thiết kế kích thước tàu

tính kích thước tàu

Thiết kế môn học

Thiết kế đội tàu

Đề tài:Thiết kế tàu khách Catamaran chở 250 khách Tuyến Sài

Điểm đón trả hoa tiêu:10020 h-ớng Bắc và 107003 h-ớng Đông

B,Độ sâu luồng lạch :

Luồng vào cảng dài 85km; sâu :8,5 m; mớn n-ớc :10,5 m

Chế độ thuỷ triều : bán nhật triều không đều

Độ chênh lệch bình quân :2,7m

Cớ tàu lớn nhất tiếp nhận :32000DWT vào cầu

60000DWT vào khu vực chuyển tải Thiềng Liềng

Luồng vào cảng dài 14km; sâu :4,5 m

Chế độ thuỷ triều : bán nhật triều.Độ chênh lệch bình quân :3,8m

Cớ tàu lớn nhất tiếp nhận :5000GRT vào cầu

C,Các cầu ,bến trực thuộc Cảng:

Cảng hàng tổng hợp: dài 250 m; sâu 7 m; tiếp nhận tàu hàng bách hoá

và tàu container,tàu tổng hợp,tàu khách

Luồng vào cảng dài 2,3km; sâu :9,5 m

Chế độ thuỷ triều : bán nhật triều.Độ chênh lệch bình quân :3m

Mớn n-ớc cao nhất ra vào cảng :9,5m

Cớ tàu lớn nhất tiếp nhận :2000DWT vào cầu

Luồng vào cảng dài 14km; sâu :4,5 m

Chế độ thuỷ triều : bán nhật triều.Độ chênh lệch bình quân :3,8m Mớn n-ớc cao nhất ra vào cảng :7m

Cớ tàu lớn nhất tiếp nhận :2000DWT vào cầu

1.4 Tuyến đ-ờng Sài Gòn - Vũng Tàu:

Dựa theo bản đồ địa lý Việt Nam thì quãng đ-ờng này dài 122 (Km), tức là 66 (hl) Tàu khách du lịch chủ yếu chạy từ cửa sông Sài Gòn rồi ra ven bờ biển và tới nơi nghỉ mát Vũng Tàu hoặc tham quan Bến Đầm-Côn

Đảo

Vùng này chịu ảnh h-ởng của 2 chế độ gió mùa rõ rệt vào mùa hạ và mùa đông Vào mùa đông chịu ảnh h-ởng của gió mùa Tây Bắc, vào mùa hạ chịu ảnh h-ởng của gió mùa Tây Nam

Sóng ở ven biển Việt Nam ảnh h-ởng sâu sắc của chế độ gió mùa Theo số liệu thống kê ở ven biển Việt Nam, loại sóng phổ biến nhất là sóng có b-ớc sóng = 13 (m), chiều cao sóng là: 0,5 - 2,5(m), t-ơng ứng với sóng cấp 2, cấp 3

Dọc bờ biển Việt Nam thuỷ triều rất phức tạp Ven biển phía bắc thì có chế độ nhật triều, miền trung thì có chế độ nhật triều và bán nhật triều, miền nam có chế độ tạp triều

Thuỷ triều n-ớc ta dao động từ 1 - 3 (m) Thuỷ triều giúp cho việc đ-a tàu thuyền ra vào cửa sông và bến cảng thuận tiện, giảm đ-ợc thời gian ngừng tàu vì cạn ở cửa sông

Sông miền nam có nhiều luồng lạch sâu, rộng Lòng sông ổn định, tàu

bè có mớn n-ớc từ 2 - 2,5 (m) có thể đi lại trong mùa n-ớc kiệt vì độ sâu trung bình của chúng là: 6 - 9 (m) Sự chênh lệch giữa 2 mùa lũ và khô nhỏ, dòng chảy êm đềm

Các cảng khu vực Hồ Chí Minh đều nằm trên các sông của hệ thống sông Đồng Nai do vậy chịu ảnh h-ởng thuỷ triều Biển Đông t-ơng đối mạnh theo chế độ bán nhật triều với biên độ ngoài cửa trung bình là 2-3,5m.Thuỷ triều ảnh h-ởng sâu, rộng vào nội địa với tốc độ dòng chảy là 1-2 (m/s)

