Thiết kế tàu chở dầu thô, trọng tải 39000 tấn, vận tốc 14,0 knots, chạy tuyến biển không hạn chế

PHẦN I TÌM HIỂU TUYẾN ĐƢỜNG - TÀU MẪU 1.1 TÌM HIỂU TUYẾN ĐƢỜNG 1.1.1 Cảng Cái Mép –Vũng Tàu + Vịtrí cảng: 10°31'29"N - 107°01'25"E + Điểm đón trả hoa tiêu: 10°17'15"N - 107°04'56"E + Luồng lạch vào cảng: - Chiều dài: 15 km - Độ sâu: -14,0 m - Chế độ thủy triều: bán nhật triều Chênh lệch thủy triều: 1.1m ~ 4.9m Chênh lệch bình quân: 3,4 m - Mớn nước cao cho tàu vào: 14m + Cảng có cầu bến gồm: - Bến tàu 60000 DWT có chiều dài 320m, sâu 15,2 m; - Bến tàu 5000 DWT có chiều dài 138,1 m, sâu -10,8 m; - Bến xà lan có chiều dài 24m + Tổng diện tích mặt cảng: 35 + Bồn chứa: 5, Sức chứa tổng cộng: 80,000 m3 + Thiết bị chính: Thiết bị nhập xuất có thiết bị với công suất 3000m3/h 1.1.2 Cảng Kobe - Nhật Bản - Cảng nằm vĩ độ 34,40 Bắc 135,12 độ kinh đông KOBE cảng tự nhiên có vị trí địa lý thuận lợi phía bắc vịnh OSAKA, che kín hệ thống đê chắn sóng phức tạp (7 đê chắn sóng) KOBE cửa ngõ quan trọng Nhật Bản việc quan hệ với Trung Quốc, Triều Tiên nước Châu Á - Cảng KOBE có 12 bến thuộc quản lý quyền thành phố bến tư nhân thuộc quản lý tập đồn cơng nghiệp với tổng chiều dài 22,4km với 135 bến neo đậu - Vùng trung tâm cảng có khu bến Shinko gồm 12 bến với tổng chiều dài 665m cho phép đậu lúc 35 tàu viễn dương Đây trung tâm phục vụ khách nước chuyển tải khai thác từ Mỹ qua Astralia khoảng 11500 người/năm, hàng hoá qua lại khu vực chủ yếu hàng bách hố - Khu Hyogo có bến với tổng chiều dài 1089m, độ sâu từ 7,2m đến 9m lúc tiếp nhận 17 tàu viễn dương - Khu Maya có cầu tàu với 12 chỗ neo đậu, độ sâu bến từ 10 đến 12 m Khu vực chủ yếu phục vụ tàu Liner Bắc Mỹ Khu Higachi có bến sâu 5,5 đến 7m tiếp nhận tàu RORO với tổng diện tích 7,8 Khu đảo cảng có bến container với tổng chiều dài 1089m 15 bến cho tàu bách hố thơng thường với tổng chiều dài 3000m, độ sâu (1012) m Khu đảo nhân tạo Rokko với diện tích 583 tiếp nhận lúc 29 tàu viễn dương, kể tàu container tàu RORO Cảng KOBE cảng tổng hợp lớn giới với tổng lượng hàng thông qua nam gần lên tới 150 triệu tấn/năm 1.1.3 Đặc điểm tuyến đƣờng a Khí hậu Khí hậu vùng nói chung nóng ẩm, mưa nhiều nằm khu vực nhiệt đới gió mùa - Gió mùa hạ ẩm ướt, thổi từ tháng (510) theo hướng Đông Nam Tây Nam - Gió mùa khơ lạnh thổi từ tháng 11 đến tháng năm sau Do ảnh hưởng gió mùa nên lượng mưa tập trung từ tháng đến tháng Do ảnh hưởng gió mùa lạnh nên khu vực có sương mù xuất vào buổi sáng tối, khoảng thời gian từ tháng đến tháng nên ảnh hưởng đến tầm nhìn tàu b Thuỷ văn - Tuyến đường có chế độ nhật chiều,dao động mực nước tương đối lớn Hải lưu tuyến chịu ảnh hưởng dòng hải lưu Sumio, dòng hải lưu ven biển châu lên phía bắc, lên bờ biển Châu Mỹ quay xích đạo tạo thành vùng kín - Ngồi tuyến đường chịu ảnh hưởng dòng hải lưu Diano chảy ngược từ Bắc Mỹ lên phía Nam bờ biển Châu Hàng năm lưu lượng nước dòng chảy ước tới 46 triệu km3 Do ảnh hưởng dòng hải lưu nên tốc độ tàu bị giảm nhiều c Gió Gió đơng nam thổi từ tháng đến tháng 10 Gió Bắc thổi từ tháng năm sau Giữa mùa thường thời gian chuyển tiếp nên gió nhẹ cấp 2, cấp3, có lúc gió thổi