3.3.1. Xử lý tuyến hình tàu khảo sát
3.3.1.1 Xử lý trong AutoCAD
Dựng các đường sườn tàu dạng 2D trong Autocad
Dựa vào bảng tọa độ các đƣờng sƣờn đã đo đạc đƣợc từ mẫu tàu khảo sát thực tế, tiến hành dựng các đƣờng sƣờn dạng 2D trong phần mềm Autocad:
Do không thể tránh đƣợc các sai số trong quá trình đo đạc nên hình dáng của các đƣờng sƣờn dựng theo bảng các giá trị tọa độ đo đƣợc nói trên sẽ không trơn đều, vì thế cần tiến hành chỉnh trơn và điều chỉnh lại bảng số liệu thu thập đƣợc.
Hình 3. 11: Dựng các đường sườn dạng 2D trong phần mềm Autocad
Dựng các đường sườn tàu dạng 3D trong Autocad
Lƣu và xuất file mô hình Autocad 3D vừa tạo sang dạng file.dxf để Import vào Autoship phục vụ cho công tác tiếp theo: Vào mục File → Save As → Chọn vị trí lƣu và đặt tên dự án là “tau luoi keo ship 1”, chọn kiểu file lƣu là.dxf → OK.
3.3.1.2 Xử lý trong AutoShip
Dựng mô hình vỏ tàu trong Autoship
Sau khi dựng xong khung sƣờn 3D trong Autocad, tiến hành nhập file Autocad vào môđun Autoship để dựng mô hình bề mặt tàu:
- Tạo1 file dự án mới trong Autoship
- Nhập hình dạng 3D của đƣờng sƣờn vào phần mềm Autoship
Hình 3. 13: Khung sườn 3D của tàu khảo sát sau khi import vào Autoship.
Sau đó ta tiến hành chỉnh trơn và tạo mặt cho tàu khảo sát. Kết quả sau chỉnh trơn và tạo mặt cho tàu khảo sát:
Hình 3. 14: Mô hình tàu tô bóng sau khi hoàn thiện
3.3.1.3 Tàu thiết kế
Tiến hành phóng tàu theo kích thước đã chọn
Vì kích thƣớc con tàu khảo sát có khác với kích thƣớc tàu thiết kế nên ta tiến hành scale con tàu đấy đúng với các kích thƣớc đã tính toán.
Điều chỉnh các hệ số hình dáng
Sau khi đã phóng tàu theo kích thƣớc mới nhƣng các hệ số hình dáng con tàu sẽ vẫn nhƣ cũ, không giống với số liệu ta đã chọn nên cần phải điều chỉnh lại cho giống. Việc điều chỉnh bằng cách là dịch chuyển các điểm control. Trong quá trình dịch chuyển dẫn đến vỏ tàu sẽ không còn trơn đẹp cần phải chỉnh trơn. Quá trình đó đan xen tiếp diễn đến khi đạt đƣợc hệ số hình dáng mình mong muốn.
Cuối cùng ta đạt đƣợc con tàu hợp lý nhất.
Hình 3. 16: Tàu hợp lý nhất.
3.4 THIẾT KẾ KẾT CẤU.
3.4.1 Xác định kích thƣớc kết cấu tàu theo yêu cầu quy phạm
Kết cấu tàu đƣợc áp dụng tính toán và kiểm tra theo “Quy phạm phân cấp và đóng tàu cá biển cỡ nhỏ” TCVN 7111 : 2002 kết hợp với kinh nghiệm dân gian.
Tàu đƣợc thiết kế kết cấu theo hệ thống ngang. Kết cấu ngang do hệ thống sƣờn, đà và xà ngang boong tạo nên. Các kết cấu ngang đƣợc liên kết bằng bulông, một số vị trí cần thiết thì dùng đinh tráng kẽm.
Sau đây là kích thƣớc một số kết cấu chính:
1. Sống chính
Theo yêu cầu quy phạm, ky chính hay sống đáy dƣới phải là sống liền và nếu không thể làm đƣợc sống liền thì có thể sử dụng đƣợc sống đáy nối đôi và mối nối các đoạn sống phải là mối nối gài. Diện tích tiết diện của các sống dọc tàu nói chung và ky chính (sống đáy dƣới) nói riêng không đƣợc nhỏ hơn bản trị số trong bảng A1:
Bảng 3. 13- (Bảng A1): Diện tích tiết diện các cơ cấu (cm2)
Chiều dài tàu (m) Sống đáy dƣới Sống đáy trên Tổng diện tích Sống mũi sống đuôi Thanh kề sống đuôi L ≤ 18 342 210 552 342 196 18 ≤ L ≤ 20 400 341 741 400 256
Từ đó ta chọn sống đáy dƣới phải dƣợc làm liên tục có tiết diện ngang không đƣợc nhỏ hơn 741 cm2.
