Đồ án thiết kế tàu nhật

ĐỒ ÁN THIẾT KẾ TÀU [1] Thiết kế tàu thủy –Trần Công Nghị [2] Sổ tay thiết kế tàu thủy – Hồ Quang Long [3] Sổ tay Thiết kế tàu thủy – Trần Công Nghị [4] Quy phạm phân cấp đóng tàu biển vỏ thép – QCVN 21: 2010/BGTVT [5] Quy phạm phân cấp đóng tàu biển vỏ thép – QCVN 03: 2009/BGTVT [6] Thiết bị tàu thủy – Trần Công Nghị ĐỒ ÁN THIẾT KẾ TÀU ĐỒ ÁN THIẾT KẾ TÀU CHƯƠNG I:XÁC ĐỊNH KÍCH THƯỚC CHỦ YẾU VÀ ĐẶC TRƯNG HÌNH DÁNG CƠ BẢN CỦA TÀU 1.1.XÁC ĐỊNH SƠ BỘ KÍCH THƯỚC CỦA TÀU: 1.1.1.Chọn tàu mẫu: - Tàu mẫu chọn tàu hàng khô 3625 Tấn, cấp tàu biển khồn hạn chế Các thông số tàu: Bảng 1.1: Thông số tàu mẫu Thông số Chiều dài toàn Chiều dài thiết kế Chiều rộng thiết kế Chiều cao mạn Chiều chìm Lượng chiếm nước Trọng tải Hệ số béo thể tích Tỷ số Lm/Bm Tỷ số Bm/Tm Tỷ số Hm/Tm Kí hiệu Lmax Ltk Btk H T Δ DWT CB Giá trị 89,37 83,5 14,5 7,1 5,57 5426 3625 0,785 5,76 2,6 1,27 1.1.2.Xác định kích thước đặc trưng hình dáng thân tàu: 1.1.2.1 Xác định lượng chiếm nước sơ bộ: - Từ phương trình xác định lượng chiếm nước, công thức 2.3 – tr18[2] η= DW D 3400 ⇒D= W = = 4857(T ) D η 0,7 (1.1) - Trong đó: + D : Lượng chiếm nước sơ + DW: Trọng tải tàu tàu thiết kế DW= 3400(T) η + : Hệ số lợi dụng lượng chiếm nước Đơn vị m m m m m T T ĐỒ ÁN THIẾT KẾ TÀU - Theo bảng 2.2- tr19[2] lấy tàu hàng cỡ nhỏ cỡ trung: η η ⇒ = (0,57 ÷ 0,7) Chọn = 0,7 V = - Thể tích phần chìm: D 4857 = = 4738, 7( m3 ) γ 1, 025 (1.2) - Với trọng lượng riêng nước biển: γ = 1,025(T/m3) 1.1.2.2Xác định hệ số béo thể tích tàu: - Dựa vào tàu mẫu ta chọn hệ số béo tàu thiết kế với hệ số béo tàu mẫu ⇒ CB = 0.785 1.2 XÁC ĐỊNH CHÍNH XÁC KÍCH THƯỚC VÀ ĐẶC TRƯNG HÌNH DÁNG TÀU : 1.2.1 Kích thước vỏ tàu: - Phương trình lượng chiếm nước tàu ( Trang 57-[2]) : D = γ × CB × L × B × T (1.3) -Trong đó: + γ: Trọng lượng riêng nước ; γ = 1,025(T/m3) + CB: Hệ số béo thể tích ; δ = 0,785 + L: Chiều dài thiết kế tàu + B: Chiều rộng tàu + T: Chiều chìm tàu ⇔ D = γ × CB × (1.3) L T × B× B× × B B B - Ta dựa theo cáctỷ số tàu mẫu tương đương để thay cho tỷ số tàu thiết kế: + Lm/Bm = 5,76 + Bm/Tm = 2,6 ⇔ Tm/Bm= 0,38 + Hm/Tm =1,27 - Thay giá trị vào phương trình (1.3) ta có: ⇔ 4857 = 1, 025 × 0, 785 × 5, 76 × B × 0,38 ⇒ Btk = 14( m) ⇒ Chọn Btk = 14( m) ĐỒ ÁN THIẾT KẾ TÀU - Từ ta tính thông số lại tàu thiết kế: + Ltk = 5, 76 ⇒ L = 5, 42 × B = 5, 76 × 14 = 80, 6( m) ⇒ Btk + + Btk B 14 = 2, ⇒ T = tk = = 5, 38( m) T 2, 2, ⇒ Chọn Ltk = 80( m) Chọn T =5,4 (m) H = 1, 27 ⇒ H = 1, 27 × T = 1, 27 × 5, = 6,86( m) ⇒ T Chọn H = 6,9 (m) - Trị số Froude (CT 1.15/16–LTTT – Trần Công Nghị) Fr = Vtk = g.Ltk 10 × 1852 3600 × 9,8 × 80 = 0,18 1.2.2 Đặc trưng hình dáng vỏ tàu: - Dựa vào tàu mẫu ta chọn hệ số béo tàu thiết kế với hệ số béo tàu mẫu ⇒ CB = 0,785 - Hệ số béo sườn CM(CT6.31Trang 415-[3]): × × CM = 0,928 + 0,08 CB = 0,928 + 0,08 0,785 = 0,99 CP = - Hệ số đầy lăng trụ CP: C B 0, 785 = = 0, 79 CM 0, 99 - Hệ số béo đường nướcCW(CT6.35Trang 415-[3]): CW = CB × 0.73 + 0.3 = 0.785 × 0.73 + 0.3 = 0.87 - Vậy sơ ta chọn