Phần I : Tìm hiểu vùng hoạt động - tàu mẫu 1.1.Tìm hiểu cảng tàu hoạt động 1- vựng hoạt động 1.1-Vị trí địa lý - Cảng Hải Phòng nằm hữu ngạn sông Cửa Cấm, vĩ độ 20o52' Bắc 106o41' độ kinh Đơng - Cảng Hải Phòng cách phao số khoảng 20 knot Từ cảng Hải Phòng qua luồng Nam Triệu, kênh đào Đình Vũ vào cửa sơng Cấm Cảng Hải Phòng nằm vùng trung chân sơng Hồng mang nhiều phù sa nên tình trạng luồng lạch không ổn định.Từ nhiều năm nay,luồng lạch phải thường xuyên nạo vét sâu đến -5m đoạn Cửa Cấm -5,5m đoạn Nam Triệu.Những năm gần luồng vào cảng bị cạn nhiều Sông Cấm từ 3,9 m đến -4 m nên tàu vào hạn chế trọng tải - Thủy điện Cảng hẹp,vị trí quay tàu khó khăn,cảng có chỗ quay tàu ngangcầu số ( có độ sâu từ -5,5m đến -6 m,rộng khoảng 200m) 1.2-Khả thông qua Trong năm gần đây,Cảng Hải Phòng có bước phát triển mạnh mẽ.Với lượng hàng hóa thông qua Cảng lên đến 43 triệu tấn,tương đương với nguồn thu hải quan khoảng 40.000 tỉ đồng,sức vươn Cảng Hải Phòng đóng góp nguồn lợi to lớn cho đất nước Cách chục năm (năm 1999), dự báo lượng hàng hóa thơng qua Cảngbiển Hải Phòng,nhiều ý kiến cho rằng, đến năm 2010, lượng hàng hóa thơng qua đạt khoảng 8,5 triệu tấn,nhưng thực tế chứng minh vượt trội năm 2010 đạt 38,4 triệu tấn; năm 2011 đạt 43 triệu Lượng hàng qua Cảng tăng kỉ lục,vượt xa dự báo khẳng định,Hải Phòng kiên định mục tiêu phát triển kinh tế biển, gắn với kinh tế Cảng biển Khơng tăng lượng hàng hóa thơng qua, doanh thu Cảng biển tăng trưởng đáng kể chuyển hướng sang xếp dỡ hàng container, mặt hàng chiếm tỷ trọng cao giá trị sản xuất Năm 2011,Cảng Hải Phòng đạt sản lượng sếp dỡ 17,5 triệu tấn, tăng gần triệu so với năm 2010 Doanh nghiệp tập trung vào chuyển đổi Tân Cảng Đình Vũ thành Cảng container chuyên dụng, mở rộng hệ thống kho bãi, đầu tư cần trục, cẩu giàn để đáp ứng nhu cầu phát triển Năm 2012, Thành phố cho xây dựng Cảng cửa ngõ quốc tế Hải Phòng Lạch Huyện Góp sức ngành Hàng Hải quốc gia, Hải Phòng nỗ lực thực dự án cách nhanh chóng tồn diện, mang lại nguồn lợi to lớn cho kinh tế-xã hội Thành phố Mục tiêu tiến biển, thực thắng lợi chiến lược biển VN đến năm 2020 "mạnh biển,làm giàu từ biển" Hải Phòng triển khai mạnh mẽ hiệu 1.3-Cầu cảng kho bãi Các khu vực Cảng HP phân theo lợi sở hạ tầng giao thông đường sắtđường bộ-đường thủy lắp đặt thiết bị xếp dỡ phù hợp với loại hàng hóa, đáp ứng thỏa mãn nhu cầu vận chuyển nhiều loại phương tiện Tồn Cảng có 14 cầu Cảng dài 2215 m, đảm bảo an toàn với độ sâu trước bến 8,4 đến 8,5m Cảng Hải Phòng có Cảng Cảng Chính, Cảng Đình Vũ Cảng Vật Cách * Cảng Chính: 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 Trên mặt bến có cần trục cổng với sức nâng từ đến 18 Các bến đảm bảo cho tàu 10000 cập cầu Từ cầu đến cầu thường xếp dỡ hàng kim khí, bách hóa, thiết bị Bến 6,7 xếp dỡ hàng nặng Bến 8,9 xếp dỡ hàng tổng hợp Bến 11 xếp dỡ hàng lạnh Tồn kho Cảng có tổng diện tích 46800m2 Các kho xây dựng theo quyhoạch chung Cảng đại có đường sắt trước bến, sau kho thuận lợi cho việc xuất hàng, kho mang tính chất chun dụng Ngồi có bãi chứa hàng với tổng diện tích 183000m2 có 25000 m2 nằm bãi