Giáo trình thiết kế tàu kéo

Đây là giáo trình tính toán kết cấu tàu thủy, là một trong những kết cấu tàu kéo được áp dụng cho các tàu thủy hiện nay Đồ án này rất chính xác, có hình kèm theo, được thầy cô giáo đánh giá cao Chúc các bạn thành công...

THIẾT KẾ TÀU KÉO, TÀU ĐẨY TRẦN CÔNG NGHỊ 2 3 MỤC LỤC Mở đầu CHƯƠNG 1: TÀU KÉO VÀ TÀU ĐẨY 1. Tàu kéo chạy biển 4 2. Tàu kéo chạy sông 17 3. Tàu đẩy – kéo và tàu đẩy 21 4. Tàu cung ứng dịch vụ dầu khí 28 CHƯƠNG 2: XÁC ĐỊNH KÍCH THƯỚC CHÍNH 1. Sức cản và thiết bò đẩy tàu 36 2. Công suất cần thiết cho tàu kéo 39 3. Đường đặc tính chân vòt tàu kéo 42 4. Xác đònh lượng chiếm nước và kích thước chính 46 5. Kích thước chính và lượng chiếm nước 49 CHƯƠNG 3: ĐƯỜNG HÌNH VÀ ĐẶC TRƯNG THỦY TĨNH 1. Hệ số béo và hình dáng vỏ tàu 59 2. Đường hình 60 CHƯƠNG 4: KẾT CẤU. THIẾT BỊ BOONG 1. Kết cấu tàu 67 2. Thiết bò kéo 73 3. Chống va 84 CHƯƠNG 5: TRANG BỊ ĐỘNG LỰC VÀ MÁY ĐẨY TÀU 1. Trang bò động lực 87 2. Thiết kế chân vòt bước cố đònh 93 3. Thiết kế chân vòt trong ống đạo lưu 102 Tài liệu tham khảo 116 4 Chương 1 TÀU KÉO VÀ TÀU ĐẨY Tàu làm nhiệm vụ kéo hoặc đẩy được xếp chung vào nhóm tàu kéo. Có thể phân các tàu nhóm này thành các kiểu tàu theo chức năng: tàu kéo đi biển, gọi tàu tàu kéo biển, tàu kéo trong vùng nội đòa hay tàu kéo sông và các tàu chỉ làm nhiệm vụ đẩy gọi là tàu đẩy. 5. Tàu kéo chạy biển Tàu kéo chạy (đi) biển (ocean going tugboats) đa dạng, làm những việc chuyên môn không hòan toàn giống nhau. Trong thực tế các tàu nhóm này được thiết kế cho những công việc nhất đònh và mang tên gọi qui ước cũng không trùng nhau. Tàu kéo biển chuyên kéo các phương tiện nổi đi biển xa hoặc biển gần được hiểu là tàu viễn dương hoặc tàu cận hải, giống cách gọi dùng cho tàu vận tải. Tàu kéo kiêm công tác cứu hỏa đïc dùng rất phổ biến trong đội tàu kéo biển. Tàu không chỉ làm nhiệm vụ kéo mà còn kiêm nghề gọi là tàu đa mục đích. Tàu kéo đa mục đích ngày nay được phát triển nhằm đáp ứng yêu cầu sử dụng tại các nước chưa ở mức chuyên môn hóa cao. Trong nhiều trường hợp tàu kéo làm việc tại các cảng biển được xếp vào nhóm tàu kéo biển. Tàu kéo đa mục đích hay hiểu theo cách khác, tàu đa dụng được phát triển tại nhiều nước. Tàu có khả năng kéo tàu, giúp các tàu lớn quay trở trong cảng. Tàu thường được trang bò hệ thống chữa cháy công suất cao làm cho tàu trở thành phương tiện chữa cháy chính khi có sự cố hỏa hoạn trên biển, trong cảng. Các tàu này còn được trang bò các phương tiện cứu hộ để tàu nhanh chóng biến