thiết kế tàu chở hàng khô trọng tải 14250 dwt với µp = 1,42 chạy tuyến hải phòng –philipon, vận tốc 15 knots

NHIỆM VỤ THIẾT KẾ: Thiết kế tàu chở hàng khô trọng tải 14250 DWT với µ p = 1,42 chạy tuyến Hải Phòng – Philipon, vận tốc : 15 knots. MỤC LỤC 1 PHẦN I: TUYẾN ĐƯỜNG - TÀU MẪU 1.1. Tuyến đường 1.1.1. Cảng đi: Cảng Sài Gòn  Điều kiện tự nhiên - Cảng Sài Gòn nằm ở hữu ngạn sông Sài Gòn, ở vị trí 10 0 48’ vĩ độ Bắc và 106 0 42’ kinh độ Đông. Khu vực cảng nằm giữa hai sông Thị Nghè và Kinh Tô. Cảng nằm trên dải dọc dài 2 km 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 đi lại dễ dàng theo đường này. + Theo sông Soài Rạp tuyến đường này dài khoảng hơn 10 hải lý và tàu có mớn nước không quá 6,5 m mới ra vào được. - 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.  Đặc điểm về cảng - Cảng Sài Gòn chia làm ba khu vực: + Khu thượng cảng + Khu quân cảng + Cảng Nhà Bè + Khu thượng cảng: o Ở vùng hạ lưu sông Sài Gòn là khu vực dùng cho tàu lái buôn loại lớn có bến chính là Khánh Hội. o Độ sâu của cảng từ (9 ÷ 12) m, một lúc có thể cập được 10 tầu có trọng tải 10.000 tấn và nhiều tàu nội địa. o Cảng có 12 cầu tàu băng bệ dài 1800m và 27 bến đậu để chuyển tải. + Khu quân cảng: o Độ sâu từ (10 ÷ 12)m + Cảng Nhà Bè: o Cách Sài Gòn 12 km khu vực này dùng để xuất nhập dầu, các loại hàng dễ cháy, dễ nổ. o Khu vực này có thể cập 4 tầu viễn dương và 3 tàu nội địa cùng một lúc. - Trang thiết bị: + Cảng có 4 cần cẩu cũ xếp hàng DW = 1,5 T + Hai cần cẩu có sức nâng 90T + 60T + Hai cần cẩu có sức nâng 100 T + Hai cần cẩu di động với trọng tải 90 T + Tám tấn lai dắt và nhiều xe trở hàng và xe nâng sản xuất 2 - 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. - Cầu tàu và kho bãi: + Khu Nhà Rồng có 3 bến với tổng chiều dài 390 m. Diện tích kho 7225 m 2 và 3500 m 2 bãi. Trọng tải của kho thấp thường bằng 2 tấn/m 2 . Các bãi chứa thường nằm sau kho, phổ biến là các bãi xen kẽ ít có bãi liên hoàn. + Khu vực Khánh Hội gồm 11 bến từ kho 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 15.781m 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 lý về phía hạ lưu cảng Sài Gòn có 12 phao neo để dành cho tàu dễ cháy nổ. 1.1.2. Cảng đến: Cảng Manila (Philippin)  Điều kiện tự nhiên - Cảng Manila thuộc vịnh Manila nằm ở hai bờ của sông Pasig, có tọa độ 14°35' vĩ độ Bắc, 120°58' kinh độ Đông. - Khí hậu của khu vực này là nóng, ẩm, nhiệt đới. Nhiệt độ trung bình hàng năm khoảng 26,5°C. Có ba mùa: mùa hè từ tháng 3 đến tháng 5, mùa mưa từ tháng 6 đến tháng 11và mùa lạnh từ tháng 12 đến tháng 2. Gió mùa tây nam (tháng 5 – tháng 10) và gió mùa đông bắc khô (tháng 1 – tháng 4).  