2.3.1. Lựa chọn neo.
Neo có nhiều loại, trong đó có 2 loại chính là neo có thanh ngáng và neo không có thanh ngáng.
- Neo có thanh ngáng có nhiều ưu điểm như kết cấu đơn giản, lực bám lớn, độ tin cậy cao tuy nhiên loại này có nhược điểm là trọng lượng và kích thước lớn, nhổ neo chậm và hay bị vướng. Trong thực tế neo có ngáng thường được sử dụng trong các tàu chuyên dụng cần neo sâu, hoặc dùng neo hãm hoặc neo phụ.
- Neo không có thanh ngáng có ưu điểm là chế tao đơn giản, thay thế đơn giản, thay thế dễ dàng, làm việc tin cậy, không gây nguy hiểm cho tàu khác, không bị rối cáp khi quấn cáp, dể đặt vào lổ neo. Neo này có nhược điểm là có thể bị kẹt tại lỗ neo khi kéo neo tuy nhiên nhược điểm này có thể khắc phục được. Chúng được sử dụng rộng rãi trên các tàu vận tải biển, ngoài ra neo không có thanh ngáng được Đăng kiểm khuyến khích sử dụng.
Chính những ưu điểm, nhược điểm so với neo có thanh ngáng ta chọn neo dùng cho hệ thống neo cần thiết kế là neo không có thanh ngáng,cụ thể là neo Holl.
2.3.2. Lựa chọn xích neo.
Xích neo có 2 loại là xích neo có ngáng và xích neo không có ngáng. Loại xích neo có ngáng có sức bền xoắn và nén cao hơn 20% so với loại thông thường có cùng kích thước. Vì thế ta chọn xích có ngáng dùng cho hệ thống neo của tàu thiết kế, sẽ giảm được trọng lượng xích và có độ bền cao hơn. Xích có ngáng đã được tiêu chuẩn hóa và được sử dụng rộng rãi và cũng được Đăng Kiểm khuyến khích sử dụng.
xích neo thường được chế tạo theo ba phương pháp: Xích hàn, xích đúc, xích rèn theo khuôn. Mỗi phương pháp có một ưu nhược điểm riêng, tuy nhiên phương pháp đúc có nhiều ưu điểm về kỹ thuật và kinh tế nên ta chọn xích chế tạo theo phương pháp đúc.
Các ưu điểm về kinh tế kỹ thuật đó là:
- không phức tạp trong công nghệ gia công (không cần đốt nóng). - Có thể sử dụng loại thép có sức bền cao.
- Chịu ma sát , mài mòn cao.
- Có thể cơ khí hóa tất cả các bước gia công.
- Không đòi hỏi trình độ công nhân cao, năng suất lớn.
2.3.3. Lựa chọn bộ hãm xích neo.
Bộ hãm xích neo gồm có 3 dạng chính: Bộ hãm vít ma sát, bộ hãm lệch tâm, bộ hãm bằng chốt chèn.
Bộ hãm lệch tâm dùng cho xích cỡ nhỏ từ 11÷13mm, bộ hãm vít ma sát dùng cho cõ xích từ 11÷72 mm, bộ hãm bằng chốt chèn dùng trên tàu có xích cỡ lớn. Chính vì thế dựa vào đường kích xích neo được chọn ở trên dx = 67 (mm) nên ta chọn bộ hãm vít ma sát làm bộ hãm cho hệ thống neo thiết kế là phù hợp nhất.
Các đặc tính cơ bản của hãm xích neo để giữ neo khi tàu chạy tra trong bảng 3;4;5 (phần phục lục)
2.3.4. Bố trí và lựa chọn hầm xích neo.
Hầm xích neo dùng để chứa xích neo trên tàu. Bố trí hầm xích neo phụ thuộc vào bố cục toàn tàu. Ở đây là neo mũi nên hầm xích neo thường được bố trí sau khoang mũi.
