thiết kế tàu thủy

đồ án thiết kế tàu thủy. tàu chở hàng

NHIỆM VỤ THIẾT KẾ - Thiết kế tàu hàng khô, chạy tuyến Hải Phòng - Sài Gòn, có các thông số cơ bản như sau : Trọng tải DW = 3500 (T) Vận tốc v = 12,5 (hl/h) - Tàu được thiết kế theo phương pháp tính chuyển từ tàu mẫu. - Tài liệu chính được sử dụng trong quá trình thiết kế là : + Quy phạm phân cấp và đóng tàu biển vỏ thép - TCVN: 6259 - 2010 + Sổ tay kỹ thuật Đóng tàu thủy T1 + Sổ tay thiết bị tàu thủy. + Sổ tay thiết kế tàu thuỷ - Hồ Quang Long + Lý thuyết tàu thuỷ - PGS.TS Nguyễn Đức Ân & KS. Nguyễn Bân + Lý thuyết thiết kế - TS. Lê Hồng Bang + Đặc trưng kỹ thuật một số tàu biển Việt Nam và đặc điểm khai thác một số cảng biển thế giới - KS. Dương Thị Quý. NỘI DUNG THIẾT KẾ 1. Tìm hiểu tuyến đường - Tàu mẫu 2. Xác định kích thước chủ yếu của tàu 3. Xây dựng tuyến hình tàu. 4. Bố trí chung toàn tàu. 1 PHẦN I. TUYẾN ĐƯỜNG -TÀU MẪU 1.1.Tìm hiểu tuyến đường tàu hoạt động. Nhiệm vụ thiết kế tàu chở hang khô trọng tải 3500T - vận tốc v=12,5 hl/h. Tuyến hoạt động hạn chế 2. Tuyến đường là một trong những yếu tố ảnh hưởng đến quá trình hàng hải của tàu, đòi hỏi người thiết kế phải quan tâm khi xây dựng phương án thiết kế. Tuyến đường nói lên đặc điểm khó tượng thủy văn, độ sâu của luồng lạch giúp người thiết kế lựa chọn kích thước tàu phù hợp. Chính vì vậy ta phải tìm hiểu cảng đi và cảng đến của tàu. 1.2. Tuyến đường ( Hải Phòng – Sài Gòn) a. Cảng đi : -Cảng Hải Phòng bao gồm: Cảng Chính, Cảng Chùa Vẽ, Cảng Vật Cách. - Điều kiện tự nhiên: + Cảng Hải Phòng nằm ở hữu ngạn sông Cửa Cấm ở vĩ độ 20 o 52’ Bắc và kinh độ106 o 41’ Đông. +Chế độ thủy chiều là nhật triều với mức nước triều cao nhất là +4m, thấp nhất +0,48m, đặc biệt cao 4,23m, mực nước chiều thấp nhất là +0.48m, đặc biệt thấp là +0,23m. +Chế độ gió: Cảng chịu hai mùa gió rõ rệt: - Từ tháng 10 đến tháng 3 năm sau: gió Bắc – Đông Bắc. - Từ tháng 4 đến tháng 9 gió Nam – Đông Nam +Cảng Hải Phòng cách phao số 0 khoảng 20 hải lí. Từ phao số 0 vào cảng phải qua luồng Nam Triệu, kênh đào Đình Vũ rồi vào sông cửa Cấm. Cảng Hải Phòng nằm ở vùng trung chân sông Hồng. Sông Hồng mang nhiều phù sa nên tình trạng luồng lạch vào Cảng không ổn định. +Từ nhiều năm nay luồng vào cảng Hải Phòng thường xuyên phải nạo vét nhưng chỉ sâu đến – 5,0m đoạn Cửa Cấm và -5,5m đoạn Nam Triệu. Tuy nhiên những 2 năm gần đây luồng vào Cảng bị cạn nhiều, sông Cấm chỉ còn -3,9m đến -4,0m nên tàu ra vào rất hạn chế về trọng tải. Nếu tính bình quân Nam Triệu vét đêbs -6,0m, sông Cấm vét đến -5,5 m thì hàng năm phải vét một khối lượng khoảng 3 triệu m 3 . Thủy diện của cảng hẹp vị trí quay tàu khó khăn, cảng chỉ có một chỗ quay tàu ở ngang cầu N 0 (|có