Phần I : Tuyến đờng - Tàu mẫu Công việc thiết kế tàu đòi hỏi ngời thiết kế phải chọn phơng án thiết kế, tuyến đờng yếu tố ảnh hởng đến trình hành hải tàu Tuyến đờng nói nên đặc điểm khí tợng thuỷ văn, độ sâu luồng lạch giúp ngời thiết kế lựa chọn kích thớc tàu phù hợp Chính ta phải tìm hiểu tuyến đờng nh cảng cảng đến tàu Tàu thiết kế tàu chở hàng khô có trọng tải 4350 tấn, tuyến đờng hoạt động từ cảng Nha Trang đến c¶ng Kobe (NhËt B¶n) 1) C¶ng Nha Trang: Gåm khu vực : khu cảng khu Ba Ngòi Điều kiện tự nhiên : Khu cảng nằm vĩ độ 12015 Bắc kinh độ 109012 Đông , khu Ba Ngòi cách cảng 24 hải lý theo đờng thuỷ 69 km theo đờng Về thuỷ triều : cảng có chế độ bán nhật triều không Mực nớc triều trung bình +1,30m , lín nhÊt +2.0 m ,thÊp nhÊt +0.2m ChÕ ®é giã có mùa rõ rệt : gió Bắc - Đông Bắc từ tháng 11 đến tháng năm sau gió Nam - Đông Nam từ tháng đến tháng 10 Luồng lạch vào cảng ngắn ổn định nhiều năm Độ sâu thờng từ -10m đến -11m Khu vực cầu bến có độ sâu -6m Cầu tầu kho bãi: Khu cảng Nha Trang có cầu tàu dài 91 m , rộng 14,3 m Cảng bãi tiền phơng , có bãI hậu phơng bãi Bình Tân diện tích 4832 m2 Khu Ba Ngòi xây dựng từ 1968 - 1969 Cầu chữ T có đờng dẫn từ bờ cầu dài 750 m, rộng m Cầu tàu dài 81m , rộng 10m Cảng có kho chứa muối nằm cạnh đờng dẫn cầu tàu với diện tích 1620m2 có sức chứa từ 4000 - 5000 tÊn 2) C¶ng Kobe ( NhËt Bản ): Cảng nằm vĩ độ 34040' Bắc 1350 50 độ Kinh Đông Kobe cảng tự nhiên có vị trí thuận lợi phía bắc vịnh Osaka đợc che kín đê chắn sóng phức tạp ( gồm bốn đê chắn sóng ) , Kobe cửa ngõ quan trọng Nhật Bản việc buôn bán Trung Quốc , Triều Tiên C¶ng Kobe cã 12 bÕn thc sù qu¶n lý cđa quyền thành phố bến tự nhiên thuộc tập đàon công nghiệp Tổng chiều dài bến lµ 22,4km vµ cã 135 khu neo tµu +Vïng trung tâm bến cảng có khu bến Khikô , gồm 12 bÕn víi tỉng chiỊu dµi 6655m , cho phÐp cïng lúc neo đậu đợc 135 tàu viễn dơng Đây khu trung tâm phục vụ hành khách nớc chuyển tải hành khách từ Mỹ sang Astralia Khoảng 12000 ngời hàng hóa qua khu chủ yếu hàng bách hóa +Khu Huogo cã bÕn víi tỉng chiỊu dµi 1089 m ®é s©u 7,2 m ®Õn 9m cïng mét lóc cã thẻ tiếp nhận 17 tàu viễn dơng +Khu Maya có càu tàu với 21 chỗ neo đậu Độ ngập sâu bến từ 10 đến 12 m Khu chủ yếu phục vụ cho Liner Bắc Mỹ +Khu bến cảng Higa có bến sâu 5,5 ®Õn m tiÕp nhËn tµu Ro-Ro cã tỉng diƯn tích 7,8 +Khu đảo có bến Container với tỉng chiỊu dµi 2650 m vµ 15 bÕn cho tµu bách hóa thông thờng với chiều dài 3000 m độ sâu từ 10 đến 12 m +Khu đảo nhân tạo Roko víi diƯn tÝch 583 , khu bÕn nµy có độ sâu 12 m tiếp