Thiết kế tàu công trình

“Thiết kế tàu công trình” bao gồm những vấn đề: - đặc trưng các tàu công trình, - thiết kế tàu cuốc, tàu hút, tàu vận chuyển bùn, - thiết kế buồng máy, hệ trục tàu cuốc, tàu hút, - thiế

TÀI LIỆU HỌC TẬP DÀNH CHO SINH VIÊN KHOA ĐĨNG TÀU VÀ CƠNG TRÌNH NỔI

TÀU CÔNG TRÌNH

TRẦN CÔNG NGHỊ

TRANG ĐỂ TRỐNG

TRẦN CÔNG NGHỊ

TÀU CÔNG TRÌNH

TRANG NÀY ĐỂ TRỐNG

MỞ ĐẦU

Môn học “Thiết kế tàu” gồm các phần: (1) Lý thuyết thiết kế tàu, (2) Mỹ thuật thiết kế tàu và (3) Thiết kế các tàu chuyên dùng Hai phần đầu đã được chuyển đến bạn đọc trong lần phát

hành trước Phần thứ ba gồm những chuyên đề liên quan đến các kiểu tàu thông dụng:

• Tàu vận tải đi biển, chủ yếu đề cập tàu chở hàng khô, tàu hàng thùng, tàu dầu, tàu chở hàng rời/ hàng tổng hợp, tàu chở sà lan

• Tàu khách

• Tàu kéo, đẩy

• Tàu công trình

• Tàu cỡ nhỏ chạy nhanh

• Tàu cánh ngầm Tàu trên đệm khí

• Tàu đánh cá

Mỗi chuyên đề được trình bày trong tài liệu riêng, cung cấp bạn đọc quan tâm đến chuyên đề này những thông tin, hướng dẫn cần cho thiết kế tàu chuyên dùng

“Thiết kế tàu công trình” bao gồm những vấn đề:

- đặc trưng các tàu công trình,

- thiết kế tàu cuốc, tàu hút, tàu vận chuyển bùn,

- thiết kế buồng máy, hệ trục tàu cuốc, tàu hút,

- thiết kế thiết bị tàu công trình,

- trang thiết bị cơ – điện tàu công trình

- Thiết kế đốc nổi

Khoa đóng tàu và Công trình nổi trường Đại học GTVT Tp Hồ Chí Minh xây dựng đề

cương học tập cho bộ môn đang đề cập Tài liệu phần này được giao cho các kỹ sư tàu thủy làm việc nhiều năm trong ngành và đã tham gia thiết kế hầu hết các tàu hút bùn, tàu cuốc và các tàu công trình khác của nước ta biên soạn

Những thiết kế trích dẫn trong tài liệu được các Viện nghiên cứu thiết kế tàu cung cấp, trong đó có tài liệu riêng từ phòng tự động hóa thiết kế tàu thuộc trường, tài liệu của những người viết

Tài liệu được biên soạn làm cơ sở hỗ trợ sinh viên trong thiết kế đội tàu công trình, đáp ứng đòi hỏi của công tác thực tế Tài liệu sẽ có ích cho kỹ sư, công nhân làm việc trong lĩnh vực đóng, sửa tàu công trình, cán bộ công nhân trực tiếp quản lý và khai thác đội tàu công trình

Mặc dầu đã cố gắng làm tốt việc biên soạn, người viết vẫn biết rằng, khó tránh các sai sót hoặc các lỗi vấp phải trong tài liệu Chúng tôi mong nhận được góp ý xây dựng của bạn đọc gần,

xa nhằm làm cho chất lượng tài liệu tốt hơn trong lần xuất bản tiếp theo

Muïc luïc

Nhóm tàu hút thực hiện hút bùn, đất từ lòng sông, cảng, cửa biển vv bằng các phương

pháp thủy lực Bùn, đất được hút bằng ống và dẫn đến bơm thuộc dạng bơm bùn, nhờ bơm đẩy bằng đường ống đến địa điểm tập kết

Tàu cuốc thực hiện công việc nạo vét, chuyển bùn, đất bằng phương pháp cơ giới và thủy

lực Dạng thường thấy là tàu cuốc nhiều gầu Trên tàu cuốc dạng này người ta dùng các gầu xúc bùn, đất và đổ dồn bùn đất đó vào phương tiện vận chuyển qui định