Tại vùng biển phía Nam độ mặn của n-ớc khá cao,ở vùng ven biển độ muối trung bình tầng mặt khoảng 30-320 và khá ổn định.Độ muối cao nhất có thể lên tời 33-340.Ngoài ra nhiệt độ n-ớc biển vùng này cũng khá cao so với phía Bắc do ảnh h-ởng bời gió mùa Đông Bắc và theo dọc h-ớng tới xích đạo,từ 25-270C và thay đổi đồng đều theo độ sâu,giữa vùng ven bờ và ngoài khơI xa nhiệt độ chênh lệch nhau khá lớn do co dòng chảy lạnh từ Bắc xuống Nam dọc ven bờ biển

Mặt khác tuyến đ-ờng này thuộc vùng hoàn l-u khu vực Đông Nam Bộ chịu ảnh h-ởng của hệ thống sông Cửu Long-Đồng Nai,vì thế vào mùa

đông dòng chảy thịnh hành ở vùng này có h-ớng Tây Nam,vận tốc trung bình 50-60m/s,về mùa hè dòng có h-ớng từ Tây Nam lên Tây Bắc cùng vận tốc

Trên số liệu thống kê đây là vùng ít chịu ảnh h-ởng của bão gió và áp thấp nhiệt đới,trung bình chỉ khoảng 0,05 cơn/1năm và vào tầm tháng 11.Do vậy đây là 1 trong những điều kiện rất thuận lợi cho du lịch ven biển phát triển

II Tàu mẫu:

2.1 Tàu mẫu 1:

- Tên tàu: Hải âu - st180

- Đơn vị thiết kế: Trung Tâm PTCN Tàu Thuỷ

- Đơn vị đóng mới: Công Ty Đóng Tàu 189

- Vùng hoạt động: Cấp hạn chế II Tuyến Rạch Giá - Phú Quốc Các thông số chủ yếu:

- Chiều dài lớn nhất : Lmax = 33,3 (m)

- Chiều dài thiết kế : Ltk = 30,0 (m)

- Chiều rộng lớn nhất : Bmax = 9,0 (m)

- Chiều rộng lớn nhất 1 thân : B1 max = 2,80 (m)

- Đơn vị đóng mới: Nhà Máy Đóng Tàu Tam Bạc

- Vùng hoạt động: Trên các tuyến sông lớn, vịnh, hồ và vùng cửa

biển

Các thông số chủ yếu:

- Số hành khách : n = 250 ng-ời

- Chiều dài lớn nhất : Lmax = 30,04 (m)

- Chiều dài thiết kế : Ltk = 28,17 (m)

- Chiều rộng lớn nhất : BMax = 8,5 (m)

- Vùng hoạt động: Trên các tuyến sông lớn, vịnh, hồ và vùng cửa

biển vùng nhiệt đới

Các thông số chủ yếu:

- Chiều dài lớn nhất : Lmax = 29,04 (m)

- Chiều dài thiết kế : Ltk = 28,35 (m)

- Chiều rộng lớn nhất : BMax = 8,4

K K

TK

MAX C

h M

h C F

- Ltk : Chiều dài thiết kế

- Bmax : Chiều rộng lớn nhất của tàu

- Btk : Chiều rộng lớn nhất của tàu tại đ-ờng n-ớc thiết kế

- Bk : Chiều rộng của 01 thân tàu

- C : Khoảng cách giữa 2 thân ở giữa tàu

- T : Chiều chìm của tàu

- H : Chiều cao mạn của tàu

- hc : Khoảng cách từ ĐNTK đến mép d-ới cầu nối

- hM : Khoảng cách từ mép d-ới cầu nối đến mép trên cầu nối

- fN : Khoảng cách từ mép đo ngoài tới mép trên cầu nối theo ph-ơng thẳng đứng tại mặt phẳng dọc tâm tàu

3.2 Kích th-ớc sơ bộ:

3.2.1,Xác định sơ bộ l-ợng chiếm n-ớc của tàu:

Th-ờng với tàu khách khi xác định sơ bộ các giá trị chủ yếu của tàu với số khách quy định ta sử dụng các chỉ tiêu so sánh là tỉ số:

3.2.3,Xác định độ dài cầu nối:

Độ dài cầu nối có ảnh h-ởng rất lớn tới sức cản d- của tàu khi hành trình,do vậy độ dài cầu nối tối -u phảI đồng thời đảm bảo sức cản d-

là bé nhất

Xét tốc độ tàu bằng tốc độ tàu mẫu : v = 20-30 hảI lí/h

Chọn sơ bộ vKT = 25hlí/h = 12.875 m/s

Tốc độ dòng chảy đặc tr-ng tính toán theo tuyến đ-ờng vD=(1-2)m/s ở tuyến đ-ờng này tốc độ dòng chảy trung bình là: vD = 1,5 (m/s) Tốc độ khai thác của tàu so với dòng chảy ng-ợc chiều là:

v = vKT + vD = 12.875 + 1,5 = 14.375 (m/s)

