Đồ án kết cấu tàu dịch vụ dầu khí

Đây là làm đồ án kết cấu tàu dịch vụ dầu khí do sinh viên tính toán và thiết kế Bài làm có kèm theo bản vẽ chi tiết... Được thầy cô đánh giá cao chúc các bạn thành công... Đây là tài liệu hay... giúp các bạn hoàn thành tốt đồ án kết cấu Thiết kế môn học Kết cấu tàu

THIẾT MINH TỐT NGHIỆP Trang 1 LỜI NÓI ĐẦU Lòch sử ngành công nghiệp dầu khí thế giới xem như bắt đầu từ năm 1859 khi Edwin Drake bắt tay khai thác vỉa dầu ở Titusville (Mỹ). Từ đó loài người sở hữu một nguồn năng lượng phong phú, rẻ tiền, đa dạng và rất quan trọng để thúc đẩy sự phát triễn kinh tế, xã hội. Tốc độ phát triễn của ngành công nghiệp dầu khí rất nhanh kể từ sau thế chiến thứ hai với mục đích giải quyết nhu cầu nhiên liệu cho công nghiệp và giao thông vận tải. Theo số liệu thống kê năm 2000 thì phần năng lượng từ các sản phẩm dầu khí chiếm 64%, than chiếm 21%, thủy điện chiếm 5.3% và hạt nhân chiếm 9.2% tổng số nguồn năng lượng đã tiêu thụ trong năm. Khi tiến hành khai thác dầu khí ngoài biển, các công ty dầu khí cần đến nhiều ngành dòch vụ trong đó có dòch vụ vận tải biển. Loại hình dòch vụ này không thể hình thành nếu không có sự góp mặt của đội tàu dòch vụ. Nó như chiếc cầu nối giữa đất liền với các công trình dầu khí trên biển. Tàu dòch vụ dầu khí tham gia vào tất cả các công đoạn từ xây dựng, lắp đặt sửa chữa các công trình dầu khí biển, phục vụ công tác khoan thăm dò, cung ứng vật tư thiết bò cho tới công đoạn cuối là xuất dầu thô. Tàu dòch vụ thường chở thiết bò giàn, thiết bò khoan, đường ôùng dẫn dầu, dẫn khí, nước kỹ thuật, nước sinh hoạt, ximăng, dầu diezel, hoá chất để cung cấp, tiếp tế cho các tàu khoan, giàn khoan, giàn khoan tự nâng, giàn khoan nữa nổi nữa chìm…Loại tàu này còn kiêm luôn công tác cứu hộ, kéo, đẩy, lai dắt, chữa cháy cho tàu khác hoặc giàn khoan khi cần thiết. Ở bài thiết kế tốt nghiệp này, em rất hân hạnh được thiết kế tàu dòch vụ dầu khí và đã cố gắng rất nhiều để hoàn thành nó. Nhưng với quỹ thời gian quá ít và kinh nghiệm còn non kém nên không thể tránh khỏi sai sót trong quá trình tính toán thiết kế. Em kính mong thầy cô trên cương vò là những người đi trước chỉ dẫn thêm để bài tốt nghiệp này hoàn thiện hơn. GVHD :THS. TRẦN XUÂN DỤC SVTH : PHẠM VINH QUỐC THIẾT MINH TỐT NGHIỆP Trang 2 LỜI CẢM ƠN Với tất cả tấm lòng biết ơn, em xin được gởi lời cảm ơn đến: - Ban Giám Hiệu cùng Qúi Thầy Cô Trường Đại Học Giao Thông Vận Tải Thành Phố Hồ Chí Minh. - Thầy Vũ Ngọc Bích, Trưởng khoa và các thầy cô Khoa Đóng Tàu Và Công Trình Nổi. - Và đặc biệt là thầy : Thạc só Trần xuân Dục - Và các bạn trong lớp 9971 Đã tận tình dạy dỗ, truyền đạt kiến thức, kinh nghiệm sống và nhiệt tình hướng dẫn giúp đỡ em trong suốt thời gian học, quá trình