Làm việc tương tự tàu cuốc là các phương tiện xáng, cạp Phương tiện kể sau làm việc

như cẩu quay, còn tại vị trí móc cẫu người ta gắn thiết bị xén đất, cắt đất với nhiệm vụ xén cắt (có thể vì thế mới gọi là xáng cạp) bùn, đất và chuyển bùn đất cùng gầu xúc theo cách quay vòng đến

vị trí đã định Tại đây bùn đất được nhả ra hoặc đổ ra theo phương thức tự rơi

Để di chuyển bùn, đất vừa khai thác người ta sử dụng đội tàu vận chuyển bùn, đất Thông

thường đây là những sà lan tự hành hoặc không tự hành, có khả năng tự đổ hàng tại vị trí xác định

Với tàu hút để chuyển bùn, đất trong phạm vi không quá dài, chừng vài km đổ lại, chúng

ta sử dụng hệ thống ống dẫn trên các phao nổi Bùn, đất vừa được nạo, vét được chuyển đến vị trí qui định bằng ống để rồi san lấp mặt bằng, tạo nên mặt công tác mới

Thành phần đội tàu công trình còn được kể cả những tàu phục vụ đảm bảo an toàn hàng hải trên các luồng lạch hay gọi chung là đường vận tải thủy Các tàu không trực tiếp vận tải hàng hóa song làm nhiệm vụ phục vụ sửa tàu như các dock nổi cũng được kể vào nhóm tàu công trình

Trên các vùng biển thuộc chủ quyền kinh tế của quốc gia, gọi theo cách mới là thềm lục địa ngày nay chúng ta còn gặp các giàn khoan cố định, giàn di động, tàu khoan dầu khí, các công trình nổi phục vụ công việc thăm dò và khai thác dầu, khí, các trạm chứa dầu khí Đội tàu công trình trên biển ngày một lớn, chiếm tỷ trọng lớn trong ngành tàu nói chung Về các công trình cố định và công trình nổi trên biển bạn đọc sẽ làm quen trong tài liệu thuộc môn học “thiết kế giàn khoan và công trình biển”

2 Đặc trưng tàu cuốc và tàu hút đã được chế tạo

Để có thể hiểu hơn các đặc trưng tàu công trình bạn đọc có thể tìm hiểu qua những phương

tiện đã được thiết kế, chế tạo và sử dụng có kết quả

Bảng 1.1 Tàu cuốc nhiều gầu

Trọng lượng thép vỏ tàu, t 50,39 157 274

Gia cố và bệ máy trên tàu, t - 11,7 -

Tàu hút bùn

Chiều dài toàn bộ, m 55 52,6 44,5 40,8

Chiều rộng toàn bộ, m 9,5 9,3 9,4 9,36

Chiều cao thiết kế, m 2,8 2,5 2,85 2,5

Chiều cao toàn bộ, m 9,81 7,71 11,6 8,45

Trọng lượng thép vỏ tàu, t 125,9 120,9 121,8 80,62

Gia cố và bệ máy trên tàu, t - - - 5

Trang thiết bị nội thất, t 36,2 24,6 16 3,8

Thiết bị phòng công cộng, t 57,7 - - 1,4

Thiết bị trên boong, t 24,5 74 67,2 29,55

Thiết bị trong buòng máy,t 19,5 95,4 48,68 6

Hình 1.1 giới thiệu tàu hút tự vận chuyển bùn, đất hay còn gọi tàu hút tự hành Tàu gồm

thân tàu 13, thượng tầng 1, trên đó bố trí ngăn chứa bùn 12, thiết bị năng lượng 14, thiết bị bơm bùn 7, hệ thống máy tàu – chân vịt 15 và 16

Thiết bị khai thác trên hình được trình bày dưới dạng miệng hút 11, ống hút 10, khớp nối mềm 9, bơm bùn 8

Hình 1.1 Tàu hút tự hành

Tàu hút đang làm việc tại nước ngoài có dạng sau

Hình 1.2a Tàu hút đóng tại Nhật bản, năng suất 3500 m 3

Hình 1.2b

Những hình ảnh trình bày tư thế làm việc cùng tàu chụp tại nơi sử dụng, Thượng Hải như sau nay