kích thước tàu sau: Ltk = 80 (m)H = 6,9 (m) Btk =14(m) CB T = 5,4 (m) = 0,785 CP CM = 0,79 = 0,99 CW = 0,87 - Lượng chiếm nước sơ tàu theo kích thước vừa chọn: Dsb = γ × CB × L × B × T = 1, 025 × 0, 785 × 80 × 14 × 5, = 4866(T ) ĐỒ ÁN THIẾT KẾ TÀU - So sánh lượng chiếm nước sơ theo trọng tải với lượng chiếm nước theo kích thước tàu vừa chọn ta có : δ1 = Dsb − D 4866 − 4857 = × 100% = 0,19% V 4738,7 ÷ - Vậy sai số hai lượng chiếm nước δ1 = 0,19% < [δ] =(0 5)% ⇒ Thỏa mãn 1.2.3 Xác định hoành độ tâm nổi, tâm đường nước: - Hoành độ tâm nổi:   π C − 0.65   X B = 0.022 × L sin  × B ÷± 0.5  0.15   2    π 0.785 − 0.65   = 0.022 × 80 sin  × ÷ ± 0.5 = −0.85 ÷ 0.9 0.15   2  ⇒ Chọn XB = 0.9 (m) - Hoành độ tâm diện tích đường nước xác định công thức : Xf =− =− L 1.75 − Cw + 3.5 × Cw2 ) × − Cw ( 100 80 (1.75 − 0.87 + 3.5 × 0.87 ) × − 0.87 100 = - 1,02 (m) 1.3 NGHIỆM LẠI LƯỢNG CHIẾM NƯỚC QUA CÁC THÀNH PHẦN TRỌNG LƯỢNG: 1.3.1 Trọng lượng vỏ tàu WV: pV = WV ⇒ WV = pV × L × B × H (T / m3 ) L× B× H Trong đó: + L = 80 (m); B=14 (m); H = 6,9 (m) ( CT 1.1/19 [ 1] ) ĐỒ ÁN THIẾT KẾ TÀU + pV : hệ số khối lượng thân tàu pV = 0.021 + Với L 80 ± K = 0.021 + ± 0.045 = (0.056 ÷ 0.146) ⇒ 1000 1000 K < 5% ⇒ Chọn pv = 0.08 Chọn K = 4,5% ⇒ WV = 0.08 × 80 × 14 × 6,9 = 618(T ) 1.3.2.Trọng lượng thiết bị Wtt: ptt = - Với ⇒ ptt Chọn Wtt ⇒ Wtt = ptt × L × B × H (kG / m3 ) L× B× H ( CT 1.5/24 : số trọng lượng trang thiết bị tàu Đối với tàu hàng cỡ nhỏ: [ 1] ) ptt = (53 ÷ 47) ptt = 47(kG / m3 ) = 0, 047(T / m3 ) ⇒ Wtt = 0, 047 × 80 × 14 × 6,9 = 363, 216(T ) 1.3.3 Trọng lượng máy: - Theo phương trình Herner- Verhosek: công suất trục chân vịt tính: Ntruc = ( D) 2/3 × Vs3 CW (CV) ( CT 2.92/ 91 - Trong đó: + Ntrục: Công suất trục chân vịt +D : Lượng chiếm nước tàu D = 4857(T) + Vs : Vận tốc tàu V = 10(Hl/h) = 5,14(m/s) + C: Trị số lấy theo bảng (2.41/91 N truc = [ 2] ) Chọn C=200 (4857) 2/3 × 5,143 = 194, 7(CV ) 200 [ 2] ) ĐỒ ÁN THIẾT KẾ TÀU - Hiệu suất truyền chọn ηm = 0.97 Ne = - Ta tính công suất máy chính: N truc 194, = = 200, 72(CV ) ηm 0.97 - Khi vận hành sức cản tàu tăng thêm nên ta chọ công sức dự trữ máy thêm 15% - Vậy công suất máy chính: Ne = 200, 72 × 0.15 + 200, 72 = 230,8(CV ) - Ta tính trọng lượng buồng máy: Wm = pm × Ne = 0.11 × 230,8 = 25.4(T ) - Trong đó: + pm: hệ số trọng lượng buồng máy Theo bảng 2.54/104 ⇒ [ 2] Chọn pm = 0.11 1.3.4Trọng lượng dự trữ lượng chiếm nước Wdt: - Trọng lượng cần thiết để bù đắp vào sai số trình thiết kế, chế tạo tàu chiếm khoảng 1% lượng chiếm nước tàu: Wdt = 1% × 4857 = 48, 57(T ) 1.3.5Trọng lượng thuyền viên, lương thực, thực phẩm Wtv: - Dựa vào tàu mẫu ta xác định số thuyền viên tàu thiết kế 20 người - Theo tiêu chuẩn, trọng lượng thuyền viên kể hành lý: 100 kg -Nước uống sinh hoạt cho thuyền viên/1 ngày đêm: 100 kg - Lương thực, thực phẩm cho thuyền viên/1 ngày đêm: kg - Quảng đường hoạt động tàu 2050 hải lý, tàu chạy với vận tốc 10 HL/h, từ ta T1 = tính thời gian hành trình: S 2050 = = 8,54 24 × V 24 × 10 ( Ngày đêm) - Thời gian