Số Fr của thân tàu:

Fr =

L g

Ĉ=c/2Bk với : c-khoảng cách giữa 2 thân ở giữa tàu

χB/T-hệ số chiếu cố ảnh h-ởng của B/T xác định theo công thức:

χB/T =

T B r

T B r

B L o

B L o

/ ,

/ , /

* /

trong đó:r o L/B,B/T* là hệ số sức cản d- với L/B của tàu,B/T* của tàu Tkế

r o L/B,B/T là hệ số sức cản d- với L/B của tàu,B/T* của đồ thị chuẩn

χδ-hệ số chiếu cố ảnh h-ởng của δ đ-ợc xác định theo công thức:

χδ=

,

, /

* /

B L

o

B L

o

r

r

khoảng cách t-ơng đối giữa hai thân tàu C Từ đồ thị đó ta xác

định đ-ợc sức cản d- của tàu là nhỏ nhất

3.2.5 Lựa chọn chiều cao mạn:

Chiều cao mạn phải thoả mãn giá trị tới hạn để thoả mãn các yêu cầu

về mạn khô do Đăng kiểm qui định và thoả mãn điều kiện khi tàu chịu tác động của tổ hợp sóng tự nhiên và sóng tàu không va đập vào gầm cầu nối

Chiều cao mạn xác định theo tàu mẫu :

3.2.5,Chiều dày và chiều cao cầu nối:

Chiều dày cầu nối cần đảm bảo đủ độ bền cho thân tàu khi hàng hải.Mặt khác chiều cao từ mặt đ-ờng n-ớc thiết kế đến mặt d-ới cầu nối phải lấy sao cho sức cản sang tác động vào cầu nối là ít nhất.Do tàu 2 thân khi thiết kế làm sang do tàu tự sinh khi chuyển động triệt tiêu với sang bên ngoài nên chiều cao thực tế của sóng tác động nhỏ hơn hẳn sóng bên ngoài.Vì thế chiều cao cầu nối với ĐNTK th-ờng lấy bằng (T+hS/2) với hS là chiều cao sóng tính toán

Mà trong vùng hoạt động chiều cao sóng vào khoảng 2-3 m,chọn

hS=2.5m.Do vậy chiều cao cầu nối là: h = 1,06+2,5/2 = 2,31 m

3.2.6,Các kích th-ớc chủ yếu của tàu :

Chiều dài tàu : LL = 32.03 m

3.3 Nghiệm sơ bộ các b-ớc thiết kế ban đầu

Chọn vật liệu đóng tàu là hợp kim nhôm

3.3.1 Nghiệm lại l-ợng chiếm n-ớc:

- Suất tiêu hao nhiên liệu: ge = 0,14 (kg/cv.h)

- Suất tiêu hao dầu nhờn: gm = 0,009 (kg/cv.h)

g = ge + gm = 0,149 (kg/cv.h)

- Công suất máy: N = 480 (cv) và tàu chạy đến bến đỗ là 2.5(h)

- Trong 1 (h) máy tiêu thụ hết:

11 Trọng l-ợng dự trữ l-ợng chiếm n-ớc và ổn định: D

D = 0,015.D = 1.125 (T)

Vậy l-ợng chiếm n-ớc:

D = PV + PTB + PHT + PM + PD + PDT + PHK + PNL + PTV + PNT + NN + P D = 75.22 (T)

100% = 0,3 % < 1,5 % Nh- vậy l-ợng chiếm n-ớc của tàu là : D = 75.22 (T)

1 Chiều dài tính toán:

LTT = 32.03 (m)

2 Mạn khô tối thiểu:

F1 = (L) = 267 (mm) (Quy phạm mạn khô)

3 Hiệu chỉnh theo chiều dài tàu:

Với tàu loại B có L = (24 100) (m) có th-ợng tầng kín với chiều dài thiết thực của th-ợng tầng > 35%L thì giá trị mạn khô đ-ợc giữ nguyên, tức là:

L/3 L/6

ĐCDB tiêu chuẩn

ĐCDB thực tế

5 Hiệu chỉnh theo hệ số béo

Theo quy định của “Quy phạm mạn khô” thì đối với những tàu có hệ

số béo < 0,65 thì trị số mạn khô tiêu chuẩn do quy phạm quy định đ-ợc

giữ nguyên Vậy F4 = 0

6 Hiệu chính theo độ cong dọc boong:

- Trị số mạn khô tối thiểu của tàu là : Fb = 1.63 (m)

- Chiều dài tính toán mạn khô : Lf = 48 (m)