Hình 1.2c

Hình 1.3 giới thiệu mặt cắt dọc tàu cuốc nhiều gầu ở tư thế làm việc

Hình 1.3 Tàu cuốc nhiều gầu

Hình 1.4 Tàu công trình Tàu xáng cạp

Hình 1.5 Tàu xáng cạp

Tàu đảm bảo hàng hải

Hình 1.6 Tàu đảm bảo hàng hải

Tầu phục vụ công tác đảm bảo hàng hải Tàu nhóm này khá đa dạng Tàu được trang

bị như phân xưởng nổi làm các công việc đặt phao luồng, bảo dưỡng hoặc sửa chửa phao, các thiết

bị đảm bảo hàng hải Trên tàu nhóm này thường trang bị những tời , máy kéo , cần cẩu sức nâng đủ lớn vv nhằm làm được cả công việc trục vớt thiết bị và sửa chữa nhỏ Tàu có đủ sức chở để có thể mang thiết bị bị hỏng về xưởng sửa chữa Hình 1.6 giới thiệu một trong các tàu nhóm này

Trong đội tàu công trình còn có thể kể thêm các sà lan chuyên chở bùn, đất do tàu hút, tàu cuốc thực hiện Đội sà lan này được chế tạo dưới nhiều hình thức khác nhau, tuy nhiên nhiệm vụ chính của chúng chỉ là đảm bảo đưa sản phẩm của tàu công trình về đến nơi được chỉ định

Hình 1.7 giới thiệu một rong các sà lan chở bùn đã được chế tạo hàng loạt

Hình 1.7 Sà lan chở bùn, đất

Hình 1.8

Hình 1.9

Hình 1.10 Những hình ảnh tàu hút bùn, tàu cuốc làm việc tại các cảng , các sông có thể thấy qua minh họa sau

Tàu hút dài 45m

Hình 1.11

Hình 1.12

Chương 2

TÀU HÚT BÙN

Tàu hút bùn được chế tạo dưới dạng tàu tự hành: tự chuyên chở bùn đất và tàu hút không tự hành

Tàu thông dụng, không tự hành, có mặt nhiều nơi cấu hình đặc trưng như nêu tại hình 2.1

Hình 2.1 Tàu hút không tự hành

Trong nhóm tàu tự hành chúng ta có thể phân biệt các kiểu tàu làm việc theo nguyên lý hút sau:

Tàu hút (trailing suction hopper dredge - TSHD) hút bùn cùng nước bằng hệ thống ống, chuyển bùn vào các khoang thành nghiêng (gọi là hopper) trên tàu Khi

đầy, tàu hút vận chuyển sản phẩm đến vị trí xác định, mở đáy các khoang và thả sản

phẩm đó xuống Tàu hút lớn nhất của kiểu này Jan de Nul có khoang chứa thành

nghiêng 33.000 m3, chiều sâu hút 135m Tàu đang chế tạo và hoàn thành năm 2008 có dung tích hopper đến 46.000 m3, chiều sâu hút 155m

Tàu hút có đầu phay (cutter suction dredger - CSD) dùng rộng rãi trên thế giới

Đầu phay có nhiệm vụ phay đất trước khi hút bùn đất cùng nước vào tàu qua bơm

Đầu phay thiết kế để có thể phay các loại đất từ mềm đến cứng, thậm chí cả đá Tàu hút bùn nhóm này trang bị hệ thống máy với công suất đến gần 30.000 kW

Tàu hút bùn dạng auger suction sử dụng hệ thống thiết bị cắt đất trên nguyên

lý vít xoáy Archimedes Hệ thống này phát huy tác dụng từ những năm tám mươi

1 Tàu hút tự hành

Tàu hút tự hành được giới thiệu tại hình 2.1 và 2.2 Đặc trưng kỹ thuật tàu hút được thể hiện qua các đại lượng thường dùng trong thiết kế tàu công trình

1) Dung tích hầm chứa bùn, đất hay còn gọi là dung tích khoang hàng W, tính bằng m3 Đại lượng này giúp người quản lý hình dung các đại lượng dẫn xuất từ đây: kích thước phủ bì tàu, năng suất bơm bùn, công suất thiết bị