đỗ bến, bố xếp hàng hóa, gặp bão, sức cản dòng chảy rong rêu 30% thời gian di chuyển: T2 = 30% × T1 = 0.3 × 8, 54 = 2, 56 ( Ngày đêm) ĐỒ ÁN THIẾT KẾ TÀU ⇒ T = T1 + T2 = 8,54 + 2,56 = 11,1 ( Ngày đêm) ⇒ Chọn 11,5( Ngày đêm) - Như trọng lượng thuyền viên, lương thực, thực phẩm là: Wtv = (100 + 100 + 3) × 20 × 11,5 = 46, 69(T ) 1.3.6 Trọng lượng nhiên liệu, dầu mỡ, nước cấp: WDM = WNL + WBT + WWT ( CT 1.25/32 [ 1] ) *Trọng lượng nhiêu liệu: WNL = k M × t × pnl × N e - Trong đó: + km: Hệ số an toàn cho chuyến biển đề phòng trường hợp kéo dài thời gian hành trình bão, cố ý muốn Chọn km=1,1 +t: Thời gian hành trình t=276 (h) ÷ + pnl: Suất tiêu hao nhiên liệu pnl = (0,15 0,19) = 0,19 [ kg / HP.h ] theo trang 33- [ 1] ⇒ [ kg / HP.h ] + Ne: Công suất máy Ne =230,8(CV) = 227,7(HP) ⇒ Vậy lượng nhiên liệu: WNL = 1,1 × 276 × 0,19 × 227, = 13134, 6( kg ) = 13,13(T ) * Trọng lượng dầu bôi trơn: - Theo trang 33- [ 1] ÷ ta có:WBT/WNL = 0,015 0,06 ⇒ Chọn WBT/WNL = 0,06 ⇒ WBT = 0, 06 × WNL = 0, 06 × 13,13 = 0, 788(T ) * Trọng lượng nước cấp: - Theo trang 33- [ 1] ÷ ta có:WWT/WNL = 0,05 0,2 ⇒ WWT = 0, × WNL = 0, × 13,13 = 2, 626(T ) ⇒ Chọn WBT/WNL = 0,2 Chọn pnl ĐỒ ÁN THIẾT KẾ TÀU - Vậy khối lượng nhiên liệu, bôi trơn, nước cấp: WDM = 13,13 + 0, 788 + 2, 626 = 16,544(T ) 1.3.7.Trọng lượng nước dằn : Theo Tr32[1], ta chọn khối lượng nước dằn 15% trọng tải: Suy ra: Wnd =0,15.3400= 510(T) 1.3.8 Trọng lượng hàng: Wh=DWT – WDM – Wtv,lt,tp= 3400 – 16,544 – 46,69 = 3336,766 (T) 1.3.9 Nghiệm lại trọng lượng toàn tàu : Tổng trọng lượng thành phần : P= ∑ P i =1 i = 4965.186 So sánh tổng trọng lượng thành phần với lượng chiếm nước sơ tàu : 4965,186 − 4857 100% = 2, 2% 4965,186 δ2 = Như sai số giá trị δ2 = 2,2% < [δ] = (0-20)% Thỏa mãn 1.4 KIỂM TRA: 1.4.1 Kiểm tra ổn định ban đầu h0 : h0 = zc + rc − z g − ∆h ≤ h * Chiều cao ổn định ban đầu h0: ( CT 2.106/ 110 - Trong đó: B2 142 rc = a × = 0, 074 × = 2, 69(m) T 5, + rc(m): bán kính ổn định ngang: • • B,T: Chiều rộng, chiều chìm a tính theo công thức Vlaxov: a= 1 × (0, 0902CW − 0, 02) = × (0, 0902 × 0,87 − 0, 02) = 0, 074 CB 0,785 [ 2] ) ĐỒ ÁN THIẾT KẾ TÀU + zc: Cao độ tâm nổi: • zc = a × T = 0,51 × 5, = 2, 754( m) a tính theo công thức Albarct: a = 1,1 − 0, 6CM = 1,1 − 0, × 0, 99 = 0, 51 + zg: Cao độ trọng tâm: theo bảng 2.62• z g / H = (0, 62 ÷ 0, 68) ⇒ [ 2] : z g / H = 0, 65 ⇒ z g = 0, 65 × H = 0, 65 × 6,9 = 4, 485( m) Chọn + Trị số giảm chiều cao ổn định ban đầu ảnh hưởng mặt thoáng ÷ chở hàng khô Δh = (0,25 0,3) ⇒ Chiều cao ổn định ban đầu: - Tra bảng 2.60/111- Vậy [ 2] ⇒ Đối với tàu Chọn Δh = 0,25(m) h0 = 2, 754 + 2, 69 − 4, 485 − 0, 25 = 0,71(m) ta tàu hàng: h0 = 0, 71 < h = (0, ÷ 1) ∆h h ÷ =(0,3 1)(m) : kết luận tàu ổn định 1.4.2 Kiểm nghiệm chu kì lắc ngang: Tθ = 0,58 × B + z g2 h0 * Chu kỳ lắc ngang tàu: ( CT 2.130/132 [ 2] ) - Trong đó: + Tθ (s): chu kì lắc ngang + B: chiều rộng tàu B=14(m) + zg: chiều cao trọng tâm tàu tính từ đường chuẩn đáy Zg=4,485(m) + h: chiều cao ổn định ban đầu h=0,71(m) ⇒ Tθ = 0,58 × 142 + × 4, 4852 0, 71 = 11, 4( s) Vậy chu kỳ lắc ngang: - Chu kì lắc ngang cho phép tàu xác định theo Qui phạm: [T] = (712)s Tθ = 11, 4( s ) ≤ [ T ] = (7 ÷ 12)( s) 10 ĐỒ ÁN THIẾT KẾ TÀU (1) ∑ a + ∑ b = 45, 714( m)     (2) ∑ a − ∑ b2 = 4, 027( m) (3) ∑ a − ∑ b3 = 349, 666( m3 ) (2) (4)η = × = 0, 044         (1) L (5) J c = × × (3) = 1036.048(m ) n L (6)a ×η = × (1) × (4) = 0.788(m ) n (7) J = (5) − (6) = 1035.259( m ) (7) (8) r = = 0, 264( m) V1 Hình 4.2: Sườn Tchebyshev trường hợp * Trường hợp tàu không tải 100% dự trữ: - Trường hợp ta tính được: θ = 10 Sườn b(m) b2 (m2) -4 0.177 0.031 V2 = 1162( m3 ); T2 = 1, 292(m) b3(m3) 0.006 a(m) 0.185 a2(m2) 0.034 a3(m3) 0.006 -3 3.743 14.010 52.440 5.724 32.764 187.542 -2 4.681 21.912 102.569 6.553 42.942 281.398 -1 6.211 38.577 239.599 7.108 50.524 359.122 6.280 39.438 247.673 7.108 50.524 359.122 6.233 38.850 242.154 7.108 50.524 359.122 5.663 32.070 181.610 7.000 49.000 343.000 5.292 28.005 148.204 6.697 44.850 300.359 61 ĐỒ ÁN THIẾT KẾ TÀU 1.126 1.268 1.428 1.345 1.809 2.433 Tổng 39.406 214.16 1215.68 48.828 322.970 2192.10 (1) ∑ a + ∑ b = 88.234(m)     (2) ∑ a − ∑ b2 = 108.809(m) (3) ∑ a − ∑ b3 = 3407.786(m3 ) (2) (4)η = × = 0.617         (1) θ = 20 Sườn b(m) b2 (m2) -4 1.134 1.286 L (5) J c = × × (3) = 10097.145(m ) n L (6)a ×η = × (1) × (4) = 298.182(m ) n (7) J = (5) − (6) = 9798.963( m ) (7) (8)r = = 8.433( m) V2 b3(m3) 1.458 a(m) -0.786 a2(m2) 0.618 a3(m3) -0.486 -3 3.554 12.631 44.890 5.673 32.183 182.574 -2 4.169 17.381 72.460 6.197 38.403 237.982 -1 4.297 18.464 79.341 6.484 42.042 272.602 4.297 18.464 79.341 6.484 42.042 272.602 4.297 18.464 79.341 6.484 42.042 272.602 4.297 18.464 79.341 6.401 40.973 262.267 4.297 18.464 79.341 6.194 38.366 237.637 1.911 3.652 6.979 0.482 0.232 0.112 32.253 127.270 522.490 43.613 276.901 1737.89 Tổng (1) ∑ a + ∑ b = 75.866( m)     (2) ∑ a − ∑ b = 149.631( m) (3) ∑ a3 − ∑ b3 = 2260.382(m3 ) (2) (4)η = × = 0.986        (1) θ = 30 Sườn b(m) b2 (m2) -4 2.784 7.751 L (5) J c = × × (3) = 66997.429(m ) n L (6)a ×η = × (1) × (4) = 655.815(m ) n (7) J = (5) − (6) = 6041.614( m ) (7) (8)r = = 5.199m) V2 b3(m3) 21.578 a(m) -2.491 62 a2(m2) 6.205 a3(m3) -15.457 ĐỒ ÁN THIẾT KẾ TÀU -3 3.967 15.737 62.429 4.964 24.641 122.319 -2 3.967 15.737 62.429 5.296 28.048 148.540 -1 3.967 15.737 62.429 5.437 29.561 160.723 3.967 15.737 62.429 5.437 29.561 160.723 3.967 15.737 62.429 5.437 29.561 160.723 3.967 15.737 62.429 5.375 28.891 155.287 3.967 15.737 62.429 5.267 27.741 146.113 3.180 10.112 32.157 -1.201 1.442 -1.732 33.733 128.023 490.738 33.521 205.651 1037.24 Tổng (1) ∑ a + ∑ b = 67.254(m)     (2) ∑ a − ∑ b = 77.629m) (3) ∑ a − ∑ b3 = 1527.978(m3 ) (2) (4)η = × = 0, 577      (1) θ = 40 Sườn b(m) b2 (m2) -4 0.000 0.000 L (5) J c = × × (3) = 4527.343(m ) n L (6) a ×η = × (1) × (4) = 199.119( m4 ) n (7) J = (5) − (6) = 4328.224( m4 ) (7) (8) r = = 3.725( m) V2 b3(m3) 0.000 a(m) 0.000 a2(m2) 0.000 a3(m3) 0.000 -3 3.755 14.100 52.946 4.933 24.334 120.042 -2 3.755 