Chọn sống chính có kích thƣớc 290mmx290mm có tiết diện ngang 841 cm2.
Theo yêu cầu quy phạm, sống mũi phải đƣợc làm liên tục và có kích thƣớc giảm dần đều từ mũi xuống chân. Theo bảng A1 thì diện tích tiết diện ngang của sống mũi không đƣợc nhỏ hơn 400 cm2
.
Chọn sống mũi có kích thƣớc : 500mm x 400mm và sẽ có tiết diện ngang là 2000cm2.
3. Sống đuôi
Theo yêu cầu quy phạm, sống đuôi phải là thanh liền, chỉ có mối nối với sống đáy, tiết diện ngang sống đuôi không đƣợc nhỏ hơn trị số trong bảng A1, làm bằng gỗ tấm có tiết diện hình chữ nhật, sống đuôi có kích thƣớc 200mm x 250mm và sẽ có tiết diện ngang là 500cm2.
4. Sống dọc đáy, dọc hông, dọc mạn
Theo yêu cầu quy phạm, quy cách của sống dọc hông, đáy và mạn, không đƣợc nhỏ hơn trị số cho ở bảng A2:
Bảng 3. 14 -(Bảng A2): Quy cách sống dọc đáy, hông, mạn.
Chiều dài tàu L (m)
Diện tích thanh dọc đáy (cm2)
Chiều dày thanh dọc hông (cm)
Diện tích thanh dọc mạn (cm2)
L ≤ 18 110 4,5 -
18 ≤ L ≤ 20 145 5,5 150
Nhƣ vậy theo yêu cầu của quy phạm thì diện tích sống dọc đáy không nhỏ hơn 145 cm2.
Chọn sống dọc đáy có kích thƣớc 100 x 200 mm và sẽ có diện tiết diện ngang là 200 cm2
Chọn sống dọc hông có kích thƣớc 80 x 200 mm và sẽ có diện tiết diện ngang là 160 cm2
Chọn sống dọc mạn có kích thƣớc 100 x 200 mm và sẽ có diện tiết diện ngang là 200 cm2
5. Đà ngang đáy
Theo yêu cầu quy phạm, kích thƣớc của tiết diện đà ngang đáy không đƣợc nhỏ hơn trị số cho ở bảng sau:
Bảng 3. 15 : Quy cách đà ngang đáy.
Chiều cao mạn (m)
Đà ngang đáy (tiết diện dọc tâm)
Chiều cao(mm) Chiều rộng (mm)
2,1 95 45
2,4 115 55
2,7 135 62
3,0 155 70
Tàu thiết kế có chiều cao mạn 2,70m nhƣng để đảm bảo bền nên chọn tiết diện đà ngang đáy là 80x220 mm.
6.Cong gian (sườn)
Sƣờn phải đƣợc đặt trong mặt phẳng vuông góc với mặt phẳng dọc tâm tàu, đối với các sƣờn ở vùng mũi tàu, sƣờn xiên phải đƣợc nối gài vào thanh gia cƣờng sống mũi.
Khoảng sƣờn không đƣợc lớn hơn trị số sau: a = L + 20 (cm)
Thay vào ta đƣợc a = 19,75 + 20 = 39,75 cm
Khoảng sƣờng buồng máy không lớn hơn trị số sau: a = 0,9(L+20)cm
Thay vào ta đƣợc a = 0,9(19,75 + 20) = 36 cm
Theo yêu cầu Quy phạm, diện tích tiết diện ngang của sƣờn đơn và của một trong hai thanh sƣờn kép phải không nhỏ hơn trị số cho trong bảng A4.