độ sâu -5,5m đến -6,0m, rộng khoảng 200m) +Cảng Vật Cách nằm ở hữu ngạn sông Cửa Cấm, cách Hải Phòng về phí thượng lưu khoảng 12m, chế độ thủy văn tương tự như cảng chính. - Cầu tàu và kho bãi. a. Cảng chính: - Cảng chính có 11 bến được xây dựng từ băn 1967 và kết thúc vào năm 1981, dạng tường cọc ván thép một neo với tổng chiều dàu 1787m. Trên mặt bến có cần trục cổng (ki rốp và kamyha) có sức nâng 5-16 tấn. Các bến đảm bảo cho tàu 10.000 tấn cập cầu. - Từ cầu 1 đến cầu 5 thường xếp dỡ hàng kim khí bách hóa, thiết bị. Bến 6-7 xếp dỡ hàng nặng, bến 8,9 xếp dỡ hàng tổng hợp. Bến 11 xếp dỡ hàng lạnh. - Toàn bộ kho (trừ kho 2a và kho 9a) của Cảng có tổng diện tích là 46,900m 2 , các kho được xây dựng theo quy hoạch chung của một cảng hiện đại, có đường sắt trước bến, sau kho thuận lợi cho việc xuất hàng. Kho mang tính chất chuyên dụng. Ngoài ra còn có các bãi chứa hàng với tổng diện tích183000m 2 (kể cả diện tích đường ô tô) trong đó có 25000 m 2 bãi nằm ở mặt bến 6. Tải trọng trên mặt bến 4 tấn/ năm, dải tiếp phía sau rộng 6 mét là 6 tấn/ m 2 tiếp theo đó là 10 tấn/ m 2 - Đường sắt trong cảng có khổ rộng 1,0 m, với tổng chiều dài 1560 m bao gồm đường sắt trước bên, bãi sau kho, ga lập tàu phân loại. b. Cảng chùa vẽ - Theo thiết kế Cảng Chùa Vẽ có 5 bến với tổng chiều dài 810m và sản lượng thông qua hàng năm là 1.600.000 tấn. Hiện tại đã xây dựng được bến phụ, bến 1-2 với chiều dài 330 dạng bến cọc tre bê tong cốt thép. Trước bến có đường cần trục cổng và hai đường sắt hoạt động - Bến thuộc dạng thiết kế theo tiêu chuẩn cảng biển cấp 1 mặt bến có trọng tải 4 tấn/ m 2 . Khu vực bến chưa được xây dựng nhà kho và các công trình làm việc và sinh hoạt khác. 3 - Trên mặt bến được bố trí 2 cần trục KAMYHA có nâng trọng 5 tấn. Cảng chùa vẽ chủ yếu xép hàng sắt thép, hàng kiện, gỗ. c. Cảng vật cách. - Bắt đầu xây dựng từ năm 1965, ban đầu là những bến dạng mố cầu, có diện tích mặt bến 8x8m. Cảng có 5 mố cầu trên bố trí cần trục ô tô để bốc than và một số loại hàng khác từ xà lan có trọng tải 100 đến 200 tấn. *,Đặc điểm địa hình của cảng Hải Phòng: - Luồng sông bao gồm sông Cấm, sông Cửu Cấm, Nam Triệu và sông Bạch ĐẰng là tuyến sông thuộc sông Hồng vào khoảng 25 o vĩ Bắc và 105 o kinh đông, nó bắt đầu từ thượng nguồn đổ ra biển Đông. - Triều cường cực đại (lũ): Lòng sông sâu nhất 9m - Triều cường trung bình và triều kiệt từ (6-7)m, ven bờ triều cường 3m, triều kiệt 1,5m - Bề rộng trung bình vào khoảng 140m - Mức phù sa trung bình hàng năm theo thống kê là 145270 m 3 / năm mức cực đại là 254800 m 3 /năm. - Tốc độ dòng chảy (46) km/h b.Cảng đến: Cảng sài gòn nằm ở hữu ngạn sông Sài Gòn, ở vị trí 10 o 48’ vĩ độ Bắc và 106 o 42’ kinh