14.100 52.946 5.087 25.878 131.639 -1 3.755 14.100 52.946 5.175 26.781 138.590 3.755 14.100 52.946 5.175 26.781 138.590 3.755 14.100 52.946 5.175 26.781 138.590 3.755 14.100 52.946 5.134 26.358 135.322 3.755 14.100 52.946 5.056 25.563 129.247 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 29.723 99.868 340.086 26.982 104.301 404.222 Tổng 63 ĐỒ ÁN THIẾT KẾ TÀU (1) ∑ a + ∑ b = 62.020(m)     (2) ∑ a − ∑ b = 83.775(m) (3) ∑ a − ∑ b3 = 1302.639(m3 ) (2) (4)η = × = 0, 675         (1) L (5) J c = × × (3) = 3859.670(m ) n L (6)a ×η = × (1) × (4) = 251.468(m ) n (7) J = (5) − (6) = 3608.202( m ) (7) (8)r = = 3.105( m) V2 θ = 50 Sườn b(m) -4 -3 -2 -1 Tổng 0.000 2.356 2.356 2.356 2.356 2.356 2.356 2.356 0.000 16.492 b2 (m2) 0.000 5.551 5.551 5.551 5.551 5.551 5.551 5.551 0.000 38.855 (1) ∑ a + ∑ b = 62.595( m)     (2) ∑ a − ∑ b = 59.924(m) (3) ∑ a − ∑ b3 = 1294.382(m3 ) (2) (4)η = × = 0.479     (1) b3(m3) 0.000 13.078 13.078 13.078 13.078 13.078 13.078 13.078 0.000 91.543 a(m) a2(m2) a3(m3) 0.000 4.608 4.633 4.633 4.633 4.633 4.513 4.056 0.000 31.709 0.000 21.234 21.465 21.465 21.465 21.465 20.367 16.451 0.000 143.911 0.000 97.845 99.446 99.446 99.446 99.446 91.917 66.726 0.000 654.271 L (5) J c = × × (3) = 3835.206( m ) n L (6)a ×η = × (1) × (4) = 127.483( m ) n (7) J = (5) − (6) = 3707.723( m ) (7) (8) r = = 3.191( m) V2 θ = 60 Sườn -4 -3 -2 -1 Tổng b(m) 0.000 3.523 3.523 3.523 3.523 3.523 3.523 3.523 0.000 24.661 b2 (m2) 0.000 12.412 12.412 12.412 12.412 12.412 12.412 12.412 0.000 86.881 b3(m3) a(m) 0.000 43.726 43.726 43.726 43.726 43.726 43.726 43.726 0.000 306.081 1.365 2.697 2.700 2.700 2.700 2.700 2.693 2.675 0.000 20.230 64 a2(m2) a3(m3) 1.863 2.543 7.274 19.617 7.290 19.683 7.290 19.683 7.290 19.683 7.290 19.683 7.252 19.530 7.156 19.141 0.000 0.000 52.705 139.564 ĐỒ ÁN THIẾT KẾ TÀU (1) ∑ a + ∑ b = 55.386( m)     (2) ∑ a − ∑ b = −19.085( m) (3) ∑ a − ∑ b3 = 872.535( m3 ) (2) (4)η = × = −0,172        (1) L (5) J c = × × (3) = 2585.288( m ) n L (6) a ×η = × (1) × (4) = 14.615( m4 ) n (7) J = (5) − (6) = 2570.674( m ) (7) (8) r = = 2, 212( m) V2 θ = 70 Sườn b(m) -4 -3 -2 -1 Tổng 0.000 2.723 2.723 2.723 2.723 2.723 2.723 2.723 0.000 19.061 b2 (m2) 0.000 7.415 7.415 7.415 7.415 7.415 7.415 7.415 0.000 51.903 (1) ∑ a + ∑ b = 52.683( m)     (2) ∑ a − ∑ b = 21.476( m) (3) ∑ a − ∑ b3 = 727.116(m3 ) (2) (4)η = × = 0, 204         (1) b3(m3) a(m) 0.000 20.190 20.190 20.190 20.190 20.190 20.190 20.190 0.000 141.332 0.623 3.046 3.049 3.049 3.049 3.049 3.042 3.026 0.000 21.933 a2(m2) a3(m3) 0.388 0.242 9.278 28.261 9.296 28.345 9.296 28.345 9.296 28.345 9.296 28.345 9.254 28.150 9.157 27.708 0.000 0.000 65.262 197.740 L (5) J c = × × (3) = 2154.418( m ) n L (6) a ×η = × (1) × (4) = 19.455( m4 ) n (7) J = (5) − (6) = 2134.963( m ) (7) (8) r = = 1,837( m) V2 θ = 80 Sườn -4 -3 -2 -1 Tổng b(m) 0.000 2.680 2.814 2.830 2.830 2.830 2.830 2.802 0.000 19.616 b2 (m2) 0.000 7.182 7.919 8.009 8.009 8.009 8.009 7.851 0.000 54.988 b3(m3) a(m) 0.000 19.249 