Hầm xích neo phải đủ chỗ để chứa toàn bộ xích neo và được cấu tạo sao cho dưới trọng lượng bản thân, xích tự xếp trong hầm. Hầm phải được cấu tạo để thuận lợi cho việc sơn, bảo dưỡng và làm sạch hầm. Để có thể sơn vách ngoài, vách hầm xích neo được đặt cách các vách khác không nhỏ hơn 450mm.
Theo hình dạng hầm chứa xích neo được chia ra: Hình chữ nhật, hình thang và hình tròn… trong đó hầm xích neo hình tròn được sử dụng phổ biến hơn cả vì hầm kiểu này đảm bảo sự tự xếp đều đặn xích neo vào hầm.
Chính những ưu điểm đó ta chọn hầm xích neo cho hệ thống thiết kế có mặt cắt ngang dạng hình tròn. Gồm có hai hầm xích neo được bố trí đối xứng qua mặt phẳng dọc tâm tàu.
2.3.5. Lựa chọn thiết bị giữ và thả gốc xích neo.
Thiết bị giữ và thả gốc xích neo phải đảm bảo giữ được xích neo trong mọi trường hợp và có thể thả nhanh xích neo khi gặp sự cố buộc phải bỏ neo và xích neo để tránh cho tàu gặp nguy hiểm.
Thiết bị giữ và thả gốc xích neo đã được tiêu chuẩn hóa, thiết bị giữ và thả gốc xích neo có hai loại : Kiểu có tay đòn góc và kiểu có tay đòn thẳng. Đối với tàu thiết kế hầm xích neo là hầm xích neo tròn nên ta chọn thiết bị giữ và thả gốc xích neo có tay đòn góc và được dẫn động từ trên boong đặt máy neo. Thiết bị này được đặt trong hốc hầm xích neo.
2.3.7. Lựa chọn ống dẫn xích neo.
Ống dẫn xích neo dùng để dẫn hướng xích neo vào cơ cấu neo và hầm xích neo. Trục của ống dẫn xích neo trùng với trục của hầm xích neo. Ở đây ta chọn ống dẫn xích neo nằm theo phương thẳng đứng.
2.3.8. Lựa chọn kiểu loại tời neo:
Máy neo và tời quấn dây có 2 loại: tời neo đứng và tời neo nằm.
-Tời neo đứng: Có trục công tác thẳng đứng, vuông góc với mặt boong chính. Đĩa hình sao và trống tời nằm nổi trên mặt boong. Loại này có ưu điểm là trang thiết bị được đặt trong buồng kín tránh được sự tác động của thời tiết, nước biển và chiếm diện tích trên boong ít. Tuy nhiên động cơ của loại này được lắp đặt dưới dạng treo nên công suất bị hạn chế. Tời neo đứng thường được dùng trên các tàu chở dầu.
-Tời neo nằm: Có trục công tác nằm ngang, động cơ và bộ truyền động nằm nổi trên boong chính. Tuy chiếm nhiều diện tích nhưng động cơ được gắn liền trên bệ máy nên công suất không hạn chế. Hiện nay được sử dụng rộng rãi trên các tàu vận tải biển.
Từ các ưu điểm và nhược điểm trên ta chọn máy tời neo nằm cho hệ thống neo cần thiết kế.
Để dẫn động máy neo có 3 hình thức: Máy neo tay, máy neo thủy lực, máy neo điện. Dựa vào các ưu điểm của máy neo thủy lực và yêu cầu thiết kế ta chọn
máy neo thủy lực cho hệ thông neo thiết kế, máy neo thủy lực có những ưu điểm như: Điều chỉnh tốc độ rất êm, độ tin cậy của tời kéo và hệ điều khiển cao, trọng lượng và kích thước nhỏ gọn. Điều hợp lí hơn cả là khi sử dụng hệ thống neo có truyền động thủy lực trên tàu thủy là có khả năng bố trí trạm bơm tập trung tại một vị trí trên tàu. Trạm bơm này sẽ phục vụ cho một hoặc vài bơm của từng cơ cấu một lúc.