thực tập và hoàn thành Thiết Kế Tốt Nghiệp này. Xin chân thành cảm ơn Ngày 07-12-2003 SVTH : Phạm vinh Quốc GVHD :THS. TRẦN XUÂN DỤC SVTH : PHẠM VINH QUỐC THIẾT MINH TỐT NGHIỆP Trang 3 MỤC LỤC 1.TUYẾN ĐƯỜNG, TÀU MẪU: 1.1 Tính cần thiết của đề tài 1.2 Tuyến đường 1.3 Tàu mẫu 2.THIẾT KẾ SƠ BỘ : 2.1 Thông số cơ bản 2.2 Nghiệm lại thành phần lượng chiếm nước 2.3 Kiểm tra ổn đònh sơ bộ 3. TUYẾN HÌNH : 3.1 Xây dựng tuyến hình 3.2 Tàu mẫu 3.3 Tàu thiết kế 3.4 Tính diện tích các sườn bằng phương pháp hình thang 4. TÍNH NỔI: 4.1 Đường Bonjen của tàu thiết kế 4.2 Đường cong thuỷ lực của tàu thiết kế 5. BỐ TRÍ CHUNG : 5.1 Boong chính 5.2 Dưới boong chính 5.3 Boong dâng 5.4 Bố trí thiết bò 6. KẾT CẤU CƠ BẢN : 6.1 Kết cấu dưới boong chính 6.1.1 Kết cấu vùng giữa tàu 6.1.2 Kết cấu vùng khoang máy 6.1.3 Kết cấu vùng mũi tàu 6.2 Kết cấu boong dâng 6.3 Kết cấu thượng tầng và lầu lái 7. CÂN BẰNG – ỔN ĐỊNH : 7.1 Cân bằng tàu 7.1.1 Bảng tính trọng lượng và trọng tâm tàu 7.1.2 Bảng tính cân bằng tàu 7.2 Tính ổn đònh 7.2.1 Tính ở trạng thái đầy hàng 7.2.2 Xác đònh tay đòn ổn đònh hình dáng 7.2.3 Tính toán mặt hứng gió thân tàu 7.3 Kiểm tra theo ổn đònh qui phạm GVHD :THS. TRẦN XUÂN DỤC SVTH : PHẠM VINH QUỐC THIẾT MINH TỐT NGHIỆP Trang 4 7.3.1 Tính momen nghiêng do áp suất gió 7.3.2 Tính biên độ chòng chành 8. SỨC CẢN – CHÂN VỊT : 8.1 Sức cản 8.2 Chân vòt GVHD :THS. TRẦN XUÂN DỤC SVTH : PHẠM VINH QUỐC THIẾT MINH TỐT NGHIỆP Trang 5 PHẦN 1 TUYẾN ĐƯỜNG – TÀU MẪU GVHD :THS. TRẦN XUÂN DỤC SVTH : PHẠM VINH QUỐC THIẾT MINH TỐT NGHIỆP Trang 6 1. TUYẾN ĐƯỜNG, TÀU MẪU : 1.1Tính cần thiết của đế tài : _ Nghành đóng tàu đang được phát triển tại nhiều nước trên thế giới, trong đó Việt Nam là nước giàu tiềm năng và nằm ở khu vực thuận lợi nên dễ dàng phát huy và chiếm ưu thế trong khu vực . Một trong những tiềm năng đó là có đường bờ biển trải dài khắp đất nước cộng với nguồn dầu khí phong phú, nguồn thuỷ sản đa dạng…vì vậy khai thác biển là mục tiêu chiến lược phát triển kinh tế thế kỉ 21.Trong khai thác biển khai thác dầu khí có thế mạnh hơn cả vì hàng năm nó cung cấp trữ lượng dầu khí khá lớn cho thế giới và trong nước. Do vậy khai thác dầu khí có ý nghóa đặc biệt quan trọng đối với việc phát triển kinh tế-xã hội.Ngoài ra việc khai thác dầu khí có quan hệ mật thiết với trình độ phát triển khoa hoc kỹ thuật và cộng nghệ cũng như phụ thuộc vào vốn đầu tư vì vậy để khai thác dầu khí trên biển đạt hiệu quả cao nhất thì ngoài dàn khoang thì phải có đội tàu dòch vụ chuyên các nhiệm vụ chở thiết bò giàn, thiết bò khoan, đường ôùng dẫn dầu, dẫn khí, nước kỹ thuật, nước sinh hoạt, ximăng, dầu diezel, hoá chất để cung cấp, tiếp tế cho các tàu khoan, giàn khoan, giàn khoan tự nâng, giàn khoan nữa nổi nữa chìm…Loại