Luận văn tốt nghiệp thiết kế tàu chở than, tải trọng 25000t, chạy tuyến việt nam indonesia, tốc độ v = 15,2 knots, chạy tuyến đường việt nam (sài gòn) – indonesia (tanjung priok)

PHẦN I TUYẾN ĐƯỜNG – TÀU MẪU 1.1.TUYẾN ĐƯỜNG Với đề thiết kế tàu chở than, tải trọng 25000 t, chạy tuyến Việt Nam - Indonesia, tốc độ v = 15,2 knots, chạy tuyến đƣờng Việt Nam (Sài Gòn) – Indonesia (Tanjung Priok) 1.2 “CẢNG SÀI GÕN” 1.2.1 “Vị trí địa lý cảng” Vị trí Cảng : 10°48‟ vĩ độ Bắc - 106°42‟ kinh độ Đông 1.2.2 Đặc điểm khí hậu thuỷ văn “ Nằm vùng nhiệt đới gió mùa, nhƣ số tỉnh Nam khác, Thành phố Hồ Chí Mình bốn mùa: xuân, hạ, thu, đông rõ rệt, nhiệt độ cao mƣa quanh năm (mùa khô mƣa) Trong năm Thành phố Hồ Chí Minh có mùa biến thể mùa hè: mùa mƣa – khô rõ rệt Mùa mƣa đƣợc tháng tới tháng 11 (khí hậu nóng ẩm, nhiệt độ cao mƣa nhiều), mùa khô từ tháng 12 tới tháng năm sau (khí hậu khô mát, nhiệt độ cao vừa mƣa ít).” 1.2.3 Nhiệt độ Nhiệt độ khu vực thay đổi  Nhiệt độ cao tuyệt đối 400C  Nhiệt độ trung bình hàng năm vào mùa hè (từ tháng - tháng 8) khoảng 270C, vào mùa đông (từ tháng 12 - tháng 2) 160C ÷170C  Nhiệt độ thấp tuyệt đối 13,80C (tháng 1) 1.2.4 Độ ẩm “Biến thiên độ ẩm tƣơng ứng với trình mƣa, thời kỳ mƣa nhiều độ ẩm lớn thời kỳ mùa khô, độ ẩm nhỏ” Độ ẩm trung bình nhiều năm: 79,5% Độ ẩm trung bình tháng cao nhất: 80% Độ ẩm cực tiểu tuyệt đối: 74,5% 1.2.5 Gió “ Thành phố Hồ Chí Minh chịu ảnh hƣởng hai hƣớng gió gió mùa Tây – Tây Nam Bắc – Ðông Bắc Gió Tây – Tây Nam từ Ấn Độ Dƣơng, tốc độ trung bình 3,6 m/s, vào mùa mƣa Gió Gió Bắc – Ðông Bắc từ biển Đông, tốc độ trung bình 2,4 m/s, vào mùa khô Ngoài có gió mậu dịch theo hƣớng Nam – Đông Nam vào khoảng tháng tớitháng 5, trung bình 3,7 m/s.” 1.2.6 Mưa “Lƣợng mƣa trung bình thành phố đạt 1.949 mm/năm, năm 1908 đạt cao 2.718 mm, thấp xuống 1.392 mm vào năm 1958 Một năm, thành phố có trung bình 159 ngày mƣa, tập trung nhiều vào tháng từ tới 11, chiếm khoảng 90%, đặc biệt hai tháng Trên phạm vi không gian thành phố, lƣợng mƣa phân bố không đều, khuynh hƣớng tăng theo trục Tây Nam – Ðông Bắc Các quận nội thành huyện phía bắc có lƣợng mƣa cao khu vực lại.” 1.2.7 Bão “ Có thể nói Thành phố Hồ Chí Minh thuộc vùng gió bão “ 1.2.8 Thuỷ triều Chế độ thuỷ triều : Nhật triều Chênh lệch bình quân :4m Mớn nƣớc cho tàu vào : 9.5 m cảng 13.5 m bến phao Cỡ tàu lớn tiếp nhận đƣợc: 65 000 DWT 1.2.9 Dòng chảy “Dòng chảy đo khu vực phía trƣớc bến cho thấy tốc độ dòng chảy điển hình lúc triều xuống nhanh so với lúc triều lên “ “Tốc độ dòng chảy lớn lúc triều xuống 0,6m/s (khoảng 1,2 Knots) lúc triều lên 0,85m/s (khoảng 1,7 knots).” Trong khu vực Cảng dòng chảy chủ yếu chạy theo hƣớng bờ biển 1.2.10 Cơ sở hạ tầng thiết bị Cầu bến: Dài ( m ) Sâu ( m ) Loại tàu/Hàng Cầu số 300 Hàng rời/than Cầu số 250 10.5 Hàng rời/than Cầu số 150 4.5 Hàng bao kiện /than Tên Số hiệu Bến phao : 02 bến Bến neo đậu tàu : Độ sâu : - 21m Bến neo đậu Sà lan : Độ sâu : - 3m Kho bãi: Tổng diện tích mặt: 200,000 m2, : Kho bãi: 200,000 m2 Lực chứa tổng cộng: 600,000MT Thiết bị chính: Thiết bị Số lƣợng Lực nâng/ tải/ công suất Cẩu trục poóc-tích 250 MT/giờ-cẩu Máy rót băng tải 800 MT/giờ-máy Máy rót băng tải 1,600 MT/giờ-máy Xe gạt hầm hàng 30 CV/chiếc Tàu lai tổng c/suất 5.000CV 1.2.11 Hàng hoá thông quan Năm Tổng cộng Xuất khấu Nhập Trong ( MT ) ( MT ) khẩu(MT) nƣớc(MT) 2002 6.164.443 5.529.162 635.281 - 554 2003 7.200.000 5.900.000 1.300.000 - 561 2004 10.167.202 8.745.225 1.421.997 - 694 2005 12.603.083 11.159.475 - 1.743.608 1.128 2006 