2) Chiều sâu hút bùn H, tính bằng m, nêu rõ khả năng nạo vét chiều sâu của phương tiện Trên thế giới người ta đã chế tạo tàu hút vớitầm hút đến 30 – 35m chiều sâu

3) Năng suất hút bùn Q, tính bằng m3/h Đại lượng này liên hệ với dung tích hầm chứa bùn theo quan hệ, năng suất ấy đảm bảo hút đủ bùn, đất cho khoang này trong thời gian từ 30 đến 60 phút

4) Vận tốc khai thác của tàu tự hành đạt đến 8 – 16 HL/h khi chuyên chở , còn khi làm việc chính vận tốc phải đạt 2 – 3 HL/h nhằm đảm bảo tính ăn lái cho phương tiện

Hình 2.2 Tàu hút bùn

Tàu hút bùn tự hành khác tất cả tàu hoạt động trên sông biển ở thiết bị dẫn bùn, đất từ nơi khai thác đến nơi chứa Thiết bị gồm dàn phay, ống dẫn, hệ thống bơm

bùn Bố trí ống hút trên tàu được thực hiện trong phần xẻ rãnh cuối hoặc đầu thân

tàu, hình 2a, thậm chí tại giếng giữa thân tàu, hình 2b Trong nhiều trường hợp để tăng

thêm tính tiện lợi người ta bố trí thiết bị này hai bên mạn, hình 2c

Để hiểu rõ hơn kết cấu tàu tự hành chúng ta có thể xem bố trí chung của tàu hút được trang bị hệ thống động lực điện – diesel, sức chứa 1000m3, các ống hút bố trí

bên mạn, hình 2.3

Hình 2.3 Tàu hút tự hành, tự chuyên chở

Thân tàu mang dạng tàu vận tải thông dụng, mũi nhô về trước, vòm lái dạng

đuôi tàu tuần dương Với hình dạng bên ngoài không khác tàu vận tải tàu hoạt động

tên sông biển không khác tàu vận tải lúc chạy Tàu được ngăn ngang bằng sáu vách

ngang Theo bố trí này trên tàu có bảy khoang chứa: khoang forepeak 8, khoang mũi

9, khoang bơm 10, khoang chứa sản phẩm 12, khoang đặt máy 13, khoang máy phát

và đpộng cơ điện 14, khoang afterpeak (lái) 15

Thượng tầng gồm hai phần, thượng tầng mũi 3 và thượng tầng lái 1

Trong khoang bơm bố trí hai bơm bùn và thiết bị chân vịt lái mũi (bow thruster) Khoang hàng (chứa bùn, đất) bố trí tại khu vực giữa tàu, thiết bị hút bùn

gồm hai cụm 17 bố trí dọc bên ngoài mạn Thiết bị nâng hạ hai hệ thống ống trên 11

bố trí tại lầu mũi

Tời kéo neo đặt tại mũi 18 sức kéo tại tang 7,5 tấn lực, tời đứng đặt sau 16 sức

kéo 4 tấn lực Nhờ thiết bị trên đây tàu có thể hút bùn đến độ sâu 15m

Dung tích của khoang hàng 1180m3, tải trọng 1420 tấn

Ví dụ tiếp theo giới thiệu tàu hút tự hành hoạt động trong các sông, hồ, năng

suất 2500m3/h, độ sâu khai thác từ 2,5m đến 14m, tầm vận chuyển 400m

Tàu mới được đóng vào những năm bảy mươi, trên tàu trang bị nhiều phương

tiện điều khiển từ xa và điều khiển tự động nhằm giảm thiểu lao động vất vả Thiết bị

đánh bùn và hút bùn bố trí tại rãnh trước tàu

Trang bị bơm bùn trên tàu gồm một bơm năng suất 15.000 m3/h, tính cho

trường hợp bơm nước, cột áp bơm 18,3 m cn Vòng quay trục bơm 180 v/ph Để quay

bơm người ta sử dụng động cơ diesel công suất 1220 kW ( 1670HP) Để phục vụ bơm

nước dưới áp lực dùng để xới bùn trên tàu trang bị hai bơm nước năng suất mỗi bơm