tàu này còn kiêm luôn công tác cứu hộ, kéo, đẩy, lai dắt, chữa cháy cho tàu khác hoặc giàn khoan khi cần thiết . Loại tàu này được gọi là tàu dòch vụ dầu khí . Đối với tàu dòch vụ dầu khí, mục tiêu quan trọng hàng đầu là đáp ứng kòp thời và an toàn loại hình dòch vụ mà nó đảm nhận trong mọi thời điểm, mọi điều kiện thời tiết. Tàu dòch vụ loại này có giá thành khá cao do thiết bò lắp đặt trên tàu quá hiện đại, đắt tiền. Một trong những nguyên nhân đẩy cao giá thành tàu là kết cấu tàu có độ bền cao, vững chắc vì tàu phải làm việc trong điều kiện rất nặng. Để phát triễn ngành dầu khí, các công ty thăm dò, khai thác dầu phải phụ thuộc vào đội tàu dòch vụ vốn chưa đáp ứng kòp thời về số lượng. Theo số liệu thống kê gần đây, đội tàu dòch vụ dầu khí chỉ mới đáp ứng 69% về số lượng và 85% tính năng kỹ thuật. Các quốc gia mạnh về khả năng đóng loại tàu này là Mỹ, Anh, Nga, Nhật… Tuy nhiên, theo xu hướng phát triển chung của ngành đóng tàu thế giới, các nước đang phát triễn và các nước công nghiệp mới ngày nay cũng bắt đầu đóng, sữa chữa loại tàu này. Việt Nam là quốc gia có tiềm năng rất lớn về dầu khí. Đầu tư của nước ngoài vào lónh vực này ước tính khoảng 1,5 tỷ USD, sản lượng khai thác hàng năm từ 35 đến 40 triệu tấn. Phần lớn các tàu dòch vụ dầu khí đang hoạt động ở Việt Nam được đóng nước ngoài. Với trình độ đóng tàu hiện nay, Việt Nam đã đóng được loại tàu này. Hy vọng trong một ngày không xa, các tàu dòch vụ dầu khí do Việt Nam đóng xuất hiện thật nhiều trên biển Đông để người Việt Nam có thể tự hào về ngành đóng tàu của mình _ Vì vậy đề tài thiết kế tàu dòch vụ dầu khí là đề tài quan trọng và cần thiết trong nghành đóng tàu nước ta hiện nay , bên cạnh đó còn tận dụng và phát huy được những tiềm năng vốn có của đất nước ta . GVHD :THS. TRẦN XUÂN DỤC SVTH : PHẠM VINH QUỐC THIẾT MINH TỐT NGHIỆP Trang 7 1.2Tuyến đường : _ Vùng biển Đông Nam Á nằm trong khu vực nhiệt đới gió mùa, đặc biệt là mưa rất nhiều, chòu 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 tháng 11 đến tháng 3 năm sau chòu 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 tàu đồng thời vào mùa này lượng mưa khá lớn, hơn nữa vùng này nhiều bão . _ Về hải lưu : trên tuyến này cũng chòu ảnh hưởng của hai dòng hải lưu. Một dòng từ phía Bắc chảy xuống và một dòng chảy từ vònh Thái Lan đi từ Nam lên Bắc sát bờ biển Malaixia qua bờ biển Campuchia tốc độ của dòng chảy nhỏ, không ảnh hưởng đến hoạt động của tàu thuyền. _ Về thủy triều : hầu hết vùng biển Đông Nam Á có chế độ nhật triều, có biên độ dao động tương đối lớn, từ 2 – 5m. _ 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. _ Để tuyến đường hoạt động của tàu cụ thể hơn ta chọn tuyến vũng tàu – ĐNA . Khu vực cảng vũng tàu cũng là nơi hậu