Thiết kế tàu thủy ( Trần Công Nghị - Nxb ĐH quố gia ) - Chương mở đầu pptx

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Trần Công Nghò THIẾT KẾ TÀU THỦY (Tái bản lần thứ nhất, có sửa chữa và bổ sung) NHÀ XUẤT BẢN ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH - 2006 3 MỤC LỤC Lời nói đầu 7 PHẦN MỘT LÝ THUYẾT THIẾT KẾ TÀU 9 Mở đầu 11 Chương 1 TRỌNG LƯNG TÀU. PHƯƠNG TRÌNH TRỌNG LƯNG 19 1.1 Trọng lượng vỏ tàu 19 1.2 Trọng lượng thiết bò tàu và hệ thống tàu 24 1.3 Trọng lượng thiết bò năng lượng 28 1.4 Trọng lượng hệ thống điện, hệ thống liên lạc bên trong và hệ thống điều khiển 29 1.5 Trọng lượng dự trữ lượng chiếm nước 31 1.6 Trọng lượng thuyền viên, lương thực, thực phẩm 32 1.7 Trọng lượng hàng lỏng thay đổi, trọng lượng nước dằn 32 1.8 Trọng lượng nhiên liệu, dầu mỡ, nước cấp 33 1.9 Phương trình trọng lượng tàu 42 1.10 Hệ số sử dụng lượng chiếm nước tàu 50 1.11 Phương trình và hệ số Normand 54 Chương 2 KÍCH THƯỚC CHÍNH CỦA TÀU 58 2.1 Xác đònh kích thước chính trên cơ sở D và C B 58 2.2 Trọng lượng tàu là hàm của kích thước chính và C B 61 2.3 Phương trình trọng lượng dạng vi phân của kích thước chính và C B 62 2.4 Quan hệ giữa các kích thước hình dáng 66 Chương 3 PHƯƠNG TRÌNH DUNG TÍCH TÀU 77 3.1 Dung tích tàu 77 3.2 Phương trình dung tích. Xác đònh tỷ lệ H/T 79 3.3 Phương trình dung tích tàu hàng 81 3.4 Xác đònh dung tích và bố trí két dằn 83 3.5 Tính dung tích theo công ước quốc tế 85 Chương 4 MẠN KHÔ TÀU 88 4.1 Mạn khô tiêu chuẩn 89 4.2 Độ cong dọc boong tiêu chuẩn 90 4.3 Hiệu chỉnh mạn khô tiêu chuẩn 91 4.4 Chiều cao tối thiểu của mũi tàu và dự trữ nổi 91 4 4.5 Chia khoang chống chìm 95 Chương 5 PHƯƠNG TRÌNH ỔN ĐỊNH TÀU - TÍNH ÊM TÀU 104 5.1 Đảm bảo ổn đònh tàu trong giai đoạn thiết kế 104 5.2 Quan hệ giữa chu kỳ lắc, chiều cao tâm ổn đònh và kích thước chính 111 5.3 Ảnh hưởng kích thước hình học thân tàu đến đồ thò ổn đònh 112 5.4 Ảnh hưởng xê dòch hàng rời 114 5.5 Đảm bảo ổn đònh tại góc nghiêng lớn 114 5.6 Đánh giá tính êm của lắc 116 5.7 Ảnh hưởng kích thước và các hệ số tàu đến tính êm 118 Chương 6 SỨC CẢN VỎ TÀU - CÔNG SUẤT MÁY CẦN THIẾT 120 6.1 Sức cản vỏ tàu 120 6.2 Các phương pháp kinh nghiệm tính sức cản vỏ tàu 125 6.3 Thiết bò đẩy tàu 141 6.4 Tốc độ tới hạn. Tốc độ kinh tế của tàu 146 6.5 Dự trữ công suất. Hệ số sử dụng tốc độ 147 6.6 Đường hình tàu 148 Chương 7 THIẾT KẾ BẢN VẼ LÝ THUYẾT 176 7.1 Vẽ đường phân bố diện tích mặt sườn 176 7.2 Đường hình từ cơ sở giải tích 183 7.3 Phương pháp nội suy 188 Chương 8 THIẾT KẾ TÀU 196 8.1 Các giai đoạn thiết kế 196 8.2 Các phương pháp thiết kế tàu 199 8.3 Thiết kế tối ưu tàu thủy 205 PHẦN HAI BỐ TRÍ TÀU 221 Chương 9 NGOẠI HÌNH TÀU 223 Chương 10 BỐ TRÍ CHUNG 243 10.1 Bố trí chung 243 10.2 Bố trí buồng ở 250 10.3 Bố trí ghế ngồi trên tàu du lòch 256 10.4 Bố trí các buồng công cộng 257 5 10.5 Buồng tắm rửa, vệ sinh 258 10.6 Buồng giặt quần áo, phòng sấy 259 10.7 Các phòng vui chơi, giải trí, bể bơi, sân bóng 259 10.8 Vẽ bản vẽ bố trí chung 260 Chương 11 KHOANG HÀNG - TRANG THIẾT BỊ TÀU - BUỒNG MÁY TÀU 272 11.1 Khoang hàng tàu 272 11.2 Miệng hầm hàng tàu chở hàng 276 11.3 Thiết bò bốc xếp dỡ hàng 279 11.4 Bố trí khoang máy 287 11.5 Bố trí buồng máy tàu 293 Chương 12 CÁC PHÒNG ĐIỀU KHIỂN TÀU. ĐÈN HIỆU 