nhận 29 tàu viễn dơng kể tàu Container tàu Ro- Ro Cảng Kobe tổng hợp lớn giới với khối lợng hàng hóa thông qua cảng năm gần vào khoảng 200 triệu / năm 3) Tuyến đờng từ cảng Nha Trang ®Õn c¶ng Kobe: TuyÕn ®êng tõ c¶ng Nha Trang ®Õn cảng Kobe có đờng là: Nha Trang - Hải Phòng Hải Phòng - Hồng Kông Hồng Kông - Kobe Hồng Kông: Điều kiện tự nhiên Hồng Kông tutong tự nh vùng biển Việt nam chịu ¶nh hëng cđa khÝ hËu nhiƯt ®íi giã mïa, thđy chiều đặn , dòng hải lu ảnh hởng đến lại tàu, song lên phía bắc nên chịu ảnh hởng gió mùa đông bắc từ tháng 11 đến tháng năm sau vùng biển lợng ma tập trung vào tháng sáu tháng bảy , lợng ma trung bình 1964mm Tại vùng biển Đông ó thể xuất bo đột ngột thờng từ cấp đến cấp 7.Từ tháng 11 đến tháng năm sau thờng có sơng mù nên tàu hành trình khó khăn vùng biển chịu ảnh hởng dòng hải lu nóng chảy từ bờ biển Châu lên phía Bắc theo bờ biển châu Mỹ quay xích đạo tạo thành vòng kín dòng hải lu lạnh chảy ngợc từ Bắc mỹ phía nam theo bờ biển Châu Do dòng hải lu nên tốc độ tàu bị ảnh hởng • NhËt B¶n: Vïng biĨn NhËt B¶n thêng cã giã mùa đông bắc vào tháng tháng gây nên biĨn ®äng giã cÊp cÊp B·o ë thờng xuất từ quần đảo philippin , thời gian ảnh hởng trận bão khoảng ngày Hàng năm vào khoảng từ tháng đén tháng thờng xuất bão lớn từ đến lần , gây nguy hiểm cho tàu hoạt động biển Vùng biển Nhật Bản chịu ảnh hởng chế độ nhật chiều với biên độ dao đông khoảng m chịu ảnh hởng hai dòng hải lu nh vùng biển Hồng Kông Qua Hồng Kông từ vùng Đông Hải phía đảo Đài Loan mùa đông chịu ảnh hởng áp thấp nhiệt đới sóng nên tốc độ tàu chậm lại , xuôi dòng hải lu xuôi gió tốc độ tăng lên khoảng hải lý / Tàu mẫu stt thông số Năm đóng Nơi đóng G.T đơn vị Tàu 57T20 Tàu 57T12 Tàu 57T24 Nhật Bản Nhật Bản Nhật Bản Tấn đăng ký 1507 1552 1592 Lpp m 81,75 82,0 83,0 B m 13,0 12,6 13,0 H m 6,4 6,4 6,7 T m 5,652 5,942 5,994 10 ∆ TÊn 4541 4454 4832,61 11 Dw TÊn 3335 3315 3610 12 δ - 0,7364 0,705 0,728 13 β - 0,8728 0,865 0,8702 14 α - 0,7507 0,73 0,7432 15 ϕ - 0,844 0,815 0,837 16 Zg m 4,87 4,99 5,308 17 ZM m 8,31 7,4 8,161 18 ZC m 3,44 2,41 2,853 19 XC m -0,3 -0,42 -2,055 20 Tốc độ V Hải lý/h 12 13 12,5 21 Xf m 2,15 1,52 1,43 Phần 2: xác định Kích thớc chủ yếu I) Xác định kích thớc chủ yếu 1.1 Xác định lợng chiếm nớc sơ Ta cã: DSB Pn = ηD (tÊn) DSB : lỵng chiếm nớc tàu (tấn) Pn : trọng tải tàu (tấn) D : hệ số trọng tải (hệ số lợi dụng lợng chiếm nớc) Theo bảng 2.2 STKTĐT tập I ta cã : ηD=(0,57-0,7) ta chän ηD = 0,65 Theo yêu cầu đề thiết kế Pn = 4350 (tÊn) ⇒ DSB Pn 4350 = ηD = 0.65 = 6692,308 (tấn) 1.2 Xác định kích thớc sơ tµu 1.2.1 ChiỊu dµi tµu: L = l.3 DSB / γ Theo Nogid( tr26/STTKTT): l = 2,1.v1/3 = 2,1.141/3 = 5.0613 ®ã: v = 14 (hl/h) : vËn tèc tàu = 1.025 T/m3 : trọng lợng riêng nớc biÓn ⇒ 6692 ,308/1.025= 94,6 (m) L = 5,0613 ⇒ Chän L = 95 (m) 1.2.3.HƯ sè bÐo thĨ tÝch : Sè Frud tÝnh theo c«ng thøc : Fr = v = g.L 0.236 HÖ sè bÐo tÝnh theo c«ng thøc cđa bĨ thư Wageningen : δ = 1,106− 1,68.Fr = 0,71 1.2.4.Chiều rộng tàu : Công thức Herner ( Tr 29 STTKTT ): B= L0,8 = 2,6 14,8 (m) Chän B = 15 m 1.2.5.Mín níc : Theo c«ng thøc 2.19 (Tr 33,STTKTT): T= L + 1,4 = 20 6,15 (m) Chän T = 6,3 m 1.2.6.ChiÒu cao mÐp boong: Theo b¶ng 2.8 ( Tr 35 , STTKTT) ta cã tØ sè H/T cđa tµu hµng lµ : H/T = ( 1,15 ÷ 1,35) ⇒ H = (7,25 ÷ 8,5 ) m Chän H = m 1.2.7.C¸c hƯ sè bÐo : + HƯ sè bÐo ®êng níc : α = δ − 0,025= 0,82 ( CT 2.38 , tr46 , STTKTT) + HƯ sè bÐo sên gi÷a : β = 1,104.δ1/ 12 ± 0,004= 0.98÷ 0.99 ( CT 6.19 , LTTKTT) Chän β = 0,98 + HÖ số lăng trụ : = = 0,72 Nghiệm lại DSB DTK : DTK = k LBT = 6579,109 ( tÊn) ∆1 = DSB − DTK 6692 ,308− 6579 ,109 × 100% = × 100% = 1,69% < 3% DSB 6692 ,308 Chän kÝch thíc s¬ bé cđa tµu thiÕt kÕ: L = 95 m B = 15 m T = 6,3 m H=8m δ = 0,71 α = 0,82 β = 0,98 ϕ = 0,72 Ii Kiểm tra: 2.1.Kiểm tra điều kiện ổn định: Chiều cao tâm nghiêng ban đầu: h0 = + ZC ZG (1) : : Bán kính tâm nghiêng ZC : Cao độ tâm ZG : Cao độ trọng tâm 2.1.1.Bán kính tâm nghiêng: B2 ρ = kρ δ 12T ( CT 6.40 , LTTKTT) ®ã: kρ : HƯ sè ®iỊu chỉnh để ý đến hình dáng thực đờng níc tra h×nh 6.13 (LTTKTT) víi α = 0,82 cã kρ = 1,025 0,822 152 1,025 = 2,89 0,71 12.6,3 = (m) 2.1.2.Cao độ tâm nổi: ZC = 0,833− 0,333 .T α ( CT 6.36 , LTTKTT) 0,71 ZC = 0,833− 0,333 .6,3 0,82 = 3,43 (m) 2.1.3.Cao độ trọng tâm: Theo b¶ng 2.62 (tr113- STTKTT ) ta cã : ZG = (0,62÷ 0,68) H ⇒ ZG = (4,96 ÷ 5,44 ) m Chän ZG = 5,4 m Thay vµo (1) ta cã : h0 = 2,89 + 3,43 – 5,4 = 0,92 (m) Theo Nogid áp dụng cho tàu hàng cã B > 12 m h0min = (0,04 ÷ 0,05 )B = 0,6 ÷ 0,75 m Ta thÊy h0 > h0min Đủ điều kiện ổn định 2.2.Kiểm tra chu kì lắc: B2 + 4zG 152 + 4ì 5,4 T = 0,58ì = 0,58ì = 9,14(s) h0 0.92 Điều kiện : Tθ = (7 ÷ 12 ) s Ta thÊy chu kì lắc thoả mãn 2.3.Kiểm tra dung tích: 2.3.1.Phân khoang sơ ( Dựa vào sách KTBTC STKTĐT T1) Chiều dài khoang đuôi , mũi : LKM = (5 ÷ 7)% L = (4,75 ÷ 6,65 ) (m) Chọn LKM = (m) Chiều dài khoang máy : LBM= (10-18)%.L = ( 9,5 ÷ 17,1) (m) Chän LBM = 15,25 (m) ChiỊu dµi khoang hµng : Víi chiỊu dµi tµu L = 95 ta cã khoang hµng với số vách ngăn kín nớc n =5 Khoang hàng dµi 22,32 (m) Khoang hµng dµi 22,32 (m) Khoang hàng dài 21,11(m) Chiều cao đáy đôi : Hdd ≥ B/16 = 15/16 (m ) ⇒ Chän Hdd = m 2.3.2.Dung tích chở hàng yêu cầu: Wyc = h.Ph = (m3) Trong đó: àh : dung tích chở hàng riêng (m3/T) ,xét tàu đợc chất đầy tải theo chiều chìm cho trớc (dung tích chở hàng đợc tận dụng triệt để ) Khi µh = µP µP : Dung tÝch riªng cđa hµng hoá , phụ thuộc vào loại hàng hoá tàu thiết để chở cafê đóng bao có àP = (1,67 ữ 1,73) m3/T Chọn àP = 1,7 m3/T Ph : Trọng lợng hàng chuyên chở Theo công thøc 5.46 ( Tr84 , LTTKTT): H hT = = 0,93.µ h.( η h / ηl ) + 0,16 T (*) Trong ®ã : ηl : HƯ sè sư dơng chiỊu dµi tµu L 71,4 ηl = h = L 95 Thay giá trị vào (*) ta có : ηh = 0,5276 ⇒ Ph = ηh DTK = 0,5276 6579,109 = 3471,13 (TÊn) W = µ h.Ph ⇒ yc = 1,7.3471,13 = 5901 (m3) 2.3.3.Dung tÝch thùc tÕ : Wh = kng.Lh.B.( H – Hdd).δPP = 5876,45 (m3) (LTTK-Tr82) Trong ®ã : Lh = 65,75 (m) :Tổng chiều dài khoang hàng kng : Hệ số điền đầy khoang hàng chọn 0.96 PP : Hệ số bÐo thĨ tÝch khoang hµng = 1,15.δ = 0.8165 Do Wh > Wyc nên tàu đảm bảo đủ dung tích (Trong trình tính toán sơ cha kể đến dung tích két hông két đỉnh mạn ) 2.4 Tính nghiệm trọng lợng: 2.4.1.Trọng lợng vỏ tàu: - Trọng luợng vỏ thép tham gia vào tơng đơng: 1/ 3.L5 / 2.T (1,04± 0,01).10 H P1= = 642.706 (Tấn) - Trọng lợng vách ngang : 2/ P2= (4,61± 0,63).nvn.δBH = 9,82 (TÊn) nvn=5 ( v¸ch ) - Thợng tầng ống khói : P3=( 0,12 L - 7,6 ) ntv Với số thuyền viên định biên 24 ngời P3= 91,2 (Tấn) - Khoang mũi ,l¸i : −3 P4= (4,98± 0,99).L B.H.10 = 56,77 (TÊn) - Boong thợng tầng mũi lái : P5= (1,24 0,48).L B.10 = 17,67 ( TÊn) - KÕt cÊu côc bé : −2 P6= (1,28± 0,26)LBH.10 = 145,92 (TÊn) - Bệ máy gia cờng : P7= (3,25 1,14).LBH.10 = 37,05 (Tấn) - Các chi tiết riêng : 2/ −1 P8= (3,38± 0,1).(LBH) 10 = 171,21 (TÊn) - Phần phi kim loại thân tàu : 2/ P9= (2 ± 1,2).10 (LBH) = 10,13 (TÊn) - Lớp sơn lớp bảo vệ : 2/ P10= (4,25± 0,99).10 (LBH) = 21,527 (TÊn) -Líp c¸ch nhiƯt : Theo A.A.Bog®anov ta cã: α m = 1,7.α − 0,6 ± 0,03 ⇒ αm = 0,764 ÷ 0,824 Chän αm = 0,78 α m = 0,75.ϕ m + 0,23± 0,03 ⇒ ϕm = 0,69 ÷ 0,77 Chän ϕm = 0,73 ϕ® = 2.ϕ - ϕm = 0,71 α d = 2.α − α m = 0,84 Ta cã: ϕ m.L m = 34,675 ϕ® L® = 33,725 δm = β ϕm = 0,7154 δ® = β ϕ® = 0,6958 δm B T = 67,6053 δ® B T = 65,7531 2.3 ChiỊu dài đoạn thon mũi , thon đuôi: - Thon mũi: Theo kÕt qu¶ cđa bĨ thư Va-ge-ni-gen ta cã: e = L.