tới cấp gây nên biển động ảnh hưởng tới độ ổn định tròng trành tàu d Bão - Có ảnh hưởng tới hoạt động tàu, ảnh hưởng tới ổn định tàu an toàn hàng hố Khu vực thường có bão nên khai thác tàu bị giảm nhiều Mật độ bão dày, thường có giật mạnh cấp 7, cấp Đơi có gió giật mạnh đến cấp 12 cấp12 - Bão thường xuất từ tháng đến tháng Vị trí xuất bão thường từ quần đảo Philippin từ bờ biển Nam Trung Quốc Trên tuyến có xuất sóng hồi sóng dừng Biên độ dao động sóng trung bình thường từ (2,53,2) m Chiều dài sóng (1580) m e Độ sâu Tuyến đường có độ sâu khơng hạn chế Khoảng cách cảng 2200 hải lý Thời gian hành trình ngày 10 1.2 TÌM HIỂU TÀU MẪU PRISCO BRITISH IRINA ENERGY Significantships 2009/T78 2001/T18 2008/T35 Lmax (m) 183 183 184,3 Lpp (m) 174 174,5 176,0 B (m) 32,200 27,400 27,400 bmk (m) 1,900 2,00 D (m) 19,10 17,60 17,20 hđđ (m) 2,100 1,850 1,080 Thiết kế 13,15 9,8 9,8 Thực tế 11,00 11,50 11,50 14,6 14,55 15,3 STT Tên tàu T (m) 10 vs (knot) 11 Lượng chiếm nước 8344 12 ∆m (t) Thiết kế 44314 13 Scantling DW Thiết kế 50923 35970 29687 (dwt) Thực tế 39851 39002 37304 29967 23682 14 GT (gt) 15 Dung tích hàng 16 Dằn (m3) 17 18 19 CPO FRANCE 42307 42650 23810 20014 11790 Công suất 9600 9464 9480 Số lượng 1 n, (rpm) 127 124 127 Chong Số lượng 1 chóng Đ.kính 5,7 5,8 5,9 14 36 17 Máy Thuyền viên 11 PHẦN II KÍCH THƢỚC CHỦ YẾU 12 2.1 GIỚI THIỆU Tàu chở dầu dạng tàu chuyên dụng có ảnh hưởng lớn đến cách bố trí khoang két, kết cấu khoang hàng Loại hàng cụ thể mà tàu chở là: Dầu thô Tàu thiết kế theo Quy phạm phân cấp đóng tàu biển vỏ thép (QCVN 21:2010) Từ điều kiện làm việc tàu, tuyến đường hoạt động nên tàu thiết kế ưu tiên tính ổn định hướng, sức bền tàu, tối ưu mặt sức cản, giá thành đóng giảm Để tránh nhược điểm phương pháp thiết kế theo tàu mẫu, phát huy tính sáng tạo tơi lựa chọn phương pháp thiết kế mới, sử dụng công thức thực nghiệm 2.2 XÁC ĐỊNH HỆ SỐ LỢI DỤNG LCN THEO TRỌNG TẢI (DW) Theo thống kê: D = 0,2882.DWT0,0975 = 0,80 DWT = 39000 (tấn) - trọng tải tàu Sơ tính trọng tải tàu là: Δ = DW 39000 = = 48750 (tấn) ηD 0,8 2.3 XÁC ĐỊNH CÁC KÍCH THƢỚC CHỦ YẾU CỦA TÀU Xác định kích thước chủ yếu tàu theo Giorgis Delbene 2.3.1 Xác định chiều dài tàu Xác định chiều rộng tàu theo cơng thức: L1 = 20,59.DW0,2  171,4 m Trong đó: DW = 39000 (tấn) - trọng tải tàu Vậy chọn chiều dài tàu L = 170 m 2.3.2 Xác định chiều rộng tàu Xác định chiều rộng tàu theo cơng thức: B = 2,19DW0,24 = 27,68 m Trong đó: DW = 39000 (tấn) - trọng tải tàu Vậy chọn chiều rộng tàu B = 32,2 m 13 2.3.3 Xác định chiều chìm tàu Xác định chiều chìm tàu theo công thức: T = 0,538.DW0,29 = 11,53 m Trong đó: DW = 39000 (tấn) - trọng tải tàu Vậy chọn chiều chìm tàu T = 11 m 2.3.4 Xác định chiều cao mạn Xác định chiều cao mạn theo công thức: D = 0,327.DW0,374 = 17,05 m Trong đó: DW = 39000 (tấn) - trọng tải tàu Chọn chiều cao mạn D = 17,875 m 2.4 XÁC ĐỊNH CÁC HỆ SỐ BÉO CỦA TÀU 2.4.1 Hệ số béo thể tích CB CB =1,08-0,5 v  0,80 (Theo Alexander) L Với v = 14 knots = 7,196 m/s - vận tốc tàu; L = 170 m - chiều dài tàu Chọn hệ số béo CB = 0,80 2.4.2 Hệ số béo đƣờng nƣớc CWP Theo Munro-Smith: CWP =CB  0,08  