thành phương tiện cứu hộ trên biển. Hình 1 Tàu kéo đi biển 5 Hình Tàu kéo Đặc trưng chính của các tàu đa dụng như sau: Chiều dài tàu từ 29 m đến 45 m Công suất máy chính từ 1500HP đến 3000HP Vận tốc tàu thông thường nằm trong phạm vi 12 – 14 HL/h. Điều cần nêu, sức kéo đơn vò tính cho trường hợp thử tại bến (polar pull) 13,0 – 13,5 kG/HP Tàu đa dụng còn được trang bò phương tiện bốc dỡ hàng và khoang chứa hàng trên tàu. Bảng 1 dưới đây giới thiệu những tàu kéo đa dụng đã được đóng tại các nước có nền công nghiệp đóng tàu phát triển. Bảng 1 Tên tàu Nước sản xuất L, m B, m H, m T, m D, T Bonn Aventure UK 28,26 7,92 3,96 - - Icuerr “ 32,31 8,53 3,96 3,05 - Zaberdast “ 36,58 9,60 5,03 - - Cocbern Australia 38,10 9,45 4,42 - - 6 Arzanach UK 41,10 9,60 - - - Kweetex “ 32,0 8,94 4,31 - 543 Arbil Germany 37,7 9,75 4,30 3,60 - Keverne “ 37,5 8,53 4,19 3,58 450 Vikingbank Hà lan 30,2 7,50 4,0 3,4 - Stere. Finlandia 55 11,5 5,5 4,51 1278 Nandkim. UK 34,15 9,45 4,88 4,03 - I. Plusnin Nga 43,0 10,0 5,5 4,1 - Britonia UK 43,43 9.6 4.95 - - Noord. Hà lan 43,47 10.05 5.5 4.74 - Parachaki UK 35,66 9.45 4.57 4.04 - Tamaran T.B.N 38,1 10.05 4.56 - 718 Atlant Nga 47,55 11 5.79 4.35 1128 Le Corsar UK 40,23 9.45 4.49 - - El Kaballo “ 38,7 9.75 3.96 - - KBS Finlandia 55,3 11.52 5.78 - - Mounir Nhật bản 45,0 10 5.15 4.39 1054 Khajashio Maru “ 60,0 11.4 5.3 4.43 1970 Tames Hà lan 47,5 10 5.1 4.5 - Tais Maru Nhật bản 50,0 10.4 5 4.5 - Helgoland Germany 62,0 12.4 5.9 4.1 - Pamir Thụy điển 72 12.44 5.2 4.08 2032 Hecules Na uy 56,8 10.55 5.65 4.57 - Alemdar Germany 52,5 11 5.6 3.9 - Atlantic “ 58,5 10,25 5,52 3,86 - Tên tàu L/B L/H B/T H/T Công suất HP Vận tốc, HL/h Bonn Aventure 3.57 7.14 - - 2x730 - Icuerr 3.8 8.15 2.8 1.3 2x745 - Zaberdast 3.81 7.26 - - 1500 12.7 Cocbern 1500 12.1 Arzanach 1500 13 Kweetex 3.58 7.43 - - 2x785 12.9 Arbil 3.87 8.76 2.71 1.2 1620 12 Keverne 4.4 8.95 2.38 1.17 1650 12.9 Vikingbank 4.03 7.55 2.21 1.18 2x825 12 7 Stere. 4.78 10 2.55 1.22 1700 13.5 Nandkim. 3.61 7 2.34 1.21 2x900 12 I. Plusnin 4.3 7.82 2.44 1.34 1000 13 Britonia 4.52 8.76 - - 2000 14 Noord. 4.32 7.9 2.12 1.16 1000 15 Parachaki 3.78 7.8 2.34 1.13 1048 13 Tamaran 3.79 8.35 - - 2x1050 14 Atlant 4.33 8.21 2.53 1.33 2x1100 14.4 Le Corsar 4.26 8.97 - - 2315 14.5 El Kaballo 3.97 9.79 - - 2x1200 13 KBS 4.79 9.56 - - 2520 15 Mounir 4.5 8.75 2.28 1.17 2x1600 15.8 Khajashio Maru 5.26 11.3 2.58 1.13 3200 15.3 Tames 4.75 9.32 2.22 1.14 2x1625 - Tais Maru 4.8 11.1 2.31 1.11 2x1750 