(4,2.Fr – 0,525 ) = 37,2 (m) Chän e = 37(m) - Thon đuôi tgd = .B.T r 4,1 ⇒ r ≥ 41,23 (m) Chän r = 42 (m) III : Xây đựng đờng cong diện tích đờng sờn: Để xây dựng đờng cong diện tích ®êng sên , ta chän sè sên lÝ thuyÕt lµ 20 sờn , với khoảng sờn lí thuyết a = 4750 mm Ta tiến hành xây dựng đờng cong diện tích đờng sờn phơng pháp cân diƯn tÝch tø gi¸c MORIS DiƯn tÝch lín nhÊt cđa ®êng sên tÝnh bëi c«ng thøc Wmax = β.B.T = 92,61 (m2) Ta có kết diện tích sơ c¸c sên lÝ thuyÕt nh sau: Suên Ω (m2) i -10 Ki.Ωi i.Ki Ωi Ki 0 10 11 12 13 14 15 16 17 17.56 40.89 59.28 70.28 80.35 86.84 90.58 92.3 92.61 92.61 92.41 91.4 89.05 85.04 79.22 70.44 59.1 2 2 2 2 2 2 2 2 -9 -8 -7 -6 -5 -4 -3 -2 -1 35.12 81.78 118.56 140.56 160.7 173.68 181.16 184.6 185.22 185.22 184.82 182.8 178.1 170.08 158.44 140.88 118.2 -316.08 -654.24 -829.92 -843.36 -803.5 -694.72 -543.48 -369.2 -185.22 184.82 365.6 534.3 680.32 792.2 845.28 827.4 18 19 20 44.61 19.65 2 10 Σ 89.22 39.3 Σ1 = 2638.42 713.76 353.7 = 57.12 3.1.Nghiệm lại lợng chiÕm níc: Ta cã : D = 1/2.∆L.γ Σ1 = 6422,9 (T) DTK = k.γ δ.L.B.T = 6579,1 (T) ⇒ ∆D = DTK − D 6579 ,1− 6422 ,9 × 100% = × 100% = 2,37% < 3% DTK 6579 ,1 (Thoả mãn) 3.2.Nghiệm lại toạ độ tâm nổi: Ta cã: XC' = ∆L Σ2 57,12 = 4,75 = 0,1028 Σ1 2638 ,42 XC' − XC 0,1028− 0,1 ⇒ ∆XC = × 100% = × 100% = 2,8% < 3% XC 0,1 (Thoả mãn ) 3.3.Nghiệm lại hệ số béo: Ta cã : δ' = D 6422 ,9 = = 0,693 k.γ L.B.T 1,007.1,025.95.15.6,3 δ −δ' 0,71− 0,693 ⇒ ∆δ = × 100% = × 100% = 2,37% < 3% 0,71 (Thoả mãn) Vậy đờng cong diện tích đờng sờn xây dựng hợp lý IV- Xây dựng đờng níc thiÕt kÕ: Ta cã c¸c hƯ sè bÐo (theo c«ng thøc 9.88 LTTKTT): α m = 1,7.α − 0,6 ± 0,03 ⇒ αm = 0,764 ÷ 0,824 Chän αm = 0,78 α d = 2.α − α m = 0,86 ⇒ αm Lm = 0,78.47,5 = 37,05 α® L® = 0,86.47,5 = 40,85 Ta cã : Xf = 0,225.(α m − α d) = −0,018 L ⇒ Xf = - 0,018.95 = - 1,71 (m) Gãc vào nớc mũi : 200 Góc vào nớc đuôi : 220 DiƯn tÝch ®êng níc thiÕt kÕ: S = α L B = 0,82 95 15 = 1168,5 (m2) Ta xây dựng đờng nớc thiết kế theo phơng pháp tứ giác MORIS Ta có bảng sau: N0 10 11 12 yi (mm) 4198 5817 6708 7155 7136 7327 7452 7489 7500 7500 7500 7500 ki 2 2 2 2 2 2 i -10 -9 -8 -7 -6 -5 -4 -3 -2 -1 ki.yi 8396 11634 13416 14310 14272 14654 14904 14978 15000 15000 15000 15000 i.ki.yi -75564 -93072 -93912 -85860 -71360 -58616 -44712 -29956 -15000 15000 30000 13 14 15 16 17 18 19 20 7500 7305 7104 6501 5618 4269 2427 2 2 2 10 Σ 15000 45000 14610 58440 14208 71040 13002 78012 11236 78652 8538 68304 4854 43686 0 24595 88566.2 4.1.NghiƯm l¹i diƯn tÝch ®êng níc thiÕt kÕ : S' = ∆L Σ1 = 116,88 (m2) S' − S 1168 ,85− 1168 ,5 ⇒ ∆S = × 100% = × 100% = 0,03% < 3% S 1168 ,5 4.2.NghiƯm l¹i Xf : Σ − 88566 ,2 X 'f = ∆L = 4,75 = −1,7104 Σ1 245954 ,6 X 'f − X f ⇒ ∆X f = × 100% = Xf 0,63%