Thiết kế tàu container chạy cấp không hạn chế, chở 960 TEU với khối lượng của một container là 10,6 tấn, vận tốc 16,5 knots

PHẦN I TUYẾN ĐƯỜNG-TÀU MẪU 1.1.Tuyến đường 1.1.1.Cảng Hải Phòng 1.1.1.1.Vị trí địa lí điều kiện tự nhiên - Cảng Hải Phòng nằm hữu ngạn sơng Cửa Cấm vĩ độ 20°52 Bắc kinh độ 106°40 Đông - Chế độ thủy triều nhật triều với mức nước triều cao +4,0 m, đặc biệt cao +4,23 m, mực nước triều thấp +0,48 m đặc biệt thấp +0,23 m - Cảng chịu hai mùa rõ rệt: từ tháng 10 đến tháng năm sau gió Bắc - Đơng Bắc, từ tháng đến tháng gió Nam - Đơng Nam - Cảng Hải Phòng cách phao số “0” khoảng 20 hải lý, từ phao số “0” vào cảng phải qua cửa Nam Triệu, kênh đào Đình Vũ vào sơng Cửa Cấm Cảng Hải Phòng nằm vùng trung tâm sơng Hồng Sơng Hồng mang nhiều phù sa nên tình trạng luồng lạch vào cảng không ổn định -Giới hạn chiều chìm vào cảng từ 6-9 m 1.1.1.2.Cơ sở vật chất cảng - Có 11 bến xây dựng từ năm 1967 kết thúc vào năm 1981, dạng tường cọc ván thép neo với tổng chiều dài 1787 m mặt bến có cần trục cổng (Kirop KAMYHA) có trọng tải từ đến 16 Các bến đảm bảo cho tàu 10 000 cập cầu Từ cầu đến cầu thường xếp dỡ hàng kim khí, bách hóa, thiết bị Bến xếp dỡ hàng nặng Bến xếp dỡ hàng tổng hợp Bến 11 xếp hàng lạnh - Toàn kho cảng (trừ kho 2a 9a) có tổng diện tích 46.800 m2, kho xây dựng chung theo tiêu chuẩn cảng đại, có đường sắt trước bến, sau kho thuận lợi cho việc xếp hàng Kho mang tính chất chun dụng Ngồi có bãi chứa hàng với tổng diện tích 183.000 m2 (kể diện tích đường tơ), có 25.000 m2 bãi nằm mặt bến Tải trọng mặt bến tấn/m2, dải tiếp phía sau rộng m tấn/m2 bình qn 10 tấn/m2 - Đường sắt cảng có khổ rộng 1,0 m với tổng chiều dài 1560 m gồm đường sắt trước bến, bãi kho sau, ga lập tàu phân loại 1.1.2 Cảng Kobe (Nhật Bản) 1.1.2.1 Vị trí địa lí điều kiện tự nhiên -Cảng nằm vĩ độ 34040 Bắc 135012 kinh độ Đơng KoBe cảng tự nhiên, có thuận lợi phía Bắc vịnh Osaka che kín hệ thống phức tạp đê chắn sóng (có đê chắn sóng) KoBe cửa ngõ quan trọng Nhật Bản việc quan hệ với Trung Quốc Triều Tiên -Giới hạn chiều chìm vào cảng 11-12,2 m 1.1.2.2 Cơ sở vật chất cảng - Cảng KoBe có 12 bến thuộc quản lý Chính quyền thành phố bến tư nhân thuộc tập đồn cơng nghiệp.Trên cảng có cần cẩu cố định,cần cẩu nổi, cần cẩu di động có sức nâng đến 100 100 - Vùng trung tâm cảng có khu bến Shinko gồm 12 bến có tổng chiều dài 6655 m cho phép lúc đậu 35 tàu viễn dương Đây trung tâm phục vụ hành khách nước chuyển tải từ Mỹ qua Australia khoảng 11.500 người/năm, cong hàng hóa qua khu chủ yếu hàng bách hóa 10 - Khu Hyogo có bến với tổng chiều dài 1089 m, độ sâu từ -7,2 đến -9,0 m, lúc tiếp nhận 17 tàu viễn dương - Khu Maya có cầu tàu với 21 chỗ neo đậu, độ sâu bến trước từ 10,0 đến 12,0 m, khu chủ yếu phục vụ tàu Liner Bắc Mỹ - Khu bến Higachi có bến sâu(5,5 m – m) tiếp nhận tàu RoRo có tổng diện tích 7,8 1.1.3 Tuyến đường 1.1.3.1 Khí hậu - Khu vực nói chung khu vực nóng ẩm mưa nhiều,vì nằm vùng nhiệt đới gió mùa Gió mùa hạ ẩm ướt thổi vào tháng đến tháng 10 theo hướng Đơng Nam - Tây Nam Gió mùa khơ lạnh thổi từ tháng 11 đến tháng năm sau Do ảnh hưởng gió mùa nên lượng mưa hàng năm lớn, trung bình hàng năm có 135/136 ngày có mưa 80% lượng mưa tập trung từ tháng đến tháng - Do ảnh hưởng gió mùa lạnh nên có xương mù vào buổi sáng tối, khoảng thời gian từ tháng đến tháng nên ảnh hưởng đến tầm nhìn tàu 1.1.3.2 Thủy văn - Tuyến đường có ảnh hưởng nhật triều dao động, mực nước tương đối lớn, dòng hải lưu tuyến chịu ảnh hưởng dòng hải lưu Sumio,dòng