- Chiều cao mạn tính toán mạn khô : H* = 2.83 (m)

- Vì chiều cao th-ợng tầng, lầu và boong nâng thực tế lớn hơn chiều cao

tiêu chuẩn một l-ợng lấy theo tàu mẫu:

Z = htt – htc= 1(m) Tại vị trí tung độ của độ cong dọc boong tiêu chuẩn sẽ có độ hiệu

độ

25x (Lf/3+10)

11,1x (Lf/3+10)

2,8x (Lf/3+10) 0

5,5.x (Lf/3+10)

22,2x (Lf/3+10)

50x (Lf/3+10)

S1 = 24 (m): Chiều dài có ích của th-ợng tầng kín n-ớc

- Chiều cao mạn khô tối thiểu đã điều chỉnh là:

FĐo = F1 + F2 + F3 + F4 + F5 = 836,7(mm)

- Chiều cao mạn khô thực tế:

Ftt = H - T = 1630 (mm)

Vậy tàu thoả mãn chiều cao mạn khô

3.3.3 Kiểm tra ổn định ban đầu

Chiều cao tâm nghiêng ban đầu đ-ợc xác định theo công thức:

292 , 0 72 ,

- V0 : Thể tích ngâm n-ớc của hai thân tàu

- S : Diện tích đ-ờng n-ớc thiết kế của một thân tàu

- h : Trị số giảm chiều cao ổn định ban đầu do ảnh h-ởng của mặt n-ớc tự do có trong thân tàu Với tàu khách ảnh h-ởng của h là nhỏ so diện tích mặt thoáng của chất lỏng chứa trong thân tàu

Sơ bộ lấy h = 0,25 (m)

Theo qui định Đăng kiểm: homin = 0,8 (m)

h0 > h0min

Kết luận: Tàu đủ ổn định

3.3.4 Kiểm tra ổn định bổ sung

1 Kiểm tra ổn định khi khách tập trung trên boong th-ợng tầng và dồn về một bên mạn:

: Mật độ khách tập trung lấy theo quy định của đăng kiểm:

MHPmax = D.(h0 + h).sin = 141.05 (T.m)> MN1

Vậy tàu đủ ổn định khi khách tập trung một bên mạn

2 Kiểm tra ổn định tàu khi khách dồn sang một bên mạn trên boong th-ợng tầng khi tàu đang l-ợn vòng:

- Mômen nghiêng do lực li tâm khi tàu l-ợn vòng tính theo công thức :

2-(

.02.0

2 0 2

T z L

v D

Vậy tàu đủ ổn định trong tr-ờng hợp này

3.3.5 Kiểm tra chu kì lắc mạn:

= 3.55 (s) Trong đó:

: Mômen quán tính khối l-ợng của tàu 2 thân

2 2

K

K K

B

H B

B B

B B

g

D

B : Chiều rộng toàn tàu : B = 9 (m)

BK : Chiều rộng 1 thân ứng với đ-ờng n-ớc thiết kế: BK = 3 (m) : Mômen quán tính khối l-ợng n-ớc kèm

= 0,25

Thực tế cho thấy chu kỳ lắc mạn trên tàu khách là: 3,5 6 (s)

Vậy tàu thiết kế có chu kỳ lắc ngang là hợp lý

IV,Xây dựng tuyến hình vỏ bao tàu :

4.1 Ph-ơng án thiết kế

-Xây dựng tuyến hình tàu là một khâu đặc biệt quan trọng trong quá trình thiết kế tàu Nó ảnh h-ởng trực tiếp tới tính di động, cân bằng ổn

định và việc đảm bảo dung tích chở hàng cho con tàu

-Tuyến hình tàu đ-ợc xây dựng là ph-ơng pháp thiết kế mới gồm các b-ớc sau:

 Xây dựng đ-ờng cong diện tích s-ờn

 Xây dựng đ-ờng cong diện tích đ-ờng n-ớc

 Xây dựng s-ờn lý thuyết bằng ph-ơng pháp I.A.Ia-kov-lev

b.Ngoài ra tàu còn có một số đặc điểm nh- sau:

Với tàu chạy vận tốc cao ta chọn tuyến hình dạng s-ờn bẻ góc chữ

V nhọn ,dạng s-ờn lồi ở vùng giữa tàu sẽ có dạng thẳng và thẳng đứng -Với s-ờn vùng giữa: Chọn dạng đáy phẳng nghiêng với góc ngiêng

từ 20-260

-Với s-ờn vùng đuôi: Chọn dạng s-ờn đuôi dạng đáy phẳng

nghiêng để đảm bảo tính ổn định trên tuyến đồng thời cũng cải thiện tốt tính quay vòng nhờ giảm đ-ợc bán kính l-ợn vòng.Độ nghiêng đáy không khác nhiều với dạng đáy s-ờn vùng giữa