14.5 Helgoland 5 10.5 3 1.44 4x970 16.6 Pamir 5.78 13.8 3.4 1.11 2x2100 17.5 Hecules 5.38 10.05 2.22 1.19 4x1100 - Alemdar 4.77 9.38 2.82 1.44 2x2500 16.5 Atlantic 5.7 10.6 2.66 1.43 2x2500 17 Tàu viễn dương trong thực tế là tàu kéo có khả năng làm việc tại vùng biển không hạn chế, thời gian chuyền biển thường dài, có những trường hợp đến 15 – 20 ngày đêm. Tầm hoạt động tàu viễn dương có thể trên 15.000 hải lý. Tàu được thiết kế để làm những việc nặng trên đại dương như kéo tàu, kéo giàn khoan, các công trình nổi. Tàu phải được đảm bảo về mặt an toàn, đảm bảo ổn đònh để làm việc trong điều kiện thời tiết trở nên xấu nếu điều này xẩy ra trong chuyến đi. Công suất máy tàu nhóm này không mấy khi dưới 3.000 – 4.000 HP. Vận tốc chạy tự do của tàu có lúc còn nhanh hơn tàu vận tải kiểu cũ, đạt đến 16 – 17 Hl/h. Các tàu này luôn trang bò phương tiện cứu sinh, cứu nạn và cả phương tiện chữa cháy đủ mạnh. Các tàu kể sau thường được coi là tàu kéo kiêm cứu hộ, trong đó nhiệm vụ cứu hộ có khi lấn lướt vai trò kéo. Tàu kéo - cứu hộ đời mới trang bò máy công suất đến 8.000 – 10.000 HP, tầm hoạt động đến 20.000 hải lý. Tàu mang tên Zvarter Zee đóng tại Netherlands giữa những năm sáu mươi trang bò máy công suất 9.000 HP, tầm làm việc lên đến 19.800 hải lý. Cũng thời gian trên tàu người Nhật đóng cho chủ tàu USA Ellis L. Morant lượng chiếm nước 1970 T, công suất 9.600 HP. Cuối thập kỷ sáu mưới từ Germany người ta hạ thủy tàu kéo kiêm cứu hộ với máy chính công suất 16.000 HP, dự tính chạy với vận tốc chóng mặt trong ngành kéo là 22 hải lý / giờ. 8 Hình 3 Tàu kéo kiêm cứu hộ Hình 3 giới thiệu tàu kéo kiêm cứu hộ có tên gọi Alice L. Moran được đóng vào nhửng năm bảy mươi. 9 Tàu kéo cỡ nhỏ Tàu cỡ nhỏ hoạt động vùng ven biển hoặc vừa kéo biển và còn tham gia kéo tuyến pha sông – biển. Một trong các tàu kiểu này được giới thiệu tại hình 4. Tàu Sadko trong hình được trang bò máy chính công suất 750 HP. Hình 4. Tàu kéo đi biển Sadko, lắp máy công suất 750 HP. Tàu nhóm này thường có mạn khô khá lớn, đặc biệt mạn khô phần mũi lớn hơn mức bình thường. Tàu có tính đi biển tốt, ít bò nước tràn boong. Tính ổn đònh hướng của tàu phải cao hơn các tàu kéo cảng. Đặc trưng chung của nhóm tàu cỡ nhỏ này: công suất máy chính khoảng 220 – 750 HP, chiều dài tàu khoảng 20 – 30m. Sức kéo trên tang từ 3,5 T đến 8 T. Vận tốc tàu không quá 10 – 11 HL/h. Những tàu đặc trưng cho nhóm cỡ nhỏ được giới thiệu tại bảng 2. Tàu kéo chạy biển cỡ nhỏ ký hiệu MB-301 trang bò máy chính 225 HP, chân vòt trong ống đạo lưu được trích dẫn và giới thiệu tại hình dưới đây, hình 3. Trong hình 1 – lầu lái đặc trưng của tàu kéo, 2 – forepeak, 3 – thùng xích, 4 – phòng ở bốn người, 5 – buồng phát điện, 6 – phòng 2 người, 7 – phòng ăn, 8 - két nhiên liệu, 9 – buồng máy, 10 – két nước ngọt, 11 – buồng máy lái. 10 [...]