Đồ án thiết kế tàu kéo tại đà nẵng

Các thông số tính toán của tàu: .... Các thông số chủ yếu của tàu thiết kế và tàu mẫu.. Nước ta nằm ở khu vực Đông Nam Á,có đường bờ biển dài hơn 3200km,nằm vào vị trí rất thuận tiện cho

CÁC KÝ HIỆU VIẾT TẮT 5

LỜI NÓI ĐẦU 8

CHƯƠNG I : TÍNH TOÁN KÍCH THƯỚC CHÍNH CỦA TÀU 10

1.1.Giới thiệu đề tài 10

1.2.Đặc điểm loại tàu thiết kế 10

1.3.Tìm hiểu vùng hoạt động của tàu 11

1.4.Tàu mẫu-Phân cấp tàu 11

1.4.1.Tàu mẫu 11

1.4.2 Phân cấp tàu 12

1.5.Tính toán kích thước và các hệ số 12

1.5.1 Chiều dài tàu 12

1.5.2 Chiều rộng tàu B 13

1.5.3 Chiều chìm tàu T 13

1.5.4 Chiều cao mạn H 13

1.5.5 Hệ số béo thể tích δ 13

1.5.6 Hệ số béo đường nước α 13

1.5.7 Hệ số béo sườn giữa β 14

1.5.8 Hệ số béo dọc θ 14

1.6 Nghiệm lại lượng chiếm nước 14

1.6.1 Theo phương trình lực nổi 14

1.6.2 Nghiệm lại các tỉ lệ kích thước 15

1.6.3 Nghiệm lại lượng chiếm nước theo trọng lượng thành phần 16

1.7 Xác định mạn khô 21

1.7.1 Các thông số tính toán của tàu: 21

1.7.2 Chiều dài các thượng tầng của tàu 22

1.7.3 Hiệu chỉnh mạn khô 22

CHƯƠNG II TÍNH TOÁN THIẾT KẾ TUYẾN HÌNH 27

2.1.Thuyết kế tuyến hình 27

2.1.1 Chọn tỉ số đồng dạng 27

2.1.2 Các thông số chủ yếu của tàu thiết kế và tàu mẫu 27

2.1.3 Các tỉ số đồng dạng: 28

2.1.4 Kiểm nghiệm và hiệu chỉnh tuyến hình: 28

2.1.5 Diện tích sườn 32

2.1.6 Nghiệm lại lượng chiếm nước 38

CHƯƠNG III : BỐ TRÍ CHUNG 43

3.1 Giới thiệu chung 43

3.2.Đặc điểm chủ yếu 43

3.3 Phân khoang: 44

3.3.1 Dưới boong chính 44

3.3.2 Bố trí trên boong chính 45

3.3.3 Bố trí trên boong cứu sinh 45

3.3.4 Boong lầu lái và nóc lầu lái 45

3.4.Trang thiết bị 46

3.4.1 Giới thiệu chung 46

3.4.2 Thiết bị lái 46

3.4.3 Thiết bị neo 47

3.4.7 Thiết bị tín hiệu 51

3.4.8 Thiết bị hàng hải 52

3.4.9 Thiết bị cứu hỏa 53

3.4.10 Trang thiết bị buồng, phòng 53

3.4.11 Hệ thống giao thông 53

3.4.12 Hệ thống thông gió 54

CHƯƠNG IV : TÍNH BONGJEAN-THỦY LỰC 55

4.1.Tính toán Bongjean: 55

4.1.1.Phương pháp tính : 55

4.1.2.Bảng tính toán Bongjean : 56

4.1.3.Vẽ đồ thị Bongjean 67

4.2.Tính toán các yếu tố thủy lực: 67

4.2.1.Nhóm 1: Các yếu tố của đường nước 67

4.2.2.Nhóm 2 : Các yếu tố thân tàu : 77

CHƯƠNG V : CÂN BẰNG-ỔN ĐỊNH 81

5.1 Giới thiệu chung 81

5.2.Tính toán và vẽ đường cong tay đòn ổn định hình dáng lθ 81

5.2.1.Dựng sườn Trêbưsep 81

5.2.2.Phương pháp tính toán 82

5.2.3.Kết quả tính toán 84

5.3.Tính toán và kiểm tra ổn định 106

5.3.1.Tài liệu sử dụng và các trạng thái kiểm tra 106