301 12.1 Phòng lái, hoa tiêu, hải đồ 301 12.2 Bố trí hệ thống ánh sáng tín hiệu 308 Thuật ngữ tiếng Anh và chữ viết tắt dùng trong sách này 310 Tài liệu tham khảo 312 6 7 Lời nói đầu Sách THIẾT KẾ TÀU THỦY dành cho sinh viên chuyên ngành đóng tàu và những người làm việc trong ngành này gồm hai phần: lý thuyết thiết kế và bố trí tàu. Phần I thuộc lý thuyết thiết kế, trình bày những vấn đề sau đây trong 8 chương:  Trọng lượng tàu, phương trình trọng lượng;  Xác đònh kích thước chính và các hệ số đầy thân tàu, quan hệ giữa các kích thước hình dáng;  Dung tích tàu;  Tính ổn đònh tàu, phân khoang chống chìm, mạn khô;  Sức cản và thiết bò đẩy tàu;  Lập bản vẽ đường hình;  Thiết kế tàu. Phần II được hiểu như kiến trúc tàu thủy, trình bày trong bốn chương các nguyên tắc thiết kế ngoại hình tàu và các yêu cầu chung về bố trí trong tàu. Sách cung cấp cho người đọc những cơ sở về thiết kế tàu thông dụng, chủ yếu tàu vận tải đi biển. Để bổ sung THIẾT KẾ TÀU THỦY các thiết kế chi tiết cho những tàu chuyên dùng được trình bày trong hai sách chuyên sâu đã được Nhà xuất bản ĐHQG TPHCM phát hành. Những tàu đi biển gồm tàu vận tải hàng khô, tàu container, tàu hàng lạnh, tàu chở dầu, tàu chở khí hoá lỏng, tàu hàng rời, tàu chở sà lan trình bày tại “Hướng dẫn thiết kế tàu vận tải đi biển”, 2004 và tàu cỡ nhỏ chạy nhanh, phục vụ phát triển kinh tế và đảm bảo an ninh, quốc phòng in tại sách “Thiết kế tàu cỡ nhỏ chạy nhanh”, 2005. Cơ sở lý thuyết thiết kế và những ví dụ được tổng hợp từ các nguồn thông tin trong và ngoài nước, từ các sách dạy đóng tàu đánh số tại tài liệu tham khảo [1], [3], [5], [7], [9], [11] và “Sổ tay kỹ thuật đóng tàu thủy”, chúng tôi đã cùng soạn vớiù sự chỉ đạo của người bạn quá cố Dương Đình Nguyên, vào những năm bảy mươi [12]. Mặc dù đã sửa nhiều song trong tài liệu chắc vẫn còn những thiếu sót. Rất mong bạn đọc giúp đỡ phát hiện các sai sót và khiếm khuyết nhằm hoàn chỉnh tài liệu cho những lần tái bản sau này. Phê bình và góp ý đề nghò gửi về Bộ môn Tàu thủy, Khoa Kỹ thuật Giao thông, Trường Đại học Bách khoa - Đại học Quốc gia TPHCM, 268 Lý Thường Kiệt Q.10, ĐT: 8 645 643. Trần Công Nghò 8 9 PHAN MOT LY THUYET THIET KE TAỉU 10 MỞ ĐẦU 11 Mở đầu Để có được một con tàu thực hiện một mục đích xác đònh phải trải qua hai giai đoạn chính gồm thiết kế tàu và chế tạo theo thiết kế ấy. Thiết kế tàu thủy có vò trí quan trọng trong công nghiệp đóng tàu. Thông thường, thiết kế tàu phải tiến hành giải quyết những việc gắn liền với sự hình thành con tàu và đề cập toàn bộ tính năng tàu. Những nhiệm vụ đầu tiên với tàu thương mại làm nhiệm vụ vận chuyển mà bọâ môn thiết kế phải giải quyết là xác đònh kích thước chính, quan hệ giữa các kích thước chính, các hệ số đầy thân tàu, lượng chiếm nước, dung tích hầm hàng Đi liền với các thông số đó là các đặc trưng hình học thân tàu gồm hình dáng theo chiều dọc, hình dáng các sườn, hình dáng phần đuôi, hình dáng phần mũi tàu cũng là đối tượng tìm kiếm của thiết kế tàu. Mỗi tàu có chức năng cụ thể, làm một số việc cụ thể song tất cả tàu thương mại đều có mục đích chung là mang lại hiệu quả kinh tế cao nhất, và tàu phải được làm việc trong những điều kiện an toàn nhất. Trong phần mở đầu này chúng ta cùng nhìn lại quá trình phát triển bộ môn