thiết kế tàu chở hàng khô chạy cấp không hạn chế, trọng tải 10800 tấn với p =1,8(m3t), vận tốc v = 14,5 knots.

Từ cảng Sài Gòn đi ra biển có 2 đường sông: 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 9,0m và chiều dài khoảng 210 m

Trang 1

ĐỀ TÀI : Thiết kế tàu chở hàng khô chạy cấp không hạn chế, trọng tải 10800 tấn với

P =1,8(m3/t), vận tốc v = 14,5 knots.

Trang 2

PHẦN I TUYẾN ĐƯỜNG – TÀU MẪU

Tuyến hoạt động của tàu là tuyến Sài Gòn – Kobe

1 Cảng Sài Gòn.

a) Vị trí địa lí

Cảng Sài gòn nằm trên sông Sài Gòn, có vĩ độ 10o 48’ vĩ độ Bắc và 106o 42’ kinh

độ Đông Cảng Sài Gòn nằm trên một phạm vi dọc bờ, dài hơn 2 km cách bờ biển 45 hảilý

Cảng Sài Gòn có chế độ bán nhật chiều, biên độ dao động của mực nước triều trungbình 2,7 m, lớn nhất là 3,8m, lưu tốc dòng chảy là 1m/s

b) Khả năng thông qua

Từ cảng Sài Gòn đi ra biển có 2 đường sông:

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 9,0m và chiều dài khoảng 210 m đi lại dễ dàng theođường này

Theo sông Soài Rạp, đường này dài hơn 10 hải lý và tàu phải có mớn nước không quá6,5m

c) Trang thiết bị hiện có

- Cảng Sài Gòn được trang bị:

+ Cảng có 4 cần cẩu cũ xếp hàng Pn= 1,5T

+ Cảng có 2 cần cẩu có sức nâng 90T+60T

+ Cảng có 2 cần cẩu có sức nâng 100T

+ Cảng có 2 cần cẩu di động với trọng tải 90T

+ 8 tàu lai dắt và nhiều xe chở hàng, xe nâng

- Cầu tàu và kho bãi:

+ Cảng Sài Gòn có thể tiếp nhận được tàu 32.000 DWT vào cầu tàu và 60.000DWT ở khu vực chuyển tải

+ Cảng có 25 cầu tàu với tổng độ dài 2.673m Tổng diện tích kho 500.000 m2, bãi250.284 m2 , trong đó 145.000 m2 dùng để xếp container

Trang 3

+ Ngoài hệ thống bến còn có hệ thống phao neo, tàu gồm 6 phao ở hữu ngạn sôngSài Gòn và 26 phao ở tả ngạn sông Sài Gòn Cách 10 hải lý về hạ lưu cảng Sài Gòn có

12 phao neo dành cho tàu chở hàng dễ cháy, dễ nổ

d) Đặc điểm khí hậu – thuỷ văn

Khí hậu vùng này được chia làm 2 mùa rõ rệt là mùa khô và mùa mưa Mùa mưa bắtđầu từ tháng 5 tới tháng 11, lượng mưa trung bình là 150 cho đến 250mm trên mỗitháng Mỗi tháng có khoảng 18 đến 19 ngày mưa.Mùa khô bắt đầu tháng từ tháng 12tới tháng 4 năm sau

2 Cảng Kobe (Nhật Bản).

a)Vị trí địa lý

Cảng nằm ở vĩ độ 30040’ Bắc và 135012’ độ kinh Đông Kobe là cảng tự nhiên, có vịtrí thuận lợi ở phía bắc vịnh Osaka được che kín bằng hệ thống phức tạp các đê chắnsóng (có 7 đê chắn sóng ) Kobe là cửa ngõ quan trọng của Nhật Bản trong việc quan hệbuôn bán với Trung Quốc, Triều Tiên

b) Khả năng thông qua

+ Cảng Kobe có 12 bến thuộc sự quản lí của chính quyền thành phố và 4 bến tư nhânthuộc các tập đoàn công nghiệp Tổng chiều dài bến là 22,4 km với 135 chỗ neo tàu + Vùng trung tâm cảng có khu bến Shinko gồm 12 bến với tổng chiều dài 6655 mcho phép đậu một lúc 35 tàu viễn dương Đây cũng là trung tâm phục vụ hành kháchtrong nước và chuyển tải khách từ Mỹ sang Australia khoảng 11.500 người/năm, còn hànghoá qua khu vực này chủ yếu là hàng bách hoá