CHƯƠNG VI : KẾT CẤU VÙNG MŨI 117

6.1.Giới thiệu chung 117

6.1.1.Thông số chính của tàu 117

6.1.2.Hệ thống kết cấu,khoảng sườn thực 118

6.2.Tính quy cách cơ cấu 120

6.2.1.Chiều dày cơ cấu 120

6.2.2.Kết cấu đáy vùng mũi tàu 122

6.2.3.Kết cấu mạn vùng mũi tàu 124

6.2.4.Kết cấu boong vùng mũi 126

6.2.5.Kết cấu vách 130

6.2.6.Sống mũi 133

6.2.7.Qui cách các cơ cấu khác 133

KẾT LUẬN 134

TÀI LIỆU THAM KHẢO 135

Chiều dài tàu/Chiều dài thiết kế tàu L/Ltk (m) Chiều dài toàn bộ/Chiều dài tính toán Loa/ LTT (m)

Chiều dày cơ cấu t (mm)

Nước ta nằm ở khu vực Đông Nam Á,có đường bờ biển dài hơn 3200km,nằm vào

vị trí rất thuận tiện cho ngành giao thông vận tải đường thủy phát triển.Hiện nay do điều kiện khách quan ngành giao thông vận tải đường thủy nước ta đang phát triển với một trình độ nhất định.Với sự quan tâm của Đảng và Nhà nước,ngành giao thông vận tải đường thủy nước ta được đầu tư và phát triển cao hơn nữa về mọi mặt

Để đáp ứng về nguồn nhân lực cho ngành tàu thủy Việt Nam nói chung và khu vực Miền Trung nói riêng.Được sự cho phép của Bộ Giáo Dục và Đào Tạo,Trường Đại Học Bách Khoa mở khóa đào tạo đầu tiên về chuyên ngành tàu thủy.Lớp Kỹ Thuật Tàu Thủy đầu tiên của trường được ra đời

Với trường đây là ngành học mới và lạ nên những ngày tháng đầu đặt nền móng cho ngành còn gặp nhiều khó khăn.Với sự tận tình dậy dỗ và chia sẽ các kinh nghiệm quí báu của các Thầy Cô trong Khoa Cơ Khí Giao Thông đã giúp chúng em hiểu và biết thêm rất nhiều điều.Đã cho chúng em thật nhiều kiến thức về ngành

Sau khi được trang bị những kiến thức chuyên môn và được tiếp cận với thực tế tại các nhà máy đóng tàu : Nhà máy đóng tàu Sông Thu,nhà máy đóng tàu X50,và đặc biệt là nhà máy đóng tàu Dung Quất-Quảng Ngãi Em đã được nhà trường giao đề tài :

“Thiết kế tàu kéo 2x600HP hoạt động tại Cảng Đà Nẵng”

1 Lí do,mục đích chọn đề tài: Hiện nay ngành đóng tàu đã đang là một ngành công nghiệp mũi nhọn của nước ta vì vậy đối với sự phát triển của mỗi nhà máy thì sự phục

vụ của các tàu kéo là hết sức quan trọng chính vì điều này nên em đã quyết định chọn

đề tài : Thiết kế tàu kéo 2x600HP hoạt động tại Cảng Đà Nẵng

2 Phương pháp và phạm vi nghiên cứu đề tài: Đề tài của em được nghiên cứu, thiết kế dựa theo tàu mẫu có thực Quá trình tính toán thiết kế dựa trên những kiến thức chuyên môn đã nắm bắt được, nghiên cứu các tài liệu chuyên ngành đóng tàu, tìm hiểu hồ sơ thiết kế tàu tại nhà máy đóng tàu, đặc biệt là những góp ý quý báu của các thầy hướng dẫn