1250 m3/h, cột áp 23 m cn

Máy phát trên tàu gồm hai cụm, công suất mỗi cụm 425kW, điện áp 400V do

hai cụm máy diesel 580HP lai

Thiết bị nâng hạ đặt tại đầu mũi tàu, trên rãnh, có khả năng nâng 600 kN (60

tấn), vận tốc thu dây 13,2 m/ph Cần cẩu quay trên tàu có sức nâng 5 tấn Hệ thống

tời phục vụ dịch chuyển đầu hút có sức kéo 120 kN, tốc độ thu cáp 1 – 12 m/ph

Tời neo chịu sức kéo tới 200 kN

Hình 2.4

Tại phần lái của tàu hút này bố trí một tời kéo tàu, sức kéo trên tang 50 kN,

trên boong chính Sau tời kéo là hai cẩu thả neo, tải trọng 1,25t, tầm vươn tay cẩu 2 –

4m

Cẩu hàng trên tàu thuộc dạng nửa quay, sức nâng 5 tấn, tầm vươn 10,6m

Cẩu làm nhiệm vụ nâng, hạ vật tư thiết bị cho tàu trong công việc sửa tàu và thiết bị

tàu, các ống trong hệ thống hút bùn

Cẩu derrick bố trí trên khoang máy bơm sức nâng 10 tấn, tay vươn 6,5m Cẩu

derrick với móc cẩu cao trên mặt boong chính 3,6 có thể nâng các phụ tùng bơm khi

sửa chửa hoặc thay thế

Thiết bị đẩy tàu gồm hai đường trục chân vịt và hai chân vịt đường kính

1,35m đặt trong đạo lưu quay

Những tàu tự hành đóng từ những năm chín mươi đang có mặt trên các vùng

sông nước

Tàu hút bùn thiết kế từ 1971, năng suất hút 2500 m3/h có kích thước chính

LxBxT = 102x16x5,5 (m) Tàu trang bị 2 bơm hút bùn năng suất mỗi bơm 7080 m3/h

Các bơm sử dụng máy phát 2x2280 kW Chiều sâu hút 25m Hai đường ống hút kích

thước 2x700 mm

Hình 2.5a

Hình 2.5b

Hình 2.5c

Tàu tự hành, tự đổ thuộc nhóm trailing suction hopper dredge

Hình 2.6a Tàu hút tự hành

Hình 2.6b Nguyên lí làm việc tàu hút tự hành Tàu hút nhóm Clamshell Loading, Bottom Dumping Hopper Dredge

Hình 2.7 Tàu hút năng suất 2000 m3 thuộc nhóm trailing suction hopper dredge, bottom damping

(TSHD) do Nhật bản chế tạo từ 1992 có kích thước chính LxBxT = 94,9x16x5,6 (m);

GT 3570; trọng tải DWT = 3202T, vận tốc v = 12 HL/h Khoang chứa bùn 1750 m3

Chiều sâu làm việc 22m

Hình 2.7a Tàu hút tự hành (tàu biển)

Hình 2.7b Tàu hút tự hành hoạt động sông, vịnh

Hình 2.8a

Hình 2.8b

Hình 2.8c

2 Tàu hút không tự hành

Đặc trưng chính của nhóm tàu hút này, như đã giới thiệu tại chương đầu, thể hiện như sau

Năng suất Q, tính bằng m3/h, được thể hiện trong ba nhóm thường gặp: năng suất thấp 100 – 150 m3/h, năng suất trung bình 750 – 800 m3/h và tàu với năng suất cao trên 1000 m3/h

Chiều sâu hút H của nhóm này đạt đến 15 – 20m Những tàu hút làm việc trên những công trình xây dựng thủy có khi có độ sâu hút đến 40m

Quảng đường đưa bùn ra xa với tàu hút nhỏ khoảng 50m, trong khi đó với tàu

hút cỡ lớn chiều dài này đạt tới 500 – 1000m cho tàu hút biển Tại các công trình xây

dựng thủy chúng ta chứng kiến đường dẫn bùn của các tàu nhóm này đến vài km

Sơ đồ làm việc tàu hút không tự hành, làm việc trong sông, luồng lạch được

trình bày tại hình 2.9 Bộ phận cắt đất, đánh tơi đất và bùn hay còn gọi là đầu phay

có nhiệm vụ làm công tác chuẩn bị, tạo ta hỗn hợp bùn cùng nước thường là lực lượng