bến Tải trọng bến tấn/m2, dải tiếp phía sau rộng m tấn/m2, bình quân 10 tấn/m2 * Cảng Chùa Vẽ: Có bến với tổng chiều dài 810 m sản lượng thông qua hàng năm 1,6 triệu Trên mặt bến bố trí cần trục KAMYHA có sức nâng Cảng Chùa Vẽ chủ yếu xếp dỡ hàng sắt thép, hàng kiện gỗ * Cảng Vật Cách: Được xây dựng từ năm 1965, ban đầu bến dạng mố cầu có diện tích mặt bến 8x8 m Cảng có mố cầu bố trí cần trục ơtơ để bốc than số loại hàng khác từ salan có trọng tải từ 100 đến 200 1.4- Đặc điểm khí hậu thủy văn 1.4.1-Chế độ gió Phù hợp với chế độ gió mùa nước ta nên sơng Hải Phòng chịu mùa rõ rệt - Gió mùa Đơng Bắc gió Bắc xuất từ tháng đến tháng năm sau - Gió mùa Đơng Nam Nam xuất từ tháng đến tháng Chế độ giá theo quý: - Quý I (từ tháng đến tháng 3):Hướng gió thịnh hành Đơng Bắc, cuối tháng bắt đầu chuyển dần Đông Nam, tốc độ gió trung bình vào khoảng 2,5-3 m/s, tốc độ gió cực đại 16 m/s Trong đợt gió mùa Đơng Bắc mạnh lên đến 20 m/s - Quý II (từ tháng đến tháng 6): Hướng gió thịnh hành Đơng Nam, tốc độ gió trung bình vào khoảng 20 -22 m/s Trong năm bão sớm vào tháng tốc độ 2,5-3 m/s,có thể lên đến 17-32 m/s - Quý III (từ tháng đến tháng 9): Đây thời kỳ gió bão hội tụ mạnh mẽ, hướng gió thịnh hành Đơng Nam Riêng tháng có ảnh hưởng cuẩ gió mùa Đơng Bắc nên cuối tháng thường có gió mùa Đơng Bắc thịnh hành Tốc độ gió trung bình vào khoảng 2,5-3 m/s Tốc độ gió cực đại 18 m/s, thời kì bão hoạt động mạnh mẽ vùng - Quý IV ( từ tháng 10 đến tháng 12): Hướng gió thịnh hành Đơng Nam,tốc độ gió trung bình từ 2,5-3 m/s, tốc độ gió cực đại đạt 27 m/s 1.4.2-Chế độ mưa Phù hợp với quy luật chung khí hậu Việt Nam, có mùa mưa mùa khơ rõ rệt: - Mùa khô kéo dài từ tháng 10 đến tháng năm sau, tổng lượng mưa mùa thấp - Mùa mưa kéo dài từ tháng đến tháng 10, tổng lượng mưa 20mm Nói chung vùng nằm khu vực có lượng mưa lớn nên kéo theo chế độ nhiệt độ độ ẩm có dải thay đổi đa dạng 1.4.3-Chế độ sương mù giông Mùa đông vùng cửa sông vùng ven biển Hải Phòng, tượng sương mù xảy phổ biến, trung bình tháng có từ đến ngày có sương mù Mùa hè có sương mù xuất Hiện tượng sương mù làm giảm tầm quan sát, tầm nhìn xuống 1km nguy hiểm cho hoạt động lại tàu bè Hiện tượng giông hầu hết xảy vào tháng có giơng năm ( tháng có mưa), tháng mùa đơng khơng có tượng giông xuất hiệntrong khu vực 1.4.4- Nhiệt độ khơng khí - Q I q II: có gió mùa Đông Bắc Nhiệt độ cao thời kỳ dao động khoảng 19oC ÷ 20oC, riêng tháng 4,10 11 nhiệt độ khoảng 25oC ÷ 28oC Nhiệt độ thấp vào khoảng 14oC ÷ 17oC - Quý III quý IV: có gió mùa Đơng Nam Nhiệt độ trung bình vào khoảng 25oC ÷ 28oC Nhiệt độ cao vào khoảng 29oC ÷ 32oC Nhiệt độ thấp vào khoảng 22oC ÷ 25oC 1.4.5-Chế độ thủy triều - Chế độ thủy chiều sơng Hải Phòng chế độ bán Nhật Triều với mức cao 4,8 m - Biên độ dao động 4,2 m - Mức độ thủy triều sâu 2,5 m 1.4.6-Độ sâu luồng lạch - Các sơng Hải Phòng có độ sâu trung bình khoảng ÷ 4,8 m Có khả tiếp nhận tàu có trọng tải lớn vào Cảng sửa chữa nhà máy có nước lớn ÷ 4,8 m - Chiều dài luồng tàu 20 hải lý 1.4.7-Chế độ sóng - Khu vực cửa sơng Hải Phòng, mùa Đơng sóng thịnh hành theo hướng Đơng Đơng