thiết kế tàu, tìm hiểu nét chung đối tượng trực tiếp là các kiểu tàu đang có mặt trên biển trên sông và những qui ước về sử dụng đơn vò đo dùng trong ngành tàu. Phát triển bộ môn lý thuyết thiết kế tàu Chính vì lẽ phải giải bài toán kỹ thuật-kinh tế với những đòi hỏi khó thực hiện đồng thời và nhiều khi không thể thực hiện trọn vẹn, bộ môn thiết kế tàu được những nhà đóng tàu quan tâm rất sớm. Từ thế kỷ XVIII những người đóng tàu đã cố gắng tổng kết kinh nghiệm, rút ra những bài học xác đònh trọng tải, hình dáng kích thước tàu cho hạm tàu đang ngày càng phát triển. Những nhà toán, vật lý đã tích cực góp phần đưa bộ môn lý thuyết tàu và đi liền theo nó là thiết kế tàu đến chỗ ngày càng hoàn thiện. Lòch sử phát triển bộ môn thiết kế tàu đã ra đời sớm, song giai đoạn phát triển mạnh mẽ nhất phải kể từ thế kỷ XVII - XVIII. Trong tài liệu “Traité du navire, de sa construction et de ses mouvements” xuất bản tại Paris từ 1746 của tác giả người Pháp Bouguer đã khái quát lý thuyết tàu thủy, khái quát cách chọn thông số chính cho tàu, đề cập ứng dụng các phương pháp toán học khi nghiên cứu tàu thủy và đặc biệt khi xác đònh các kích thước cho tàu sắp đóng. Tại đây cần nói thêm một ít về thuật ngữ dùng cho bộ môn lý thuyết tàu thủy và thiết kế tàu. Có thể những nhà đóng tàu người Pháp, người Anh như Sir Anthony Dean (1638-1724), Monceaux từ những năm đầu của thế kỷ XVIII đã cho ra đời những cuốn sách trình bày những hiểu biết về tàu, trong đó đã sử dụng thuật ngữ “architecture navale”, là những người mở đầu một cách chính thức đưa cụm từ “kiến trúc tàu”, (tương đương tiếng Anh là naval architecture) làm tên gọi cho ngành mới: lý thuyết tàu ∗ . Theo đó, những người sử dụng “kiến trúc tàu” để vẽ ra ∗ theo “léments de l’Architecture navale” của Dulamel de Monceaux. [...]... craft), tàu hải quan (custom boat), tàu kiểm ngư (fisheries patrol boat), Nhóm 3: Tàu phục vụ khai thác dầu khí hay còn gọi nhóm tàu công nghiệp Tàu phục vụ khai thác dầu khí ngoài khơi (offshore vessels) gồm các tàu làm dòch vụ cung ứng (supply ship), tàu đặt ống ngầm (pipe layer), cần cẩu nổi (crane 16 MỞ ĐẦU barge), giàn khoan nổi gồm giàn nửa chìm và giàn tự nâng (semisubmersible drill rig, jack-up... và tàu đi biển Tàu cứu hộ (salvage vessel) trang bò máy đủ mạnh, hoạt động trong mọi điều kiện thời tiết, đảm bảo công việc cứu người, tàu khi có yêu cầu Tàu đảm bảo hàng hải có tàu thả phao (buoy vessel), tàu công trình như tàu cuốc bùn, tàu hút bùn làm công tác nạo vét luồng lạch, cảng (dredger), tàu đặt cáp ngầm (cable layer) Các tàu chạy nhanh phục vụ các mục đích khác nhau như tàu hoa tiêu (pilot... dọc - longitudinal metacentre above centre of buoyancy g gia tốc trọng trường - acceleration due to gravity H, h chiều cao nói chung - height, depth LW , λ chiều dài sóng - wave length m khối lượng - mass 17 MỞ ĐẦU p áp suất - pressure P công suất - power T chu kỳ - period W, w trọng lượng - weight Fb mạn khô tàu - freeboard G trọng tâm tàu - centre of gravity GM, GM chiều cao tâm nghiêng (ngang) - metancentric... XX, thiết kế tàu được đánh dấu bằng các tiến bộ lớn Trong lónh vực lý luận thiết kế những năm đầu của thế kỷ, các nhà đóng tàu lần lượt đưa ra những tổng kết hoàn chỉnh giúp cho bộ môn phát triển vững chắc