hải lưu chảy từ bờ biển Châu Á lên phía Bắc theo bờ biển Châu Mỹ quay xích đạo tọa thành vòng kín dòng hải lưu lạnh chảy ngược từ Bắc Mỹ phía Nam theo bờ biển Châu Á 1.1.3.3 Hải lưu - Trên tuyến chịu ảnh hưởng hai dòng hải lưu: dòng từ phía Bắc chảy xuống dòng từ vịnh Thái Lan theo sát bờ biển Malayxia qua bờ biển Campuchia, tốc độ dòng chảy nhỏ nên không ảnh hưởng đến hoạt động tàu thuyền 1.1.3.4 Thủy triều - Hầu hết vùng biển có ảnh hưởng chế độ nhật triều, biên độ dao động tương đối lớn từ m đến m 1.1.3.5 Sương mù - Vào buổi sáng buổi tối vùng biển thường có sương mù, trung bình năm có tới 115 ngày có sương mù 1.1.3.6 Giới hạn chiều chìm Giới hạn chiều chìm tàu vào cảng 6-9 m 1.1.3.7 Gió - Gió Đơng Nam thổi từ tháng đến tháng 10 Gió Bắc thổi từ tháng 11 đến tháng năm sau Giữa hai mùa thường thời gian chuyển tiếp lên gió nhẹ (cấp đến cấp 3), có thời gian gió tới cấp nên ảnh hưởng đến ổn định chòng chành tàu 1.1.3.8 Bão - Có ảnh hưởng tới hoạt động tàu an tồn hàng hóa Khu vực thường có bão với cường độ lớn thường từ cấp 6,7 gió giật mạnh cấp 12 cấp 12 11 Bão thường xuất từ tháng đến tháng Vị trí xuất bão thường từ quần đảo Philippin hay từ bờ biển phía nam Trung Quốc Trên tuyến đường xuất sóng hồi hay sóng dừng, biên độ dao động từ 2,5 – 3,2 m, chiều dài sóng từ 15 – 80 m 1.1.3.9 Quãng đường - Quãng đường hai cảng Hải Phòng KoBe(Nhật Bản) :1822 hải lý 1.2.Tàu mẫu Tên tàu DIANA J RUILOBA BG IRELAND Sức chở hàng 974 TEU 1267 TEU 750 TEU Chiều dài lớn 139,6 m 159,8 m 134,65 m Chiều dài hai đường vng góc Chiều rộng 133,25m 143,00 m 125,6 m 22,20 m 24,8 m 21,5 m Chiều cao mạn 9,5 m 14 m 9,3 m Chiều chìm 6,5 m 8,4 m 7,1 m Chiều cao đáy đôi 1,65 m - 1,4 m Chiều dày mạn kép 1,75 m - 1,5 m 756 TEU 750 TEU 525 TEU 218 TEU 517 TEU 225 TEU 18,4 knost 8400kw 18,7 knost 10,395 kw 18 knost 7200 kw Thông số Số container xếp boong Số container xếp khoang hàng Vận tốc Công suất máy 12 PHẦN II: KÍCH THƯỚC CHỦ YẾU 13 2.1 Xác định sơ lượng chiếm nước: Trong giai đoạn thiết kế ban đầu với mtbcont = 10,6 t giá trị lượng chiếm nước tính theo cơng thức: ∆= 71,02.n0,7814cont=71,02.9600,7814 =15196(t) ncon = 960 – số container mà tàu chở theo yêu cầu thiết kế D, t 25000 D max = 402,92n 0,5684 20000 D = 146,92n 0,6955 15000 10000 D = 71,02n 0,7814 5000 0 200 400 600 800 1000 1200 n , TEU Hình 2.1 Quan hệ lượng chiếm nước với dung tích chở container tàu 2.2 Xác định kích thước chủ yếu : 2.2.1.Xác định chiều dài tàu : Đối với tàu container có dung tích chở 2000 TEU sơ đồ xếp container theo chiều dài tàu, vị trí buồng máy có dạng đặc trưng hình 2.2: Hình 2.2 Sơ đồ tính tốn chiều dài tàu container Chiều dài tàu container hợp thành thành phần sau: L  L f  Lml  Lkh  Lm  La , m Trong đó: 14 Lf – chiều dài khoang mũi: Lf = af.L , m af = 0,054  0,002 La – chiều dài khoang đuôi: La = aa.L , m aa = 0,06  0,003 Lml – chiều dài buồng mũi lái: Lml = aml.L , m aml = 0,018  0,005 Lkh – tổng chiều dài vùng khoang hàng: Lkh = kkh nbay lTeu lTeu – chiều dài container 20ft tiêu chuẩn (lTeu =6,1 m) nbay – số ô container 20ft theo chiều dài khoang hàng kkh = 1,163  0,035 Lm – chiều dài buồng máy: Lm  0,119L  2, 27 , m  L  а f L  аml L  k kh nkh lTeu  Lm  аa L (*) Nếu lấy giá trị trùng bình hệ số аf = 0,054; аа = 0,06; аml = 0,018;Lm =0,119L+2,27; kkh =1,19; lTeu =6,1 vào công thức (*) ta thu cơng thức : L = 9,45nbay + 3,02 Chọn nbay = 14  L = 9,45.14+3,02 = 135,3 (m) 2.2.2.Xác định chiều rộng tàu : Chiều rộng tàu container B hợp thành chiều rộng