Bắc Độ cao trung bình dao động từ 0,5 ÷ 0,7 m Mùa hè hướng sóng Nam Đơng Nam, độ cao trung bình từ 0,4 ÷ 0,7 m - Nhiệt độ nước dao động từ 17oC ÷20 oC Từ tháng đến tháng nhiệt độnằm giải từ 26oC ÷ 29oC Từ tháng đến tháng nhiệt độ từ 29oC ÷ 30oC Từ tháng đến tháng từ 24oC ÷ 28oC - Độ mặn : Khu vực cửa sơng có độ mặn thay đổi liên tục từ ÷ % Chế độ dòng chảy: chịu dòng chảy nước thượng nguồn đổ chịu ảnh hưởng dòng hải lưu thủy triều gây lên 1.5 Bảng thống kê tàu mẫu Tàu mẫu tàu đóng đưa vào khai thác mà có tính tốt, loại tàu cơng dụng với tàu thiết kế Có trọng tải sức chở hàng, tốc độ công suất máy vùng khai thác tương đương với tàu thiết kế Bảng thống kê tàu mẫu vô quan trọng người thiết kế trước bước vào cơng việc thiết kế loại tàu Tàu mẫu tàu có thơng số tính quan trọng gần giống tàu ta chuẩn bị thiết kế ví dụ số trọng tải, số hành khách, tốc độ vị trí phạm vi khai thác, loại máy v.v… Tuỳ thuộc vào loại tàu, mức độ phức tạp thiết kế mà người thiết kế chọn lựa tiêu khác Dưới tiêu Kí Đơn hiệu vị Công suất PS cv Chiều dài thiết kế L Chiều rộng thiết kế SILCO SÔNG STAR HÀN 910x2 900x2 850x2 m 25.1 24.2 24.34 B m 7.774 7.62 7.92 Chiều cao mạn D m 3.7 4.19 3.65 Chiều chìm T m 3.05 Hệ số béo thể tích CB 0.45 0.5 0.59 nước CW 0.82 0.76 0.82 Hệ số béo sườn CM 0.781 0.82 0.86 Stt Thông số BÌNH AN 01 Hệ số béo đường L/B 3.22 3.17 3.07 10 B/T 2.59 2.5 2.64 11 D/T 1.23 1.37 1.22 12 Số IMO 9023964 8738859 9023287 13 Cảng đăng kí Sài Gòn Hải Phòng Sài Gòn 14 Cấp tàu VRH I VRH I VRH I 15 Quốc Gia VN VN VN 16 Số phân cấp VR011837 VR062478 VR731507 Phần II : XÁC ĐỊNH KÍCH THƯỚC CHỦ YẾU 2.1.Lượng chiếm nước sơ tàu ∆m, 700 600 500 400 300 ∆m = 0.3851N0.9034 200 R2 = 0.944 100 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 N, cv Hình 2.1.Đồ thị quan hệ lượng chiếm nước tàu với công suất máy Căn vào đồ thị ta có lượng chiếm nước tàu kéo xác định theo công thức: (2.1) 0,3851P 0,9034 329,56 S m Chon m 330 Trong đó: PS = 1700cv – cơng suất máy chính, cv 2.2.Xác định kích thước chủ yếu 2.2.1 Chiều dài tàu Đối với tàu kéo cảng chiều dài tàu xác định theo mối quan hệ sau: L, m 35.00 30.00 25.00 0.3266 L = 2.3824N R2 = 0.8766 20.00 Ряд1 Степенной (Р 15.00 10.00 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 N, cv Hình 2.2.Đồ thị quan hệ chiều dài tàu với công suất máy 10 L 2,3824PS 0,3266 27,02 m (2.2) Với PS = 1700cv- cơngsuấtmáychính Chọn L = 26,5 m 2.2.2 Chiều rộng tàu B, m 10.00 9.00 8.00 0.2485 B = 1.2749N R2 = 0.8605 7.00 6.00 5.00 4.00 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 N, cv Hình 2.3.Đồ thị quan hệ chiều rộng tàu với công suất máy B 1, 2749PS 0,2485 8,095 m VớiPS = 1700cv –cơngsuấtmáychính Chọn B = m 2.2.3 Chiều chìm tàu Chiều chìm tàu lựa chọn sở sau + Theo điều kiện khai thác luồng lạch, bến cảng, cầu (2.3) +Theo tối ưu tỷ số kích thước + Theo điều kiện làm việc hệ động lực + Qua kinh nghiệm khai thác - Xác định sơ chiều chìm thơng qua mối quan hệ với công suất máy T 0, 2975PS 0,3007 2,8 m (2.4) 11 T, m 5.00 4.50 4.00 3.50 3.00 2.50 T = 0.2975N0.3007 R2 = 0.6288 2.00 1.50 1.00 0.50 0.00 