15.500.500 13.434.000 - 2.066.000 1.506 2007 20.348.665 17.894.451 - 2.454.214 2.014 2008 13.431.000 13.431.000 - 11.801.000 2.186 2009 10.714.000 7.667.000 3.047.000 2.543 2010 21.230.586 330.000 17.174.163 3.726.423 4.300 1.2.12 Các dịch vụ “Bốc xếp than chuyển tải Quản lý khai thác tuyến luồng bến cảng Dịch vụ lai dắt cứu hộ Dịch vụ xuất nhập hàng hóa Dịch vụ hàng hải, du lịch, Bốc xếp hàng hóa than” 1.3 CẢNG TANJUNG PRIOK (INDONESIA) 1.3.1 Vị trí địa lý “Là cảng lớn Indonesia Cảng nằm vĩ độ 6o1‟ Nam kinh độ 106o86‟ Đông” Cảng Tanjung Priok nằm phía bắc thủ đô Giacácta Cảng cho phép loại tàu có kích thƣớc sau vào : Tàu hàng rời : Trọng tải 232.000 DWT , chiều dài LOA = 300 m , B = 50 m , chiều chìm d = 15.2 m Tàu khách : Chiều chìm d = 11.0 m Tàu dầu : Chiều chìm d = 11.6 m 1.3.2 Khả thông quan “Cảng Tanjung Priok trung tâm kinh tế Indonesia, tƣơng lai trở thành trung tâm kinh doanh khu vực Đông Nam Á Nó cảng xuất than lớn giới với 500 triệu tấn, 107 triệu dầu, 40 triệu tàu dầu cọ, 43 triệu hang hóa 42 triệu Công-ten-nơ tiêu chuẩn(TEU) vào năm 2030.” “Trong năm 2007 - 2008, cảng Tanjung Priok bốc xếp khoảng 89 triệu than,một số lƣợng hàng khổng lồ Ngoài ra,cảng bốc xếp 1,3 triệu nhôm, triệu loại hàng rời khác, nhiều loại hàng khác bao gồm: thép, nhiên liệu hoá thạch, phân bón,gỗ ép, ngũ cốc.” “Cảng Tanjung Priok có sở hạ tầng đảm bảo để bốc xếp nhiều loại hàng với chủng loại khác nhau.” “ Hầu hết hàng hoá mậu dịch qua cảng than, nhiên cảng có phƣơng tiện để bốc xếp hàng bách hoá, hàng rời container.” “Đặc điểm khí hậu thủy văn”: Tỷ trọng nƣớc: 1000 – 1023 kg/m3 “Cảng Tanjung Priok nằm vùng khí hậu nhiệt đới gió mùa mƣa nhiều vào tháng 7, tháng Gió bão yếu tố đặc trƣng tháng 8.” “Gió đông nam hoạt động thời gian mùa hè, nhiên có gió đông bắc thổi đến làm mát vùng, có lúc lại có gió tây bắc khô nóng thổi vào gây cảm giác nóng khó chịu cho ngƣời.” “Nhiệt độ cao tháng 27,2oC thấp 19,5oC Nhiệt độ cao tháng 17,2oC thấp 7,7oC “ Lƣợng mƣa bình quân năm là: 2103 mm Tốc độ gió trung bình: 13 km/h “Thủy triều:cảng Tanjung Priok chế độ bán nhật triều không Biên độ dao động thủy triều khoảng m” Chiều sâu luồng 15,2 m 1.3.3 Tình trạng trang thiết bị: Cơ sở hạ tầng cảng Tanjung Priok bao gồm cầu tàu với phƣơng tiện xếp dỡ đại,và bao gồm kho bãi Chúng đƣợc liên kết với hệ thống đƣờng sắt địa phƣơng quốc gia Cảng gồm khu vực: a) The Basin(lưu vực sông): Là khu vực để bốc xếp hàng tổng hợp bao gồm containers, ngũ cốc cảng sửa chữa tàu b) The Main Shipping Channel ( khu kênh ): Là khu vực để bốc xếp dầu, than phục vụ cho tập trung hàng rời: đồng, chì, kẽm - Khu Dyke số 1: Cầu tàu có sâu 12,8 m,chiều dài cầu tàu Dyke số 238 m Cầutàu tiếp nhận tàu có trọng tải đến 140.000 với chiều rộng lớn 50m, mớn nƣớc lớn 12,5 m(kể thủy triều) Cầu tàu Dyke số có kết cấu bê tông cốt thép nối liền với đƣờng Loại hàng bốc xếp bến Dyke số sản phẩm dầu mỏ Ngoài cầu tàu Dyke số phục vụ cho du thuyền - Khu Dyke số “Cầu tàu có chiều chìm thiết kế 12,8 m,chiều dài cầu tàu Dyke số 238 m” “Cầutàu tiếp nhận tàu có trọng tải đến 40.000 DWT với chiều rộng lớn 26 m; mớn nƣớc lớn 12,5 m (kể thủy triều)” “Cầu tàu tiếp nhận tàu lúc với suất bốc xếp 1200 T/h” “Khu Dyke số đƣợc sử dụng để tập trung quặng với nhà kho riêng biệt có lực chứa lần lƣợt là”:  Kho 1:6500 m3  Kho 2:2500 m3  Kho 3:5500 m3  Kho 4:7500 m3  Kho 4:6500 m3 - Khu Dyke số 4&5 Mỗi cầu tàu có sâu 16,5 m,tổng chiều dài cầu tàu 558 m Cầu tàu tiếp nhận tàu có trọng tải đến 180.000 với chiều rộng lớn 47m, mớn