22.283 22.665 22.665 22.665 22.665 21.999 0.000 154.192 0.290 2.702 2.704 2.704 2.704 2.704 2.699 2.684 0.000 19.191 65 a2(m2) a3(m3) 0.084 0.024 7.301 19.727 7.312 19.771 7.312 19.771 7.312 19.771 7.312 19.771 7.285 19.661 7.204 19.335 0.000 0.000 51.120 137.830 ĐỒ ÁN THIẾT KẾ TÀU (1) ∑ a + ∑ b = 50.062( m)     (2) ∑ a − ∑ b2 = −4.818( m) (3) ∑ a − ∑ b3 = 610.713( m3 ) (2) (4)η = × = −0, 048        (1) L (5) J c = × × (3) = 1809.520( m ) n L (6) a ×η = × (1) × (4) = 1.030( m ) n (7) J = (5) − (6) = 1808.490( m ) (7) (8) r = = 1,556( m) V2 θ = 90 Sườn -4 -3 -2 -1 Tổng b(m) 0.000 2.407 2.633 2.714 2.714 2.714 2.714 2.612 0.000 18.508 b2 (m2) 0.000 5.794 6.933 7.366 7.366 7.366 7.366 6.823 0.000 49.012 (1) ∑ a + ∑ b = 48.905( m)     (2) ∑ a − ∑ b = 6.715( m) (3) ∑ a − ∑ b3 = 566.380(m3 ) (2) (4)η = × = 0, 069         (1) b3(m3) a(m) 0.000 13.945 18.254 19.991 19.991 19.991 19.991 17.820 0.000 129.983 0.305 2.759 2.761 2.761 2.761 2.761 2.756 2.742 0.038 19.644 a2(m2) a3(m3) 0.093 0.028 7.612 21.002 7.623 21.047 7.623 21.047 7.623 21.047 7.623 21.047 7.596 20.933 7.519 20.616 0.001 0.000 53.313 146.769 L (5) J c = × × (3) = 1678.163(m ) n L (6)a ×η = × (1) × (4) = 2.049(m ) n (7) J = (5) − (6) = 1676.114( m ) (7) (8) r = = 1.442( m) V2 Hình 4.3: Sườn Tchebyshev cho trường hợp II 66 ĐỒ ÁN THIẾT KẾ TÀU b Vẽ đồ thị pantokaren: - Cánh tay đòn pantokaren: lθ = yBθ cos θ + ( z Bθ − z B ).sin θ + Trong đó: θ yθ = ∫ rθ cos θ dθ = δθ ∑ rθ cos θ θ zθ − z B = ∫ rθ sinθ dθ = δθ ∑ rθ sin θ Bảng 4.7: Bảng tính cánh tay đòn pantokaren cho trạng thái I θ (độ ) 10 20 30 40 50 60 70 80 90 θ (độ) rθ (m) 0.000 1.343 1.471 1.097 0.822 0.548 0.399 0.318 0.289 0.264 rθ cos θ 0.00 1.32 1.38 0.95 0.63 0.35 0.20 0.10 0.05 0.00 ∑ rθ cos θ 1.323 4.027 6.360 7.940 8.921 9.473 9.781 9.940 9.991 yθ (m) 0.00 0.11 0.35 0.55 0.69 0.77 0.82 0.85 0.86 0.87 rθ sin θ 0.00 0.23 0.50 0.54 0.52 0.42 0.34 0.29 0.28 0.26 ∑ rθ sin θ 0.233 0.970 2.021 3.098 4.046 4.812 5.456 6.039 6.588 zθ − zB 0.00 0.02 0.08 0.17 0.27 0.35 0.42 0.47 0.52 0.57 yθ cos θ ( zθ − z B ).sin θ 0.000 0.000 0.114 0.004 0.330 0.029 0.480 0.088 0.530 0.174 0.500 0.270 0.413 0.363 0.292 0.447 0.151 0.519 0.000 0.575 lθ (m) 0.00 0.11 0.35 0.56 0.70 0.77 0.77 0.73 0.66 0.57 rθ (m) Bảng 4.8: Bảng tính cánh tay đòn pantokaren cho trạng thái II rθ cos θ ∑ rθ cos θ yθ (m) rθ sin θ ∑ rθ sin θ zθ − z B y θ cos θ ( zθ − z B )sin θ lθ ( m) 0.000 0.00 0.00 - 0.00 0.00 - 67 0.00 0.000 0.000 ĐỒ ÁN THIẾT KẾ TÀU 10 20 30 40 50 60 70 80 90 0 0 8.433 8.30 0.72 1.46 1.464 0.12 0.022 0.73 5.199 4.88 1.87 21.495 1.77 4.707 0.41 0.140 1.90 3.725 3.22 2.58 29.607 1.86 8.348 0.72 0.364 2.60 3.105 2.37 3.07 35.211 1.99 12.20 1.06 0.684 3.03 3.191 2.05 3.45 39.641 2.44 16.64 1.45 1.112 3.33 2.212 1.10 3.73 42.798 1.91 21.00 1.83 1.587 3.45 1.837 0.62 3.88 44.532 1.72 24.64 2.15 2.020 3.34 1.556 0.27 3.96 45.431 1.53 27.90 2.43 2.397 3.08 1.442 0.00 3.98 45.701 1.44 30.88 2.69 2.694 2.69 8.305 68 0.713 1.762 2.236 2.353 2.222 1.866 1.328 