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 N, cv Hình 2.4 Đồ thị quan hệ chiều chìm với cơng suất máy Với PS = 1700 cv- cơngsuấtmáychính - Xácđịnhthơng qua mốiquanhệvớichiềurộngtàu B T 0, 4155B 0,564 2,88 m Chọn T = 2,8m 2.2.4 Chiều cao mạn D D 0, 4844PS 0,2765 3,83 m Với PS = 1700 cv- cơngsuấtmáychính (2.5) (2 6) D, m 6.00 5.50 5.00 4.50 4.00 3.50 D = 0.4844N0.2765 R = 0.7675 3.00 2.50 2.00 1.50 1.00 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 N, cv Hình 2.5 Đồ thị quan hệ chiều cao mạn với công suất máy Chọn D = 3,8m 2.2.5 Các hệ số béo - Hệ số béo thể tích 12 Thơng thường tàu kéo cảng hệ số béo thể tích dao động khoảng (0.52 -0.6) Chọn CB = 0,53 - Hệ số béo sườn Theo thống kê CM dao động khoảng (0,84 - 0,94) tàu kéo cảng Chọn CM= 0,86 - Hệ số béo đường nước thiết kế CWP Theo thống kê hệ số béo đường nước thay đổi khoảng (0,75 -0,85), tính sơ ta sử dụng công thức sau: CWP =CB +0,25 Chọn CWP = 0,84 - kiểm tra tỷ số kích thước L/B = 3,31 B/T = 2,86 D/T = 1,36 Phù hợp số liệu tàu mẫu (2 8) 2.3 Nghiệm lại kích thước chủ yếu tàu theo phương trình sức ∆m=kρCBLBT = 332 Trong k =1,005 – hệ số kể đến phần nhô Với L = 26,5m (2 9) B=8m T = 2,8m D = 3,8m CB=0,53 So sánh: m m msb 332 330 100% 100% 0, 06 msb 330 Thỏa mãn 2.4 Xác định khác khối lượng thành phần Phương trình khối lượng tàu: m mtk DW (2 9) Trong đó:mtk- khối lượng tàu không, DW - trọng tải tàu, 2.4.1 Khối lượng tàu khôngmtk 13 PHẦN VIII THIT K CHONG CHểNG I Các yếu tố hình học chong chóng: 1, Chọn số l-ợng vòng quay chong chóng Do yêu cầu thiết kế sử dụng máy nên ta dùng chong chóng Chọn chiều quay chong chóng quay phải 2, Chọn vËt liƯu chÕ t¹o chong chãng VËt liƯu chÕ t¹o chong chóng hợp kim đồng có: [K] 400 - 500 (kG/cm2 ) [n] 450 - 600 (kG/cm2 ) 3, Chọn sơ đ-ờng kính chong chóng 3.1.1- Sơ nghiệm sức cản tàu kéo tàu kéo Để xác định sức cản đoàn tàu kéo ta phải xác định tổng sức cản tàu kéo tàu kéo RS = RT K + RĐK Trong đó: RS : Tổng sức cản tàu kéo tàu kéo RT K : Sức cản tàu kéo RĐK: Sức cản tàu kéo Kích thước chủ yếu tàu kéo: L = 26.5 (m) B = (m) T = 2.8 (m) D = 3.8 (m) CB = 0.53 CM = 0.86 CW = 0.84 112 Chọn tàu kéo tàu hàng có kích thước chủ yếu sau: L = 107 (m) B = 16 (m) T = 6.7 (m) D = 8.4 (m) CB = 0.68 CM = 0.98 CW = 0.8 2.5.2- Tính sức cản tàu kéo Sức cản tàu kéo xác định phương pháp Zvonkov Theo Zvokov sức cản tàu kéo tính theo cơng thức: R=f.Ω.v1,825 +C B ξ.SM v1,7+0,5Fr Trong đó: f = 0.17 : Hệ số ma sát (đối với tàu thép) Ω (m ):Diện tích mặt ướt tàu (m2 ) = kCBLBT = 7846.67 (m ):Lượng chiếm nước tàu kéo (m/s): Vận tốc tàu Ω= 2/3 (5,1+0,074.L/T-0,04.CB )= 2469.8 v SM (m2 ): Diện tích sườn SM = CM.BT = 105.1 (m ) ξ= : Hệ số sức cản dư Ta thành lập bảng tính sau: Đại lượng tính Đợn vị v1 hl/h Vận tốc giả thiết m/s 2.57 v Fr= 0.08 gL KG 5310.65 Sức cản tàu kéo RĐK kN 52.10 v2 3.09 v3 3.60 v4 4.12 0.10 0.11 0.13 7380.03 72.40 9768.17 95.83 12477.3 122.40 3.1.3 Sứccảncủatàukéo SứccảncủatàukéođượctínhtheophươngphápOortsmersena Lựccảntàuđượctínhnhưsau: Theo đó, 113 R RW RF Trongđó : - RW : lựccảnsóngtínhtheocơngthức m m Fr Fr 2 2 R¦W C1 e C e C3 e m.Fr sin Fr C e m.Fr cos Fr V - HệsốFroute Fr = v g.L D Với LD = 1/2(LPP + LW) = 26,5m Với :Ci : cáchệsốđượcbiểudiễnbằngđathức , phụthuộcvàocácthơngsốhìnhdángtàu 2 LD B LD B 2 Ci d i d i1.lcb d i lcb d i d i d i d i d i d i8 d i d i10 d i11. .103 B T B T m 0,14347. 