khoang hàng Bkh chiều rộng mạn kép bmk В = Вkh + bmk Trong : Bkh – chiều rộng khoang hàng: Bkh = k1nrowbcon k1 = 1,10 - 0,0048.nrow nrow = – Số dãy container theo chiều ngang khoang hang bcon = 2,438 ,m – chiều rộng container bmk = 1,75 , m – chiều rộng mạn kép B = (1,1 – 0,0048 7).7.2,438 + 2.1,75 = 21,7 ( m)  2.2.3.Xác định chiều cao mạn : D  hdd  hkh hkh  ntier hcon  hmq +hc - chiều cao khoang hàng ntier = – số lớp container khoang hàng hcon = 2,591 , m – chiều cao container hmq = 1,7  0,1 ,m – chiều cao miệng quầy hc = 0,4 m –khoảng cách lớp cont với đáy tàu nắp hầm hàng 0,16 hdd  0, 49.ncon  0,15 - chiều cao đáy đôi tàu 15 = 0,49.6000,16 0,15 =1,47 0,15 Chọn hdd = 1,6 , m ( chọn theo tàu mẫu)  D = 1,6 + 4.2,591 – 1,8+0,4 = 10,6 (m) 2.2.4.Xác định hệ số béo : 2.2.4.1.Hệ số béo thể tích : Theo tác giả Watson-Gilfillan :  23  100 Fr  CВ  0,7  arctg   = 0,69   v Fr - số Froud, = 0,24 Fr  gL v - vận tốc tàu, v = 16,5 (knost)=8,49 m/s g - gia tốc trọng trường, g = 9,81 ,m/s2 L - chiều dài thiết kế, L = 135,3 (m) 2.2.4.2 Hệ số béo đường nước: Theo Linblad tàu vận tải xác định CWP theo công thức: CWL = 0,98.C1/2 (CT 6.28(LTTKTT)) B ±0,06 = (0,748÷ 0,868) Chọn CWL = 0,82 2.2.4.3 Hệ số béo sườn giữa: Chọn CM = 0,96 –theo tàu mẫu 2.2.4.4 Hệ số béo dọc: Hệ số béo dọc xác định theo công thức: CP = CB/CM = 0,71 2.2.4.5 Hệ số béo thẳng đứng: Hệ số béo dọc xác định theo công thức: CVP = CB/CWP = 0,84 2.2.5.Xác định chiều chìm tàu: Từ phương trình sức nổi: msb  k CB LBT  T=  msb 15196 = 7,3 (m)  k CB LB 1, 005.1, 025.0, 69.135,3.21, 2.2.6.Kiểm tra tỉ số kích thước : L =6,23 B L = 12,76 D B =2,97 T D =1,45 T B =2,04 D Thỏa mãn giới hạn: 4,90≤ L/B ≤ 7,90; 2,10≤ B/T ≤3,55; 9,50≤ L/D ≤ 15,50; 16 1,60≤ B/D ≤2,75; 1,15≤ D/T ≤1,5; Vậy kích thước tàu: Thơng số Kí hiệu L B D T CB CM CP CWL CVP Chiều dài thiết kế Chiều rộng thiết kế Chiều cao mạn Chiều chìm thiết kế Hệ số béo thể tích Hệ số béo sườn Hệ số béo dọc Hệ số béo đường nước Hệ số béo thẳng đứng Đơn vị m m m m - Gái trị 135,3 21,7 10,6 7,3 0,69 0,96 0,71 0,82 0,84 2.3.Xác định số container tối đa tàu chun chở Dung tích chở container tàu khơng nhỏ so với yêu cầu từ nhiệm vụ thiết kế: ncon  (ncon )nvtk Sử dụng phương pháp Holtrop-Menen để tính tốn lực cản Bảng 2.8 Tính lực cản tàu thiết kế Đại lượng Đơn vị STT Các giá trị tính tốn tính tốn vS hl/h 15 15.5 16 16.5 17 Fr 0.216 0.223 0.230 0.238 0.245 CP 0.714 0.714 0.714 0.714 0.714 lcb %L -1.500 -1.500 -1.500 -1.500 -1.500 LR m 32.643 32.643 32.643 32.643 32.643 c12 0.530 0.530 0.530 0.530 0.530 c13 1.030 1.030 1.030 1.030 1.030 1+k1 1.258 1.258 1.258 1.258 1.258 17 m2 S 10 Re.10-9 0.843 0.871 0.899 0.927 0.955 11 CF.103 1.564 1.557 1.551 1.545 1.539 12 RF 177.339 188.583 200.149 212.038 224.248 13 1+k2 2.800 2.800 2.800 2.800 2.800 14 RAPP 6.967 7.410 7.865 8.334 8.815 15 c7 0.163 0.163 0.163 0.163 0.163 16 iE 24.12 24.12 24.12 24.12 24.12 17 c1 2.379 2.379 2.379 2.379 2.379 18 c3 0.093 0.093 0.093 0.093 0.093 19 c2 0.562 0.562 0.562 0.562 0.562 20 c5 0.918 0.918 0.918 0.918 0.918 21 c16 1.241 1.241 1.241 1.241 1.241 22 m1 -2.109 -2.109 -2.109 -2.109 -2.109 23 c15 -1.694 -1.694 -1.694 -1.694 -1.694 24 m4 -0.004 -0.006 -0.010 -0.015 -0.021 25 λ 0.849 0.849 0.849 0.849 0.849 26 Rw 41.163 52.737 66.828 83.091 100.763 27 PB 1.021 1.021 1.021 1.021 1.021 28 Fri 1.225 1.256 1.286 1.316 1.345 29 RB 7.514 7.860 8.201 8.536 8.864 kN kN độ kN kN 3717.095 3717.095 3717.095 3717.095 3717.095 18 8.2.3.4 Chọn sơ đường kính