+ Khu Hyogo có 3 bến với tổng chiều dài 1089 m, độ sâu từ -7,2 đến -9,0 m, cùngmột lúc có thể tiếp nhận 17 tàu viễn dương

+ Khu Maya có 14 cầu tàu với 21 chỗ neo đậu, độ sâu trước bến từ 10 mét đến 12mét,khu này chủ yếu phục vụ các tàu Liner Bắc Mỹ

+Khu bến Higachi có 4 bến sâu (5,5-7.0 mét) tiếp nhận tàu Ro-Ro có tổng diện tích7,8 ha

+ Khu Đảo Cảng có 9 bến container với tổng chiều dài 2650 mét và 15 bến cho tàubách hoá thông thường với chiều dài 3000 mét, độ sâu từ 10-12 mét

Trang 4

+ Khu đảo nhân tạo Rokko với diện tích 583 ha ,khu bến Rokko có độ sâu 12 mét,cóthể tiếp nhận cùng một lúc 29 tàu viễn dương kể cả tàu container và tàu Ro-Ro

c) Đặc điểm khí hậu – thuỷ văn

Vùng biển Nhật Bản thường có gió mùa Đông Bắc vào tháng 8,9 gây lên biểnđộng, gió thường cấp 8,9 Bão ở đây thường xuất hiện ở quần đảo Phillipin.Thời gianảnh hưởng của bão thường khoảng 5 ngày Hàng năm thường xuất hiện những cơnbão lớn từ tháng 6 đến tháng 9, mỗi tháng khoảng 2-4 lần, bão gây nguy hiểm cho cáctàu hoạt động trong vùng này

3 Tuyến giữa 2 cảng Sài Gòn – Kobe.

Khoảng cách và số ngày hành trình: từ cảng Sài Gòn đến cảng Kobe là 2419 hải lý Theo thiết kế, tàu chạy với vận tốc là 16 knots Ta tính sơ bộ thời gian hành trìnhtheo công thức:

Hình 1.1 Hành trình Sài gòn- Kobe

Trang 5

II TÀU MẪU.

Tàu mẫu được chọn là các tàu đã và đang hoạt động tốt, được Đăng Kiểm ViệtNam hoặc các tổ chức được Đăng Kiểm Việt Nam uỷ quyền phân cấp Tàu mẫu có ítnhất một trong các thông số sau gần với tàu thiết kế như trọng tải, vận tốc, vùng phâncấp hoạt động… ta có bảng tra thông số tàu mẫu như sau:

Bảng 1.1 Danh mục tàu mẫu

BDPIONEER 1

NEWENERGY

Trang 6

PHẦN 2 KÍCH THƯỚC CHỦ YẾU

2.1 Xác đinh sơ bộ các kích thước

2.1.1 Xác định lượng chiếm nước sơ bộ

Từ phương trình xác định lượng chiếm nước:

Δm msb =DW

η D = 1500 (tấn)

trong đó:

D – hệ số lợi dụng LCN theo trọng tải (nội suy theo tàu mẫu), D =0,72

DW – trọng tải của tàu (theo nhiệm vụ thiết kế); DW= 10800 (tấn)

Hình 2.1 Nội suy hệ số lợi dụng LCN theo trọng tải

2.1.2 Xác định kích thước sơ bộ 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 :

L=l √3Δmsb/ ρ

Trong đó: l – chiều dài tương đối của tàu, là hàm của tốc độ tuyệt đối của tàu

Trang 7

 Các hệ số béo

- Xác định số Frude:

v Fr

L – chiều dài tàu, L=136 (m)