độ Đông. Khu vực cảng nằm giữa hai sông Thị Nghè và Kinh Tô. Cảng nằm trên dải dọc dài 2km cách bờ biển 45 hải lí. Cảng sài gòn có chế độ bán nhật triều, biên độ dao động của mực nước triều lớn nhất là 3,98 (m) lưu tốc dòng chảy là 1 (m/s) Từ cảng Sài Gòn đi ra biển có 2 đường sông đó là: -Theo sông Sài Gòn ra vịnh Gành ráy qua sông Lòng Tảo, sông Nhà Bè và sông Sài Gòn. Những tàu có mớn nước khoảng 9 (m) và chiều dài khoảng 210 (m) dễ dàng đi theo đường này Theo sông Soài Rạp tuyến đường này dài khoảng hơn 10 hải lí và tàu có mớn nước không quá 6,5m mới ra vào được. 4 Cảng Sài Gòn chia làm ba khu vực: + Khu thượng cảng + Khu quân cảng + Cảng Nhà Bè a.Khu thượng cảng: - ở vùng hạ lưu sông Sài Gòn là khu vực dành cho tàu lái buôn loại lớn có bến chính là Khánh Hội - độ sâu của cảng từ (9 – 12)m một lúc có thể cập được 10 tàu có trọng tải 10.000 tấn và nhiều tàu nội địa - cảng có 12 cẩu tàu băng bệ dài 1800 m và 27 bến đậu để chuyển tải b.Khu quân cảng: - độ sâu từ (10-12)m c. Cảng Nhà Bè: - Cách Sài Gòn 12km khu vực này dùng để xuất nhập dầu, các loại hàng dễ cháy, dễ nổ. - Khu vực này có thể cập 4 tàu viễn dương và 3 tàu nội địa cùng một lúc. 4. Trang thiết bị -Cảng có 4 cần cẩu cũ xếp hàng P n = 1,5T - Hai cần cẩu có sức nâng 90T + 60T -Hai cần cẩu có sức nâng 100T - Hai cần cẩu di động với trọng tải 90T - Tám tấn lai sắt và nhiều xe trở hàng và xe nâng sản xuất 5 • Chế độ thủy triều: - có chế độ bán nhật triều biên độ lớn nhất của nhật triều là 3,98m. lưu tốc dòng chảy là 1m/s. -Khí hậu khu vực này chia làm 2 mùa rõ rệt mùa mưa và mùa khô. Mùa mưa bắt đầu từ tháng 5 đến tháng 11, lượng mưa trung bình từ 150 đến 250 (mm) trên mỗi tháng. Mỗi tháng có từ khoảng 18 đến 19 ngày mưa. Mùa khô bắt đầu từ tháng 12 đến tháng 4 năm sau. - Khu vực này có hệ thống cung cấp nhiên liệu thuận lợi. - Giao thông trong cảng: đường hai chiều, xe tải đi lại dễ dàng. - Kho bãi: kho chứ được 40.000T không kể kho chứ hàng đông lạnh • 1.6 Cẩu tàu và kho bãi: Khu Nhà Rồng có 3 bến với tổng chiều dài 399 (m). Diện tích kho 7225 m 2 và 3500 m 2 bãi các loại thường nằm sau kho, phổ biến là các bãi xen kẽ ít có bãi liên hoàn. Khu vực Khánh Hội gồm 11 bến từ khi K 0 đến K 10 với tổng chiều dài 1264 (m). Khu Khánh Hội có 18 kho với tổng diện tích là 45,396 m 2 và diện tích bến bãi là 15.781 m 2 Ngoài hệ thống bến chính còn có hệ thống phao neo tàu gồm có 6 phao ở hữu ngạn sông Sài Gòn và có 26 phao ở tả ngạn sông Sài Gòn. Cách 10 hải lí về phía hạ lưu cảng Sài Gòn có 12 phao neo để dành cho tàu dễ cháy nổ • 1.2 Bảng thống kê tàu mẫu. Tàu mẫu là tàu được đóng và đưa vào khai thác mà có những tính năng tốt, cùng loại tàu và công dụng với tàu thiết