Xét về nguyên nhân của hiện tượng dòng chảy xung quanh vỏ tàu thì sức cản của tàu gồm các thành phần sau: R = Rf + Rw + Rp + Rd (3.42) Trong đó: + Rf là sức cản ma sát. + Rp là sức cản hình dáng. + Rw là sức cản sinh sóng. + Rd là sức cản phụ
Trong thực tế tính toán người ta thường gộp hai thành phần Rw và Rp làm một, gọi là sức cản dư và công thức trên có dạng:
Tuy nhiên, sức cản phụ Rd rất khó xác định và có độ lớn nhỏ (không đáng kể
so với sức cản của toàn tàu), do đó trong thực tế có thể xem công thức tính sức cản gần đúng như sau:
R = (Rms + Rdư).1,15 (3.43)
3.8.1 Sức cản ma sát của vỏ tàu ( Rf )
Sức cản ma sát của tàu được tính từ sức cản ma sát của tấm phẳng có tính đến
độ cong và độ nhám của bề mặt vỏ tàu so với tấm phẳng theo công thức tổng quát : 2 . . . 2 f mst V R C ρ S = (3.44) Trong đó: + V : Tốc độ tàu, (m/s)
+ S: Diện tích mặt ướt của vỏ tàu (một thân con của tàu), (m2) Dùng công thức kinh nghiệm để tính diện tích mặt ướt thân tàu, vì tàu thiết kế là loại tàu hình dáng gầy có δ = 0,375 nên ta áp dụng công thức áp dụng với (0,29 < δ
< 0,55)
S = L B.( +2 ).(0, 76T δ +0, 28) 18, 27(= m2) (3.45)
+ Mật độ nước biển: ρ = 104,5 (Kg.s2/m4)
+ Cmst: Hệ số sức cản ma sát của tàu tính theo công thức
Cmst =k C. mstptd + ∆Cbm (3.46)
• Cmstptd là hệ số sức cản ma sát của tấm phẳng tương đương với tàu, tức là tấm phẳng có chiều dài và diện tích ướt bằng chiều dài và diện tích ướt của tàu, chuyển động trong cùng chất lỏng với tốc độ bằng tốc độ tàu.
• k là hệ số tính đến ảnh hưởng của độ cong của bề mặt vỏ tàu so với tấm phẳng có giá trị nằm trong khoảng 1,02 ÷ 1,08, xác định phụ thuộc vào tỷ số
L/B 6,0 8,0 10,0 12,0
K 1,04 1,03 1,02 1,01
• ∆Cbm là hệ số tính đến ảnh hưởng của độ nhám bề mặt vỏ tàu, thường có giá trị nằm trong phạm vi khoảng (0,0003 ÷ 0,0008) phụ thuộc vào vật liệu làm vỏ tàu, điều kiện làm việc…
Với tàu xuồng nhỏ∆Cbm = 0,0003 ÷ 0,0006
Để tính sức cản ma sát của tàu, trước tiên ta tính sức cản ma sát cho một thân con của tàu, sau đó nhân đôi ta được kết quả.
Sức cản ma sát của một thân con của tàu :
Thân con có tỷ số L/B = 10,7 , tra bảng tìm được k =1,02 Tính hệ số sức cản ma sát của tấm phẳng tương đương với tàu :
Theo công thức của Hội nghị quốc tế bể thử lần thứ VIII (ITTC -1957) 2 0,075 (lg 2) mstdtp e C R = − (3.47) Với Re là số Reynolds ν L V Re . = (3.48) + V : vận tốc chuyển động của tấm phẳng, (m/s)
+ L: Chiều dài tàu; L = 11 (m)
+ ν : Hệ số nhớt động học của nước.
Tra bảng ta có nhiệt độ nước biển t0 = 200 C, tìm được ν = 1,57 . 10-6 (m2 /s).