- Hệ số béo thể tích , theo công thức 9.67 trang 175 sách LTTKTT

C B = 0,99 – 1,2.Fr ±0,35( F r -0,1)

C B = (0,71  0,78), chọn C B = 0,74

Hệ số béo đường nước thiết kế:

06,098

Trang 8

Chọn tỷ số B/T , D/T theo số liêu thống kê :

-Theo thống kê cho tàu hàng khô: bT =B/T = 2,2÷ 3,1, chọn bT =3

=> B=21(m),

2.2.Nghiệm lại lượng chiếm nước của tàu lần 1 (theo phương trình sức nổi)

Lượng chiếm nước của tàu theo phương trình sức nổi:

2.3.1.Khối lượng vỏ tàu m 01

Được xác định theo công thức : m01 = w01.∆1 =

v DW 14.50 1.80 10800.00 15000.00

µ p

(T) Theo bảng 1.4 sách LTTK thì : w01= 0,203 ¿ 0,221

Chọn w01= 0,22

2.3.2 Khối lượng trang thiết bị và hệ thống

+Khối lượng các thiết bị:

m tb =m 02 = m 02’’.Δm 2/3 =

v DW 14.50 1.80 10800.00 15000.00

µ p

( tấn) với m 02’’= 0,49  0,06 chọn m 02’’ = 0,53

2.3.3 Khối lượng thiết bị năng lượng

m 04 = w 04 N = 316 ( tấn )

Trang 9

Với w04 = 0,05  0,07 trong đó: m’04 – khối đơn vị thiết bị năng lượng

Công suất máy xác định sơ bộ theo các công thức gần đúng Hải Quân:

V – tốc độ của tàu, v= 14,5 ( hl/h)

C – hệ số Hải Quân xác định theo thống kê: C =0,95L +197 = 326

Lựa chọn máy theo công suất động cơ N:

Các thông số của máy:

Trang 10

A B C D E W H1 H2 H3 In tons

e

propeller

975 1035 5035 3150 1085 2200 8950 8375 8150 155 24.0

- Mác máy : Man b&w

- Công suất động cơ:8580cv

- Vòng quay động cơ:127 rpm

- Khối lượng động cơ:155 tấn

2.3.4 Khối lượng hệ thống liên lạc và điều khiển m 05

Được xác định theo công thức : m05 = w’05

trong đó: nTV - số thuyền viên (lựa chọn theo tàu mẫu)

a - khối lượng thuyền viên và hành lý chọna = 145kg

-m1402: khối lượnglương thực, thực phẩm:

m1402 = nTV.b.t =22.5.7=770 kg =0,77tấn

trong đó: b - dự trữ thực phẩm cho một thuyền viên trong một ngày đêm

b =(35) kg/người/ngày;

t - thời gian hành trình của tàu

m1403 - khối lượng nước uống và nước sinh hoạt:

Trang 11

Trong đó: knl =1,09 ± 0,03, hệ số nhiên liệu, chọn knl =1,12

m1601 = kMt.m’nl.Ne , khối lượng chất đốt

km- hệ số dự trữ hàng hải để ý đến thời gian đỗ bến hành trình, gặp bão, dòngchảy và rong rêu hà rỉ: km = 1,13  1,3, chọn km =1,15

t - thời gian hành trình; (giờ); 7.24 = 168 h

Ne - công suất tổ hợp TBNL, Ne = 6320 kwm’nl - suất tiêu hao nhiên liệu.với động cơ Diesel m’nl =(0,11÷0.14) kg/kW.h, chọn m’nl=0,14

µ p (tấn)