kế. Có tải trọng hoặc sức trở hàng, tốc độ hoặc công suất máy và vùng khai thác tương đương với tàu thiết kế 6 Bảng thống kê. STT Các thông số của tàu Đơn vị Tàu mẫu 1 Tàu mẫu 2 Tàu mẫu 3 1 Tên tàu (theo đăng kí IMO) Trường An 29 Nghĩa Hải 02 Tuấn Hưng 16 2 Năm đóng 2008 2008 2007 3 Nguồn gốc tàu mẫu 4 Loại tàu Tàu chở hàng tổng hợp Tàu chở hàng tổng hợp Tàu chở hàng tổng hợp 5 Tải trọng 3096 3143 3066,7 6 Chiều dài thiết kế 74,560 74,8 70,9 7 Chiều rộng thiết kế 12,8 12,6 12,6 8 Chiều chìm thiết kế 4,820 5,450 5,340 9 Chiều cao mạn 5,850 6,480 6,3 10 Tỉ số L/B 5,825 5,937 5,627 11 Tỉ số B/T 2,656 2,312 2,36 12 Tỉ số D/T 1,214 1,189 1,18 13 Lượng chiếm nước 3856 4049 3870 14 Hệ số lợi dụng LCN theo tải trọng 0,8 0,78 0,79 15 Tốc độ tàu 10 12 9 16 Công suất máy 1000 2000 1000 PHẦN II . KÍCH THƯỚC CHỦ YẾU 2.1. Xác định sơ bộ kích thước : 2.1.1. Xác định lượng chiếm nước sơ bộ : ∆ msb = = = 5303(t) Trong đó: + η D – hệ số lợi dụng LCN theo trọng tải + DW – trọng tải của tàu Nộ suy η D theo tàu mẫu ta được 7 η D = 0,66 2.1.2 Xác định sơ bộ kích thước của tàu  Xác định chiều dài tàu -Chiều dài tàu có thể được xác định qua chiều dài tương đối của tàu qua công thức sau: 3 /. ρ msb lL ∆= = 5,01. = 86,65 (m)  Chọn L = 87,4(m) Trong đó: + L chiều dài sơ bộ tàu +Δ msb = 5000 (T) : Lượng chiếm nước sơ bộ + ρ =1,025 (T/m 3 ) : Khối lượng riêng của nước biển + l : chiều dài tương đối của tàu . Theo L.M.Nogid chiều dài tương đối của tàu được xác định theo công thức sau 3/1 Sn vCl = = 2,16 . 12,5 1/3 = 5,01 (m) n C = 2,16 đối với tàu có tốc độ v S < 16 knot v S = 12,5 knot : Vận tốc của tàu  Các hệ số béo - Xác định số Frude: v Fr gL = = Trong đó: v=12,5(m/s) – tốc độ của tàu g – gia tốc trọng trường, g =9,8 (m/s 2 ) 8 L= 87,4 (m) – chiều dài tàu • Hệ số béo thể tích ( khi Fr = 0,14 ÷ 0,26) C B = 1,09-1,68F r ± 0,12=1,09-1,68.0,22 ± 0,12= 0,72 ± 0,12  Chọn C B = 0,674 • Hệ số béo đường nước thiết kế : C WP = 0,98 .C B 1/2 ± 0,06 = 0,8 ± 0,06  Chọn C WP = 0,818 • Hệ số béo sườn giữa : C M = 0,926 + 0,085 C B ± 0,004 = 0,983 ± 0,004  Chọn C M = 0,97  Chiều rộng, chiều chìm, chiều cao mạn Ta có ∆ m = k ρ C B LBT trong đó: ở bước tính sơ bộ chọn k = 1,007 ρ = 1,025 (t/m 3 ) - khối lượng riêng của nước. Δ sb = 1,007.1,205.0,66.87,4.B.T = 5303  BT = ∆ m / kρC B L (m 2 ) Chọn tỷ số B/T , D/T theo tàu mẫu hoặc theo số liêu thống kê sau: Theo thống kê cho tàu hàng khô: b T =B/T = 2,3÷2,5 h T =D/T = 1,15÷1,35 Vậy ta có : B.T = (1) Mặt khác, theo phương trình ổn định ta có: Chọn B/T = 2,3 khả năng nước hắt lên boong có: 9 h T = D/T = 1,15 ÷ 1,35 chọn h T = 1,22 từ (1) và (2) ta suy ra: B = 14,2 (m) => Chọn B =14,2 (m) T = 6,16(m) => Chọn T = 6,14 (m) D= 7,52 (m) => Chọn D = 7,68 (m) 2.2. Nghiệm lại lượng chiếm nước của tàu lần 1 ( theo phương trình sức nổi) - Lượng chiếm nước của tàu : ∆ m = k.