Một điều có MỞ ĐẦU 13 thể ghi nhận được, những tài liệu làm cơ sở cho thiết kế tàu công bố vào những năm đầu thế kỷ này đang còn đầy đủ giá trò khoa học cho đến nay Đội tàu thương mại ngày nay Tàu thủy. .. luận cho thiết kế tàu trong tất cả các Viện nghiên cứu tàu bè cho đến tận ngày nay Những công thức thực nghiệm do Euler tìm ra trở thành công thức đa năng, dùng chung cho tất cả kiểu dáng tàu Trong thế kỷ này nhà đóng tàu người Thụy Điển F H Chapman (1 72 1-1 80 8) từ hoạt động thực tế tại các xưởng đóng tàu Bắc Âu đã góp phần hoàn chỉnh những cơ sở lý luận của bộ môn thiết kế tàu thủy Trong những công trình... captured-air-bubble vehicle - CAB Biến dạng của tên gọi còn là tàu bọt khí, đẩy bằng thiết bò phụt nước hoặc chân vòt siêu sủi bọt b) Tàu làm việc trên nguyên tắc thủy động lực Tàu nhóm này làm việc trong nước trên nguyên lý thủy động lực Tàu sử dụng lực nâng của cánh chìm, chạy trong nước, nâng tàu lúc chạy gọi là tàu trên cánh thông thường còn được gọi tàu cánh ngầm (hydrofoil vehicle) Cánh của tàu được... bin công suất 82.000kW Nhóm 2: Tàu dòch vụ (service vessels) Tàu chuyên ngành, hay tàu công tác trên biển, trong cảng Nhóm tàu này đa dạng, chuyên sâu vào một hoặc một số lónh vực phục vụ kỹ thuật Tàu kéo và tàu đẩy ra đời rất sớm và làm nhiều việc khác nhau, kéo các phương tiện thủy, đẩy các đoàn tàu vận tải Tàu nhóm này thường thiết kế và chế tạo tùy thuộc vùng sử dụng gồm tàu kéo chạy sông, cảng, tàu. .. có tàu một thân, tàu nhiều thân như catamaran (hai thân), trimaran (ba thân) Tàu nổi phục vụ các mục đích dân sự có thể chia thành các nhóm căn cứ vào chức năng tàu Nhóm 1: Tàu vận tải hàng hóa, vận chuyển người (tàu khách) đi biển và tàu vận tải chạy sông, hồ Hàng hóa do tàu vận chuyển rất đa dạng, từ hàng rời, hàng đóng kiện, hàng đóng trong thùng tiêu chuẩn, hàng lạnh, hàng lỏng Trong nhóm này tàu. .. giữa những năm bảy mươi Cùng thời kỳ này thiết kế tàu chở dầu sức chở 1 triệu DWT đã được xem xét Tàu chở khí hóa lỏng (Liquefied Gas Carriers), gồm hai kiểu là tàu chở khí thiên nhiên hóa lỏng (Liquefied Natural Gas – LNG) và tàu chở khí công nghiệp hóa dầu (Liquefied Petroleum Gas – LPG) dùng chở khí hóa lỏng ở nhiệt độ rất thấp, ví dụ đến –162°C cho tàu LNG Tàu LNG đưa vào hoạt động thương mại từ... 27.400m3 Kích thước tàu nhóm này cỡ 125.000m3 năm 1975 và 300.000m3 từ những năm tám mươi Tàu chở hàng rời (bulk carrier) được chuyên nghiệp hóa để vận chuyển quặng, than đá, khoáng sản, các loại hạt rời không đóng gói Chức năng cụ thể đọc theo tên gọi chuyên ngành như tàu OO (Ore-Oil), tàu OBO (Ore-Bulk-Oil) Tàu nhóm chở hàng bulk có sức chở khá lớn, từ 100.000DWT đến 150.000DWT hoặc hơn Tàu OBO cỡ lớn . Chương 8 THIẾT KẾ TÀU 196 8.1 Các giai đoạn thiết kế 196 8.2 Các phương pháp thiết kế tàu 199 8.3 Thiết kế tối ưu tàu thủy 205 PHẦN HAI BỐ TRÍ TÀU 221 Chương 9 NGOẠI HÌNH TÀU 223 Chương. TAỉU 10 MỞ ĐẦU 11 Mở đầu Để có được một con tàu thực hiện một mục đích xác đònh phải trải qua hai giai đoạn chính gồm thiết kế tàu và chế tạo theo thiết kế ấy. Thiết kế tàu thủy có vò. bảo hàng hải có tàu thả phao (buoy vessel), tàu công trình như tàu cuốc bùn, tàu hút bùn làm công tác nạo vét luồng lạch, cảng (dredger), tàu đặt cáp ngầm (cable layer). Các tàu chạy nhanh