Bảng 3. 16- (Bảng A4): Diện tích mặt cắt ngang của sườn, cm2
l = H + B/2 (m)
Diện tích một sƣờn đơn Diện tích một sƣờn kép Mặt cắt 1 Mặt cắt 2 Mặt cắt 3 Mặt cắt 1 Mặt cắt 2 Mặt cắt 3 l ≤ 3,5 56 81 100 30 49 64 3,5 ≤ l ≤4,0 72 100 121 42 64 81 4,0 ≤ l ≤4,5 90 121 169 56 81 110 4,5 ≤ l ≤5,0 121 169 210 72 110 132 5,0 ≤ l ≤5,5 144 210 272 90 132 169 5,5 ≤ l ≤6,0 169 272 342 100 169 225 6,0 ≤ l ≤ 6,5 210 342 420 121 210 240 6,5 ≤ l ≤7,0 256 420 506 156 240 324 7,0 ≤ l ≤7,5 306 406 625 182 289 380 7,5 ≤ l 342 625 729 169 324 441
Chú thích: Mặt cắt 1- mặt cắt đầu trên sƣờn ở độ cao của boong trên Mặt cắt 2 - mặt cắt trung gian sƣờn ở mạn tàu.
Đối với tàu đang tính, do 5 ≤ l = H + B/2 = 2,7 + 5,58/2 = 5,49 ≤5,5 nên theo bảng trên chọn tiêt diện ngang của cong gian không dƣợc nhỏ hơn : 144 cm2
Nhƣ vậy:
Chọn khoảng sƣờn khu vực hầm hàng là 350mm, có kích thƣớc 80x190 mm, có tiết diện ngang là 152 cm2
Chọn khoảng sƣờn khu vực buồng máy là 335mm, có kích thƣớc 80x190 mm, có tiết diện ngang là 152 cm2
Chọn khoảng sƣờn khu vực khoang mũi là 335mm, có kích thƣớc 80x190 mm, có tiết diện ngang là 152 cm2
7. Thanh đỡ đầu xà ngang boong:
Theo yêu cầu quy phạm, kích thƣớc của tiết diện thanh đỡ đầu xà ngang boong không đƣợc nhỏ hơn trị số cho ở bảng sau:
Bảng 3. 17 -(Bảng A3): Diện tích thanh đỡ, đè đầu xà ngang boong
Chiều dài tàu (m) Thanh đỡ đầu xà ngang boong (cm) Diện tích (cm2) Thanh đè đầu xà ngang boong (cm) Diện tích (cm2) L ≤ 18 21x6,5 136 21x8,0 168 18 ≤ L ≤ 20 24x7,5 180 24x9,0 216
Thanh đỡ đầu xà ngang boong có kích thƣớc tối thiểu : 24x7,5 cm và có tiết diện ngang 180cm2
Chọn thanh đỡ đầu xà ngang boong có kích thƣớc 80x240 mm, có tiết diện ngang là 192cm2
8. Xà ngang bong
Theo quy phạm, khoảng cách các xà ngang boong không đƣợc lớn hơn hai khoảng cách sƣờn và tiết diện ngang của xà ngang boong không đƣợc nhỏ hơn trị số ở bảng A5:
Bảng 3. 18 - (Bảng A5): Diện tích mặt cắt ngang các kết cấu, cm2 Chiều rộng tàu (m) Xà ngang boong và thanh dọc mép miệng khoang Xà ngang đầu miệng khoang Chiều rộng tàu (m) Xà ngang boong và thanh dọc mép miệng khoang Xà ngang đầu miệng khoang B ≤ 3,5 110 272 6,0 ≤ B ≤ 6,5 289 729 3,5 ≤ B ≤4,0 132 324 6,5 ≤ B ≤7,0 342 870 4,0 ≤ B ≤4,5 156 400 7,0 ≤ B ≤7,5 400 1024 4,5 ≤ B ≤5,0 182 462 7,5 ≤ B ≤8,0 462 1156 5,0 ≤ B ≤5,5 210 529 8,0 ≤ B 529 1332 5,5 ≤ B ≤6,0 256 650
Do chiều rộng tàu tính toán 5,5≤ Btk = 5,58 ≤ 6,0) nên tiết diện ngang của xà ngang boong không đƣợc nhỏ hơn 256 cm2, do đó chọn tiết diện ngang của xà ngang boong là 100x260 mm.