0,8  0,08  0,88 Chọn Cwp = 0,88 2.4.3 Hệ số béo sƣờn CM Theo A.Sik: CM =C1/9  0,015  0,81/9  0,015  0,991 B Chọn CM = 0,991 2.4.4 Hệ số béo dọc CP CP = CB 0,8   0,808 CM 0,99 14 *So sánh tỷ số kích thƣớc với tàu mẫu L/B = 5,280 CB = 0,8 CWP= 0,88 B/T = 2,93 CM= 0,991 D/T = 1,63 CP= 0,80  Các tỷ số kích thước nằm giới hạn kích thước tàu mẫu Từ kích thước ta có 1 = k..CB.L.B.T= 49622 Trong đó: k = 1,005 L,B,T - Chiều dài, chiểu rộng, chiều chìm tàu = 1,025 t/m3 -trọng lượng riêng nước Ta có sai số kích thước : Δ= 1 - 49622  48750 100%= 100% = 1,78 % < 2%  48750 Bảng 2.1: Các thông số chủ yếu tàu là: Stt Thông số K.hiệu Đơn vị Trị số Chiều dài đường nước thiết kế Lpp m 170 Chiều rộng tàu B m 32,2 Chiều chìm tàu T m 11 Chiều cao mạn tàu D m 17,875 Hệ số béo thể tích CB - 0,80 Hệ số béo đường nước CW - 0,88 Hệ số béo sườn CM - 0,991 Hệ số béo dọc CP - 0,808 Tỉ số L/B L/B - 5,28 10 Tỉ số B/T B/T - 2,93 11 Tỉ số D/T D/T - 1,63 12 Lượng chiếm nước m 49622 15 2.5 TÍNH TỐN CHỌN MÁY -Xác định công suất máy cần thiết: Áp dụng công thức hải quân:  2/3 VS 46911,892/3.7,1963 = Ps   7778,55 (kW) Chq 62,31 Với Chq xách định từ tàu mẫu: Chq (m)i  ( 2/3 vs )( m ) ( Ps)(m) i i Từ bảng thống kê tàu mẫu ta có: 443142/3.7,783 Chq(m)=  62,31 9464 Tra catalog ta chọn máy có thơng số máy sau: -Model: 16V32/40; -Công suất động cơ: 7880 (kW); -Vòng quay động cơ: 750 (rpm); -Khối lượng động cơ: 78 (tấn); -Số kỳ động cơ: 2.6 SƠ BỘ TÍNH TỐN CÁC KHỐI LƢỢNG THÀNH PHẦN - Xác định lượng chiếm nước toàn tải:  m = mi =  + DW Trong đó:  – khối lượng tàu không; DW – trọng tải tàu 2.6.1 Khối lƣợng tàu không Trong giai đoạn thiết kế ban đầu, khối lượng tàu không  chia thành thành phần khối lượng sau:  = mvt + mtbh + mm + m (tấn) Trong đó: 16 (1) WT t : hệ số dòng theo : hệ số lực hút : hệ số ảnh hưởng trường tốc độ không đồng tới momen quay vA iQ : tốc độ tiến chong chóng T : lực đẩy chong chóng kể đến lực hút KNT : hệ số tịnh tiến chong chóng theo lực đẩy Jo : bước tiến tương đối chong chóng (tra bảng) Dopt : đường kính tối ưu chong chóng KT : hệ số lực đẩy J : bước tiến tương đối chong chóng P/D : tỉ số bước chong chóng D : hiệu suất đẩy chong chóng Ps : cơng suất mặt bích trục động : cơng suất mặt bích trục động tăng điều kiện khai thác P's s : hiệu suất đường trục : khối lượng riêng nước r Chong chóng có thơng số hình học sau:  Đường kính D = 5,73 m  Tỷ số bước P/D = 0,747  Hiệu suất đẩy = 0,57 Vậy ta chọn máy có cơng suất: Mác Ký hiệu Chiều dài Khối lượng Cơng suất Vòng quay MAN BW 5L60MC 7,204 m 316 9600 kW 123 rpm 8.3.2 Kiểm tra lại theo điều kiện chống xâm thực Theo schoenherr thì tỷ số điã nhỏ nhấ t không xảy xâm thực đươ ̣c tính theo cơng thưc sau : Trong đó : chóng  AE  Kc  = 1,3-1,6  1,̣ số 275thự  c nghiê  nD  ̣m phu ̣ thuô ̣c vào tải tro ̣ng chong   p0  A0 min 170 kC = f(Z;P/D;J) = 1,25 - ̣ số , tra đồ thi ̣ P0= (Pa+γhs), kN/m2 Pa = 101,34 – áp suất khí , = 1025kg/m3– trọng lượng riêng nước hs = T-0,55D =7,8 m– khoảng cách từ tâm trục chong chóng đến đường nước thiế t kế n =2,05 rps– số vòng quay chong chón g D = 5,73 m – đường kin ́ h chong chóng , m  AE    0,33