2.1976 0, 42 1 LD -CB x 100% = 0,509 lcb C = LD LD XC :hồnhđộtâmnổitínhtheocơngthức: 0.65 xC 0, 011 sin 0.15 L D 0,87 B 1 L 0, 23 , radian 30 , độ Gócvàonướctínhtheotồnbộbềmặtđườngnước d10 = d11 = d12 = d13= d14 = d15 = d16 = d17 = d18 = d19 = d1,10 = d1,11 = 79.32131 -0.09287 -0.09209 -216.159 187.1366 -1.42893 0.11898 0.15727 -0.00064 -2.52826 0.50619 1.62851 d20 = d21 = d22 = d23= d24 = d25 = d26 = d27 = d28 = d29 = d2,10 = d2,11 = 6714.88397 19.83 3.60997 -19662.024 14099.904 137.33613 -13.36938 -4.49852 0.02 216.44923 -35.07662 -128.72535 d30 = d31 = d32 = d33= d34 = d35 = d36 = d37 = d38 = d39 = d3,10 = d3,11 = -908.444 2.52704 -0.35794 755.1866 -48.9395 -9.86873 -0.77652 3.7902 -0.01879 -9.21399 1.28571 250.6491 d40 = d41 = d42 = d43= d44 = d45 = d46 = d47 = d48 = d49 = d4,10 = d4,11 = 3012.1455 2.71437 0.25521 -9198.808 6886.6042 -159.9269 16.23621 -0.82011 0.00225 236.3797 -44.1782 207.2558 114 Ta tínhđược : C1= -6,523.10-3,C2= 467,689.10-3,C3= -301,298.10-3, C4= 100,749.10-3 - RF : lựccản ma sáttínhtheocơngthức RF f f Trongđó : f0 = 0,002 :hệsốlựccản ma sátcủatấmphẳng f = 0,0005 : tổngcáchệsốlựccản ma sátphụsinhra độnhám, tínhănlái, gióvàcácphầnnhơ Lấytheobảng6.3 ,sách “Lựccảntàuthuỷ” 3.1.4 Xácđịnhvậntốccủatàukéo chếđộkéo Đại lượng tính Vận tốc giả thiết CF v1 2.57 v2 3.09 v3 3.60 v4 4.12 0.191 0.284 0.223 0.396 0.255 0.492 v g.L D - f1 - 0.160 0.163 f2 - 0.097 0.198 0.304 0.402 f3 - 0.0000 0.0000 0.0002 0.001 f4 - 0.0000 0.0000 0.0001 -0.0016 vL ν15o C - 0.0001 0.00007 0.00008 0.00009 - 0.00193 0.00198 0.00203 0.0021 kN KG KG kN 16.705 1702.9 7013.55 68.803 32.991 3363.02 10743.1 105.389 50.313 5128.75 14896.9 146.139 66.508 6779.6 19257 188.910 cv 240.518 442.098 715.211 1056.6 Fr= Re= Đơn vị hl/h m/s 0.075 (log Re 2) RT K(sức cản tàu kéo) Sức cản đoàn R∑ ΡΕ = ν.R Σ 75 Xâydựngđượcđườngcongsứccảnvàcơngsuấtkéocủacảđồntàu -Từcơngsuấtmáychính PS, ta xácđịnhcơngsuấtcóích Pe =0,97.D.PS= 943,2 cv D – hiệusuấtchungcủathântàu , chọnsơbộD =0,55 PS= 1700cv CăncứvàođườngcongPe(v) ta xácđịnhđượctốcđộcủatàukéo chếđộkéotàu Ta - VntckộocatuvS= 7,67 hl 115 3.1.4 Xác định đ-ờng kính sơ chong chóng Dựa vào tích số tối -u đ-ờng kính chong chóng vòng quay chong chãng: D.(n m)1/2 =13.(PS/vS)1/4 Trong ®ã : Ps = 624.75 kW = 850 cv v/p nm = 600 10.00 v/s Chän s¬ bé hiƯu st chong chãng = 0.5 ta đ-ợc công suất kéo tàu : PE=2xPSx0.5 = 850 cv Tra đồ thị lực cản ta đ-ợc Vận tốc tàu vs = 7.67 hải lý/h Lực cản tàu R = 17472 kG = 171.4003 kN VËy Dsb = 1.594 m , HƯ sè hót vµ hƯ sè dòng theo: Theo công thức Taylor tàu kÐo,lai d¾t chong chãng ta cã: a) HƯ sè dßng theo: W T , 01 : HƯ sè bÐo thĨ tÝch = VËy : WT = 0.173 b ) HÖ sè hót : Víi tµu chong chãng : t = 0,8 WT (1 + 0,25 WT ) = , VËn tèc tiÕn cña chong chãng : vA = 0,5144 vS ( - WT ) = 0.55 0.145 3.262 (m/s) 116 , Lùc ®Èy cÇn thiÕt cđa chong chãng : T R Z p (1 t ) 100.20 (KN) 171.4 (kN) Trong : R : Lực cản toàn phần : R = Zp: Sè trơc cđa chong chãng = , Chän sè c¸nh chong chãng Ta cã : Víi : T = 73,69 (KN) = = K NT VA n 104.5 Ta cã : k NT = 0,283 < 1,0 VËy chän sè c¸nh chong chãng : Z = , Chọn tỉ số đĩa : * Xác định tỉ số đĩa theo điều kiện bÒn AE/A0 > (AE/A0)’min T 0.283 10214 (kG) (kG.s2/m4 ) 2/3 C ' z m'.T Ta cã : (AE/A0)’min = D max 10 .0,375 Trong ®ã : C’ = 0.055 HƯ sè phơ thc vµo vËt liƯu m' = 1.5 Đối với tàu kéo đẩy max = (0,08~1).Chiều dày t-ơng đối lớn r =0,6~0,7 Chọn max = 0.07 Thay sè vµo ta cã: (AE/A0)’min = 0.51 Chän AE/Ao = 0.55 117 LËp b¶ng tÝnh chän chong chóng STT Đại l-ợng tính Đ.vị vs hl/h vs m/s t wT vA=vs(1-wT) m/s R N TE=R/zp N T=TE/(1-t) kN v K NT A T n 2.572 0.145 0.173 2.127 68803 34401.5 40.24 VËn tèc gi¶ thiÕt 3.086 3.601 0.145 0.145 0.173 0.173 2.552 2.978 105389 146139 52694.5 73069.5 61.63 85.46 4.115 0.145 0.173 3.403 188910 94455 110.47 0.64 0.74 0.83 0.92 10 Jo=f(KNT) - 0.22 0.28 0.34 0.39 11 Dopt=vA.a/(Jo.n) T KT n Dopt 12 m 1.45 1.52 1.56 1.63 - 0.206 0.758 0.74 0.52 0.162 0.747 0.190 0.818 0.184 0.851 13 J=vA/(n.Dopt) 14 P/D=f(J,KT) 15 o=f(J,KT) 1 t D iQ wT 16 T v PS E 10 3 D S 17 kW ' 18 PS =PS/0.85 kW - 0.77 0.57 0.83 0.6 0.87 0.62 0.538 0.589 0.620 0.641 167.942 281.615 432.810 618.782 197.57837 331.3119 509.1881 727.9786 118 Với công suất máy PS = 850cv, tra đồ thị chong chóng ta đ-ợc thông số chong chóng nh- sau: D = 1.58 m P/D = 0.84 D = 0.634 * Kiểm tra lại tỉ số đĩa theo ®iỊu kiƯn x©m thùc: (AE/A0 ) > (AE/A0 )”min = 130 k C/ p1 ) (n.D)2 Trong : +n = 60.00 (vòng/s) Số vòng quay cña chong chãng + p1 = p0 - pd = 10113 + .h B - Pd = 11231 Ta cã : h B = 0,7.D = 1.12 kg/m3 ¸p suất d- trung bình lấy t =20 C + pd = 2.38 + k C = f(J0 ,P/D) = 0,175 Hệ số đặc tr-ng cho xâm thực ,tra đồ thị + 145 ệ số thực nghiệm + : trọng l-ợng riêng n-ớc (AE /Ao)'' = 0.53 < 0,55 Vây chong chóng thoả mãn điều kiện chống xâm thực 9, Các thông số đặc tr-ng chong chóng: Đ-ờng kính chong chóng : D = 1.58 m Sè c¸nh : z =4 Vßng quay : n = 530(v/p) HiƯu suÊt chong chãng : D = 0,634 TØ sè ®Üa : AE/A0 = 0,55 TØ sè b-íc : P/D = 0,84 Chiều quay : Phải Công suất động : Ps = 375.11 kW~ 510 cv Vật liệu chế tạo : Hợp kim đồng Góc nghiêng cánh : 15 10, Xác định thông số : 10.1 Các thông số cánh +) Chiều dày đỉnh cánh e = 0,0035 D = 5.53 (mm) +) Chiều dày cánh đ-ờng tâm trục e = 0,045 D = 71.1 (mm) +) ChiỊu réng lín nhÊt cđa frôfin cánh r = 0,6R 119 Xây dựng bảng chiều rộng Profin cánh chong chóng , Xây dựng củ chong chóng: +) Bán kính góc l-ợn mặt đạp vµ cđ: r1 = 0,03 D = 0,03.1600 = 47 +) Bán kính góc l-ợn mặt hút cñ: r2 = 0,04 D = 0,04 1600 = 63 +) Đ-ờng kính đầu trục chong chóng: d B = 100.