nƣớc lớn 15,74 m (không kể thủy triều) cầu tàu xếp dỡ tàu lúc(mỗi cầu tàu xếp dỡ tàu) với suất 3000 T/h cho tàu tối đa 2500 T/h/tàu Loại hàng bốc xếp bến Dyke số &5 than Băng tải có tầm với 29,2 m ; di chuyển đƣờng ray dài 490 m , chiều cao lớn 18,5 m - Khu Mayfield số Hiện dang đợc nâng cấp nối thêm đoạn cầu tàu dài 265 m với khu vực cũ để nâng cao lực xếp dỡ tăng thêm diện tích kho bãi - Khu BHP Chiều dài 205 m, chiều sâu 7,9 m Dùng để chứa xếp dỡ nhựa đƣờng thùng chứa nhiệt độ cao c) Kooragang (khu kooragang) Là khu vực để bốc xếp than sản phẩm phân bón , quặng nhôm Vùng có chiều sâu luồng lạch 15,2 m bao gồm bến tàu sau: - Khu Kooragang & 6: Mỗi cầu tàu có chiều chìm thiết kế 16,5 m,tổng chiều dài cầu tàu 976 m Cầu tàu tiếp nhận tàu có trọng tải đến 232.000 với chiều dài lớn 300 m ,chiều rộng lớn 50 m,mớn nƣớc lớn 15,74m (không kể thủy triều), cầu tàu xếp dỡ tàu lúc(mỗi cầu tàu xếp dỡ tàu) với suất 10500 T/h với tàu Loại hàng bốc xếp bến Kooragang & than Nhà kho lực chứa 3.000.000 - Khu Kooragang số 3: Cầu tàu có chiều chìm thiết kế 13,5 m , chiều dài cầu tàu Kooragang số 190 m Cầu tàu tiếp nhận tàu có trọng tải đến 74.000 với chiều dài lớn 255 m , chiều rộng lớn 35 m,mớn nƣớc lớn 13,2 m (kể thủy triều) Năng suất bốc xếp thiết kế x 550 T/h (nhôm) Loại hàng bốc xếp bến Kooragang số hàng rời (nhôm, than cốc …) - Khu Kooragang số 2: Cầu tàu có chiều dài 182 m ; chiều sâu 11,6 m Cầu tàu tiếp nhận tàu có trọng tải đến 40.000 với chiều dài lớn 230 m, chiều rộng lớn 30 m, mớn nƣớclớn 11,3 m(kể thủy triều) Cầu tàu tiếp nhận tàu lúc với suất bốc xếp tàu 4000 T/h Cần cẩu tầm với 2,5 -30,0 m chiều cao lớn 10,8 m 04 xe lửa với khả chuyên chở hàng hóa 04 x 2700 tấn/h 1.4 CHIỀU DÀI QUÃNG ĐƯỜNG: Chọn tuyến đƣờng Sài Gòn – Tanjung Priok đƣợc phân cấp không hạn chế, chiều dài tuyến đƣờng: 971 hl 1.5 TÀU MẪU : Tên tàu Đại lƣợng Đơn vị IMO Năm đóng Loại tàu BLUE HANARO AFRCAN STARS MELODY HAWK BV-09 9125798 9284362 2010 2008 2006 Hàng rời Hàng rời Hàng rời Lpp m 143 163,33 169 Bmax m 26,06 25,06 26 Chiều rộng thiết kế B m 26,00 25 26 Chiều cao mạn D m 13,75 14,2 13,8 Chiều chìm tàu T m 10 10 9,68 knot 14,5 14 15 hp 8230 7949 9555 Trọng tải DW ( t ) t 24000 25069 26074 D/T - 1,375 1,42 1,43 B/T - 2,6 2,5 2.68 L/B - 5,5 6,53 6.5 0,78 0,795 0,775 30213 32770 34934 Vận tốc Công suất máy D ∆ t 10 - Các hệ số thủy động lực thân tàu chong chóng: WT = 0,34 t = 0,24 iQ = 0,97 ηH = 1,19 - Hiệu suất đƣờng trục, ηB = 0,95 “Các đặc trƣng hình học tối ƣu chong chóng tốc độ tiến lớn tàu đƣợc theo phƣơng pháp dần liên tiếp đƣợc lựa chọn tính toán sơ tính di động, có dạng nhƣ Bảng 8.5” “ Mỗi tốc độ tiến dần lần thứ (i+1) vS(i+1) đƣợc quy định từ điều kiện công suất kéo PEE công suất động cảu tàu có lƣợng chiếm nƣớc tỷ lệ với VS3 (Vì PEE có dạng tỷ lệ với vS3) Vì vậy:” vS(i+1) ≈ vSi(PSP/P*SPi)1/3 “Ngƣời tính toán đến vài ba lần, chừng sai lệch P* Spi PSP nhỏ (1,0 † 1,5)% dừng lại cho kết tính toán nghiệm toán hoành độ giao điểm đƣờng cong P*SP = f(vS) với đƣờng thẳng PSP = const” Bảng 8.5 – “Tính toán đặc trƣng tối ƣu chong chóng tốc độ tiến tàu” TT 10 11 12 13 14 15 Đại lƣợng tính toán Đơn vị Vận tốc dần Vs VA = 0.514vS(1-WT) RE (vS) PEE(vS) TB = RE/[Zp(1-t)] KNT = vA(ρ/TB)1/4/n1/2 J0 = J0(KNT) - tra đồ thị J = aJ0 D = vA/(nJ) KT = TB/(ρn2D4) η0 = η0(J; KNT) - tra đồ thị P/D = P/D(J; KNT) - tra đồ thị η = ηH.η0 P*SP = PEE/(Zp.ηB.