ρ.C B .L.B.T ∆ m1 = k.ρ.C B .L.B.T = 1,007 . 1,025 . 0,674. 87,4. 14,2. 6,14 = 5301(T) -Đánh giá sai số ∆∆ m = 1 .100% m msb msb ∆ − ∆ ∆ = 0,04% < 5% Vậy kích thước sơ bộ thỏa mãn . 2.3. Nghiệm lại khối lượng tàu theo các kích thước chủ yếu ∆ m = ∑m i = m 01 + m 02 + m 03 + m 04 + m 05 +m 11 + m 13 + m 14 + m 15 + m 16 2.3.1 Khối lượng vỏ tàu m 01 m 01 = 3 2 4 1 . . . kk k k L B D =0,0313.87,4 1,675 .14,2 0,85 .7,68 0,28 = 943,9(tấn) Trong đó + k 1 = 0,0313 + k 2 = 1,675 + k 3 = 0,85 + k 4 = 0,28 2.3.2 Khối lượng trang thiết bị và hệ thống 10 [...]... PHẦN III XÂY DỰNG TUYẾN HÌNH 18 Tàu thiết kế có các thông số kích thước như sau: LTK = 90,0 (m) = kρCB LBT= 5301 ( T ) LPP B = 87,4 (m) = 14,2 (m) CB= 0,674 CM = 0,97 T = 6,14 (m) CWP = 0,82 H = 7,68 (m) CP = 0,69 3.1 Lựa chọn phương pháp thiết kế - Phương pháp xây dựng tuyến hình bằng phương pháp thiết kế mới 3.2 Thiết kế các đặc trưng hình dáng - Hoành độ tâm nổi của tàu được xác định theo công thức...  ho = 2,02 (m) ≥ homin =0,77(m): ổn định ban đầu của tàu được đảm bảo 2.4.3 Tính chu kì lắc: Được xác định bằng công thức sau: Tθ = = 8,1 (s) Trong đó: C = 0,81 đối với tàu hàng đủ tải Theo thống kê các tàu hàng chu kỳ dao động ngang cho phép là (7 ÷ 12)s Vậy 7 ≤ Tθ = 8,1 (s) ≤ 12 (s) thì chu kỳ lắc ngang của tàu được đảm bảo Kết luận: Tàu thiết kế có các thông số: L = 87,4 m CB = 0,674 L/B = 6,2 B... 4971,06 (m3) > Vyc = 4852,39 (m3) Vậy tàu thiết kế đủ dung tích chở hàng 2.4.2 Ổn định • Theo điều Burgess có chiều cao tâm nghiêng ban đầu: (STDT tập 1/T111) h0min = (m) Mặt khác chiều cao tâm nghiêng ban đầu của tàu thiết kế là: 16 h0 = r + ZB - ZG = 2,87 + 3,37 – 4,22 = 2,02 (m) + ZG = kg.D = 0,55.7,68 = 4,22 (m) +ZB= + r = 2,87 (m) kg = 0.52 ÷ 0.65 , đối với các tàu hàng So sánh:  ho = 2,02 (m) ≥... i Ω i / X ' c − Xc / X 'c 193,12 2397,89 =4,37 = 0,352 (m) /0,352 − 0, 016 / 0,352 = =0,95% Vậy đường cong đường sườn vừa xây dựng là hợp lý • Xây dựng đường cong đường nước thiết kế - Tàu thiết kế có chiều dài đường nước thiết kế là: LTK = 90 (m) - Chiều dài đường vuông góc là: LPP = 87,4 (m) - Vậy ta có mặt phẳng sườn giữa nằm cách LPP/2 từ đường vuông góc mũi - Với LPP = 87,4 (m) ta có Lđ = 49,7... sin 0,15   2  Với tàu có CB = 0,674 >0,65 Với hệ số điều chỉnh ± 0,5 để điều chỉnh theo tàu mẫu, ta sử dụng phương pháp xây dựng mới tuyến hình nên hệ số điều chỉnh lấy bằng 0 XB = 0,022.90  3,14 0,674 − 0,65  sin  0,15  2  = 0,0086 (m) - Với tàu thiết kế có hệ số béo thể tích là C B = 0,674 ta có % chiều dài của các vùng (mũi, đuôi, thân