 C.10 3 =[9]+[11]+[12]+[13] - 2.77 2.89 2.99 3.41 3.94 R=(/2)[3].[14] KN 64.59 80.39 97.62 128.80 171.13 Khoa : Đóng tàu THIếT Kế môn học Trang P E =[2].[15] KW 365.457 496.238 652.809 927.587 1320.44 9 Trong bảng tính trên diện tích mặt ớt tính theo công thức sau : = LT.[2 + 1,37.( - 0,274).B/T] + phần nhô = 1354,8 + 5%.1354,8 = 1422,54 (m 2 ). Từ bảng tính trên ta xây dựng đợc đồ thị đờng cong lực cản và công suất kéo của tàu: 15 E E P = f ( v ) 1200 1600 1400 P (KW) R = f ( v ) 1412 131110 200 600 400 800 1000 180 160 140 120 100 40 80 60 R (KN) Từ đồ thị lực cản ứng với giá trị vận tốc của tàu là 13,8 hải lí/h ta tra đợc: R = 124,89 KN P E = 893,32 KW Ta có: công suất của động cơ đợc xác định theo công thức: Dvdths E s P P 85,0 = = 1802,76 (KW) Trong đó: 0,85 _ hệ số kể đến dự trữ công suất cho động cơ. hs = 0,98 _ hiệu suất của hộp số dt = 0,99 _ hiệu suất của đờng trục D = 0,58 _ hiêu suất đẩy sơ bộ của chong chóng. Khoa : Đóng tàu THIếT Kế môn học Trang 036,1 1 1 = = T v w t - hiệu suất kể đến sự ảnh hởng của chong chóng đặt sau đuôi tàu Theo Taylor thì: w T = 0,5 - 0,05 = 0,27 - là vận tốc dòng theo t = K T .w T = 0,8.0,27 = 0,216 _ là vận tốc dòng hút K T = (0,7 ữ 0,9) bánh lái dạng profin thoát nớc. Chọn K T = 0,8 Chọn sơ bộ đ ờng kính và cánh chong chóng : - Tính lực đẩy của chong chóng 216,01 89,124 1 = = t T T E = 159,298 (KN); Với T E = R = 124,89 (KN) - Tính sơ bộ đờng kính chong chóng 4 8,11 TnD m = , chọn sơ bộ số vòng quay n m = 130 (vòng/phút) D sb = 3,67 (m) - Chọn số cánh chong chóng dựa vào K DT T DvK ADT = Trong đó v A = 0,5144.v S .(1- W T ) = 0,5144.13,8.(1 - 0,27) = 5,182 (m/s) : mật độ chất lỏng , = 104,5 (kg.s 2 /m 4 ) Thay số ta có 2487,0 159298 5,104 .83,2.182,5 <== DT K Vậy ta chọn Z = 4 - Chọn tỷ số đĩa theo điều kiện bền và điều kiện xâm thực: + Theo điều kiện bền: 3 5 3 2 max min 10 '.' 375,0 TmZ D C A A A A o E o E = Trong đó: C = 0.055 _ là hệ số phụ thuộc vào vật liệu chế tạo chong chóng. m = 1,15 _ là hệ số phụ thuộc vào loại tàu Z= 4 _ số cánh của chong chóng max = 0,09 chiều dày tơng đối của cánh chong chóng ( max = 0,08 ữ 0,1) T = 159298 (N) _ lực đẩy của chong chóng. Thay số ta có: Ao A E 0.349 + Theo điều kiện chống xâm thực: 2 1 1 min ) ( 130 Dn P K Ao A c E = = 0,483 < 0,55 Trong đó: 1 = 1,3 _ hệ số ứng với tàu hàng thông thờng K C = f(P/D,Z) _ tra đồ thị có K C = 0,218 n = 3,67 (vòng/s) D = 3,67 (m) P 1 = P 0 - P d = 10330 + .h B - 238 = 13894,75 (KG/m 2 ). Khoa : Đóng tàu THIếT Kế môn học Trang = 1,025 Tấn/m 3 = 1025 KG/m 3 h B = 0,7D = 3,71_ độ ngập sâu của chong chóng Vậy để thoả mãn hai điều kiện trên ta chọn 55,0= Ao A E Việc thiết kế chong chóng đợc thể hiện theo bảng sau: STT Đại lợng tính Đơn vị Số vòng quay giả thiết 1 n 1 n 2 n 3 n 4 n 5 Vòng quay n m v/ph 130 140 150 160 170 2 n m / 60 v/s 2.167 2.333 2.5 2.667 2.833 3 Đờng kính: n T D 4 .8,11= m 3,997 3.827 3.677 3.543 3.423 4 v A = 0,5144.v S .(1-w T ) m/s 5.18 5.18 5.18 5.18 5.18 5 4 . T n v K A NT = 0.097 0.961 0.928 0.899 0.872 6 J 0 = f(K NT ) (tra đồ thị) 0.647 0.627 0.591 0.580 0.570 7 nJ av D A opt . . 0 = (với a = 0,97) m 3.586 3.436 3.402 3.25 3.112 8 4 2 opt T Dn T K = 0.200 0.205 0.186 0.196 0.202 9 nD v J opt A . = 0.667 0.646 0.609 0.598 0.588 10 P/D = f(K T ,J) (tra đồ thị) 1.010 0.970 0.940 0.930 0.920 11 0 = f(K T ,J) (tra đồ thị) 0.64 0.622 0.617 0.614 0.6 12 i Q = 1/(1+0,125(w T - 0,1)) 0.979 0.979 0.979 0.979 0.979 13 0 1 1 . 1 = TQ D w t i 0.702 0.682 0.677 0.673 0.658 14 SD E S vT P 85,0 . ' = K W 1516 1560 1573 1580 1617 Dựa vào bảng 2 ta tiến hành chọn động cơ RD90 của hãng SULZER Thụy Sĩ có các thông số chủ yếu nh sau: - Công suất động cơ: N e = 2200 (Cv) - Vòng quay động cơ: n = 160 (v/ph) - Suất tiêu hao nhiên liệu g e = 155 (g/ml.h) Các thông số của chong chóng Đờng kính chong chóng: D = 3,2 (m) Tỉ số bớc của chong chóng: P/D = 0,93 Hiệu suất chong chóng: D = 0,673 * Tính thông số của bánh lái . giới. Cảng Singapor có 25 cầu tàu, 5 bến liền bờ với độ sâu từ -8,0 đến -12,0 mét; bến lớn nhất là Keppen với chiều dài là 5 km. Mực nớc ở cầu tàu lớn. Cảng có đầy đủ trang thiết bị hiện đại đảm