cần của con tàu _ Đây là khu vực ven biển, giáp biển đông , có diện tích 1965 km 2 , độ sâu trung bình 9m. _ Sau những chuyến hải trình con tàu quay lại vùng hậu cần để hoạt động hay sửa chữa( kiểm tra đònh kì ) _ Tại đây cũng có những công ty dầu khí như là: PTSC, … mà con tàu có thể phục vụ theo đúng chức năng của mình. _ Ngoài ra vùng hậu cần còn là nơi cung cấp nguyên liệu,thực phẩm,nước ngọt và nhiều thứ cần thiết khác cho chuyến hải trình trãi qua nhiều ngày. _ Bên cạnh đó đặc điểm đòa lý của vùng hậu cần này cũng góp phần làm tăng tính kinh tế cho tàu Theo đề tài thiết kế em được giao nhiệm vụ thiết kế tàu dòch vụ dầu khí chạy tuyến Việt Nam – Đông Nam Á .Từ phân tích và tìm hiểu tuyến đường, ta thấy tàu được thiết kế hoạt động trong vùng biển không hạn chế. Trong quá trình thiết kế, ta phải tuân thủ quy phạm phân cấp và đóng tàu biển hiện hành, các công ước quốc tế và lưu ý đến những luật đòa phương ở các cảng mà tàu có thể ghé vào trong quá trình khai thác. GVHD :THS. TRẦN XUÂN DỤC SVTH : PHẠM VINH QUỐC THIẾT MINH TỐT NGHIỆP Trang 8 1.3 Tàu mẫu: stt Thông số cơ bản DK 101 ANCHOR HANDLIG TUG HARBOR TUG ANCHOR HANDLIN GTUG TL-54 1 Chiều dài lớn nhất L max 42.07m 60.85m 33.0m 67.52m 49.340m 2 Chiều dài thiết kế H tk 49.31m 54m 30.0m 60.0m 49.340m 3 Chiều rộng thiết kế B tk 11.58m 13m 9.6m 13.0m 11.582m 4 Chiều cao mạn H 3.96m 6.2m 4.5m 6.5m 4.572m 5 Mớn nước T 3.35m 4.95m 3.5m 5.0m 3.810m 6 Lượng chiếm nướcD 1475T 1500T 7 Các hệ số béo C b C m 0.667 0.880 8 Số thuyền viênn 32 9 Máy chính kiểu Stork disel Motoren Zwolle Ne 2x800 4x1100kw hoặc 4x735kw 2x1176 kw x1000r/ min 2x3195kw 10 Hoành độ tâm nổi x -0.983 GVHD :THS. TRẦN XUÂN DỤC SVTH : PHẠM VINH QUỐC THIẾT MINH TỐT NGHIỆP Trang 9 PHẦN 2 THIẾT KẾ SƠ BỘ GVHD :THS. TRẦN XUÂN DỤC SVTH : PHẠM VINH QUỐC THIẾT MINH TỐT NGHIỆP Trang 10 2. THIẾT KẾ SƠ BỘ : 2.1 ) Thông số cơ bản :  Chiều dài tàu : Chiều dài tàu dòch vụ dầu khí không chỉ phụ thuộc vào công suất máy trang bò cho tàu mà còn phụ thuộc vào đặc trưng khai thác, hàng hoá chuyên chở và trang thiết bò bố trí trên tàu. _ Theo STĐTTI trang 74 cho dạng tàu đa dụng : L = A + 16000 N ( 200 - 50 N ) Trong đó : L :chiều dài tàu (m) N :công suất máy chính = 5000cv A :hệ số. (chọn máy diezen nặng , không tăng áp) Đối với máy điêzen nhẹ : A= 9 → 15 Đối với máy điêzen nặng ,tăng áp :A = 18 → 24 Đối với máy điêzen nặng , không tăng áp : A = 25 → 28 Chọn A = 26 ⇒ L = 57.25(m)  Chiều rộng tàu: Chiều rôïng tàu có quan hệ chặt chẽ tới việc bố trí trên tàu, tính ổn đònh, sức cản và tính năng hàng hải của tàu. Tăng chiều rộng tàu thuận tiện cho bố trí khoang máy, buồng ở và sinh hoạt của thuyền viên. Chiều rộng tàu ảnh hưởng lớn đến tính ổn đònh ban đầu của tàu vì bán kính ổn