Chọn xà ngang boong có kích thƣớc : 100x260 mm có tiết diện ngang là 260 cm2
9. Ván vỏ
Chiều dày của vàn vỏ không đƣợc nhỏ hơn 45mm theo bảng A10 [4] cho tàu có chiều dài L < 20 m chọn chiều dài ván vỏ 50 mm
10. Ván boong
Chiều rộng ván boong không đƣợc lớn hơn 250mm và chiều dày ván boong không nhỏ hơn 45mm chọn chiều dày ván boong 50 mm và có bề rộng ván trung bình 220 mm
11. Vách
Chiều dày ván vách không nhỏ hơn chiều dày ván vỏ tại vùng tƣơng ứng, chọn chiều dày ván vách là 50 mm.
12. Nẹp vách:
Kích thƣớc nẹp vách không nhỏ hơn kích thƣớc sƣờn tại khu vực tƣơng ứng. Chọn nẹp vách có kích thƣớc 80x190 mm. 13. Các kích thước kết cấu khác Trụ tóm neo mũi 180x180 mm Trụ phụ cabin 80x180 mm Trụ chính cabin 180x180 mm Xà ngang trần cabin 50x120 mm Xà dọc trần cabin 50x150 mm Bổ chụp 80x350 mm Bổ viền trên 80x250 mm Bổ viền dƣới 80x250 mm Ván vỏ đáy 50 mm Ván cabin 45 mm
3.5 THIẾT KẾ BỐ TRÍ CHUNG:
Thiết kế bố trí chung toàn tàu ảnh hƣởng trực tiếp đến yêu cầu sử dụng, tính năng hàng hải và tính kinh tế của con tàu. Tàu thủy không chỉ là một phƣơng tiện giao thông vận tải, đánh bắt mà còn là một công trình kiến trúc nổi trên mặt nƣớc.
Do đó thiết kế bố trí chung toàn tàu ngoài việc đảm bảo an toàn, công dụng, hợp lý về kỹ thuật…còn phải chú ý đến tính thẩm mỹ, tâm sinh lý ngƣời sử dụng. Thiết kế bố trí chung toàn tàu là một khâu quan trọng trong quá trình thiết kế mới một con tàu. Khi thiết kế bố trí cần chú ý những nguyên tắc sau:
Dung tích các khoang có đủ hay không.
Ảnh hƣởng bố trí các khoang đối với nghiêng ngang, nghiêng dọc và chiều cao trọng tâm của tàu.
Đảm bảo điều kiện thuận lợi trong thao tác đánh bắt và sinh hoạt trên tàu.
Lắp đặt thiết bị hợp lý, thao tác dễ dàng, an toàn.
Khi bố trí cần phải tuân thủ đúng yêu cầu của Quy phạm.
Đặc điểm bố trí của tàu do tàu thƣờng xuyên làm việc trong điều kiện sóng gió hết sức phức tạp nên việc thiết kế bố trí chung toàn tàu, trƣớc hết phải xét tới yêu cầu về an toàn trong đánh bắt và điều kiện sinh hoạt của thủy thủ đoàn trên tàu. Trong khi lựa chọn kích thƣớc và hình dáng thân tàu cũng nhƣ việc bố trí phải chú ý đặc biệt đến tính ổn định và tính năng hàng hải của tàu.
Qua thực tế tìm hiểu một số tàu nghề lƣới kéo của tỉnh Quảng Ngãi thì việc bố trí nhƣ vậy là phù hợp với các nguyên tắc nêu trên và tâm sinh lý ngƣời sử dụng. Do vậy, trong phạm vi đề tài này tôi chọn phƣơng án thiết kế bố trí chung theo mẫu và bổ sung thêm cho phù hợp với yêu cầu thực tế sử dụng.
3.5.1 Bố trí chung
Tàu thiết kế gồm có 58 sƣờn
Khoảng sƣờn khu vực hầm hàng là 350mm Khoảng sƣờn khu vực buồng máy là 335mm Khoảng sƣờn khu vực khoang mũi là 335mm
3.5.2 Bố trí phía trên boong
Boong lái :
Boong lái đƣợc bố trí từ vách đuôi đến sƣờn 3.
Cabin :
Cabin đƣợc kéo dài từ sƣờn 3 đến sƣờn 28. Trong đó bếp đƣợc bố trí về mạn trái từ sƣờn 3 đến sƣờn 6.