Với sự nỗ lực hết sức của bản thân và với sự giúp đỡ tận tình của thầy T.S Trần Văn Luận cùng với sự đóng góp ý kiến đầy bổ ích của các bạn trong lớp em đã hoàn thành nhiệm vụ đƣợc giao

Tuy nhiên với kiến thức,kinh nghiệm thực tế cùng với thời gian tìm tòi tài liệu tham khảo còn nhiều hạn chế nên đề tài của em không tránh khỏi những thiếu sót.Em kính mong các thầy cô cùng toàn thể tất cả các bạn giúp đỡ em để em nhận thấy chỗ thiếu sót của mình.Để đề tài của em đƣợc hoàn chỉnh hơn

Em xin chân thành cảm ơn các thầy,cô giáo cùng toàn thể các bạn

Đà Nẵng , ngày tháng năm 2012

Sinh viên thực hiện Tăng Văn Chén

1.1.Giới thiệu đề tài

Tên đề tài : Thiết kế tàu kéo 2x600HP

Vùng hoạt động : Cảng Đà Nẵng

Giáo viên hướng dẫn : T.S Trần Văn Luận

1.2.Đặc điểm loại tàu thiết kế

Tàu kéo Cảng là tàu làm dịch vụ trong cảng Nhiệm vụ chủ yếu của tàu là lai dắt các tàu lớn cập bến an toàn và rời khỏi cảng dễ dàng

Đặc điểm của tàu này là sức kéo đủ lớn để kéo các tàu cỡ lớn ra vào cảng Do đó công suất của máy chính phải đủ lớn để có thể làm những công việc trên

Tàu hoạt động trong vùng cảng, trong điều kiện hạn hẹp giữa các tàu và giữa cầu cảng với tàu nên kích thước của tàu hạn chế đến mức có thể

Tính quay trở là một tiêu chuẩn đánh giá khả năng hoạt động của tàu, tàu hoạt động trong điều kiện chật hẹp nên đòi hỏi tính quay trở cao Khi thiết kế cần làm mọi biện pháp cần thiết để nâng cao tính quay trở cho tàu

Vùng hoạt động của tàu chủ yếu trong khu vực cảng nên lượng dự trữ nhiên liệu, lương thực thực phẩm, nước ngọt, chỉ dự trữ ở mức thấp nhất Thông thường từ 3-5 ngày Các trang bị trên tàu cũng giảm đến mức có thể

Vận tốc kéo của tàu thường vào khoảng 3-6HL/h, yêu cầu chủ yếu của tàu là chân vịt phải tạo lực đẩy đủ lớn ở chế độ kéo

Tầm nhìn của Thuyền trưởng phải đoạt ở mức cao nhất, việc bố trí cabin, thiết bị phải đảm bảo được tầm nhìn bao quát của Thuyền trưởng

Việc lựa chọn và lắp đặt máy chính phải phù hợp với kích tàu, không gian buồng máy và có lợi cho sức đẩy của tàu

Cảng Đà Nẵng gồm 2 khu vực; Cảng Tiên Sa và Cảng Sông Hàn

 Vị trí Trạm hoa tiêu: 16010’’ độ vĩ bắc, 108011’’ độ kinh đông

 Chế độ thủy triều: Bán nhật triều (chênh lệch bình quân 0,9 m)

 Tổng diện tích bãi chứa hàng: 125.350 m2

 Tổng diện tích kho chứa hàng: 22.764 m2

 Tổng chiều dài cầu bến: 1.482 m

 Năng lực bốc dỡ hàng hóa: 3-4 triệu tấn/năm

 Thời gian lam việc 24/24

 Gió mùa:

 Mùa đông kéo dài từ tháng 9 đến tháng 1, hướng gió Đông Bắc

 Mùa hạ từ tháng 2 đến tháng 8, hướng gió Đông Nam

 Tốc độ gió vào khoảng cấp 4-5 đôi khí cấp 6, có khi đoạt cấp 7

 Lượng mưa trung bình hàng năm 2.504 mm/năm

 Lượng mưa cao nhất vào tháng 10, tháng 11 từ 550-100 mm/tháng

 Thấp nhất vào tháng 1,2,3,4 trung bình từ 23-40mm/tháng

1.4.Tàu mẫu-Phân cấp tàu

1.4.1.Tàu mẫu

Các tàu được chọn làm tàu mẫu phải thỏa mãn các điều kiện như sau:

- Chức năng và công dụng gần giống với tàu thiết kế

- Vùng hoạt động giống với tàu thiết kế

- Kích thước chủ yếu không sai khác quá lớn với tàu thiết kế

- Tỉ lệ kích thước và các hệ số béo gần giống với tàu thiết kế

Bảng 1-1 : Thông số tàu mẫu

1.4.2 Phân cấp tàu

Qua tìm hiểu về vùng hoạt động cũng như năng lực của công ty Tàu kéo 2x600HP

được thiết kế theo qui phạm và phân cấp đóng tàu biển vỏ thép 2003, cấp tàu thiết kế

VRIII

1.5.Tính toán kích thước và các hệ số

1.5.1 Chiều dài tàu

Với tàu kéo hạn chế cấp VRIII [5],thiết bị đẩy là chong chóng ta áp dụng công thức Bogdanov ( 1 _Công thức 2-81/trang 74)

)(50

Ne = 1200HP : Công suất máy

A = 11 : Hệ số đối với máy diesel nhẹ thì A = (9÷15)

Do tàu kéo là tàu kéo cảng nên cần tính cơ động cao, kết hợp với thống kê tàu mẫu chọn L = 24 (m)

Tên tàu Công suất

máy (HP)

D (T)

Kích thước chủ yếu

Tàu kéo

1000HP 2x500 330 23,80 8,90 4,20 2,90 2,67 3,07 1,45 0,54 Tàu kéo

2x755HP 2x755 192 19,29 7,50 3,75 2,55 2,57 2,94 1,47 0,52 Tàu kéo

1600HP 2x800 250 24,46 7,60 3,60 2,70 3,22 2,81 1,33 0,49

N = 1200CV : Công suất máy

E = 4,3 : Hệ số,với máy diezel nhẹ thì E = (4÷5,7)

Từ kết quả trên kết hợp với thống kê tàu mẫu chọn B = 7,5 (m)

Theo  1 /trang 78 đối với tàu kéo cảng Simson kiến nghị chọn hệ số béo thể tích

δ =(0,45÷0,55), kết hợp với thống kê tàu mẫu Sơ bộ ta chọn δ = 0,49

1.5.6 Hệ số béo đường nước α

Theo  2 /trang 59 giá trị cho phép của α =(0,75÷0,85) Kết hợp với thống kê tàu mẫu Sơ bộ ta chọn α = 0,84

Do trị số L/B và hệ số δ của tàu kéo tương đối nhỏ cho nên β thường nằm trong khoảng β = (0,6÷0,89) Theo  1 /trang 78, kết hợp với với thống kê tàu mẫu Sơ bộ ta chọn β = 0,86

1.5.8 Hệ số béo dọc φ

Theo  3 /trang 40 ta có hệ số béo dọc tính theo công thức :

0, 490,570,86







Kết hợp với thống kê tàu mẫu ta chọn θ = 0,62

Như vậy: Kích thước chủ yếu và các hệ số của tàu được chọn sơ bộ như trong sau

Bảng 1-2 :Thông số tàu thiết kế

1.6 Nghiệm lại lượng chiếm nước

1.6.1 Theo phương trình lực nổi

Theo phương trình lực nổi ta có :

Tỉ số H 1, 3

T  : Ảnh hưởng đến khả năng chống chìm và chống hắt nước lên boong của tàu

Tỉ số B 2,88

T  : Có quan hệ đến tính ổn định và sức cản của vỏ tàu

Qua thống kê tàu mẫu và số liệu thống kê trong [2] ta thấy các hệ số trên đảm bảo tính hàng hải của tàu

Kích thước chủ yếu của tàu cho theo bảng sau

12 Lượng chiếm nước D 256 Tấn

1.6.3 Nghiệm lại lượng chiếm nước theo trọng lượng thành phần

Với LxG = 3406,60 tra bảng và nội suy, ta có: W = 65

Thay vào trên suy ra: P01 = 98,85(T A) = 89,67(T)