đònh ngang tỉ lệ thuận với bình phương chiều rộng tàu. Tăng chiều rộng tàu làm tỉ số L/B nhỏ đi, lúc này sức cản hình dáng và sức cản sóng tăng, vân tốc và tính ổn đònh hướng kém. Chiều rộng tàu tính theo công thức kinh nghiệm dành cho tàu kéo viễn dương và tàu đa dụng: Bảng 2-24 trang 72 STĐTTI đối với tàu đa dụng (tàu viễn dương ). Tỉ số kích thước B L = (4.5 6 ) chọn B L = 4.7 ⇒ B = 7.4 25.57 = 12.18 (m) chọn B =12.2 (m)  Chiều cao tàu: Những yếu tố ảnh hưởng tới chiều cao mép boong: o Thõa mãn quy phạm về mạn khô o Đủ dự trữ lực nổi, đảm bảo chống chìm o Đảm bảo ổn đònh Với trường hợp mớn nước không đổi, tăng chiều cao mép boong tức là tăng mạn khô, có lợi cho ổn đònh góc lớn nhưng đồng thời nâng cao cấu trúc GVHD :THS. TRẦN XUÂN DỤC SVTH : PHẠM VINH QUỐC [...]... khoang máy thường được bố trí ở giữa tàu và phía đuôi tàu Việc lựa chọn vò trí khoang máy sẽ quyết đònh hình dáng của thân tàu và ảnh hưởng đến các kết cấu của thân tàu Đối với tàu được thiết kế, khoang máy được đặt ở đuôi tàu, cách bố trí này có ưu điểm là tiết kiệm được dung tích, giảm chiều dài đường trục, dễ xếp dỡ hàng hóa, sử dụng được khu vực rộng lớn giữa tàu Tuy vậy, nhược điểm của nó là làm... (m)  Lượng chiếm nước: Theo tài liệu thiết kế tàu kéo đẩy trường ĐHGTVT TP HCM trang 58 D ( L / 100) 3 =a - Với hệ số a đọc theo bảng : _ Tàu kéo cảng 2 chân vòt 1.70 x 10 4 _ Tàu kéo cảng 1.39 x 10 4 _ Tàu đi biển 1.20 x 10 4 _ Tàu viễn dương ,tàu đa dụng 1.06 x 10 4 _ Tàu kéo đẩy sông (0.65 – 0.9) x 10 4 _ Chọn a= 1.06 x 10 4 - L=57.25(m) chiều dài tàu - D : Lượng chiếm nước ⇒ D = a ( L / 100) 3... Mớn nước: Chiều chìm trung bình của tàu biển thường bò hạn chế bởi chiều sâu luồng lạch, bến cảng, cầu tàu là nơi có mức nước thấp nhất mà tàu phải đi qua khi vào đất liền.Với tàu chạy tuyến viễn dương, việc lựa chọn chiều chìm trung bình của tàu không bò giới hạn như các loại tàu chạy tuyến ven biển, pha sông biển Bảng 2-24 trang 72 STĐTTI đối với tàu đa dụng (tàu viễn dương ) Tỉ số kích thước T T... thiết kế để tránh phức tạp và mất nhiều thời gian người ta sử dụng phương pháp tính chuyển bản vẽ lý thuyết của tàu mẫu để thu được bản vẽ lý thuyết của tàu thiết kế Phương pháp tính chuyển đơn giản nhất là biến đổi đồng dạng Phép này chỉ áp dụng khi kích thước L, B, d thay đổi, còn hệ số béo giữ nguyên Do tàu mẫu chọn có kích thước gần giống với tàu thiết kế, ta chọn phương pháp tính chuyển đồng dạng... thuỷ lực là tập hợp các đường cong tính toán cho tàu được biểu diễn trên cùng một hệ đồ thò với các tỉ lệ khác nhau Việc xây dựng các thông số kó thuật của tàu ở các trạng thái khác nhau là cần thiết đối với một con tàu Do vậy ta phải tiến hành xây dựng đường cong thuỷ lực Để tính toán người ta phân ra làm 2 