... afterpeak 16 Hình 12 Tàu Dingl Bai lắp máy công suất 2520 HP Hình 13 Tàu của hãng Dame thử quay vòng 6 Tàu kéo chạy sông Tàu kéo chạy sông chiếm số lượng đáng kể trong danh sách tàu thủy Có thể nói, tàu kéo sông với kích cỡ vô cùng đa dạng, từ tàu rất nhỏ đến tàu khá cồng kềnh có mặt hầu như trên tất cả sông, hồ 17 Hình 14 Tàu kéo cảng Hình 15 Tàu sơng (river tug) 18 Đội tàu kéo hoạt động trong sông... 6 Tàu kéo trong cảng đang kéo tàu Hình 7 Cơng việc thường ngày Hoạt động trong vùng nước hạn chế, tầm hoạt động chỉ gọn trong khu vực cảng và vùng lân câïn do vậy trang thiết bò cho tàu được phép miễn giảm đến mức tối đa Trên nhiều tàu không trang bò tời kéo, hệ thống nâng hạ xuồng cứu sinh Thay vì tời kéo trên các tàu nhóm này phải có đủ móc kéo, cọc kéo, các cọc bích buộc tàu, chằng tàu Những tàu. .. chủng loại: tàu kéo đơn thuần, tàu đẩy đơn thuần và tàu làm được cả hai việc là tàu kéo- đẩy Dấu hiệu giúp phân biệt các nhóm là cơ cấu ghép nối hay còn gọi cơ cấu liên kết giữa tàu kéo hoặc đẩy với phương tiện bò kéo, đẩy cùng phương tiện kéo trên tàu Công suất máy chính trên tàu sông tùy thuộc nhiều vào điều kiện luồng, lạch mà tàu phải làm việc, phụ thuộc vào sức chở của các đối tượng bò kéo Người... Người ta đã đóng những tàu kéo lắp máy chỉ vài mươi sức ngựa song đã có tàu xuất xưởng với máy chính trên đó xấp xỉ 2000 HP Cần nói rõ hơn, công suất máy cho tàu kéo- đẩy không lớn song với tàu đẩy công suất máy đã đạt đến 9000 HP cho một tàu Tàu kéo và đẩy Tàu nhóm này trong chừng mức giống tàu kéo trong cảng, kích thước bò hạn chế đến mức tối thiểu và theo đó bố trí thiết bò, bố trí tàu nói chung phải... đề cập đến khi thiết kế tàu đẩy là bố trí lầu lái ở vò trí cao và tầm quan sát của tàu đẩy phải tốt nhất 7 Tàu đẩy -kéo và tàu đẩy Nhóm tàu này (notch tugs) có nhiệm vụ đẩy, kéo tàu hoặc các phương tiện thủy khác trên những đoạn đường sông không ngắn Nhìn chung nhóm tàu này có ngoại hình gần giống nhau, lầu lái chiếm vò trí rất cao và được bố trí về hẵn phía mũi tàu Hình ảnh tàu đẩy – kéo, hình 18, giới... những tàu kéo đi biển cỡ trung bình trở lên giúp bạn đọc quan sát kỹ hơn bố trí tàu Tàu kéo trong cảng Tàu kéo thuộc