Đường kính sơ chong chóng tính theo cơng thức : D n  13 PS P 8955  D  13 S  13  4, 650 ,m vs vs n 17, 65.1762 Trong : + D – đường kính chong chóng + PS – cơng suất động ,kW + n – vòng quay chong chóng ,rpm + vs – vận tốc tàu Chọn D = 4,650 m 8.2.4 Chọn số cánh chong chóng - Số cánh chong chóng phụ thuộc vào hệ số tải trọng chong chóng theo lực đẩy đường kính khơng đổi KDT : K DT  v A D  Trong đó: T  = 1025 kg/m3 – Khối lượng riêng chất lỏng vA - Vận tốc tịnh tiến chong chóng, tính sau : vA = v ( - wT ) = 0,5144vs(1-wt) = 0,5144.17,65 (1 - 0,27) = 6,628 m/s T - Lực đẩy chong chóng: T  TE R   ,kN 1 t 1 t R – lực cản tàu vận tốc sơ vs = 17,6 knost ,tra đồ thị: R = 544,71kN 544, 71  680,888 ,kN  T  0, 20 D = 4,650 ,m –đường kính chong chóng    1,196   K DT  4, 650.6, 628 680,888  Vậy ta chọn số cánh chong chóng là: Z = 8.2.5 Tính yếu tố chong chóng 8.2.5.1.Chọn tỉ số đĩa theo điều kiện bền  AE   AE   Z      0, 24(1, 08  d H )    A0   AO   D max  2/3 10mT [ ] Trong đó: Z = - Số cánh chong chóng D = 4,65 m - Đường kính sơ chong chóng  max - Chiều dày tương đối chong chóng mặt cắt bán kính tương đối r r  0, ,  R max= 0,08 m - Hệ số tính đến tăng tải trọng loại tàu khác m = 1,15 với tàu thông thường T = 680,888 kN- Lực đẩy chong chóng 166 []- ứng suất cho phép giới hạn vật liệu, [] = 6.104 ,kPa dH  dH  0,167 - tỷ số đường kính trung bình củ chong chóng với đường D kính A      E   0, 24(1, 08  0,167)    4, 650.0, 08   A0 min 2/3 A  Chọn đồ thị thiết kế chong chóng có  E  A0 10.1,15.680,888  0,541 6.104   = 0,7 Z=4  Dothi 8.2.5.2 Tính tốn chong chóng tốc độ tiến tàu Bảng 8.2 Bảng tính tốn chong chóng tốc độ tiến tàu Các giá trị tính tốn STT Đại lượng tính toán Đơn vị vs knost 16,5 17 17,5 18 18,5 v A =0,5144vs(1-w T ) m/s 6,11 6,30 6,48 6,67 6,85 T E =R=f(v s ) kN 417,42 469,42 522,33 584,06 644,7 T=T E /(1-t) kN 521,775 586,775 652,913 730,075 805,875 - 0,751 0,752 0,753 0,754 0,756 - 0,475 0,476 0,477 0,477 0,478 0,499 0,500 0,501 0,501 0,502 k NT  vA n  T J O = f(k NT ) J=a.J O D OPT =V A /nJ m 4,18 4,30 4,41 4,54 4,65 k T =T/(ρn D OPT ) - 0,194 0,194 0,195 0,195 0,195 10 P/D=f(k T ,J) - 0,848 0,849 0,852 0,852 0,853 - 0,550 0,551 0,552 0,552 0,553 - 0,625 0,626 0,627 0,627 0,628 kW 5669,89 11 12 13 14 o  f  kT , J  D  1 t 0 iQ  wT PD  PS  R.v D PD  S G k E kW 6557,51 7497,63 6806,591 7872,16 9000,76 8623,25 9765,274 10352 11723,02 Tiến hành vẽ đồ thị : PS = f(vS), Dopt = f(vS) , 0 = f(vS), P/D = f(vS) 167 Với công suất máy PS = 8955 kW, từ đồ thị ta có vận tốc tàu thơng số chong chóng sau : vS = 17,48 knost , Dopt = 4,408 m, 0 = 0,552 , P/D = 0,852 Trong bảng trên: + Hệ số đường trục s = 0,98 ( buồng máy đuôi tàu) + Hiệu suất hộp số G = ( không dùng hộp số) + Hệ số dự trữ biển kE = 0,85 8.2.5.3 Kiểm tra tỷ số đĩa theo điều kiện không xảy xâm thực Sử dụng phương pháp Schoenherr: TheoSchoenherr tỷ số đĩa nhỏ khơng xảy xâm thực tính theo cơng thức sau:  AE  kC    1, 275  nD  P0  A0 min   1,3 1, - Hệ số thực nhiệm phụ thuộc tải trọng chong chóng Trong đó: Chọn   1, P  K C  f  , J , Z  (Tra theo đồ thị) D  P/D = 0,828 J = 0,495 tra đồ thị P/D ứng n m = 176 ,v/ph  K C  0,269 Áp suất thủy tĩnh độ ngập sâu trục chong chóng : P0  ( Pa   hs ) ,kN/m2 Pa = 101,34- Áp suất khí quyển, kN/m2  = 10 – trọng lượng riêng nước, kN/m2 hs = T - 0,55D = 7,3 – 0,55.4,408 = 4,876 m D = 4,408 - Đường kính chong chóng ,m T = 7,3 – mớn nước đuôi tàu ,m = > Po = 150,096 kN/m2 176 n  2,933 v/s – Số vòng quay chong chóng 60 A  A  0, 25   