đi đầu của tàu loại này Miệng hút 9 đặt gọn trong cơ cấu đầu phay sẽ hút hỗn hợp

bùn, đất, nước theo ống hút 5 đến bơm bùn 13 do động cơ diesel 14 lai Hỗn hợp này

từ bơm qua miệng xả của bơm, theo ống 3 và tiếp đó hệ thống ống dẫn 2, 1 để đến nơi

tập kết Trong sơ đồ này dàn phay 10 cùng hệ thống khớp nối mềm 4 có thể quay

sang ngang với góc xác định, lên xuống với góc tính toán Điều khiển góc quay cho

dàn phay nhờ hệ thống hỗ trợ gồm giá đỡ 7, tời 6, hệ thống puli 8

Hình 2.9 Sơ đồ làm việc tàu hút không tự hành

Hình 2.10 Quan hệ giữa công suất máy Hình 2.11 Quan hệ giữa thể

tích phần

và trọng lượng tàu không chìm và trọng lượng

tàu không

Hình 2.12 Tàu hút Faunus

Tính chọn kích thước tàu hút cĩ thể dựa vào đồ thị tại các hình 2.10 và 2.11

Một trong các tàu hút không tự hành năng suất 1000 m3/h được giới thiệu tại

hình 2.13 Đặc trưng chính của tàu:

Chiều dài ống dẫn 500m; đường kính ống 0,7m

Chiều sâu hút lớn nhất 11m

Năng suất bơm bùn 7000 m3/h

Theo thiết kế bơm bùn có khả năng bơm nước 7500m3/h với cột áp 25 m cn, tại

vòng quay trục bơm 325 v/ph Động lực của bơm là động cơ diesel công suất 590 kW

(800HP)

Hai cụm máy phát dòng DC , điện áp 230V, do hai động cơ diesel công suất

mỗi động cơ 184 kW (250HP) lai Hai máy phát trên cấp điện cho động cơ một chiều

quay đầu quay xét đất và đánh bùn

Các tời trên boong được bố trí như sau Tời dịch chuyển dàn xoáy bùn sức kéo

120 kN, vận tốc thu cáp 2 – 8 m/ph Vận tốc tối đa của tời 25 m/ph Hai tời sau sức

kéo nhỏ hơn, 40 kN

Tời neo mũi và lái có cùng sức kéo 45 kN, vận tốc thu cáp 0,15 – 4 m/ph

Sức nâng tời nâng hàng 70 kN, vận tốc cáp đến 13,5 m/ph

Thiết kế tàu tự hành trong thực tế khác với cách làm áp dụng cho tàu không tự

hành Thân tàu tự hành về nguyên tắc phải đủ tính chất đặc trưng của tàu công tác

kiêm tàu vận tải Đường hình tàu được chọn theo cách tốt nhất nhằm giảm thiểu sức

cản tàu khi tàu chạy, tàu đủ tính ổn đaịnh, tính êm song khoang hàng phải đủ dung

tích để chứa được lượng bùn đá6t mà nó đã khai thác Trên tàu tự hành phải đủ chỗ

bó6 trí đội kỹ sư công nhân không thể ít về số lượng Thiết bị máy móc khai thác đều

được đặt lên tàu do vậy bố trí tàu sẽ là việc không nhẹ nhàng

Hình 2.13 Tàu hút không tự hành từ những nă m sáu mươi

Tàu không tự hành được kéo lúc di chuyển vị trí làm việc do vậy đường hình

tàu không nhất thiết phải có dạng thóat nước Thông thường thân tàu không tự hành

thuộc dạng ponton Tuy không phải tàu tự hành, khi làm việc tàu phải dịch chuyển

nhờ hệ thống cọc, neo vv do vậy trên tàu nhóm này nhất thiết phải bố trí hệ thống

dịch chuyển khá phức tạp và chiếm khoảng không khá lớn trên tàu Tàu không tự hành như đã trình bày tại hình 4, trong suốt quá trình làm việc không thể thiếu hệ thống dẫn bùn dài có khi đến nghìn mét Thiết kế tàu không tự hành không tách rời thiết kế đường ống dẫn bùn