ηp) ΔPSP knot m/s kN kW kN m kW % Thông số tối ƣu chong chóng thiết kế: 207 Giá trị tính dần Lần Lần Lần 15.20 5.16 783.59 6130.35 1028.33 0.56 0.39 0.41 5.25 0.29 0.48 0.78 0.57 11305.04 58.1% - Đƣờng kính, D = 5,75 (m) - Hiệu suất, η = 0,48 - Vòng quay, n = 127 (vòng/phút) Chiều Số Tỷ số dày cánh đĩa tƣơng đối Đƣờng kính trung bình Độ giảm bƣớc theo hƣớng kính(%) Góc nghiêng cánh Tỷ số bƣớc củ Z AE/A0 e0/D dH/D 0.7 0.045 0.167 P/D 20 15 0.78 8.3.3.2 “Kiểm tra chong chóng theo điều kiện xâm thực” “ Để kiểm tra chong chóng theo điều kiện xâm thực, sử dụng phƣơng pháp bể thử Hà Lan Wageningen:” 1,5  0,35Z  T  0, AE  AE     A0  A0  MIN  P0  PV  D2 Z P Trong : Z = - số cánh chong chóng T = 1028 (kN) - lực đẩy tính toán chong chóng p0 = pa + ps = pa +  h0 - áp suất thuỷ tĩnh tuyệt đỗi vị trí trục chong chóng pa = 101,3 (kN/m2) - áp suất khí  = 10,055 (kN/m3) - trọng lƣợng riêng nƣớc biển h0 = 6,70 (m) - độ ngập sâu trục chong chóng p0 = 169 (kN/m2) pv = 1,3 (kN/m2) - áp suất bão hoà nƣớc D = 5,25 (m) - đƣờng kính chong chóng Zp = - số chong chóng [AE/A0]MIN = 0,85 Tỉ số đĩa chong chóng thiết kế AE/A0 = 0,7 - thỏa mãn 8.3.3.3 Xây dựng vẽ chong chóng * Tính toán xây dựng đƣờng bao duỗi phẳng cánh chong chóng 208 “Để tính toán hình bao duỗi phẳng cánh dạng lƣỡi dao, cần phải xác định chiều rộng lớn hình bao duỗi phẳng cánh :” bmax   AE     A0  d (0,55  0, 48 H ) Z D D Trong đó: AE/A0 = 0,7 - tỉ số đĩa dH/D = 0,167 - đƣờng kính trung bình củ chong chóng D = 5,75 (m) Z = - số cánh → bmax = 1955 (mm) -“ Giá trị hoành độ mép đạp bLE mép thoát bTE đƣờng bao cánh dạng lƣỡi dao phụ thuộc vào bmax nhƣ khoảng cánh bC từ đƣờng tâm cánh đến đƣờng chiều dày lớn đƣờng bao cánh phụ thuộc vào chiều rộng cánh b = ( bLE + bTE ) đƣa bảng tính toán dƣới đây:” Bảng 8.6 –“ Giá trị tung độ hình bao duỗi phẳng” r/R Tung độ 0.2 0.3 0.5 0.7 0.8 0.95 bLE/bmax 0.469 0.526 0.576 0.514 0.414 0.124 - bTE/bmax 0.292 0.333 0.408 0.467 0.485 0.415 0.201 bc/b 0.266 0.262 0.240 0.082 -0.018 -0.284 - bLE 917 1029 1126 1005 810 242 - bTE 571 651 798 913 948 812 393 b 1488 1680 1924 1918 1758 1054 - bc 396 440 462 157 -32 -299 - *Xây dựng profin cánh “Khi xây dựng profin cánh, ngƣời ta xác lập quy luật thay đổi chiều dày theo bán kính theo chiều rộng.” Quy luật thay đổi chiều dày theo bán kính: 209 Bảng 8.7 - Chiều dày lớn profin Ký Bán kính tƣơng đối (r/R) hiệu e0 Công thức Giá trị 236  e0  e0 D 0.2 192 0.3 170 0.5 125 e 0.7 81 0.8 59 0.95 25 eR eR = aD(50-D) 14 Quy luật thay đổi theo chiều rộng: Bảng 8.8 - Tung độ profin Khoảng cách tính từ chiều dày lớn nhất, (%) đến mép theo r/R 100 80 40 đến mép dẫn 60 90 100 Mặt hút (yB - %) 0.2 30.0 58.4 86.9 100.0 87.0 64.3 40.0 0.3 25.3 54.7 86.8 100.0 85.8 62.6 37.5 0.5 9.7 43.4 86.1 100.0 79.4 56.8 30.4 0.7 0.0 39.4 84.9 100.0 74.9 44.2 16.0 0.8 0.0 41.0 85.3 100.0 88.7 34.4 7.4 0.95 0.0 46.4 87.9 100.0 73.5 29.5 0.0 Mặt đạp (yF - %) 0.2 30.0 18.2 5.5 0.0 5.9 20.3 40.0 0.3 25.3 12.2 1.7 0.0 4.6 16.5 37.5 0.5 9.7 0.0 0.0 0.0 0.0 8.5 30.4 0.7 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 16.0 0.8 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 7.4 0.95 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 210 Khoảng cách tính từ chiều dày lớn nhất, (%) đến mép theo r/R 100 80 đến mép dẫn 40 60 90 100 Mặt hút (yB - mm) 0.2 58 112 167 192 167 123 77 0.3 43 93 147 170 146 106 64 0.5 12 54 108 125 99 71 38 0.7 32 69 81 60 36 13 0.8 24 50 59 52 20 0.95 12 22 25 19 Mặt đạp (yF - mm) 0.2 58 35 11 11 39 77 0.3 43 21 28 64 0.5 12 0 0 11 38 0.7 0 0 0 13 0.8 0 0 0 0.95 0 0 0 - Mép đạp profin đƣợc lƣợn tròn đƣờng kính dLE với tâm đƣợc nâng lên độ cao