E   1, 275.1, (2,933.4, 408)  0,568 <  E  chong chóng =0,7 150, 096  A0 min  A0  Vậy chong chóng thiết kế thoả mãn điều kiện xâm thực 8.2.6 Xây dựng vẽ chong chóng 8.2.6.1 Xây dựng hình bao duỗi thẳng chong chóng Tính chiều rộng lớn cánh bmax bmax  2,187.D AE 2,187.4, 408  0,  1, 687 m = 1687mm z A0 Ta có bảng tọa độ để xác định hình bao duỗi thẳng theo Seri B tính theo % bmax sau : 168 Bảng 8.4: Bảng trị số hoành độ hình bao duỗi thẳng Bảng hồnh độ hình bao duỗi thẳng r/R 0,2 Từ trục đến mép đạp 0,3 Chiều 771,3 867,7 rộng cánh tính % Từ trục đến mép 478,9 547,8 chiều rộng bán kính Chiều 0,6R rộng toàn 1250,0 1415,5 Khoảng cách từ đường chiều dày lớn đén mép đạp 437,5 495,4 theo % chiều rộng cánh 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 926,8 948,5 922,8 845,0 686,1 417,7 - 615,2 670,2 722,2 767,6 795,7 772,3 331,303 1542,0 1618,7 1645,0 1612,6 1481,8 1190,0 - 541,3 574,6 - 639,9 714,4 720,2 595,0 Trong : b1 chiều rộng cánh từ trục đến mép đạp (mm) b2 chiều rộng cánh đến mép thoát (mm) Từ bảng ta xây dựng hình bao duỗi thẳng đường chiều dày lớn 8.2.6.2 Xây dựng profin cánh + Xác định chiều dày lớn profin tiết diện : - Chiều dày mút: eR, mm eR  aD  50  D   0,06.4, 408.(50  4, 408)  12,058 mm đó: a = 0,06- chong chóng làm từ hợp kim đồng D – đường kính chong chóng, m D = 4,408 m - Chiều dày giả định đường tâm trục: e0, mm e0 = 0,045.4408 =198,36 mm – Cho chong chóng cánh Chọn e0=264 mm - Chiều dày lớn profin bán kính:  e  e0  r  e0  eR  169  đó: r  r R Bảng 8.5: Xác định chiều dày max profin tiết diện  r r R emax 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 214,0 188,8 163,5 138,3 113,0 87,8 62,5 37,3 + Bảng tung độ profin cánh Bảng 8.6: Bảng trị số tung độ profin cánh Từ điểm có chiều dày lớn tới mép thoát (%emax) r/R 0,2 0,3 Tung 0,4 độ 0,5 mặt 0,6 hút 0,7 0,8 0,9 100% - 80% 114,2 96,2 78,0 60,0 45,4 34,6 25,6 16,8 - 60% 155,5 135,2 114,9 94,6 75,9 58,7 42,4 26,1 - 40% 186,0 163,9 141,5 119,1 96,5 74,5 53,3 32,5 - 20% 206,4 182,8 158,6 134,1 109,4 84,9 60,4 36,2 - Từ điểm có chiều dày lớn tới mép đạp (%e max) 20% 211,0 185,8 160,6 135,7 110,9 85,7 60,6 36,2 - Từ điểm có chiều dày lớn tới mép thoát (%emax) r/R 0,2 0,3 Tung 0,4 độ 0,5 mặt 0,6 đạp 0,7 0,8 0,9 100% 64,2 47,9 29,2 12,5 5,8 - 80% 38,9 23,0 10,1 2,4 - 60% 23,3 11,0 2,5 - 40% 11,7 3,2 - 20% 3,3 - 40% 202,2 177,5 152,5 127,8 103,1 78,0 53,3 32,5 - 60% 186,2 162,0 137,8 113,8 89,7 65,8 42,9 26,1 - 80% 159,2 136,9 115,1 93,6 71,9 50,0 30,2 16,8 - 90% 137,7 118,3 98,3 78,6 59,0 38,8 21,6 11,2 - 95% 121,9 103,7 85,3 67,2 49,0 30,7 15,3 8,2 - 100% - Từ điểm có chiều dày lớn tới mép đạp (%e max) 20% 1,0 0,1 - 40% 4,9 2,5 0,5 - 60% 12,6 8,7 4,3 1,0 - 80% 28,8 20,5 12,8 5,9 0,9 - 90% 43,4 31,2 20,4 11,7 5,0 0,4 - 95% 56,1 41,9 29,3 18,4 9,5 2,2 - 8.2.6.3 Xây dựng hình chiếu pháp hình chiếu cạnh - Chọn góc nghiêng cánh 15 o - Từ hình bao duỗi phẳng ta xác định giá trị l1, l2, h1, h2 sau: 170 100% 85,6 70,9 56,4 42,0 27,7 14,1 4,6 - r/R l1 0,2 371.4 0,3 577,7 0,4 722,4 0,5 800,3 0,6 822,7 0,7 777 0,8 638,3 0,9 319,2 - l2 340,9 442,3 528 598,8 661,6 717,6 756,3 728,9 319,1 h1 713 697,6 646,7 562,3 470,6 367 251,8 146,7 - 216,2 188,4 81,7 h2 338,7 315,3 289,8 274,6 258,5 237,7 - Nêu cách xây dựng hình chiếu pháp hình bao duỗi phẳng 8.2.6.4 Xây dựng củ chong chóng + Xác định đường kính trục chong chóng : Đường kính trục chong chóng: dB = 1,12.dP + kC.D = 37,6 mm Chọn dB = 350 mm ( Để thuận tiện công nghệ) Với dP đường kính trục trung