Bảng 2.1.Bảng tổng hợp các khối lượng thành phần

Trang 12

STT Khối lượng thành phần Kí hiệu Đơn vị Giá trị

7 Khối lượng trang bị thuyền viên m13 tấn 9,73

8 Khối lượng thuyền viên, dự trữ

10 Khối lượng nhiên liệu dự trữ m16 tấn 208,1

µ p

(m3)Trong đó: p – thể tích riêng của hàng hóa, P =1,8 (m3/t),

mh –khối lượng hàng tàu chuyên chở, mh= 10565,60 (tấn)

Dung tích thực tế của khoang hàng:

Vtt= CBP Lkh.B.(D-hdd) = 0,89.102.21.(11-1,4) = 14.50v 1.80

µ p

(m3)

%ΔmV =│Vtt−Vyc Vyc │.100% = 0,44 %

Trang 13

Trong đó: Lkh – chiều dài vùng khoang hàng; CBP – hệ số béo thể tích của vùng khoang

hàng; hdd – chiều cao đáy đôi; bmk – chiều rộng mạn kép.

Chiều dài vùng khoang hàng được xác định theo công thức:

L kh = L- L m -L a -L F = 136 -16,8-7,32- 9,88= 102 (m)

Hình 2.2 Sơ đồ tàu hàng khô có khoang máy nằm ở phía đuôi tàu

Chiều dài khoang máy:0,1L ¿ lmáy ¿ 0,15L =13,6 ¿ Lm ¿ 20,4

Chọn Lm = 16,8(m)

Chiều dài khoang mũi được xác định theo yêu cầu của Quy phạm

Lmũi = min(10 m,5%Lf )  lmui ¿ 8%Lf ,chọn LF=9,88 (m)

Ciều dài khoang đuôi, chọn LA= 7,32 (m)

Chiều cao đáy đôi Hdd

B

16 = 1,3 m, chọn Hdd = 1,4 (m)

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:

Trang 14

WP B

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

=>chu kỳ lắc ngang của tàu được đảm bảo

Kết luận: Tàu thiết kế có các thông số:

Ta tiến hành xây dựng tuyến hình theo phương pháp thiết kế mới

3.1 Hoành độ tâm nổi X B :

Trang 15

3.3 Lựa chọn dạng mũi và đuôi

Căn cứ vào tàu mẫu và vào các ưu điểm trong thiết kế

-Lựa chọn hình dáng phần đuôi:

Đuôi tàu: chọn đuôi tàu tuần dương hạm Dạng đuôi này có ưu điểm làm tăngchiều dài ngập nước, giảm góc đường nước ở đuôi tàu, giảm lực cản dư Hình dáng đuôitrên đường nước thiết kế phụ thuộc vào điều kiện công nghệ, tính thẩm mỹ và bảo vệchong chóng khi tàu lùi hoặc tiến

-Lựa chọn hình dáng mũi:

Trong các trường hợp thì sống mũi ở trên đường nước thiết kế phải nghiêng về trước mộtgóc từ (150 - 300) để duy trì góc vào nước không đổi, giảm chiều cao sóng ở phần mũi,tăng nhanh dự trữ lượngchiếm nước, tránh hiện tượng Sleming và giảm lắc dọc cho tàu =>Sống mũi tàu thiết kế ta chọn có dạng nghiêng 300 so với mặt phẳng thẳng đứng

Hình 3.1 Dạng sống mũi, sống đuôi tàu

3.4 dường cong diện tích đường sườn

Xác định chiều dài các đoạn thân ống LP, LE, LR

chiều dài các đoạn thân ống, thon mũi, thon đuôi được tính theo các công thức củaLindblad

Trang 16

vớiCPrvà CPmlà hệsốbéodọccủaphầnthon đuôivà thonmũi

Trang 18

Ta có bảng trị số các sườn như sau:

Lượng chiếm nước sơ bộ :Δm =1,005.𝛾.ΔL2 .Σ.ki.wi = 16254 (tấn)

3.6 Xây dựng đường sườn

Các sườn cân bằng ta xây dựng theo phương pháp I.A.Iakovlev Với các thông sốđược tính toán như sau:

T : Chiều chìm tàu