Hình ảnh tàu hút kiểu mới thể hiện tiếp theo

Hình 2.14a

Hình 2.14b

Hình 2.14c

Hình 2.14e

Hình 2.15 Tàu hút chế tạo tại Đức

Tàu hút thuộc nhóm plain suction dredger Seeland Đăng kiểm GL Đức cấp phép hoạt

động trang bị máy công suất 3200 kW, có khả năng hút bùn đến độ sâu 40 m, hình

2.15

Nhóm tàu hút bùn không tự hành, trang bị đầu cắt đất (Cutter Suction Dredger)

Trong đoạn này chúng ta cùng tham khảo những thiết kế tàu hút đã được người sử dụng

chọn dùng

Hình 2.16 Tàu hút kiểu CSD Spuler VIII

Tàu hút hai thân

Ví dụ cho nhóm này là tàu hút sản xuất tại Netherlands, tàu Beaver

Hình 2.17 CSD IHC Beaver

Tàu CSD Haarlem trang bị máy tổng công suất 5050 kW, có khả năng hút đến độ sâu

18 m

Hình 2.18 Tàu hút CSD Haarlem

Công suất máy chính trong quan hệ với trọng lượng tàu khơng giới thiệu tại hình 2.19,

cịn mơ đun LBD của tàu trong quan hệ với trọng lượng tàu khơng giới thiệu tại hình

2.20

Hình 2.19 Hình 2.20

Hình 2.21

Tùy thuộc trong lượng tàu khơng cĩ thể sơ bộ xác định tỷ lệ L/B và B/T tại hình 2.21

3 Phương pháp chuyển dịch của tàu hút trong công tác

3.1 Di chuyển nhờ các chân chống

Để di chuyển trong khi làm việc tàu hút được trang bị hệ thống chân chống phục vụ mục đích đưa tàu về trước hoặc lùi Nhờ sự trợ giúp các chân chống tàu hút có thể tiến hoặc lùi khi cần theo kiểu con người đi chân “cà khêu” trong các lễ hội các dân tộc vui nhộn

Hệ thống chân chống có thể chỉ gồm hai chân song có hệ thống sử dụng bốn chân Hình giới thiệu hệ thống di chuyển tàu gồm bốn chân Các cọc – chân chống được bố trí trên thiết bị lăn đặc biệt, tiến và lùi trong rãnh xác định khoét trong thân tàu Cọc chỉ có thể chuyển động theo trục đứng, được phép lên – xuống thông qua hệ thống nâng hạ Cụm thiết bị lăn chứa cọc, ngược lại chỉ được phép lăn lui – tới trong rãnh Thứ tự nâng hạ cọc giúp cho việc dịch chuyển về trước tàu hút được thể hiện qua bốn bước như trình bày tại hình

Để quét vùng rộng, dàn phay cùng đầu phay được phép chúi đến góc nhất định, đồng thời chuyển động quay sang trái – phải Sau một lần quay đầu phay quét trên một cung với chiều rộng xấp xỉ bước s như miêu tả tại hình 2.22

Hình 2.22 Dịch chuyển tàu hút nhờ hệ thống bốn chân chống

3.1 Dịch chuyển nhờ chân chống và neo tàu

Thông lệ tàu được trang bị hệ thống chân chống, trong đó hai cọc đứng đặt trong hệ thống dẫn động lên – xuống làm vai trò chính Hai chân tàu được bố trí phía lái Phía mũi tàu, theo qui ước của chúng ta là vùng bố trí dàn đỡ đầu phay và bản thân đàu phay Hệ thống thiết bị neo tàu thường được bố trí tại vùng này Hình 7 giới thiệu cách chuyển dịch tàu hút thường gặp Hai cọc chống kiêm “chân” của tàu mang ký hiệu 1, 2 đặt phía lái, nằm sau vách đuôi Tời neo số 3 và số 4 làm nhiệm vụ thu dây neo Quá trình dịch chuyển bước s và quay hết cung, từ góc -α/2 đến +α/2 được giới thiệu tại hình 7

Bước tiến s của tàu trong một chu trình công tác tính theo công thức:

2sinα

2 α

L

B=

4 Trang bị buồng máy

Trên các tàu hút bùn hiện đang sử dụng các kiểu máy động lực vẫn được dùng rộng rãi trong ngành thủy Máy hơi nước, tua bin khí, động cơ diesel, động cơ điện đang được sử dụng có hiệu quả trên tàu nhóm này Một vài ví dụ thực tế có thể giới thiệu tại đây

Tua bin khí được đưa vào tàu hút hùn với số lượng khiêm tốn Đến cuối

những năm tám mưới người ta đã thống kê, 7% tàu hút sử dụng nguồn động lực này Một trong những tàu hút dùng động lực tuabin khí được đóng tại Nhật bản Trên tàu trang bị bốn cụm máy chính với công suất tổng cộng 2940 kW, vòng quay máy 9200 v/ph Nhờ thiết bị giảm tốc, bơm bùn làm việc ở vòng quay trục 330 v/ph Ngoài tuabin khí vừa nêu cũng trên tàu đang đề cập còn trang bị cụm máy phát do động cơ diesel công suất 1176 kW lai

Động cơ diesel cho đến nay vẫn là nguồn động lực phổ biến nhất trên tàu hút

Trên một tàu hút năng suất 2500m3/h chúng ta có thể nhận thấy các kiểu máy diesel tham gia làm việc trên tàu Trên hình 8 chi tiết 5 giới thiệu máy diesel có nhiệm vụ quay bơm bùn 7 Hộp số 6 làm giảm vòng quay máy chính trước khi đưa vào bơm Cũng trên tàu này các cụm máy phát do động cơ diesel lai, ký hiệu 4, 3 là cụm thiết bị quay chân vịt cho tàu tự hành

5 Bơm hút bùn

Bơm hút bùn đang dùng trên các tàu thuộc nhóm bơm li tâm nguyên lý làm việc của bơm li tâm nước cùng bùn dịch chuyển trong bơm dưới áp lực của lực li tâm

do quá trình quay bánh công tác Mô hình bơm bùn nhóm này được trình bày tại hình 2.24 Dung dịch theo ống hút 1 đến bánh công tác 3 với các cánh 4 gắn trên đó bị quay theo bánh, bị hất văng để thoát theo ống xả 5 dưới áp lực xác định

Năng suất bơm bùn được chọn nhằm đáp ứng yêu cầu khai thác Công thức chung xác định năng suất Q, m3/h, của bơm bùn trên tàu tự hành có dạng:

V

Q= 60

trong đó : V – dung tích hầm chứa dung dịch của tàu tự hành, m3,

k – số lượng bơm, t – thời gian bơm đầy khoang, min

Công suất cần để đưa bơm vào hoạt động, tính bằng sức ngựa có dạng:

η

270

H Q

P= × , PS

trong đó Q – năng suất, tính bằng m3/h, H – cột áp, m cn, η - hiệu suất của bơm

Theo tài liệu thống kê, hiệu suất bơm bùn nằm trong khoảng 0,68 – 0,75 Những thông số chính của bơm bùn gồm:

D1 - đường kính đầu vào bánh công tác,

D2 - đường kính bánh công tác cùng cánh bơm,

b – chiều rộng cánh,

dBC – đường kính ống hút,

Z – số cánh,

H - chiều cao cột áp của bơm,

n – vòng quay bánh công tác, v/ph,

Công thức tính toán dùng cho bơm bùn được hiểu phổ thông dạng:

Chiều rộng cánh thường gặp b = 0,3D1

Hình 2.24 Mô hình bơm bùn

Giá trị các góc β1 và β2 , hình 2.23, nằm trong phạm vi sau:

β1 = 15 ÷ 20°

β2 = 10 ÷ 15°

Hình 2.25 Vòng quay trục bánh công tác của bơm n = 180 v/ph cho các tàu hút bùn năng suất cao 2500 – 3000m3/h, trong khi n = 320 – 350 v/ph trên các tàu năng suất 700 – 1000m3/h Tàu hút năng suất không cao, khoảng từ 150 – 350 m3/h trang bị bơm quay nhanh hơn, n = 400 – 500 v/ph

Giống chân vịt tàu thủy, số cánh bơm chỉ từ Z = 3 hoặc 4, 5 cánh Bố trí cánh trên bánh công tác khá đa dạng Ba cách bố trí thông dụng được giới thiệu tại hình 2.26 dưới đây