gian tính theo cơng thức sau: d P  92 PS (1  k )  271,37 nm mm Trong đó: - k = q(a-1) = 0,4 q = 0,4 Cho động kỳ a=2 Cho động xilanh PS= 8955 kW Cơng suất bích động nm = 176 rpm Vòng quay định mức trục chong chóng –kC = 10 Trục có ống bao hợp kim đồng –D = 4,408 m , Đường kính chong chóng –Chiều dài phần trục lk = (90 ÷ 95)% lH → lk = 1100 mm Độ côn trục : k = 1/12 + Xác định kích thước củ chong chóng : * Chiều dài củ : lH lấy lớn 2%3% chiều rộng lớn hình chiếu cạnh Do chọn lH = 1250 mm * Độ củ chong chong chóng : Chọn kH = 1/15 * Đường kính củ : dH = 0,167 D = 0,167.4,408= 736,136mm.Chọn dH = 740 mm * Chiều dài lỗ khoét củ l0 = (0,25  0,3) lK Với lK = (90% 95%) lH =1080 1140.Chọn lK = 1100 mm l0 = (0,25  0,3).1100= 275  330.Chọn l0 = 300 mm Trong : lK - chiều dài phần côn trục củ * Chiều sâu rãnh khoét: Chọn t = 10 mm 171 + Chọn then * Ta chọn số lượng then then * Chiều then lt = (0,90,95)lK = (0,900,95).1100= 990 1045 (mm) Do chọn lt = 1000mm Chiều rộng then: bt = 100 mm (theo tiêu chuẩn Việt Nam) Chiều cao then : ht = 80 mm (theo tiêu chuẩn Việt Nam) * Kiểm tra bền: Điều kiện bền :  d   d Tc  Tc  Trong Ứng suất dập cho phép:  d  70 (N/mm2) Ứng suất cắt cho phép : Tc   40 (N/mm2) Ứng suất dập tính tốn  d  2T d B lt t Ứng suất cắt tính tốn Tc  2T d B bt lt Ta có mơ men xoắn trục chong chóng : T = 7162 PD nm PD: Cơng suất truyền đến chong chóng PD  s PS  0,97.8955  8686,  kW  Thay vào T = 7162 8686, = 50315(N.m) = 50315.103 (N.mm) 176 Với t2 (độ ngập then củ chong chóng) TCVN t2 = 32mm 2.50315.103 d   8,98( N / mm2 )   d  70( N / mm2 ) 350.1000.32 2.50135.103  35,81( N / mm2 )  Tc   40( N / mm2 ) 350.80.100 Vậy then chọn đủ bền + Chọn mũ thoát nước - Chiều dài mũ thoát nước : l0 = (0,140,17)D = (0,140,17).4408 = 617749 Chọn l0 = 700 mm - Bán kính cầu cuối mũ : r0 = (0,050,1)D = (0,050,1).4408= 220440 Chọn r0 = 300 mm + Tính khối lượng chong chóng Tc  172 Theo Kopeeski khối lượng chong chóng tính sau : G= b  d Z   D3 ( 0,6 ) 6,  2.104  0, 71  H 4.10 D  D   e0,6   0,59. l.d H    D Trong đó: - Số cánh chong chóng Z = - Trọng lượng riêng vật liệu chế tạo chong chóng:  = 8600 kG/m3 - Đường kính chong chóng D = 4,408 m - Đường kính củ chong chóng: dH = 0,740m - Chiều dài củ chong chóng: lH = 1,200 m - Chiều dày cánh 0,6 R: e0,6= 0,0866 m - Chiều rộng cánh 0,6R : b0,6 = 1,636 m Thay số ta được: G 1, 644  0, 740  0, 0866   8600.4, 4083.( ) 6,  2.104  0, 71    0,59.8600.1, 2.0, 740  4.10 4, 408  4, 408  4, 408   G = 9356 (kg) Vậy khối lượng chong chóng G = 9356 kg 8.2.6.5 Xây dựng tam giác đúc - Bán kính đặt tam giác đúc R = R +(5060) = 2254  2264 (mm) Chọn R = 2260 mm - Chiều dài tam giác đúc l  l1  l  2010,6  1537,6  3548, Với l1  2 R 2 1 360 o  2. 2260 51  2010, mm 360 39  1537, mm 360 360 1 , 2 xác định từ hình vẽ: 1  500 , 2  380 l  2 R o  2. 2260 P 4408.0,828   912,5 z - Chiều cao tam giác đúc: h  - Vị trí đường trung bình củ chong chóng cánh cạnh huyền tam giác đúc đoạn: m  R R mR Trong đó: mR khoảng cách từ mút cánh đến đường tâm cánh mR = R.tg150=2204.tg150 = 590,6 mm Do đó: m  2260 590,  605,3 mm 2204 8.2.7 Kiểm tra bền chong chóng theo quy phạm Kiểm tra bền chong chóng theo quy chuẩn Việt Nam QCVN-2010: 173 8.2.7.1 Điều kiện chiều dày cánh chong chóng Chiều dày cánh chân vịt bấn kính 0,25R 0,6R chân vịt định bước khơng nhỏ trị số tính theo công thức Chiều dày cánh chân vịt có độ nghiêng lớn phải tuân thủ điều kiện khác đăng kiểm quy định cho trường hợp cụ thể K1 H t= K Z.N.l S.W t = 20,01(cm) - bán