nhóm này (harbour tugs) đơng nhất Đặc trưng của nhóm tàu này: công suất máy chính đủ mạnh song kích cỡ tàu không lớn, chiều cao mạn khô chỉ đạt giá trò tối thiểu Khả năng quay trở tàu kéo cảng (gọi tắt của tàu kéo hoạt động chủ yếu trong cảng) rất cao Tất cả điều vừa nêu đảm bảo tàu có... phương án dùng tàu hai thân làm tàu đẩy, lập ra từ những năm sáu mươi Ngày nay tàu đẩy hai thân đã trở nên khá quen thuộc trong ngành đóng tàu Hình 24 Phương án tàu đẩy hai thân 26 Tàu hai thân dùng trên sông Danube trong những năm cuối thế kỷ XX mang dạng đơn giản như trình bày tại hình 25 Hình vẽ đang nêu được trình bày trong bài báo “Hướng mới thiết kế tàu kéo- đẩy”, đăng trong tạp chí “Đóng tàu số 5,... lên Các tàu dài trên 80m đang hoạt động có hiệu quả Hình 26, 27 giới thiệu các tàu thuộc nhóm cung ứng ra đời vào những năm tám mươi Hình 26 Supply vessel 28 Hình 27 Supply vessel Hình 28 Bố trí chung tàu cung ứng 29 Hình 30 Supply vessel Hình 31a Thiết kế tàu cung ứng từ những năm bảy mươi 30 Hình 31b Thiết kế tàu cung ứng từ những năm bảy mươi Những mẫu tàu tiêu biểu giới thiệu tiếp theo Tàu dài... dụ cho kiểu tàu chúng ta đang quan tâm Tài liệu thống kê về tàu nhóm này được trích từ [1], giới thiệu tại bảng 5 Các tàu cùng nhóm được sản xuất trong hững năm năm mươi trở đi được tổng kết tiếp tại bảng 6 Hình 18 Tàu đẩy 21 22 23 Tàu nhóm đang đề cập thường khá dài, công suất máy đủ lớn Tàu kéo tại các sông châu Âu dài đến 50 – 55 m Máy chính các tàu châu Âu đạt đến 4000 HP trên những tàu công suất... dọc qua giữa tàu cho phép chúng ta nhìn nhận rõ hơn profile tàu kéo đặc trưng Lầu lái thông lệ nằm trước mặt cắt giữa tàu, chiếm vò trí cao và đẹp nhất 12 trên tàu Tỷ lệ giữa chiều dài lầu lái và chiều dài tàu thường lớn, trên 25% Mũi tàu cao hơn hẵn những phần còn lại của boong, mạn chắn sóng phía mũi thường cao và đủ chắc chống va đập thường xuyên sóng biển, nước phủ Hình 5 Bố trí tàu kéo đi biển . THIẾT KẾ TÀU KÉO, TÀU ĐẨY TRẦN CÔNG NGHỊ 2 3 MỤC LỤC Mở đầu CHƯƠNG 1: TÀU KÉO VÀ TÀU ĐẨY 1. Tàu kéo chạy biển 4 2. Tàu kéo chạy sông 17 3. Tàu đẩy – kéo và tàu đẩy 21. chung vào nhóm tàu kéo. Có thể phân các tàu nhóm này thành các kiểu tàu theo chức năng: tàu kéo đi biển, gọi tàu tàu kéo biển, tàu kéo trong vùng nội đòa hay tàu kéo sông và các tàu chỉ làm nhiệm. trường hợp tàu kéo làm việc tại các cảng biển được xếp vào nhóm tàu kéo biển. Tàu kéo đa mục đích hay hiểu theo cách khác, tàu đa dụng được phát triển tại nhiều nước. Tàu có khả năng kéo tàu, giúp