nhóm Sử dụng phương pháp hình thang để tính toán Nhóm 1 gồm những đường cong cơ bản được... Theo chiều dài tàu : Tàu có L = 20 đến 90 m và có thượng tầng kín có chiều dài thượng tầng :E = 14.5(m) < 0.35L thì mạn khô tăng thêm một lượng : ∆F3 = 7.5(100 − L f )(0.35 − E ) = 29.7(mm) Lf Lf = 56 (m) là chiều dài tính toán tàu : Vậy mạn tối thiểu của tàu là : F’tt =Fmin + ∑ Fi = Fmin + ∆F1 + ∆F2 + ∆F3 = 381.44 (mm) Mạn khô thực tế của tàu : Ftt = H – T = 0.93 m > F’tt Vậy mạn khô tàu thoả mãn giá... chung toàn tàu ảnh hưởng trực tiếp đến yêu cầu sử dụng, tính năng hàng hải và tính kinh tế của con tàu Tàu thủy không chỉ là phương tiện giao thông vận tải mà còn là công trình kiến trúc nổi, do đó bố trí chung toàn tàu phải đảm bảo các yêu cầu kinh tế, kỹ thuật và cần phải chú ý tới tính thẩm mỹ Thiết kế bố trí chung toàn tàu là khâu quan trọng trong quá trình thiết kế, bản vẽ bố trí chung toàn tàu có... đường nước ILc : Moment quán tính diện tích đường nước lấy đối với trục Ox It : Moment quán tính diện tích đường nước lấy đối với trục Oy DISPL : = 1,031.VOL Trim : Mômen chúi 1m KB : Chiều cao tâm nổi XB : Chiều dọc tâm nổi so với mặt phẳng giữa tàu BMT : Bán kính ổn đònh ngang GVHD :THS TRẦN XUÂN DỤC SVTH : PHẠM VINH QUỐC THIẾT MINH TỐT NGHIỆP BML : CW : CM : CB : CP : Trang 30 Bán kính ổn đònh dọc Hệ... LBT 57.25 × 12.2 × 4.27 Trong đó : D: lượng chiếm nước T L: chiều dài tàu( m) B: chiều rộng tàu( m) GVHD :THS TRẦN XUÂN DỤC SVTH : PHẠM VINH QUỐC THIẾT MINH TỐT NGHIỆP Trang 12 T:mớn nước(m) Theo tài liệu thiết kế tàu kéo đẩy trường ĐHGTVT TP HCM trang 61 Hệ số béo sườn giữa β =0.80.88 đối với tàu đa dụng Vậy chọn β =0.88 (giống tàu mẫu) C b Hệ số béo lăng trụ ϕ = C =0.758 m Hệ số béo diện tích đường... đứng toàn tàu, mặt chiếu phẳng của các tầng boong, khoang đáy, bản vẽ bố trí chung toàn tàu thể hiện sự phân bổ của các khoang, các buồng, lối đi lại, của ra vào, cầu thang và vò trí lắp đặt các thiết bò trên tàu Nguyên tắc bố trí chung phải xét đến : o Dung tích các khoang có đủ hay không, ảnh hưởng của các khoang khi bố trí đối với nghiêng dọc của tàu, nghiêng ngang và chiều cao trọng tâm tàu o Đảm . trí thiết bò 6. KẾT CẤU CƠ BẢN : 6.1 Kết cấu dưới boong chính 6.1.1 Kết cấu vùng giữa tàu 6.1.2 Kết cấu vùng khoang máy 6.1.3 Kết cấu vùng mũi tàu 6.2 Kết cấu boong dâng 6.3 Kết cấu thượng tầng. cứu hộ, kéo, đẩy, lai dắt, chữa cháy cho tàu khác hoặc giàn khoan khi cần thiết . Loại tàu này được gọi là tàu dòch vụ dầu khí . Đối với tàu dòch vụ dầu khí, mục tiêu quan trọng hàng đầu là đáp. thành tàu là kết cấu tàu có độ bền cao, vững chắc vì tàu phải làm việc trong điều kiện rất nặng. Để phát triễn ngành dầu khí, các công ty thăm dò, khai thác dầu phải phụ thuộc vào đội tàu dòch vụ