ứng với hoành độ bLE Đối với mép thoát đặc trƣng đƣờng viền theo cung tròn rTE với tâm đƣợc nâng lên độ cao ứng với hoành độ bTE Bảng 8.9 - Giá trị lƣợn tròn mép r/R 0.2 0.3 0.5 0.7 0.8 0.95 dLE/emax 0.400 0.344 0.270 0.187 0.192 0.177 rTE/emax 0.136 0.125 0.120 0.142 0.158 0.190 dLE (mm) 77 58 34 15 11 rTE (mm) 26 21 15 11 Chú ý: mép thoát mép nhọn để tránh cộng hưởng âm *Xây dựng hình chiếu pháp hính chiếu cạnh - “Tính toán để xây dựng đƣờng bao hình chiếu cạnh hình chiếu pháp: Bảng 8.10 - xây dựng hình chiếu pháp hình chiếu cạnh” 211 Đại r/R lƣợng 0.2 0.3 0.5 0.7 0.8 0.95 P/2π 652 652 652 652 652 652 652 a 491 729 976 929 762 230 391 a' 430 529 730 860 905 786 -391 b 771 716 545 358 252 64 39 b' 408 382 345 305 281 205 39 - “Xác định kích thƣớc củ chong chóng” +) Độ côn để để dễ dàng lắp ráp đảm bảo tính thoát nƣớc Độ côn bên củ thƣờng từ 1/15†1/20, chọn 1/15 Độ côn bên (bằng độ côn trục) từ 1/10 † 1/15, chọn 1/15 +) “Chiều dài củ nguyên tắc cần đủ để gốc cánh hoàn toàn nằm củ.” “Để thuận tiện cho sửa chữa, ngƣời ta khuyên chiều dài củ nên lớn 2-3% chiều rộng lớn hình chiếu cạnh, để mút cánh không chạm mặt sàn úp chong chóng Tuy nhiên, sử dụng bệ đệ khắc phục” Chọn lH = 1500 (mm) +) Đƣờng kính trung bình củ chong chóng dH = 877 (mm) +) Đƣờng kính trục chong chóng dB = 1.12dπp + kC.D = 724 (mm) Trong đó: dπp - đƣờng kính trục trung gian chong chóng dπp = 92[PS/nm(1+k)]1/3 = 600 (mm) PS = 10010 kW - công suất động nm = 127 - số vòng quay định mức k = q(a-1) = q= a=2 kC = 10 - hệ số D = 5,75 (m) - đƣờng kính chong chóng +) chiều dài phần côn trục, lấy 95% lH 212 lB = 0.95lH = 1425 (mm) +) chiều dài phần lỗ khoét giảm trọng lƣợng l = 0.3lH = 450 (mm) +) ngƣời ta bố trí gioăng kín nƣớc có chiều dày 5%lH chiều rộng đảm bảo che kín then củ - Mặt sau củ chong chóng đƣợc đóng lại mũ thoát nƣớc nhờ vít cấy vào củ +) chiều dài mũ: l0 = 0.15D = 863 (mm) +) bán kính : r0 = 0.1D = 288 (mm) - Tính chọn then: Chọn then đầu tròn,then chi tiết tiêu chuẩn , ta tính chọn nghiệm bền cho then +) Chọn vật liệu cho then : Thép 45 Ứng suất dập cho phép : [ζd] = 100000 (kN/m2) Ứng suất cắt cho phép : [η] = 30000 (kN/m2) +) Chọn kích thƣớc then theo tiêu chuẩn : Tiết diện Chiều sâu rãnh Bán kính góc lƣợn Đƣờng kính trục b h t1 t2 max 810 100 50 31 19.5 2.5 - chiều dài then : l = (0.8 - 0.9)lm = 1140 - 1283 (mm) tra theo tiêu chuẩn chọn, l = 950 (mm) - kiểm tra bền cho then : Bảng 8.11 - Kiểm bền then TT Đại lƣợng Ký hiệu Đơn vị Công thức Giá trị Momen xoắn T kNm T = 9.55.106.P/n 715 Ứng suất dập ζd kN/m2 ζd = 2T/[dl(h-t1)] 97869 Ứng suất dập cho phép [ζd] kN/m2 vật liệu 100000 Ứng suất cắt Ứng suất cắt cho phép η kN/m η = 2T/dlb 18595 [η] kN/m2 vật liệu 30000 213 “Kết luận: then thỏa mãn bền” *”Xây dựng giao tuyến cánh củ chong chóng” “Sử dụng phƣơng pháp mặt phẳng phụ trợ” “Bán kính góc lƣợn của cánh với củ đƣợc tính chọn gần theo công thức sau:” Mặt đạp: R ≥ 0.025D = 144 (mm) Mặt hút: R ≥ 0.035D = 201 (mm) *Xây dựng tam giác đúc - Trên vẽ lý thuyết chong chóng ngƣời ta kích thƣớc tam giác đúc, cần thiết để chế tạo hình dáng cánh chong chóng đúc : +) bán kính mép khuôn: RФ = R + (50 ÷ 60) (mm) R = 2875 (mm) RФ = 2700 (mm) +) chiều dài chiều cao tam giác đúc lФ = 2πRФ/Z = 4239 (mm) hФ = P/Z = 1121 (mm) +) Tại đƣờng tâm cánh, chia chiều dài tam giác đúc thành đoạn tƣơng ứng có chiều dài : lФ1 = lФ.α1/(α1+α2) = 1759 (mm) lФ2 = lФ.