kính 0,25R t = 9,8(cm) – bán kính 0,6R Trong đó: t : Chiều dày cánh trừ góc lượn chân cánh, cm H = 8955 : Công suất liên tục lớn máy chính, kW Z=4 : Số cánh N = 1,76 : Số vòng quay liên tục lớn chia cho 100, (rpm/100) l : Chiều rộng cánh bán kính xét l = 1332,6 bán kính 0,25R, cm l = 1643,6 bán kính 0,6R, cm K1: Hệ số tính theo cơng thức sau: K1 = P'   D  k +k  D  P'   P 1+k1   D 30,3 K1 = 11,909 : bán kính 0,25R K1 = 4,059 : bán kính 0,6R D = 4,408 : Đường kính chân vịt, m k1 ; k ; k : hệ số lấy theo bảng sau Vị trí theo đường kính k1 k2 k3 k4 k5 0,25R 1,62 0,386 0,239 1,92 1,71 0,6R 0,281 0,113 0,022 1,24 1,09 P’ – Bước bán kính xét, m; P’ = 0,912 m - 0,25R P’ = 2,190 m - 0,6R P = 2,555 : Bước bán kính 0,7R 174 K2: Hệ số tính theo công thức sau:  E  D2 N K = K -  k +k   e0  1000 K2 = 0,859 bán kính 0,25R K2 = 0,98 bán kính 0,6R k4 ; k : hệ số tra bảng E = 59,06 : Độ nghiêng đầu mút cánh (đo từ đường chuẩn mặt bên lấy giá trị dương độ nghiêng theo chiều ngược) cm e0 =19,84 cm: Chiều dày giả định cánh đường tâm trục, cm K = 1,3 : Hệ số tra bảng vật liệu ALBC3 S: Hệ số liên quan đến tăng ứng suất thời tiết S  0, 095 DS  0, 677  0,8 dS Ds = 10,6 :Chiều cao mạn để tính sức bền tàu, m ds = 7,3 : Chiều chìm trở hàng, m W: Hệ số liên quan đến ứng suất đổi dấu, lấy giá trị tính theo cơng thức 2,8 lấy giá trị lớn W   1, 724 P' D P' A3  A4 D A2 A3  A4 A1 W = 3,829 bán kính 0,25R W = 3,864 bán kính 0,6R Trong đó:   1,34   C1  A2   1, 787   C2 A1  A3   C1  1 C2     6, 606 C3  C2  1 C1    A4 = 3,52 0,25R = 1,26 0,6R C1  2aO D P   1,3  0,95 P  D  Z     0, 22    0,197   D  P 1,19aO  C2   0,    0, 088 1,1  0,95 P  D Z  P C3  0,122  0, 0236  0,125 D 175 a0 = 0,8575 :Tỉ số diện tích khai triển chong chóng ω: Nước kèm trung bình định mức đĩa chong chóng ∆ω: Giá trị cực đại dao động nước kèm đĩa chong chóng bán kính 0,7R     B  B  4  CB   0,527  0, 240 D  dS     0, 625 0, 04        B  B   7,32 1,56  0, 04     CB    0,586 D  dS     Trong : B = 21,7 : Chiều rộng tàu, m CB = 0,68: Hệ số béo thể tích tàu Nhận thấy: Đại lượng t0,25R Đơn vị t0,6R Tính tốn 200,1 980 mm Thiết kế 201,4 113 mm → chiều dày bán kính 0,25R 0,6R thỏa mãn điều kiện bền chong chóng 2.7.2.Kiểm tra điều kiện bán kính góc lượn Bán kính góc lượn chân cánh củ chong chóng khơng nhỏ giá trị R0 tính theo cơng thức sau: R0  er  Trong đó:  e  rB   e0  er   120,   0, 25  0,828  264  201,   141, e mm 0, 25 R0 :Bán kính yêu cầu góc lượn (cm) er : Chiều dày yêu cầu cánh bán kính 0,25R e0: Chiều dày giả định ban đầu e = 0,25 176 rB  rH R đó: rH – Bán kính trung bình củ chong chóng,mm R – Bán kính chong chóng,mm rB = 0,168 Nhận thấy R0 thỏa mãn yêu cầu Kết luận: Chong chóng thết kế thỏa mãn điều kiện bền 8.2.8 Tính tốn xây dựng đồ thị vận hành 8.2.8.1 Tính tốn đặc trưng khơng thứ nguyên chong chóng làm việc sau thân tàu Bảng 8.7: Tính tốn đặc trưng khơng thứ ngun chong chóng làm việc sau thân tàu J , giả thiết k T = f(J,P/D) J1 0,2 0,305 Giá trị tính tốn J2 J3 J4 0,3 0,4 0,5 0,267 0,227 0,183 J5 0,6 0,138 η = f(J,P/D) 0,245 0,36 0,465 0,558 0,626 0,040 0,035 0,031 0,026 0,021 STT Đại lượng tính tốn kQ  kT J 2 0 Đơn vị s = - J/(P/D) t = t TT ( 1-J TT /(P/D)) 0,758 0,145 0,638 0,145 0,517 0,145 0,396 0,145 0,275 0,145 t = t /s 0,192 0,228 0,281 0,367 0,528 k TB = ( 1-t).k T 0,247 0,206 0,163 0,116 0,065 k QB = i Q k Q 0,033 0,030 0,026 0,022 0,018 10 J V = J/( 1-w T ) 0,278 0,417 0,556 0,694 0,833 8.2.8.1 Tính tốn đặc trưng chong chóng sau thân tàu Giả thiết ÷ giá