CHƯƠNG 3
NỘI DUNG TÍNH TOÁN THIẾT KẾ
3.1. TÍNH TOÁN CÁC BỘ PHẬN CƠ BẢN CỦA THIẾT BỊ NEO.
Việc tính toán thiết bị neo gồm có nhiều phương pháp khác nhau như phương pháp tính toán theo lý thuyết và phương pháp tính toán theo quy phạm:
- Phương pháp tính toán theo lý thuyết:
Những đặc trưng cơ bản của thiết bị neo tàu có thể xác định từ hệ phương trình cân bằng lực tác dụng lên thiết bị trong thời gian neo tàu. Ảnh hưởng trực tiếp đến những lực này là tốc độ gió, dòng chảy, chiều sâu neo tàu, sóng. Những nhân tố ảnh hưởng này khá phức tạp do đó việc tính toán thiết bị neo theo lý thuyết là phức tạp, khó lòng chính xác đó là chưa kể đến tính chất tầng đáy có ảnh hưởng đến lực nhổ neo.
- Phương pháp tính toán theo quy phạm:
Các thông số cơ bản của thiết bị neo hoàn toàn dựa vào trị số Nc gọi là đặc tính của thiết bị neo.
Để thuận tiện trong việc tính toán, thiết kế thiết bị neo thường được tính chọn theo mẫu và theo quy phạm. Vì thế đối với thiết bị neo của tàu thiết kế ta chọn phương pháp tính toán theo quy phạm.
3.1.1. Tính thông số đặc tính thiết bị neo.
Thiết bị neo phụ thuộc vào các thông số của tàu như các kích thước chính, cấu trúc thượng tầng cabin. Sự phụ thuộc này đặc trưng bằng trị số Nc gọi là đặc tính của thiết bị neo. Các thông số cơ bản của thiết bị neo như số lượng trọng lượng neo cỡ và chiều dài xích neo… được quy định bởi hệ số đặc tính thiết bị neo Nc
Do tàu hoạt động ở vùng biển không hạn chế nên Nc được tính theo công thức sau: A h B Nc 2/32 . 0,1 (3- 1) Trong đó :
h : chiều cao ước tính từ đường nước chở hàng mùa hè đến cạnh nêu trên của tôn boong tầng lầu cao nhất có chiều rộng lớn hơn 0,25B đo ở mạn (m). Đo trên bản vẽ ta có h = 17,9 (m)
B : chiều rộng của tàu (m). B = 25 (m)
A : diện tích hứng gió (m2) theo L. (bỏ qua diện tích các cẩu, lan can,…). Xác định trên bản vẽ ta có được diện tích chắn gió của tàu là A = 1127 (m2)
Trong đó: = W D Với DW = 20000 (tấn)
: Hệ số tải trọng của tàu
Theo sổ tay kỹ thuật đóng tàu tập 1 thì hệ số tải trọng của tàu hàng cỡ lớn là
= 0,76 ÷0,64. Ta chọn = 0,71. đó : = W D = 71 , 0 20000 = 28169 (tấn)
Từ các số liệu trên thay vao công thức (2- 1) ta có :
A h B
Nc 2/3 2 . 0,1 = 281692/3 2.25.17,90,1.1127 1933,5 (m2)
3.1.2. Tính chọn neo.
Với trị số đặc tính của thiết bị neo Nc = 1933,5 (m2), dựa vào qui định tại chương 25 TCVN 6259:2003 và tra bảng 2 (phần phụ lục) ta được neo có mã hiệu G3 với khối lượng của neo là 6000 (kg).
Như vậy tàu thiết kế có hai neo mũi loại neo Holl, mỗi neo có khối lượng 6000 (kg) và có các đặc trưng cơ bản sau:
+ Góc làm việc aa = 64o . + Góc uốn của lưỡi bu = 45o. + Hệ số bám K1 = (3 4)Q. + Kích thước cơ bản của neo: Ao=18,53 Q= 18,53
Hình 3.1. Neo Holl
1. Lưỡi; 2. Thân neo; 3. Maní ; 4. Đế. Các kích thước của neo được xác định theo Ao như sau:
Chiều dài thân H1 = 9,6 Ao =9,6.336 =3225,6 (mm). Độ mở của lưỡi L1 = 6,4 Ao = 6,4.336 = 2150,4 (mm). Chiều cao lưỡi h1 = 5,8 Ao = 5,8.336 = 1948,8 (mm). Chiều rộng đế B1 = 2,65 Ao = 2,65.336 = 936,96 (mm).