0.688 0.000 ĐỒ ÁN THIẾT KẾ TÀU Lk(m) 60 50 40 30 20 10 70 80 90 V2 V1 V(m) Hình 4.4: Đồ thị pantokaren c Tính toán vẽ đồ thị ổn định: l = lθ + ( zG − zB ).sin θ - Cánh tay đòn ổn định tĩnh: - từ đồ thị pantokaren, giá trị V cho trước - trục hoảnh , ta gióng lên trục tung tìm giá trị , tính giá trị cánh tay đòn ổn định tĩnh ứng với góc 0,10,20 * Trạng thái 1: V = 3920(m3) zG = 2.87(m) T = 4.467(m) zB = 2.220(m) a = zG - zB = 2.042(m) Bảng 4.9: Bảng tính cánh tay đòn ổn định tĩnh cho trạng thái I θ lθ sinq a ×sin q l = lθ - a ×sinθ 0.000 0.000 0.000 0.000 10 0.117 0.174 0.115 0.002 20 0.359 0.342 0.226 0.133 69 ĐỒ ÁN THIẾT KẾ TÀU 30 0.569 0.500 0.331 0.238 40 0.704 0.643 0.425 0.279 50 0.771 0.766 0.507 0.264 60 0.777 0.866 0.573 0.204 70 0.739 0.940 0.622 0.117 80 0.669 0.985 0.652 0.017 90 0.575 1.000 0.662 -0.087 * Trạng thái 2: V = 1162(m3) zG = 3.05(m) T = 1.292(m) zB = 0.565(m) a = zG - zB = 2.524(m) Bảng 4.10: Bảng tính cánh tay đòn ổn định tĩnh cho trạng thái II θ lθ sinq a ×sin q l = lθ - a ×sinθ 0.000 0.000 0.000 0.000 10 0.736 0.174 0.439 0.297 20 1.902 0.342 0.863 1.039 30 2.6 0.500 1.262 1.338 40 3.037 0.643 1.623 1.414 50 3.335 0.766 1.933 1.402 60 3.453 0.866 2.186 1.267 70 3.349 0.940 2.373 0.976 80 1.617 0.985 2.486 -0.869 90 1.102 1.000 2.524 -1.422 4.4 Kiểm tra tiêu chuẩn ổn định: - Sử dụng tài liệu “ Quy phạm phân cấp đóng tàu biển vỏ thép 2010” 70 ĐỒ ÁN THIẾT KẾ TÀU 4.4.1 Kiểm tra đường cong ổn định tĩnh: - Từ bảng tính đồ thị ổn định tĩnh ta xác định góc kết thúc ứng với θV (độ) góc lmax (θl max ) hai trạng thái: Bảng 4.11 Bảng giá trị đường cong ổn định Trạng thái tải trọng θV lmax (θl max ) Góc kết thúc (độ) Góc ứng với (độ) Trạng thái I 82 42 Trạng thái II 77 45 θV 600 - Các góc kết thúc lớn lmax ;(θ l max ) 300 - Các góc ứng với lớn 4.4.2 Kiểm tra ổn định theo tiêu chuẩn thời tiết: - Tàu chịu tác dụng gió có tốc độ ổn định hướng gió vuông gó với mặt hứng gió Hình 4.5: Ổn định thời tiết lw1 = pv Av zv 1000.g.∆ - Trong đó: tay đòn gây nghiên gió pv ( Pa ) + : áp suất gió; xác định theo bảng, tùy thuộc vào vùng hoạt động tàu Bảng 10/2.1.4-1 Vậy pv = 353( Pa ) 71 [ 4] ĐỒ ÁN THIẾT KẾ TÀU + zv ( m ) : cánh tay đòn hứng gió; chấp nhận khoảng cách thẳng đứng tính từ Av tâm hứng gió tâm hình chiếu cạnh phần ngâm nước tàu lấy ssap xỉ nửa chiều chìm tàu: A v (m ) + : diện tích hứng gió + ∆(T) : lượng chiếm nước tàu + g : gia tốc trọng trường, lấy 9,81 + θw1 m2 / s ; : góc nghiêng gió thổi ổn định, tạo ểm giao l ( θ) l w1 đường nằm ngang đồ thị ổn định tĩnh ; θ1r + : góc nghiêng tàu hướng gió tác dụng sóng bi ển; l w2 + : cánh tay đòn gây nghiêng tàu chịu áp suất tác dụng gió giật, l w2 = 1,5l w1 ; + Diện tích b tạo tay đòn ổn định tĩnh cánh tay đòn gây nghiêng gió giật l w2 góc l ( θ) đường nằm ngang θw2 = 500 , góc vào nước θf θc , góc tạo giao điểm thứ hai cánh tay đòn gió giật nằm ngang đồ thị ổn định tĩnh, lấy giá trị nhỏ nhỏ hơn; l ( θ) + Diện tích a tạo cánh tay đòn ổn định đường nằm ngang cánh θ1r − θw1 l w2 tay đòn