Đặc điểm về cảng - Cảng Manila là cảng lớn nhất philippin. Cảng có 26 cầu tàu trong đó có 2 cầu tàu dành cho tàu container và tàu roro. Cảng có hệ thống kho với tổng diện tích 68.000m 2 và 4 bãi chứa với tổng diện tích 143.000 km 2 , khối lượng thông qua cảng trên 11.10 6 T/năm. Manila ngoài việc là trung tâm kinh tế, văn hóa lớn nó còn là hải cảng sầm uất nhất Philippines. Cảng Manila là nơi mà người Tây Ban Nha đặt chân đầu tiên lên vùng đất này, ngày nay là hải cảng to lớn nhất Philippines. - Cảng được chia thành 3 khu vực: gồm khu Nam cảng, khu bắc cảng và khu cảng quốc tế. Hiện này lượng hàng hóa xuất cảng hàng ngày lên đến 30 triệu tấn. Cảng Manila được xem là 1 trong 30 cảng lớn nhất thế giới. Nhiều công ty vận tải hàng hải đã có chi nhánh tại Manila. 1.1.3. Tuyến đường - Vùng biển Đông Nam Á nằm trong khu vực nhiệt đới gió mùa, đặc biệt là mưa rất nhiều, chịu ảnh hưởng rất lớn của gió mùa và khu vực này nằm trong vùng nhiệt đới và xích đạo. Khí hậu vùng biển này mang đặc điểm tương tự như vùng biển Việt Nam, cụ thể: +Từ thàng 11 đến tháng 3 năm sau chịu ảnh hưởng của gió mùa Đông Bắc, càng về Nam thì gió giảm dần không ảnh hưởng đến sự đi lại của tàu thuyền. +Từ tháng 6 đến tháng 9 gió mùa Đông Nam thổi mạnh ảnh hưởng đến tốc độ của tàu đồng thời vào mùa này lượng mưa khá lớn, hơn nữa vùng này nhiều bão nhất là vùng quần đảo Philipin. + Về hải lưu: trên tuyến này cũng chịu ảnh hưởng của dòng hải lưu. Một dòng đi từ phía Bắc chảy xuống và một dòng chảy từ vịnh Thái Lan đi từ Nam lên Bắc sát bờ biển Malaixia qua bờ biển Campuchia tốc độ dòng chảy nhỏ, không ảnh hưởng đến tốc độ của tàu thuyền. + Về thuỷ triều: hầu hết vùng biển Đông Nam á, có chế độ nhật chiều, có biên độ dao động tương đối lớn, từ 2 đến 5 mét. + Về sương mù: ở vùng biển này vào sáng sớm và chiều tối có nhiều sương mù. Số ngày có sương mù trong năm lên tới 115 ngày. - Hải đồ: 3 - Quãng đường đi: Cảng Manila cách Cảng Sài Gòn 905 hải lý. ⇒ Kết luận:  Thời gian hành trình: 3,142 ngày  Loại hàng tàu chuyên chở: Gạo, cà phê, bột, máy móc,  Thiết bị làm hàng: Cần cẩu 1.2. Tàu mẫu Bảng tàu mẫu STT Thông số Đơn vị Tàu mẫu 2 Tàu mẫu 3 Tàu mẫu 1 1 Tên tàu TÂY SƠN 3 New Energy THÁI BÌNH BAY 2 Số IMO 9355599 9306524 9573309 3 Năm đóng 2005 2005 2009 4 Nguồn gốc tàu Đăng kiểm Đăng kiểm Đăng kiểm 5 Loại tàu Hàng khô Hàng Hàng khô 6 Trọng tải Tấn 13286 14603 12863,2 7 Khối lượng hàng Tấn 8 L tk m 136,04 160,16 135,27 9 L PP m 126 149,76 126 10 B tk m 20,2 22 20,24 11 D m 11,3 10.5 11,3 4 12 T m 8,2 7,5 8,2 16 ∆ m Tấn 16830 20203 16452,8 17 η D 18 η h 19 Tốc độ tàu knots 13 15 13,2 20 Công suất máy KW 3965 5180 3965 21 Chuyên chở hàng Tàu bách hoá, tổng hợp Tàu bách hoá, tổng hợp Tàu bách hoá, tổng hợp 22 Biên chế thuyền viên Người 23 Số lượng khoang hàng PHẦN II. XÁC ĐỊNH CÁC KÍCHTHƯỚC CHỦ YẾU CỦA TÀU 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: ∆ msb = D DW η (2.1) trong đó: η D – hệ số lợi dụng LCN theo trọng tải (nội suy theo tàu mẫu); η h – hệ số lợi dụng LCN theo khối lượng hàng hóa (nội suy theo tàu mẫu); DW – trọng tải của tàu (theo nhiệm vụ thư thiết kế); Hệ số lợi dụng lượng chiếm nước của tàu mẫu: 1 1 1 W 13286 0,79 16830 D η = = = ∆ 2 2 2 W 14603 0,72 20203 D η = = = ∆ 3 3 3 W 12863,2 0,78 16452,8 D η = = = ∆ 5 η D ( η h ) DW (m h ) DW 1 DW 2 DW 3 η D 1 η D 2 η D 3 DW η D Hình 1.1. Nội suy hệ số lợi dụng LCN theo trọng tải Nội suy theo hệ số lợi dụng lượng chiếm nước theo trọng tải từ tàu mẫu suy ra hệ số lợi dụng lượng chiếm nước của tàu thiết kế 0,67 η = Từ phương trình xác định lượng chiếm nước: ∆ msb = DW DW η = 14250 19256,7 0,74 = (T) 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 sau: 3 /. ρ msb lL ∆= (2.2) Trong đó: l – chiều dài tương đối của tàu, là hàm của tốc độ tuyệt đối của tàu. Có thể xác định l có thể được xác định theo các công thức sau: + theo L. M. Nogid chiều dài tương đối l được xác định theo công thức: 3/1 Sn vCl = = 5,327 (2.3) trong đó: C n = 2,16 do v = 15 knot < 16 knot đối với tàu chở hàng khô; 6 L = l 3 / msb ρ ∆ = 5,327× 3 19256,7 /1,025 = 141,61(m) chọn L = 141,6 (m)  Các hệ số béo - Xác định số Frude: v Fr gL = =0,207 Trong đó: v – tốc độ của tàu (m/s) g – gia tốc trọng trường, g =9,81(m/s 2 ) L – chiều dài tàu, m -Hệ số béo thể tích: theo đồ thị 9.10 (tr175 –[III]) ta có: C B = 1,09 – 1,68Fr ± 0,12 = 0,74 ± 0,12 ⇒ chọn C B = 0,82 - Hệ số béo sườn giữa. C M = 0,926 + 0,085C B ± 0,004=0,99 ± 0,004 ⇒ chọn 0,99 M C = - Hệ số béo dọc tàu. C P = 1,05- 1,5Fr 0,02 0,74 0,02± = ± ⇒ chọn C P = 0,74 - Hệ số béo đường nước thiết kế C wp = 0,98 1/2 0,06 0,89 0,06 B C ± = ± ⇒ chọn W C = 0,85  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. BT = ∆ m / kρC B L, (m 2 ) (2.9) → B.T = 19256,7 1,007.1,025.0,82.141,6 = 160,68 (1) 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 ÷ 2,7 h T =D/T = 1,29 ÷ 1,52 Chọn b T = 2,3 và h T =1,3 B = 19,22 (m) 7 T = 8,35 (m) ⇒ Chọn: B = 19,3 (m) T = 8.4 (m) → D = 10,92 (m) chọn D = 11 (m) 2.2.Nghiệm lại lượng chiếm nước của tàu lần 1 (theo phương trình sức nổi) Khi đó: ∆ m1 = k.ρ.C B .L.B.T = 1,007 . 1,025 . 0,82 . 141,6 . 19,3 . 8,4 =19429,74 (T) ∆∆ m = 1m msb msb ∆ − ∆ ∆ = 0,89 % < 2,5 % Vậy kích thước sơ bộ thỏa mãn . 2. 3. Nghiệm lại khối lượng tàu theo các kích thước chủ yếu ∆ m = Σm i = ∆ 0 + DW (2.11) Trong đó: ∆ 0 – là khối lượng tàu không (Lightship weight); DW – trọng tải tàu. 2.3.1. Khối lượng tàu không ∆ 0 Trong giai đoạn thiết kế ban đầu, khối lượng tàu không được chia ra thành ba thành phần khối lượng sau: ∆ 0 = m vt + m tbh + m m + m ∆ , tấn (2.12) Trong đó: m vt – khối lượng thân tàu m tbh – Khối lượng các trang thiết bị, hệ thống … m m – khối lượng trang thiết bị năng lượng m ∆ – Khối lượng dự trữ lượng chiếm nước. • Khối lượng thân tàu m vt : m vt = m v +m tt , tấn (2.13) Trong đó: m v – Khối lượng phần thân chính của vỏ tàu; m tt – Khối lượng phần thượng tầng. Khối lượng phần thân chính của vỏ tàu có thể được xác định theo công thức: m v = k 1 L k2 B k3 D k4 , tấn (2.14) 1,675 0,85 0,28 0,0263.141,6 .19,3 .11 2554,47 v m = = (T) 8 Giá trị của các hệ số k trong công thức (2.14) được xác định dựa vào bảng sau: k 1 k 2 k 3 k 4 Tàu chở dầu 0.0331 1.600 1.00 0.220 Tàu chở hàng tổng hợp 0.0263 1.675 0.850 0.280 Khối lượng Khối lượng phần thượng tầng có thể được xác định sơ bộ dựa vào khối lượng phần thân chính của vỏ tàu và loại tàu: - Đối với tàu hàng khô: m tt = (10÷12)%m v =0,12.2633 = 306,5 (T) • Khối lượng các trang thiết bị và hệ thống m tbh : m tb = k 1 (L.B.D) k2 , tấn (2.15) m tb =0,5166.(141,6.19,3.11) 0,75 = 1179,4 (T) Giá trị của các hệ số k trong công thức (2.15) được xác định dựa vào bảng sau: k 1 k 2 Tàu chở dầu 10.820 0.41 Tàu chở hàng tổng hợp 0.5166 0.75 • Khối lượng trang thiết bị năng lượng: m m = k 1 .Ne k2 (2.16) m m =1,88.7872,46 0,6 = 409,09 (T) Trong đó: N e – công suất của tổ hợp thiết bị năng lượng, cv. Giá trị của các hệ số k 1 và k 2 trong công thức (2.16) phụ thuộc vào loại máy chính và được xác định dựa vào bảng sau: k 1 k 2 Động cơ diesel (2 kỳ) 2.41 0.62 Động cơ diesel (4 kỳ) 1.88 0.60 2 x Diesel (2 kỳ) 2.35 0.60 Turbine hơi 5.00 0.54 Công suất của tổ hợp thiết bị năng lượng: Bảng1: Bảng tính lực cản và công suất kéo cho tàu Đại lượng tính toán Vận tốc Vận tốc Hệ số Hệ số Hệ số Hệ số R F R APP V s V Fr Fr i Re.10 6 C FO Công thức Đơn vị hl/h m/s - - - - kN kN Trị số tính 1.00 0.514 0.014 0.069 68.976 0.002 1.647 0.009 9 toán 2.00 1.029 0.028 0.137 137.953 0.002 5.958 0.032 3.00 1.543 0.041 0.202 206.929 0.002 12.669 0.068 4.00 2.058 0.055 0.264 275.905 0.002 21.657 0.116 5.00 2.572 0.069 0.320 344.882 0.002 32.844 0.176 6.00 3.086 0.083 0.372 413.858 0.002 46.170 0.247 7.00 3.601 0.097 0.419 482.835 0.002 61.590 0.329 8.00 4.115 0.110 0.461 551.811 0.002 79.066 0.423 9.00 4.630 0.124 0.498 620.787 0.002 98.567 0.527 10.00 5.144 0.138 0.531 689.764 0.002 120.064 0.642 11.00 5.658 0.152 0.561 758.740 0.002 143.535 0.767 12.00 6.173 0.166 0.586 827.716 0.002 168.957 0.903 13.00 6.687 0.179 0.609 896.693 0.002 196.312 1.049 14.00 7.202 0.193 0.629 965.669 0.002 225.583 1.206 15.00 7.716 0.207 0.647 1034.645 0.002 256.752 1.372 16.00 8.230 0.221 0.662 1103.622 0.002 289.806 1.549 17.00 8.745 0.235 0.676 1172.598 0.002 324.732 1.736 18.00 9.259 0.248 0.688 1241.575 0.001 361.515 1.933 19.00 9.774 0.262 0.699 1310.551 0.001 400.146 2.139 20.00 10.288 0.276 0.709 1379.527 0.001 440.613 2.355 (2.17) 10 [...]... 