trị vòng quay động phải chứa nH n =105,6÷ 184,8 rpm Với n = 110 rpm 177 STT Đại lượng tính tốn J V , Lấy từ bảng vS Đơn vị Giá trị tính tốn J3 J4 J1 J2 0,278 0,417 0,556 0,694 0,833 6,062 9,099 12,132 15,143 18,176 k TB 0,247 0,206 0,163 0,116 0,065 k QB 0,033 0,030 0,026 0,022 0,018 T E = T B = k TB ρ n D kN 150,88 84,5447 kNm 189,203 172,003 149,069 126,136 103,202 Q B = k QB ρ n D P D = Q B π n kW 2178,36 1980,33 1716,28 1452,24 PS = PD/η S kW 2222,82 2020,74 1751,31 1481,88 1212,45 knots 321,27 267,942 212,012 J5 1188,2 Với n = 130 rpm STT Đại lượng tính tốn J V , Lấy từ bảng vS Đơn vị Giá trị tính tốn J3 J4 J1 J2 0,278 0,417 0,556 0,694 0,833 7,164 10,753 14,338 17,896 21,481 k TB 0,247 0,206 0,163 0,116 0,065 k QB 0,033 0,030 0,026 0,022 0,018 T E = T B = k TB ρ n D kN 414,165 345,417 273,315 194,506 108,991 kNm 264,259 240,236 208,204 176,173 144,141 Q B = k QB ρ n D P D = Q B π n kW 3595,69 PS = PD/η S kW 3669,07 3335,52 2890,78 2446,04 2001,31 knots 3268,8 J5 2832,96 2397,12 1961,28 Với n = 150 rpm STT Đại lượng tính tốn J V , Lấy từ bảng vS k TB k QB knots T E = T B = k TB ρ n D Q B = k QB ρ n D P D = Q B π n PS = PD/η S Đơn vị kN Giá trị tính tốn J3 J4 J1 J2 J5 0,278 0,417 0,556 0,694 0,833 8,266 12,407 16,543 20,649 24,785 0,247 0,206 0,163 0,116 0,065 0,033 0,030 0,026 0,022 0,018 555,585 463,362 366,641 260,922 146,206 kNm 351,824 319,84 277,195 234,549 191,904 kW 5523,64 5021,49 4351,96 3682,43 3012,89 kW 5636,37 5123,97 4440,77 3757,58 3074,38 178 Với n = 176 rpm STT Đại lượng tính tốn J V , Lấy từ bảng vS Đơn vị Giá trị tính tốn J3 J4 J1 J2 0,278 0,417 0,556 0,694 0,833 9,698 14,558 19,411 24,229 29,081 k TB 0,247 0,206 0,163 0,116 0,065 k QB 0,033 0,030 0,026 0,022 0,018 T E = T B = k TB ρ n D kN kNm 484,36 Q B = k QB ρ n D P D = Q B π n kW 8922,56 8111,42 PS = PD/η S kW 9104,66 8276,96 7173,37 6069,77 4966,18 knots J5 754,352 629,136 497,811 354,271 198,514 440,328 381,617 322,907 264,197 7029,9 5948,38 4866,85 Với n = 180 rpm STT Đại lượng tính tốn J V , Lấy từ bảng vS k TB k QB Đơn vị knots Giá trị tính tốn J3 J4 J1 J2 J5 0,278 0,417 0,556 0,694 0,833 9,919 14,889 19,852 24,779 29,742 0,247 0,206 0,163 0,116 0,065 0,033 0,030 0,026 0,022 0,018 371,85 208,364 T E = T B = k TB ρ n D kNm 506,627 Q B = k QB ρ n D P D = Q B π n kW 9544,85 8677,14 7520,19 6363,23 5206,28 PS = PD/η S kW 9739,64 8854,22 7673,66 kN 791,783 660,354 522,513 460,57 399,161 337,751 276,342 6493,1 5312,53 8.2.8.3 Tính tốn đường đặc tính ngồi động - Đối với động đốt thấp tốc khơng có tuốc-bin khí tăng áp:  n  PS    PSP  nH  Psp=0,85.Psđm=0,85.8955= 7611,75 kW Bảng 8.8.Tính tốn đặc trưng khơng thứ ngun chong chóng làm việc sau thân tàu 179 Đơn vị STT Vòng quay giả thiết rpm Công suất định mức kW Giá trị tính tốn 110 130 150 176 180 4757,34 5622,32 6487,29 7611,8 7784,74 Sau tính tốn xây dựng đường cong đặc tính vận hành 180 ... nước với dung tích chở container tàu 2.2 Xác định kích thước chủ yếu : 2.2.1.Xác định chiều dài tàu : Đối với tàu container có dung tích chở 2000 TEU sơ đồ xếp container theo chiều dài tàu, vị... m - 1,5 m 756 TEU 750 TEU 525 TEU 218 TEU 517 TEU 225 TEU 18,4 knost 8400kw 18,7 knost 10,395 kw 18 knost 7200 kw Thông số Số container xếp boong Số container xếp khoang hàng Vận tốc Công suất... 7,3 0,69 0,96 0,71 0,82 0,84 2.3.Xác định số container tối đa tàu chuyên chở Dung tích chở container tàu không nhỏ so với yêu cầu từ nhiệm vụ thiết kế: ncon  (ncon )nvtk Sử dụng phương pháp Holtrop-Menen