ống) theo chiều dài tàu như sau: + Vùng mũi: Le... 0,26 13 2.3.9 Khối lượng trang thiết bị thuyền viên Thành phần khối lượng m13 rất đa dạng chủng loại phụ thuộc vào yêu cầu của bên đặt hàng Khi tính toán thiết kế ta có thể bỏ qua vì thành phần trên không ảnh hưởng nhiều đến LCN của tàu Bảng tổng hợp các khối lượng thành phần S TT Khối lượng thành phần Kí hiệu Đơn vị Giá trị 1 Khối lượng thân tàu m01 tấn 943,9 2 Khối lượng thiết bị m02 tấn 280,55 3 Khối... 14,2 (m) : Chiều rộng tàu - D = 7,68(m) : Chiều cao mạn tàu -Theo quy phạm phân cấp và đóng tàu vỏ thép + Đối với tàu hàng khô hđđ = max( B/20 ; 760mm ) = 760 mm => Chọn hđđ = 1 m - Lkh : Chiều dài khoang hàng Chiều dài vùng khoang hàng được xác định theo công thức: Lkh = L- Lm-La-Lf = 87,4 – 13,2 - 5,4 – 5,2 = 63,6 (m) 15 +lm = Tổng chiều dài khoang máy (xác định theo số liệu tàu mẫu), trong trường... Trong đó + Lpp = 87,4 (m) + B = 14,2 (m) + Đối với tàu hàng khô m’’03 = 0,21 ± 0,06  Chọn m’’03 = 0,28 2.3.3 Khối lượng thiết bị năng lượng k1.Ne k2 m04 = mm = = 1,88 1478,720,6 = 150 (tấn) Trong đó: + k1 = 1,88 ; k2 =0,6 + Ne – Tổng công suất tổ hợp thiết bị năng lượng Ne = Trong đó ∆m = 5301 (tấn) – Lượng chiếm nước của tàu V =12,5 (hl/h)– Vận tốc của tàu Cmn = 27,2  Lựa chọn máy theo công suất động... đường nước thiết kế: • Đường cong diện tích đường sườn: 21 CPT = CP + 2.= 0,692 CPS = CP - 2.= 0,688 Với xB = 0,03 = 0,016 - Ta đã biết diện tích của đường cong diện tích đường sườn chính là thể tích ngâm nước của tàu Hoành độ trọng tâm đường cong diện tích đường sườn là hoành độ tâm nổi của tàu - Thông số ảnh hưởng lớn đến đường cong diện tích đường sườn: + Diện tích sườn lớn nhất của tàu được tính... Chọn µp = 1,4 mh =3469,06 (tấn)–khối lượng hàng tàu chuyên chở • Dung tích thực tế Đối với tàu hàng khô có buồng máy đặt ở phía đuôi tàu, dung tích thực tế của khoang hàng có thể được xác định theo công thức sau: Vtt=CBP.Lkh.B.(D-hdd) = 0,824.63,6.14,2.(7,68-1) = 4971,06 m3 Trong đó - CBP – hệ số béo thể tích của vùng khoang hàng, trong giai đoạn thiết kế ban đầu có thể xác định theo công thức sau: . của tàu, đòi hỏi người thiết kế phải quan tâm khi xây dựng phương án thiết kế. Tuyến đường nói lên đặc điểm khó tượng thủy văn, độ sâu của luồng lạch giúp người thiết kế lựa chọn kích thước tàu. Nguồn gốc tàu mẫu 4 Loại tàu Tàu chở hàng tổng hợp Tàu chở hàng tổng hợp Tàu chở hàng tổng hợp 5 Tải trọng 3096 3143 3066,7 6 Chiều dài thiết kế 74,560 74,8 70,9 7 Chiều rộng thiết kế 12,8 12,6. tàu thủy. + Sổ tay thiết kế tàu thuỷ - Hồ Quang Long + Lý thuyết tàu thuỷ - PGS.TS Nguyễn Đức Ân & KS. Nguyễn Bân + Lý thuyết thiết kế - TS. Lê Hồng Bang + Đặc trưng kỹ thuật một số tàu