5,72 = 1,98 Với: 2 C WP B 2 B2 0,852 19,32 r=a = = = 3, 43 T 11, 4CB T 11, 4.0,82 8.4 ZB = CWP 0,85 T= 8, 4 = 4, 27 C WP + C B 0,85 + 0,82 ZG = k g k = g D = 0, 52.11 = 5, 72 0,52 ÷ 0, 65 đối với các tàu hàng h0 > h0min Vậy: , tàu đảm bảo ổn định ban đầu Kết luận: Tàu thiết kế có các thông số: L = 141,6 m B = 19,3 m D = 11 m T = 8,4 m ∆m = tấn ∆0 = tấn bảng 1+2+3+4) CB = 0,82 CW = 0,85 CM = 0,99 CP =. .. tích Vyc = p. mh =1 ,42. 13447.01 = 19094.7 (m3) Chọn : µp= 1,42 Theo đề bài Dung tích yêu cầu của khoang hàng: Vyc = p. mh, m3 (2.24) Trong đó: µp – thể tích riêng của hàng hóa, được cho trong nhiệm vụ thư thiết kế đối với tàu chở hàng khô; mh –khối lượng hàng tàu chuyên chở, tấn Dung tích thực tế của khoang hàng:  Đối với tàu hàng khô có buồng máy đặt ở phía đuôi tàu, dung tích thực tế của khoang hàng có... gồm buồng phòng và các thiết bị sau: Phòng ăn thủy thủ Phòng máy trưởng Phòng bếp Phòng thợ cả Phòng ăn sỹ quan Phòng thủy thủ trưởng Phòng máy 1 Phòng máy 3 Kho gas Phòng vệ sinh Phòng đại phó Phòng quản trị 4.2.3.5.Boong lầu lái : Bao gồm buồng phòng và các thiết bị sau: Buồng lái Phòng hải đồ 33 Phòng vô tuyến Phòng thiết bị vô tuyến Phòng vệ sinh Kho 4.2.3.6.Nóc lầu lái: Bao gồm các thiết bị sau:... L/B = 7,33 B/T = 2,3 D/T = 1,31 L/D = 12,87 (trong DW = 14250 tấn 15 2.4.3 Tính chu kì lắc: Được xác định bằng công thức sau: C.B 0,81x19,3 = h0 1,98 Tθ = = 11,1(s) Trong đó: C = 0,81 đối với tàu hàng đủ tải Tθmin = 7 ÷ 12 (s) (STKTĐT1) Vậy chu kì lắc ngang của tàu được đảm bảo PHẦN III XÂY DỰNG TUYẾN HÌNH Các thông số chủ yếu của tàu : Chiều dài thiết kế : L = 141,6 (m) Chiều rộng tàu B = 19,3... CBP = CB+0,1 5=0 ,82+0,1 5=0 ,97 (2.29) Sau khi tính toán được dung tích khoang hàng thực tế và dung tích yêu cầu của khoang hàng • Vtt > Vyc , tàu thiết kế thừa dung tích chở hàng; 2.4.2 ổn định: Theo điều Burgess có chiều cao tâm nghiêng ban đầu: (STDT tập 1/T111) h0 min = 0, 0988 ∆ 19429, 74 = 0, 0988 = 1,16 L 141, 6 Mặt khác chiều cao tâm nghiêng ban đầu của tàu thiết kế là: h0 = r + Z C − Z G = 3,...Necó ích = 4052 kW Ne= Necóích 4052 = = 5788,57 η 0, 7 (kW) Dự trữ lượng chiếm nước: (2.19) m∆ = m∆ ’∆m , tấn m11 = m’11.Δm = (0,01÷ 0, 015) .Δm = 293 (tấn), với m’1 1= 0, 015 trong đó: m’∆ = (0,01 ÷ 0, 015) – khối lượng đơn vị dự trữ LCN Tàu mẫu Tây Sơn 3 NEW ENERGY Thái Bình Bay (1)Δo thực tế 16830 20203 16452,8 (2)Δo tính toán 17874,94 20652,195 17546,46 11 Sai số 6,2% . NHIỆM VỤ THIẾT KẾ: Thiết kế tàu chở hàng khô trọng tải 14250 DWT với µ p = 1,42 chạy tuyến Hải Phòng – Philipon, vận tốc : 15 knots. MỤC LỤC 1 PHẦN I: TUYẾN ĐƯỜNG - TÀU MẪU 1.1. Tuyến đường 1.1.1 nhiệm vụ thư thiết kế đối với tàu chở hàng khô; m h –khối lượng hàng tàu chuyên chở, tấn. Dung tích thực tế của khoang hàng:  Đối với tàu hàng khô có buồng máy đặt ở phía đuôi tàu, dung tích. Tàu thiết kế có các thông số: L = 141,6 m C B = 0,82 L/B = 7,33 B = 19,3 m C W = 0,85 B/T = 2,3 D = 11 m C M = 0,99 D/T = 1,31 T = 8,4 m ∆ m = tấn ∆ 0 = tấn (trong bảng 1+2+3+4) C P =