Sạp thuyền viên đƣợc bố trí từ sƣờn 9 đến sƣờn 23, cửa xuống hầm máy đƣợc bố trí tại sƣờn 9 dƣới sạp thuyền viên.
Cabin lái đƣợc bố trí từ sƣờn 23 đến sƣờn 28.
Từ sƣờn 28 đến sƣờn 56 là mặt boong khai thác có bố trí miệng hầm cá, miệng hầm dụng cụ và máy khai thác.
Từ sƣờn 56 đến hết là boong dâng cao hơn so với boong khai thác.
Thiết bị cập tàu :
- 2 trụ tóm neo lái đƣợc bố trí về hai bên mạn tàu tại sƣờn 1. - 2 trụ tóm neo mũi đƣợc bố trí về hai bên mạn tàu tại sƣờn 56.
Nóc cabin :
Nóc cabin đƣợc bố trí trụ đèn hàng hải và thiết bị thông tin tín hiệu, hai bên mạn là đèn hàng hải ( đèn mạn trái và đèn mạn phải ).
3.5.3 Bố trí dƣới boong
Tính từ phía lái về phía mũi tàu đƣợc chia nhƣ sau:
Khoang lái đƣợc bố trí từ vách đuôi đến sƣờn 5, trong đó đƣợc bố trí trụ lái và séc tơ lái. Khoang tạp vật : Khoang tạp vật đƣợc bố trí từ sƣờn 5 đếm sƣờn 10. Khoang máy : Đƣợc bố trí từ sƣờn 10 đến sƣờn 31. Máy chính đƣợc bố trí từ sƣờn 15 đến sƣờn 22 Khoang cá 1 : Đƣợc bố trí từ sƣờn 31 đến sƣờn 34 Khoang cá 2 : Đƣợc bố trí từ sƣờn 34 đến sƣờn 37 Khoang cá 3 : Đƣợc bố trí từ sƣờn 37 đến sƣờn 40 Khoang cá 4 : Đƣợc bố trí từ sƣờn 40 đến sƣờn 43 Khoang cá 5 : Đƣợc bố trí từ sƣờn 43 đến sƣờn 46 Khoang cá 6 : Đƣợc bố trí từ sƣờn 46 đến sƣờn 49 Khoang cá 7 : Đƣợc bố trí từ sƣờn 49 đến sƣờn 52
Khoang dụng cụ :
Đƣợc bố trí từ sƣờn 52 đến sƣờn 56 Từ sƣờn 56 đến mũi là khoang mũi.
3.6 HỆ ĐỘNG LỰC VÀ TRANG THIẾT BỊ
3.6.1 Hệ động lực
Thông số máy chính – Máy phụ :
Máy chính : Số lƣợng : 01 Model : HINO Công suất : 410 CV Số vòng quay định mức : 2200 v/ph Tỉ số truyền : i = 7 : 1 Hệ thống làm mát : Gián tiếp
Hệ thống điều khiển : Cáp lái – vô lăng
Hình thức khởi động : Điện Số lƣợng chân vịt : 01 chiếc Máy phụ : Số lƣợng : 01 Công suất : 20 CV Vòng quay : 1800 v/ph
Máy phụ dùng để dẫn động Dynamo có công suất 7KW phục vụ cho sinh hoạt và chiếu sáng.
Máy chính dẫn động thêm Dynamo có công suất 7KW phục vụ cho sinh hoạt và chiếu sáng.
3.6.1.1 Tính toán trục chân vịt :
Tàu đƣợc tính và kiểm tra hệ trục chân vịt theo “Quy phạm phân cấp và đóng
tàu cá biển cở nhỏ” TCVN 7111:2002
Hệ trục chân vịt :
- Vật liệu trục chân vịt : Thép không gỉ Mactenxit loại 431 - Bích nối trục và then lắp ghép đƣợc chế tạo bằng thép 45
- Đƣờng kính trục chân vịt đƣợc chế tạo từ thép không gỉ không đƣợc nhỏ hơn trị số sau :
ds = k3√
Trong đó :
- H = 410 x 0,736 = 301,76 KW là công suất của máy chính. - N = 2200/7 = 314v/ph, là số vòng quay của trục chân vịt.
- k3 = 89,3 : hệ số liên quan tới vật liệu đƣợc quy định ở bảng sau đây :
Bảng 3. 19: Giá trị của hệ số k Vật liệu Thành phần hóa