gây nghiêng gió giật góc nghiêng ; - Tính toán diện tích cánh tay đòn hứng gió theo tải trọng: * Trạng thái I: T = 4,467(m) TT TÊN GỌI Diện tích Ai Hệ số K1 (m2) Zi (m) Ai*K1 Ai*K1*Zi (m2) (m3) Mạn khô, ca bin 80,24 7,45 80,24 597.79 Các thành phần khác 10,08 0.6 8,52 6,048 51,53 72 ĐỒ ÁN THIẾT KẾ TÀU Tổng cộng 68,29 649,32 Av=649,32(m2) Tổng diện tích mặt hứng gió Chiều cao tâm hứng gió Zv=9,51(m) 353.68.29.9,15  = 0,02(m) l w1 (1) = 1000.9,81.1534,965 ⇒  l = 1,5.0,02 = 0,03(m)  w2 *Trạng thái 2: T = 1,292(m) TÊN GỌI TT Diện tích Ai Hệ số K1 (m2) Mạn khô, ca bin Các thành phần khác Zi Ai*K1 Ai*K1*Zi (m) (m2) (m3) 135,56 1.000 4.436 135,56 601,34 56,14 1.000 3.472 Tổng cộng 56,14 194,92 191,70 796,26 Tổng diện tích mặt hứng gió Av=191,70(m2) Chiều cao tâm hứng gió Zv=4,15(m) 353.191,70.4,15  = 0,05(m) lw1 (1) = 1000.9,81.526,965 ⇒  l = 1,5.0,05 = 0,08(m)  w2 θ1r = 109kX1X rS - Tính toán góc lắc: - Trong : + k : hệ số giảm lắc, k = + X1 : hệ số không thứ nguyên lấy theo bảng 10/2.1.5-1(1), phụ thuộc vào tỉ số B/T, trạng thái I:B/T=2,64 nên X1 = 0,95 X1 = 0,8 73 , trạng thái II: B/T=6,70 nên ĐỒ ÁN THIẾT KẾ TÀU + X2 : hệ số không thứ nguyên lấy theo bảng10/2.1.5-1(2), phụ thuộc vào hệ số CB X = béo thể tích , r = 0,73 + + 0,6(z g − d) d r = 0,73 + 0,6(3,131 − 3,791) = 0,625 3,791 r = 0,73 + 0,6(3,574 − 1, 492) = 1,567 1, 492 Trạng thái 1: Trạng thái 2: S: hệ số không thứ nguyên xác định theo bảng, phụ thuộc vào chu kỳ lắc xác định theo công thức sau: T = 2cB / h c = 0, 733 + 0, 023 + Trong đó: L B − 0, 043 WL T 100 c = 0, 733 + 0, 023 10 52, − 0, 043 = 0, 771 3, 791 100 Trạng thái 1: c = 0, 733 + 0, 023 10 52, − 0, 043 = 0,864 1, 492 100 Trạng thái : - h: chiều cao tâm nghiêng ban đầu có xét ảnh hưởng mặt thoáng hàng lỏng + Trạng thái 1: h = 3,542 (m) + Trạng thái : h = 8,542 (m) T = 2.0,771.10 / 3,542 = 8,193 ⇒ T2 = 2.0,864.10 / 8,542 = 5,912 Theo bảng 10/2.1.5-1(3): S = 0,073 ⇒ S2 = 0,093 74 ĐỒ ÁN THIẾT KẾ TÀU θ1r (1) = 109.1.0,95.1 0,625.0,073 = 22,120 ⇒ θ1r (2) = 109.1.0,80.1 1,567.0,093 = 33, 29 l w1 ,l w2 - Tiến hành dựng đường trường thái tải trọng tính toán θ1r xác định diện tích giới hạn a b Trạng thái 1: Diện tích Hệ số ổn định a (độ.m) b (độ.m) 1,211 3,358 K=b/a 2,773 Trạng thái 2: Diện tích Hệ số ổn định a (độ.m) b (độ.m) 3,214 3,541 K=b/a 1,102 - Theo quy chuẩn 2010 quy định hệ số K cho phép phải lớn ⇒ Như tàu thỏa mãn tiêu chuẩn ổn định 75 ...ĐỒ ÁN THIẾT KẾ TÀU ĐỒ ÁN THIẾT KẾ TÀU CHƯƠNG I:XÁC ĐỊNH KÍCH THƯỚC CHỦ YẾU VÀ ĐẶC TRƯNG HÌNH DÁNG CƠ BẢN CỦA TÀU 1.1.XÁC ĐỊNH SƠ BỘ KÍCH THƯỚC CỦA TÀU: 1.1.1.Chọn tàu mẫu: - Tàu mẫu chọn tàu. .. pháp : Thiết kế 100% - Phương pháp : Thiết kế theo bể thử - Phương pháp : Thiết kế tính chuyển đồng dạng từ tàu mẫu ⇒ Ta chọn thiết kế tàu theo đồng dạng tàu mẫu 2.1.1 Phương pháp thiết kế : *Ưu... tích đánh giá 2.1.3 Phương pháp thiết kế theo tàu mẫu: 18 ĐỒ ÁN THIẾT KẾ TÀU * Ưu điểm : - Tàu mẫu tàu vào hoạt động kiểm định nên độ xác cao chỗ dựa đáng tin cậy để xác định tính kỹ thuật tàu thiết