α2/(α1+α2) = 2480 (mm) α1 = 39 (độ) α2 = 55 (độ) (α1,α2 - góc tạo đƣờng tâm cánh đƣờng qua mép cánh 0.3R hình chiếu pháp) +) vị trí đƣờng kính trung bình củ dH cách giao đƣờng tâm cánh với cạnh huyền tam giác đúc khoảng: mФ = RФ.tgχФ = 723 (mm) χФ = 15 (độ) - góc nghiêng cánh +) giá trị 100 hình vẽ tam giác đúc để định vị tam giác đúc với sàn làm dƣỡng 214 7.3.3.4 Tính khối lƣợng momen quán tính chong chóng *Khối lƣợng chong chóng “Khối lƣợng chong chóng xác định cách tính riêng khối lƣợng củ cánh.” - “Củ xem nhƣ khối hình học cấu tạo nhiều hình không gian đơn giản.” - “Trọng lƣợng cánh xác định phƣơng pháp lấy tích phân gần dùng máy đo diện tích để xác định thể tích cánh.” Trong tính toán xác định nhanh chóng khối lƣợng chong chóng công thức thực nghiệm :” G Z b0,6  D M 4.104 D  dH 4 6,  2.10 0, 71    D    e0,6   0,59  M lH d H2    D Trong đó: Z = - số cánh ρM = 8425 kg/m3 - khối lƣợng riêng vật liệu làm chong chóng D = 5,75 (m) - đƣờng kính chong chóng b0.6 = 2,14 (m) - chiều rộng profin r = 0.6R e0 = 0,11 (m) - chiểu dày lớn profin r = 0.6R dH/D = 0,167 - đƣờng kính tƣớng đối củ chong chóng → khối lƣợng cánh: G' = 3266 (kg) lH = 1,50 (m) - chiều dài củ dH = 0,96 (m) - đƣờng kính củ → khối lƣợng củ chong chóng: G" = 6875 (kg) Vậy khối lƣợng chong chóng: G = ZG' + G" = 19939 (kg) *Momen quán tính chong chóng Momen quán tính chong chóng đƣợc xác định theo công thức sau: IP  A  1, 025 A4  M E e0 D5 4g A0 Trong đó: C4 - hệ số ảnh hƣởng chiều dày cánh C4 = 0.15(e0+eR)/e0 - 0.089 = 0,07 ρM = 8425 kg/m3 - khối lƣợng riêng vật liệu chong chóng AE/A0 = 0,7 - tỉ số đĩa 215 e0/D = 0,045 - chiều dày tƣơng đối D = 5,75 (m) → IP = 3044 (m4) 7.3.3.5 Kiểm tra bền chong chóng Tính toán độ bền đƣợc tiến hành cho phép giả thiết sau : - Cánh thiết bị đẩy đƣợc thay dầm công-sơn thẳng , đƣợc kiểm tra chịu uốn từ ngoại lực tác dụng - Một trục quán tính trung tâm profin song song với dây cung * Các lực tác dụng lên chong chóng Bao gồm: - lực thủy động dọc trục ( lực đẩy ) - lực thủy động tiếp tuyến - lực ly tâm khối lƣợng cánh Momen uốn toàn phần mặt cắt cánh thiết kế: Mξ = (MP + MG).cosθ + MT.sinθ Mη = (MP + MG).sinθ + MT.cosθ Trong đó: MP - momen uốn thành phần tiếp tuyến MT - momen uốn thành phần dọc trục MP = KTρn2D5GP/2Z = 505 (kNm) MT = KQρn2D5GT/2Z = 201 (kNm) Với : KT = T/ρn2D4 = 0,29 KQ = JKT/2πη0 = 0,04 Z = - số cánh n = 2,12 (vòng/giây) - vòng quay chong chóng D = 5,75 (m) - đƣờng kính chong chóng GP = 0,475 GT = 1,38 MG - momen uốn thành phần hƣớng kính MG = 0.7PGrGtgχR = 197,6 (kNm) 216 Với: PG = 4π2n2GrG = 779,77 (kN) - lực ly tâm khối lƣợng cánh n = 2,12 (vòng/giây) - vòng quay rG = 1,35 (m) - bán kính trọng tâm χR = 15 (độ)   arctg P/D   rP * Tính toán ứng suất phát sinh cánh Ứng suất lớn - kéo nén biên mặt cắt cánh từ lực thủy động : ζξ = Mξ/Wξ Trong đó: Wξ - momen chống uốn mặt cắt cánh trục ξ Wξ = ξe2b Ứng suất từ lực ly tâm tác dụng là: ζ G = PG/F Trong đó: F - diện tích mặt cắt cánh F = g1.e.b Tổng giá trị ứng suất kéo nén: ζ = ζξ + ζG Bảng 8.12 - Kiểm tra bền chong chóng Đơn TT Ký hiệu vị r = 0.2R r = 0.6R 01 θ độ 51.2 22.5 02 Mξ kNm 597 726 03 Wξ m3 0.07 0.03 04 ζξ kN/m2 8302 26712 05 PG kN 780 780 06 F m2 0.24 0.17 07 ζG kN/m2 3254 4617 08 ζ kN/m2 11556 31329 09 [ζ] kN/m2 65000 65000 217 Vậy chongchóng đủbền 8.3.4 “T NH TOÀN VÀ XÂY DỰNG ĐỒ THỊ VẬN HÀNH” - “Đồ thị vận hành phục vụ để đánh giá tính di động tàu chế độ khác với chế độ tính toán Các chế độ khác đƣợc ngƣời ta trƣờng hợp qui định sau:” +” Lực cản công suất kéo thay đổi , từ hậu thay đổi hình dáng vỏ tàu , ảnh hƣởng nƣớc cạn sóng gió , lƣợng chiếm nƣớc thay đổi “ + “Sử dụng công suất động trƣờng hợp cá biệt “ + Kéo tàu khác số trƣờng hợp khác - “Tính di động đƣợc coi xác định chế độ khai thác,nếu biết đƣợc tốc độ tiến tàu vS công suất PS động phát ra, lực đẩy T số vòng quay n chong chóng” - Đồ thị vận hành miêu tả: + Đặc tính chong chóng: R (vS ; n) PD (vS;n) + Đặ tính vỏ tàu: R (vS) PE(vS;n) + Đặc tính động cơ: TS(vS;n) PS(vS;n) 8.3.4.1 Tính toán đặc trƣng chong chóng làm việc sau thân tàu Tínhtoán lƣc đẩy chongchóng có để ý tới dòng theo lực hút (chong chóng sau thân tàu) : TB = KTB.