3.1.3. Tính toán xích neo.
- Tính toán chiều dài xích neo.
Tổng chiều dài xích neo L được xác định theo công thức: L87r4 Nc (m) (3- 2)
Trong đó : r là hệ số r = 1 vì tàu có vùng hoạt động không hạn chế. => L87r4 Nc = L87.14 1933,5 = 576,9 (m).
Chọn L = 570 (m). Xích neo được chia làm 3 phần: Đoạn xích đầu, đoạn trung gian, đoạn buộc neo. Đoạn xích đàu bao gồm móc chữ , mắt cuối, mắt thường và móc xoay. Đoạn giữa bao gồm các mắt xích thường. Đoạn xích buộc đầu neo gồm quai chữ U, mắt xích cuối, mắt xích xoay,mắt xích, mắt liên kết, móc.
- Tính đường kính mắt xích neo:
Đường kính mắt xích neo được tính theo công thức:
c x St N
Trong đó :
- S là hệ số S = 1 đối với tàu có vùng hoạt động không hạn chế. - t là hệ số t = 1,55 đối với xích neo có độ bền cao.
=> dx S.t. Nc = 1.1,55. 1933,5 = 68,16 (mm).
Vì xích neo có độ bền cao nên cở xích có thể chọn nhỏ hơn so với tính toán.Tra bảng 2 (phần phụ lục) ta chọn đường kích xích neo là 67 (mm), cấp xích chọn là cấp 2.
3.1.4. Tính chọn bộ hãm xích neo.
Bộ hãm xích neo được chọn là bộ hãm vít ma sát, dựa vào đường kính xích neo dx = 67 (mm) tra bảng 3 (phần phục lục ta) có bộ hãm vít ma sát có các thông số cơ bản sau: B = 620 (mm) He = 1390 (mm) Le = 1050 (mm) le = 960 (mm) ' e l = 680 (mm). 1050 680 960 620 Hình 3.2. Bộ hãm vít ma sát.
1.Đế;2.Thanh kẹp;3.Tay quay;4.Trục vít;5.Vành luồn xích.
3.1.5. Tính toán lỗ thả neo.
Theo sổ tay kỹ thuật tàu thủy tập 1 các kích thước cơ bản của lỗ thả neo được tính như sau :
- Đường kính của lỗ thả neo được xác định như sau: 3
33 Q
Dt (mm) (3- 4)
Trong đó Q : Trọng lượng neo Q = 5250 (kg) Suy ra: Dt 333 Q = 3
6000
33 = 599,6 (mm) Chọn Dt = 600 (mm).
-Chiều dài lỗ thả neo:
3 185 Q
lt = 1853 6000 = 3361,7 (mm) (3- 5) Chọn lt = 3362 (mm).
- Bán kính lượng tròn của lỗ thả trên boong (mm) thường lấy:
x
t d
R (910) (3- 6) Với: dx = 67 (mm) thì Rt (910)dx= 10.67 = 670 (mm).
-Để đảm bảo neo tự rơi khi nhả phanh cơ cấu neo, góc cần chọn lớn hơn 30o thông thường góc nghiêng lỗ = 30 45o. Nếu góc vì điều kiện nào đó phải chọn nhỏ hơn 30o thì đường kính lỗ phải chọn tăng lên. Ở đây ta chọn = 400.
2 1 R 67 0 R670 4 0 ° 2 7 Ø 6 0 0 A 33 62 A A A Hình 3.3. Lỗ thả neo nghiêng
1. Phần lỗ tại 2. Phần lỗ tại mạn
- Chiều dày phần làm việc của lỗ thả neo :
St 0,4. dx = 0,4.67 = 26,8 (mm) (3- 7) Chọn St = 27 (mm).