 Trọng lượng hệ thống tàu

P02 =q02 D

 Trọng lượng buồng máy và đường trục chân vịt

Trong đó: Trọng lượng thuyền viên kể cả hành lý 100kg/người

Trọng lượng lương thực 3kg/người/ngày Trọng lượng nước 100kg/người/ngày Thời gian hành trình cả đi lẫn về 3 ngày đêm Biên chế làm việc trên tàu 1 thuyền trưởng, 1 máy trưởng, 5 thủy thủ Tổng cộng 7 người làm việc trên tàu

Chọn máy của hãng CATERPILLAR / MỸ

Công suất định mức : 600 (bhp) / 447 (kw)

Suất tiêu hao nhiên liệu máy chính : 113,2 (l/h) = 242,56 (g/kw.h)

Suất tiêu hao dầu bôi trơn : 64 (l/h) = 137,13 (g/kw.h)

Theo [4]/CT (1.26)/trang 19 ta có : P08 =Pn.hl +Pdn

Trong đó : Pn.hl = k1 ge.Ne.t.10-6

t : Thời gian hành trình Chọn t = 3 (ngày) = 72 (h)

ge : Suất tiêu hao nhiên liệu máy chính

gd : Suất tiêu hao dầu bôi trơn

Ne : Công suất máy chính Ne = 1200 (CV) = 894 (kw) Vậy : Pn.hl = k1.ge.Ne.t.10-6 = 1,25.242,56.10-6.894.72 = 19,5 (Tấn)

Pdn = Ne.gd.t 10-6 = 894.137,13.72.10-6 = 8,8 (Tấn) Suy ra: P08 =Pn.hl + Pdn = 19,5 + 8,8 = 28,3 (Tấn)

Đảm bảo sai số cho phép Vậy lượng chiếm nước của tàu thoả mãn

1.6.4 Kiểm nghiệm thiết kế sơ bộ

 Kiểm tra sơ bộ theo ổn định ban đầu

Chiều cao tâm nghiêng ban đầu h0min được tra bảng (2-60)/117 tàu liệu [1] Với tàu kéo : h0min= 0,5÷0,7 (m)

Trong đó :

ZC : Cao độ tâm nổi.Được xác định theo [1]/ trang 406 CT (6 -189)

) ( 642 , 1 49 , 0 84 , 0

84 , 0 6 , 2

Ở trạng thái tàu không KG=(0,75÷0,9) Chọn KG = 0,65

r0 bán kính ổn định ngang.Được tính theo công thức (6-250)/407 STĐT1

Vậy h0=1,642+2,73 -2,38 =1,122 (m) Suy ra h0=1,99 > h0min =(0,5÷0,7) thỏa mãn

 Kiểm nghiệm chu kỳ lắc ngang

Để thỏa mãn chu kỳ lắc ngang khi tàu trên nước tĩnh thì đối với tàu kéo:

C B

s h



Trong đó : C là hệ số.Theo thống kê ta chọn C=0,87

Vậy  > ηmin =(6÷10) s => Tàu đảm bảo điều kiện lắc ngang

Bảng 1-4 : Thông số tính toán mạn khô

4 Chiều dài đường nước tại 0,85Dmin 21,54 m

4 96% chiều dài đường nước tại 0,85Dmin 20,67 m

5 Chiều dài 2 đường vuông góc tại 0,85Dmin 23,35 m

6 Chiều dài tính toán mạn khô Lf 24,00 m

7 Chiều dày dải tôn mép boong tmb 8,00 mm

8 Chiều cao mạn khô tính toán Dmin + tmb 0,808 m

Bảng 1-5 : Chiều dài các thƣợng tầng của tàu Tên gọi S(m) h(m) htc(m) III/V bs(m) Bs(m) VI/VII E(m)