ρn2D4 Công suất để quay chong chóng, hệ trục hộp số là: PD = 2πKQBρn3D5/ηBηp Trong đó: “ KTB KQB hs lực đẩy momen chongchóng tínhtoán có để ý tới tƣơng hỗ thântàu chongchóng, hàm bƣớc tƣơngđối Jv chongchóng Sơđồ tính toán KTB KQB đƣợc bảng 8.13” 218 Bảng 8.13 - Tính toán đặc trƣng không thứ nguyên cho chong chóng sau thân tàu TT Đạilƣợng tínhtoán 01 J (giá trị tự cho) 02 KT(J; P/D) - đọc từ đồ thị 03 η0 (J; P/D) - đọc từ đồ thị 04 KQ = KTJ/2πη0 05 s = - J/(P/D) 06 t = t0/s 07 KTB = (1-t)KT 08 KQB = iQ.KQ 09 Jv = J/(1 - WT) Trong đó: 0,30 Giátrị tínhtoán 0,40 0,50 0,60 0,240 0,200 0,160 0,110 0,380 0,480 0,580 0,620 0,030 0,620 0,180 0,180 0,030 0,450 0,030 0,490 0,230 0,150 0,030 0,610 0,020 0,360 0,310 0,120 0,020 0,760 0,020 0,230 0,490 0,080 0,020 0,910 t0 = sp.t = 0,11 - hs hút chếđộ buộc t = 0,24 - giátrị hs hút sp = - Jp/(P/D) = 0,47 - giátrị tốcđộ trƣợt tínhtoán Jp = 0,41 - giátrị bƣớc tƣơng đối tínhtoán P/D = 0,78 - tỉsố bƣớc WT = 0,34 - giátrị hệ số dòngtheo iQ = 0,97 - hs ảnhhƣởng thântàu D = 5,75 (m) - đƣờngkính chongchóng Ngƣờita tiến hành tínhtoán theo dạng bảng 8.14 vài trịsố vòng giátrị vòng quay chongchóng Bảng 8.14 - Tính toán đặc trƣng chong chóng sau thân tàu n = 137 n = 132 n = 127 n = 122 TT Đạilƣợng tính toán 01 Jv - giá trị từ bảng 7.14 02 vS=1.945JvnD 03 TB=KTBρn2D4 04 PD=2πKQBρn3D5/ηBηp 05 vS=1.945JvnD 06 TB=KTBρn2D4 07 PD=2πKQBρn3D5/ηBηp 08 vS=1.945JvnD 09 TB=KTBρn2D4 10 PD=2πKQBρn3D5/ηBηp 11 vS=1.945JvnD 12 TB=KTBρn2D4 13 PD=2πKQBρn3D5/ηBηp Đơn vị Kno t kN kW knot kN kW knot kN kW knot kN kW 0.45 10.3 847 10488 10.8 918 11831 11.2 992 13284 11.6 1068 14851 219 Giátrị tínhtoán 0.61 0.76 13.8 17.2 706 565 9225 7635 14.3 17.9 765 612 10407 8612 14.9 18.6 826 661 11685 9670 15.5 19.3 890 712 13063 10811 0.91 20.7 388 5892 21.5 421 6647 22.4 455 7463 23.2 490 8344 8.3.4.2 “Tínhtoán đặc tính động thân tàu” “ Đặctính hạn chế độngcơ thƣờng có tàiliệu kỹthuật kèm với nhà máy chếtạo phụlục sổtay.” “Đểtính gần đặctính độngcơ chính, ngƣời ta sửdụng quanhệ gần sau:” Đối với tuốc-bin khí tăng áp T T Đại lƣợng tính Vòng quay giả thiết, n (vòng/phút) PS = (n/nH)2PSP Giá trị tính toán 122 127 132 137 9237 10010 10814 11648 Dựavào đƣờngđặc tích độngcơ, chong chóng vỏtàu ta vẽ đồthị vận hành 220 T, kN 132 127 500 R 137 RE TS 122 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 vS, knot 5000 122 1000 127 132 PEE 137 PE PS PS ,kW 221 [...]... lƣợng sau: ∆0 = (mvt+ mtbh + mm + mk tấn * Trong đó: mvt – Trọng lƣợng thân tàu mtbh – Trọng lƣợng các trang thiết bị, hệ thống … mm – Trọng lƣợng trang thiết bị năng lƣợng m – Trọng lƣợng dự trữ lƣợng chiếm nƣớc Trọng lượng thân tau mvt: mvt = mv+mtt, tấn * Trong đó: mv – Trọng lƣợng phân thân chính của v tau mtt – Trọng lƣợng phân thƣợng tầng * k là hệ số kể đến sai số tính toán, lấy k=1,07 Khối... nƣớc.