3.1.6. Bố trí và tính chọn hầm xích neo.
Các kích thước của hầm xích neo tròn đã được tiêu chuẩn hóa. Do cỡ xích ta chọn ở trên phù hợp với kích thước cho trong bảng tiêu chuẩn nên tra bảng 4 (phần phụ lục) ta có các kích thước của hầm xích neo như sau:
Với dx = 67 (mm) thì: Đường kính hầm: D = 2 (m). Chiều cao hầm: H = 6(m) Chiều dày đáy S = 16 (mm)
Chiều dày thành bên St = 14 (mm).
Hình 3.4.Hầm xích neo
3.1.7. Tính chọn thiết bị giữ và thả gốc xích neo.
Thiết bị giữ và thả gốc xích neo đã được tiêu chuẩn hóa, từ cỡ xích dx = 67 (mm) tra bảng 5 (phần phụ lục) ta có các thông số sau:
BM = 320 (mm); bM = 637 (mm); HM = 438 (mm); LM = 966 (mm); lM = 610 (mm); Khối lượng Q = 235 (kg).
966 4 3 8 610 3 2 0 A A
Hình 3.5. Thiết bị giữ và nhả gốc xích neo kiểu có tay đòn góc
1. Thân thiết bị; 2. Móc bản lề; 3. Tay đòn; 4. Trục truyền động; 5. Cơ cấu nhả.
Với cỡ xích dx = 67 tra bảng 6 (phần phụ lục) ta có các thông số cơ bản của hốc đặt thiết bị giữ và thả gốc xích neo như sau:
- Chiều dài của hốc thiết bị: LH = 1050 (mm) - Chiều rộng của hốc thiết bị: BH = 700 (mm) - Chiều cao của hốc thiết bị: HH = 1050 (mm).
3.1.8. Tính toán ống dẫn xích neo vào hầm chứa.
Ống dẫn xích neo dùng để dẫn hướng xích neo vào cơ cấu neo và hầm xích neo. Trục của ống dẫn xích neo trùng với trục của hầm xích neo. Ở đây ta chọn ống dẫn xích neo nằm theo phương thẳng đứng. Dựa vào cỡ xích dx = 67 (mm) ta có các thông số cơ bản của ống dẫn xích neo như sau:
- Đường kính : Dt >7dx= 7.67 = 469 (mm), chọn D = 500 (mm). - Chiều dày 0,2dx = 0,2.67 = 13,4 (mm), chọn = 14 (mm)
3.2. TÍNH TOÁN TỜI NEO. 3.2.1. Lựa chọn sơ đồ động.
Hệ thống tời neo thiết kế ta chọn hệ thống neo nằm có trục tời neo nằm song song với trục động cơ thủy lực. Động cơ thủy lực truyền động qua tời neo thông qua bộ truyền động bánh răng. Hệ thống neo của tàu thiết kế được thiết kế theo sơ đồ động sau:
Hình 3.6 : Sơ đồ động của tời neo thiết kế. 1. Tang ma sát; 2. Ổ đỡ; 3. Ly hợp vấu;
4. Bánh phanh; 5. Bánh xích; 6. Cặp bánh răng truyền động; 7. Phanh; 8. Động cơ thủy lực.
3.2.2. Xác định các thông số cơ bản của tời neo (P,V). 3.2.2.1. Xác định tốc độ thu neo.
Theo quy phạm tốc độ kéo neo lớn nhất là 10m/ph và khi neo tiến vào lỗ thả thì tốc độ phải nhỏ hơn 10m/ph.
Như vậy ta chọn tính toán ở chế độ thu neo và tải định mức. khi đó tốc độ thu neo định mức là Vđm= 10 (m/ph) hay Vđm= 0,167 (m/s).
3.2.2.2. Xác định lực kéo lớn nhất khi thu neo.
Quá trình xảy ra khi kéo neo kể từ khi máy neo thu xích (tàu tiến dần về phía