(PS / n)1/3 + 0,25 D = 88 +) §-êng kÝnh trung b×nh cđa cđ chong chãng: d = 0,167 D = 264 +) ChiỊu dµi cđ chong chóng phải thoả mãn điều kiện : - Cánh chìm hoàn toàn củ - Khi sửa chữa cánh không chạm mặt phẳng nằm ngang Ta chọn độ côn củ : 15 +) Chiều dài cñ chong chãng: lC = (1,6 ~ 3,3)d Chọn lCủ = 390 (mm) Độ côn trục chong chóng lấy : 15 Độ nghiêng cánh 15 +) Chiều dài đoạn giảm trọng l-ợng chong chãng l0 = ( 0,2 ~ 0,45 ) l C = Đ-ờng kính bu lông lắp củ mò tho¸t n-íc: d bl = 10 mm Ta chän bulông M10 Chọn then lắp trục củ chong chóng then đầu tròn : Chiều dài then : lt = ( 0,9 ~ 0,95 ) l c = ChiÒu réng then: bt = ( 0,25 ~ 0,3 ) d B = ChiÒu cao then : ht = ( 0,5 ~ 0,6 ) b t = 11, TÝnh träng l-ỵng cđa chong chãng: G (kg) Theo Kofiepski: G Z b0.6 D 104 D G = (mm) (mm) (mm) (mm) 137 (mm) 351 25 15 (mm) (mm) (mm) d0 e0.6 4 6.2 10 0.71 0.59 l d0 D D 227 (kg) 120 d0 = Z= D= d /D = lc = 0.264 1.580 0.167 0.390 (m)đ-ờng kính trung bình củ chong chóng số cánh chong chóng (m) - đ-ờng kính cđa chong chãng (m) - chiỊu dµi cđa cđ chong chóng = 8350 (kg/m3 ) - trọng l-ợng riêng vật liệu chế tạo 12, Kiểm tra bền: Theo QP,đối với chân vịt b-ớc cố định chiều dày cánh bán kính 0,25R 0,6R phải không nhỏ trị số tính theo công thức sau : t K1 H SW K ZNl ®ã t chiều dày cánh trừ góc l-ợn chân cánh (cm) H= 470 kW công suất liên tục lớn máy Z= số cánh chong chóng N= 5.3 số vòng quay liên tục lớn chia cho 100 (v/p/100) l chiều rộng cánh bán kính xét (cm) K1 hệ số tính theo công thức sau bán kính xét 30,3 P' D K1 k k3 D P' P k1 D ®ã D = 1.58 m đ-ờng kính chân vịt k , k , k hệ số lấy theo bảng 3/5.1 quy phạm P' b-ớc bán kính xét (m) Vì chong chóng có b-ớc không đổi toàn nên: P' = (P/D).D = 1.322 m P b-ớc bán kính 0,7R P= 1.322 m K2 hệ số tính theo công thức sau K2 D2 N E K k t k5 1000 o 121 ®ã k , k hệ số tra bảng 3/5.1 E= 16.48 cm độ nghiêng đầu mút cánh t0 = 7.11 cm chiều dày cánh giả định đ-ờng tâm trục chân vịt K= 1.15 hệ số tra bảng 3/5.2 phụ thuộc vào vật liệu chế tạo S hệ số liên quan đến tăng ứng suất thời tiết đ-ợc tính công thức d-ới ®©y: Ds S 0,095 0,677 ds Chó ý S không lớn không nhỏ 0,8 công thức Ds = 3.8 m chiều cao mạn tính toán sức bền ds = 2.8 m chiều chìm chở hàng S= 0.806 W hệ số liên quan đến ứng suất đổi dấu đ-ợc tính theo công thức P' A2 A3 A4 A1 D W 1,724 P' A1 A4 D ®ã A1 , A2 , A3 đ-ợc xác định theo công thức sau A1 C1 1C2 w w w ; A2 ; A3 w C1 w C2 C3 C2 1C1 w A4 = 3,62 0,6R 2,41 0,25R C1 , C2 , C3 đ-ợc xác định theo công thức sau 2a O D P 0,22 1,3 0,95 P D Z D P 1,19aO C2 0,2 1,1 0,95 P D Z P C 0,122 0,0236 D ®ã a0 = C1 0.7 lµ tØ sè diƯn tÝch khai triĨn chân vịt 122 B= m chiều rộng tµu Cb = 0.53 lµ hƯ sè bÐo thĨ tÝch tàu w n-ớc kèm trung bình định mức đĩa chân vịt w giá trị cực đại dao động n-ớc kèm đĩa chân vịt b¸n kÝnh 0,7R B B w 0,6250,04 C B 0,527 D dS B B w 7,321,56 0,04 C B w D dS Thay sè vµo ta cã w= 0.18732 C3 = w = 2.02538 A1 = C1 = 0.27668 A2 = C2 = -0.1067 A3 = Ta có bảng tính hệ số Vị trí 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 Thay sè vµo tính chiều dày cánh bán kính Vị trí Chiều dày tính toán (mm) 0,25R 0,6R 0.43 2.55 0.126 4.365 25.115 1.976 A4 2.41 3.52 ChiỊu dµy thùc tÕ (mm) 41 23 K1 13.66 3.973 K2 0.888 0.982 l(cm) 4.24 2.4 Vậy chiều dày cánh chong chóng thoả mãn quy phạm 13 Tính bền then: Then phải đảm bảo thoả mãn điều kiện sau : d = 2T/ d.lt.h t [d ] d = 2T/ d.lt.bt [d ] Trong : [d ] øng