Đối v i đƣờng nƣớc có dạng lồi „ kr = 1.03 ± 0.05m, Chọn kr = 1.05 zG – „cao độ trọng tâm tàu: ‟ zG = kg.D = 8.80 m „kg = 0.52 † 0.65 , đối v i các tàu hang‟ „ kg =0 .55 † 0.59, đối v i các tàu chở dầu‟ “Δh - trị số giảm chiêu cao ổn định ban đâu do ảnh hƣởng của mặt nƣớc tự do.” V i tau hàng Δh = 0.25 - 0.3 m Chọn Δh = 0.3 m hmin = (0,04 – 0,05)B = 1,04 – 1.3 (m) → h0 = 3,53 (m) > hmin V y : Thông... RAP = 1/2*ρ*CAP *v2 *S (kN)” “→ R = 1/2*ρ*(CF+CR+CA+CAP) *v2 *S” “ S - diện tích mặt ƣớt của tàu “Theo công thức V. A.Cemeki v i tàu v n tải biển có hệ số béo CB lớn” (CB > 0.65) thì: S =5 437 (m2) “Quá trình tính toán đƣợc thể hiện dƣới bảng sau:” 18 “Bảng 2.2 - Tính sức cản” V n tốc giả TT “Đại lƣợng” Đơn v 01 vs knot 15.2 02 v= 0.5147vs m/s 7.82 03 v2 (m/s)2 61.2 04 Fr = v/ (gL)1/2 - 0.19 05 CR0.103 = CR0(CB;Fr)... = 6,6.DW0,310 = 152 m  Trong đó: DW: trọng tải = 25000(tấn) 12 “L : chiều dài” => ”Kết hợp tàu mẫu chọn chiều dài L = 143 m” 2.2.3 “Xác định cac hệ số béo” 2.2.3.1 “Tính số Frut” Fr  v g.L  Trong đó : v = 15,2 (knot) = 7,82 (m/s) L = 143 (m) g = 9,81 (m/s2) => Fr = 0,19 2.2.3.2.” Xác định các hệ số béo” + “Hệ sô béo thể tích CB tinh theo công thức 4.2 trang 67, " Bài giảng thiết kê đội tau " CB =. .. lƣợng phần thân chính của v tàu có thể đƣợc xác định theo công thức: mv = k1Lk2Bk3Dk4 = 3733 tấn Giá trị của các hệ số k trong công thức (2.14) dựa v o bảng sau: Tàu hàng rời k1 k2 k3 k4 0.0318 1,6 1 0,22 16 “Khôi lƣợng phân thƣợng tâng :” -“ Đối v i tàu hàng rời: mtt = (6÷7)%mv = 0,07.mv =2 61 tấn” => mvt = 3733 + 26 1=3 994 tấn “Khôi lượng thiết bị tau.” mtbh = k1(L.B.D)k2 = 905 tân (2.15) “Giá trị... thông kê của tau hàng rời:” “L/D = 10,4 ÷ 13,1 (THỎA MÃN) (L/D = 10,4)” “L/B = 5,4 ÷ 6,6 (THỎA MÃN) (L/B = 5,5)” “B/D = 1,6 † 2,2 (THỎA MÃN) (B/D = 1,89)” “B/T = 2,48 † 3,1 (THỎA MÃN) (B/T = 2,6)” “D/T = 1,35 † 1,45 (THỎA MÃN) (D/T = 1,38)” V y kích thƣớc chủ yếu sơ bộ của tàu nhƣ sau: L = 143 (m) B = 26 (m) D = 13,75 (m) T = 10 (m) CB = 0,78 CW = 0,86 CM = 0,99 CP = 0,79 2.3 “ T NH NGHI M CÁC THÔNG... 3 0 0  sb LCN< 3% = >V y lƣợng chiếm nƣớc tàu thiết kê đã thỏa mãn 2.3.3 „Kiểm tra sơ bộ dung tích khoang hàng.‟ - „Chọn chiêu dài sb các khoang nhƣ sau :‟ + „Chiêu dài khoang mũi Lf = (4-7)%L = 143.4% = 6,4 „ + „Chiêu dài khoang đuôi La = 6% L = 155.5% = 8,6‟ + „Chiêu dài buồng máy Lbm = (11-13)%L = 155.13% =1 8,6 „ + „Chiêu dài khoang hàng Lkh =L-Lf-La-Lbm=143 –6 ,4 – 8,6 – 18,6 = 109,4 „ +‟ Chiêu... trị số hđđ=B/16 = 1,625‟ „Chọn chiều cao đáy đôi băng hđđ = 1,63 „ „Vtt = (1-k).Lkh.Bh(D – Hđđ)CBkh = (1-0,1).109,4.26.(13,7 5– 1,63).0,93 = 31095,8 m3‟ * Trong đó : Lkh = 109,4 m „kng: Hệ số hiệu chỉnh tính đến sự chiếm chỗ của két hông v két đỉnh mạn.‟ 'k=0,1 21 „CBkh: Hệ số béo thể tích khoang hàng = CB + 0,15 = 0,93‟ 2.3.4 „Dung tích yêu cầu.‟ Vyc = 1,3.24582,1 = 30973,45(m3) v i p = 1,3 (m3/t)... 1,085 – 1,68.Fr = 0,77” “Kêt hợp v i tàu mẫu chọn CB = 0,78” + “Hệ sô béo sƣờn giữa (Giáo trình Lý thuyết thiết kế tàu thủy trang 79)” CM  0,926  0,085.CB  0,004  0,99 ± 0,004 “Kêt hợp v i tau mẫu chọn CM = 0,99” + “Hê sô béo đƣờng nƣớc (Bài giảng Thiết kế đội tau trang 62)” CW = 0,205+ 0,85.CB = 0,876 “Kêt hợp v i tau mẫu chọn CW = 0,86” +” Hê sô béo doc đƣợc xác định bởi tỷ số giữa CB va CM” CP =. .. = 1,13  1,5;‟ 20 t = 168h - thời gian hành trình; (giờ); Ne (kW) - công suất tổ hợp TBNL; m‟nl - suất tiêu hao nhiên liệu .v i động cơ Diesel m‟nl =( 0,11÷0.14) kg/kW.h 2.3.2.4.‘ Khối lượng hàng hóa.‘ m15 = DW - (m14+m16) =2 5000 – (25,7 + 415) = 24559 t V y : Khối lƣợng toàn bộ của tàu thiết kế tính theo các khối lƣợng thành phần là:„ tt = = 0 +m14+m15+m16 = 6047+25,74+24559+41 5= 31046 t Mà sb=