Trong đó : S : Chiều dài của thƣợng tầng

h : Chiều cao thực tế của thƣợng tầng

htc : Chiều cao tiêu chuẩn của thƣợng tầng

bs : Chiều rộng thƣợng tầng

Bs : Chiều rộng tại giữa thƣợng tầng

E : Chiều dài thiết thực của thƣợng tầng

 Hiệu chỉnh mạn khô vùng giữa tàu

Hiệu chỉnh mạn khô theo chiều dài tàu

0,85 0,85

Wax( H;0,96 H) ax(24,5;23,68) 24,5

Chiều dài tính toán của thƣợng tầng: E = E1 + E2

Hiệu chỉnh mạn khô theo hệ số béo CB

Theo [5]/Phần 11/Mạn khô/Mục 4.4.3/Trang 50 ta có CB = 0,49<0,68 Nên không cần hiệu chỉnh mạn khô theo hệ số béo CB

Hiệu chỉnh mạn khô theo chiều cao mạn H

Theo [5]/Phần 11/Mạn khô/Mục 4.4.4/Trang 50 ta có :

Tỷ số 24 7, 06 15

3, 4

f L

H    Nên mạn khô đƣợc tăng thêm một lƣợng là:

2

24( ) (3, 4 ).50 90

f L

Trong đó :

2450

0, 48 0, 48

f L

R   Với Lf < 200 m

Hiệu chỉnh mạn khô theo chiều dài thiết thực của thƣợng tầng

Theo [5]/Phần 11/Mạn khô/Mục 4.4.6/Bảng 11/4.7/Trang 50, ta có

f L

Nên ta hiệu chỉnh mạn khô theo tỷ lệ

f

E L

(4)x(6)+(7) Công thức Giá trị

Trụ lái

AP 25.(L/3+10) 454,16 1 454,16 240 0 240 1/6 từ

AP 11,1.(L/3+10) 201,65 3 604,09 154 0 462 1/3 từ

FP 22,2.(L/3+10) 403,3 3 1210,0 472 200 1616 Trụ mũi

FP 50.(L/3+10) 908,33 1 908,33 959 450 1409

Mạn khô vùng giữa tàu: Fgiữa= H – T = 3,4 – 2,6 = 0,8 (m) = 800 (mm)

Suy ra: Fgiữa> Fđc .Thỏa mãn qui phạm mạn khô

 Hiệu chỉnh mạn khô vùng mũi tàu

Mạn khô vùng mũi tàu đo tại đường vuông góc mũi: Fm= 1763(mm)

Mạn khô tối thiểu tính theo công thức

Kết luận: Các thông số tính toán hoàn toàn thỏa mãn với các yêu cầu về ổn định, lắc

ngang và thỏa mãn các điều kiện khác theo qui phạm Vậy ta chọn kích thước chính của tàu thiết kế như sau:

Bảng 1-7 : Thông số tàu thiết kế

Kích thước chủ yếu

Tàu thiết kế 2x600 236,7 24,00 7,50 3,40 2,60 3,20 2,88 1,31 0,49 Tàu mẫu 2x800 257,2 24,46 7,60 3,60 2,70 3,22 2,81 1,33 0,50

Kiểm tra các tỉ lệ kích thước,vận tốc,lượng chiếm nước:

∆L/Ltk= 100% 0, 04 0,16%

24,5

tk m tk

L L L

B B B

T T T

24, 46

tk m

L k

L

2

7,5 0,987

7, 6

tk m

B k

B

3

2, 6 0,963

2, 7

tk m

T k

2.1.4 Kiểm nghiệm và hiệu chỉnh tuyến hình:

Dựa trên bảng vẽ tuyến hình vừa xây dựng, ta liệt kê vị trí các mặt cắt tuyến hình

và bảng trị số tuyến hình tàu:

Sn Hoành độ TT Cao độ Sn Tung độ

Từ bảng trị số tuyến hình ta tính diện tích đường sườn lý thuyết như sau:

2.1.6 Nghiệm lại lượng chiếm nước

Dựa vào diện tích các đường sườn vừa tính ta lập bảng tính thể tích chiếm nước và

mô men quán tính diện tích so với mặt phẳng sườn giữa :

236, 7 230 100% 100% 2,83%

236, 7

D D D

408,56

i i C