-Với s-ờn vùng mũi:Chọn dạng s-ờn chữ V nhọn với hình dáng t-ơng tự s-ờn vùng giữa nh-ng độ nghiêng đáy cao hơn đáng kể:từ 30-

+ L =32.03 m_ Chiều dài hai đ-ờng vuông góc của tàu

+ F = m2) _ Diện tích s-ờn lớn nhất

- Chia hình chữ nhật thành 3 đoạn r,m,e t-ơng ứng là đoạn thon đuôi,thân ống, thon mũi chúng đ-ợc xác định theo công thức :

e = 42 %.L = 13.45 (m)

m = 20%.L = 6.41 (m)

r = 12.17 (m)

) 2 (

L X

L X F

m - Hệ số béo của phần thon mũi

đ - Hệ số béo của phần thon đuôi

m =

e

e L L

T

2 2

s

2 2

- Sau đó ta tiến hành cân bằng diện tích theo ph-ơng pháp gần đúng ta có

đ-ờng cong diện tích đ-ờng s-ờn :

-Từ kết quả xây dựng đ-ờng cong diện tích đ-ờng s-ờn ta có diện tích sơ

bộ các s-ờn lý thuyết nh- sau:

- Chia hình chữ nhật thành 3 đoạn r,m,e t-ơng ứng là đoạn thon đuôi,thân

ống,thon mũi đ-ợc xác định theo công thức :

, 1 ( 100

Y iKWL

T

Y iTB

- Sau khi tiến hành cõn bằng diện tớch ta vẽ được đường nước thiết kế và

từ kết quả xõy dựng được đường nước thiết kế ta cú bảng tung độ sườn

như sau:

4.5 Xây dựng đ-ờng s-ờn cân bằng :

- Các s-ờn cân bằng ta xây dựng theo ph-ơng pháp I.A.Ia-kov-lev

Với các thông số đ-ợc tính toán nh- sau:

T: Chiều chìm tàu

yiKWL: Chiều rộng của đ-ờng s-ờn thứ i

lấy tại đ-ờng n-ớc thiết kế đã xây dựng ở trên

yitb: Tung độ đ-ờng n-ớc trung bình,

đ-ợc tính toán theo công thức sau:

T

y itb i

2

i: diện tích s-ờn thứ i, giá trị đ-ợc lấy từ

đ-ờng cong diện tích đ-ờng s-ờn đã xây dựng ở

trên

-Với diện tích s-ờn xác định từ đ-ờng cong diện

tích s-ờn ta xác định đ-ợc điểm O trên đ-ờng vuông

góc nh- hình vẽ,qua O kẻ đ-ờng song song AB

Trên đường n¯y dễ d¯ng x²c định O’ tho° m±n

dạng tuyến hình s-ờn lựa chọn mà vẫn đảm bảo

diện tích là không đổi

- Bằng ph-ơng pháp cân bằng diện tích nh- vậyta

có thể xây dựng 21 s-ờn trên hình chiếu cạnh

- Sau khi xây dựng tuyến hình ta cần kiểm tra lại l-ợng chiếm n-ớc, nếu l-ợng chiếm n-ớc không thỏa mãn sai số nhỏ hơn 3% thì ta phải tiến hành

điều chỉnh lại tuyến hình để đảm bảo l-ợng chiếm n-ớc

- Trị số tung độ của mỗi đ-ờng n-ớc tại mỗi s-ờn đ-ợc xác định cụ thể sauk khi xây dựng các s-ờn lý thuyết từ trị số đó ta lập bảng nghiệm lại diện tích s-ờn bằng ph-ơng pháp hình thang bằng cách sử dụng công thức:

i = 2 i = T kiyi

Trong đó : T= 0,5m

4.6 Từ diện tích s-ờn lý thuyết lập bảng nghiệm lại l-ợng chiếm n-ớc

Hệ số béo và hoành độ tâm nổi X C :

L = 1,602(m) – Kho¶ng s-ên lÝ thuyÕt

TÊn/m3) – Träng l-îng riªng cña n-íc

4.7 Tõ ®-êng n-íc thiÕt kÕ x©y dùng ®-îc ta lËp b¶ng nghiÖm l¹i vµ tÝnh X F cho ®-êng n-íc thiÕt kÕ :

DiÖn tÝch ®-êng n-íc: S = L 1 = 66.7 (m2)