suÊt dËp cho phÐp : [d ] = 50 MPa cho va đập [d ] ứng suất cắt cho phÐp : [d ] = (20 ~ 30) MPa T = 9,95 10 PS/ n m = 10,29 x10 (N.mm) T : mômen xoắn trục 123 d = 96 (mm) đ-ờng kính trục Thay sè ta cã d = 40,16 lµ øng suÊt dập tính toán d = 24,10 ứng suất cắt tÝnh to¸n Nh- vËy : d [ d] d [ d] nên then đủ điều kiện bền Vậy chong chóng thiết kế đảm bảo điều kiện bền 14, Tam giác đúc : Tam giác ®óc dïng c«ng nghƯ ®óc chong chãng , tam giác đúc tam giác b-ớc bán kính R = (1,1~1,2)R= 869 ~ 948 mm Chän R = 870 mm mR = 211.7 mm khoảng cách từ mút cánh đến tâm cánh hình chiếu cạnh R m m R 299 mm 2R R 1 z 1 2R l z 1 l z số cánh chong chóng , góc tạo đ-ờng tâm cánh tia qua tâm qua đ-ờng bao cánh bán kính 0,3R 1= 55 ®é 2= 39 ®é Thay sè vµo ta cã l1 = 800 mm l2 = 567 mm P z 209.3 mm Bán kính góc l-ợn Bán kính góc l-ợn cánh củ mặt đạp không nhỏ giá trị R tính theo công thức sau 124 RO t1 víi e rB tO t1 t1 = e 4.10 cm lµ chiỊu dày yêu cầu bán kính 0,25R t0 = 71.1 cm chiều dày giả định cánh đ-ờng tâm trục rB = 0.167 tỉ số đ-ờng kính củ đ-ờng kính chong chóng e= 0.25 hệ số áp dụng cho chân vịt Thay số vào ta có b-ớc cố định R0 = 26.3 cm Bán kính góc l-ợn thực tế R= 48 cm Vậy bán kính góc l-ợn thoả mãn quy phạm Kết luận chung: Chong chóng đủ bền theo quy phạm 125 Tung độ profin cánh Từ chiều dày lớn tới mép Từ chiều dày lớn tới mép đạp thoát (%emax) (%emax) Tung độ mặt đạp Tung độ mặt hút r/R 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 0.95 r/R 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 §-êng kÝnh l-ợn mép đạp thoát mép mép 100 80 60 40 20 20 40 60 80 90 95 100 r/R đạp thoát 30.9 42.0 50.3 55.8 57.0 54.6 50.3 43.0 37.2 32.9 0.2 21.0 4.2 26.1 36.7 44.4 49.6 50.4 48.1 43.9 37.1 32.1 28.1 0.3 18.5 3.9 21.3 31.3 38.6 43.2 43.8 41.5 37.6 31.4 26.8 23.3 0.4 15.8 3.9 16.5 25.9 32.6 36.6 37.2 35.0 31.2 25.7 21.5 18.4 0.5 13.2 3.9 12.6 21.0 26.7 30.3 30.7 28.5 24.8 19.9 16.3 13.6 0.6 10.6 3.9 9.7 16.5 20.9 23.8 24.1 21.9 18.5 14.0 10.9 8.6 0.7 8.3 3.9 7.4 12.2 15.4 17.4 17.5 15.4 12.4 8.7 6.2 4.6 0.8 6.0 3.6 5.1 8.0 9.9 11.0 11.0 9.9 8.0 5.1 3.4 2.5 0.9 3.0 3.0 1.0 1.2 1.5 Tõ chiỊu dµy lín nhÊt tíi mÐp Tõ chiỊu dµy lín tới mép đạp Đỉnh thoát (%emax) (%emax) cánh 100 80.0 60.0 40.0 20.0 20.0 40.0 60.0 80.0 90.0 95.0 100 17.3 10.5 6.3 3.2 0.9 0.3 1.6 3.4 7.8 11.7 15.2 23.1 13.0 6.2 3.0 0.9 0.0 0.7 2.4 5.6 8.5 11.4 19.1 8.0 2.8 0.7 0.1 1.2 3.5 5.6 8.0 15.4 3.4 0.7 - 0.3 1.6 3.2 5.0 11.5 1.6 - 0.3 1.4 2.6 7.7 - 0.1 0.6 4.0 1.3 - 126 ... đương với tàu thiết kế Bảng thống kê tàu mẫu vô quan trọng người thiết kế trước bước vào công việc thiết kế loại tàu Tàu mẫu tàu có thơng số tính quan trọng gần giống tàu ta chuẩn bị thiết kế ví... Tồn Cảng có 14 cầu Cảng dài 2215 m, đảm bảo an toàn với độ sâu trước bến 8,4 đến 8,5m Cảng Hải Phòng có Cảng Cảng Chính, Cảng Đình Vũ Cảng Vật Cách * Cảng Chính: Có 11 bến xây dựng từ năm 1967 kết... v.v… Tuỳ thuộc vào loại tàu, mức độ phức tạp thiết kế mà người thiết kế chọn lựa tiêu khác Dưới tiêu Kí Đơn hiệu vị Công suất PS cv Chiều dài thiết kế L Chiều rộng thiết kế SILCO SÔNG STAR HÀN