Từ các công thức tính toán ở trên ta có bảng kết quả tính toán sức cản ma sát theo tốc độ tàu như bảng sau :
Bảng 3.28 : Bảng tính sức cản ma sát Vận tốc tàu Giá trị Hl/h m/s Re Cmstptd Cmst Rf (kG) 1 0,515 3608280 0,003612 0,004084 2,1 2 1,029 7209554 0,003178 0,003642 7,4 3 1,544 10817834 0,002960 0,003419 15,6 4 2,058 14419108 0,002818 0,003274 26,5 5 2,573 18027389 0,002715 0,003169 40,1 6 3,087 21628662 0,002635 0,003088 56,2 7 3,602 25236943 0,002570 0,003022 74,9 8 4,116 28838217 0,002517 0,002967 96,0 9 4,631 32446497 0,002469 0,002919 119,5 3.8.2 Sức cản dư (R0)
Sức cản dư của tàu hai thân theo Alferive được tính theo công thức:
/
0 .0L B
R =D r −ǽB/T. ǽδ (3.49) Trong đó:
+ D – lượng chiếm nước của cả hai thân, (tấn)
+ r0L B/ - hệ số sức cản dư, phụ thuộc vào tỷ lệ L/B (B là chiều rộng của một thân) và các tham số sau:
3 d v Fr g V = (3.50) + V – thể tích chiếm nước, (m3) + v – vận tốc, (m/s) và 2 c C B = (3.51)
+ c – khoảng cách giữa hai thân ở giữa tàu, (m)
+ ǽB/T– hệ số chiếu cốảnh hưởng của B/T, được xác định bằng công thức: ǽB/T = / * 0 / 0 , ( / ) , ( / ) L B L B r B T r B T (3.52) / * 0L B,( / )
r B T - hệ số sức cản dư với L/B của tàu, (B/T)* của tàu thiết kế;
/
0L B,( / )
r B T - hệ số sức cản dư với L/B của tàu và B/T của đồ thị chuẩn mà ta đã lấy trước;
+ ǽδ - hệ số chiếu cố ảnh hưởng của δ được xác định bằng công thức: ǽδ = / * 0 / 0 , , L B L B r r δ δ (3.53)
Dựa vào đồ thị hình 8-14 ÷ 8-23, [Sổ tay kỹ thuật đóng tàu thủy_Tập 1_Trang 475] ta xác định được các hệ số.
Từ các công thức tính toán ở trên ta có kết quả tính toán sức cản dư theo tốc độ
Bảng 3.29 : Bảng tính sức cản dư Vận tốc tàu Giá trị Hl/h m/s Frd 0L B/ r „B/T „δ R0 (kG) 1 0,515 0,1077 0,0001 0,821 0,967 0,5 2 1,029 0,2153 0,00015 0,910 0,939 1,1 3 1,544 0,3230 0,000234 0,848 0,934 2,3 4 2,058 0,4305 0,000302 0,686 0,991 3,3 5 2,573 0,5383 0,00443 1,221 0,968 4,6 6 3,087 0,6458 0,000675 3,587 0,978 5,25 7 3,602 0,7536 0,00172 2,882 0,971 19,5 8 4,116 0,8611 0,003715 3,204 0,991 45,1 9 4,631 0,9688 0,004843 2,979 0,989 60,0
3.8.3 Sức cản toàn phần và nghiệm công suất máy chính
Từ 2 bảng tính trên, ta xác định được sức cản tổng hợp tác dụng lên tàu khi tàu chuyển động.
Công suất có ích của thiết bịđộng lực Ne xác định theo công thức : η . 75 .V R Ne = (Hp) (3.54) Trong đó:
η: hiệu suất tổng hợp của liên hợp tàu, xác định theo công thức :
η =ηck.ηP.ηtt (3.55)
•ηck =0,86: hiệu suất cơ khí, tính đến các mất mát cơ học trên đường trục, hộp số và trong các gối đỡ khi truyền công suất từđộng cơđến chân vịt.
•ηp = 0,7: hiệu suất chân vịt, tính đến các mất mát năng lượng khi chân vịt làm việc.
•ηtt = 0,84: hiệu suất thân tàu, tính đến mất mát năng lượng do ảnh hưởng qua lại giữa thân tàu với chân vịt
Thay số: η = 0,83.0,75,0,84 = 0,53 Vậy 53 , 0 . 75 .V R Ne = (Hp)
Bảng 3.30 : Bảng tính sức cản toàn phần và nghiệm công suất máy chính
Vận tốc tàu Giá trị Hl/h m/s Rf (kG) R0 (kG) R(kG) Ne (Hp) 1 0,515 2,1 0,5 3,0 0,04 2 1,029 7,4 1,1 9,7 0,3 3 1,544 15,6 2,3 20,5 0,8 4 2,058 26,5 3,3 34,2 1,8 5 2,573 40,1 4,6 51,4 3,3 6 3,087 56,2 5,3 70,7 5,5 7 3,602 74,9 19,5 108,5 9,8 8 4,116 96,0 45,1 162,2 16,8 9 4,631 119,5 60,0 206,1 24,0
Do chịu ảnh hưởng của môi trường làm việc và để trích một lượng công suất dự
trữ cho hệ thống chiếu sáng, hệ thống hút khô, hệ thống làm việc của cơ cấu vớt rác… ta chọn máy chính trang bị cho tàu là loại máy VIKYNO DIESEL EV 2400-N có các thông số cơ bản như sau:
ĐẶC TÍNH KỸ THUẬT
KIỂU EV2400-N
Loại 4 kỳ, 1 xilanh, nằm ngang Đường kính x hành trình pittông (mm) 116 x 105 Thể tích xylanh (cm3) 1109 Công suất định mức (Mã lực/vòng/phút)
Công suất tối đa
22/2200 17/2200 Suất tiêu thụ nhiên liệu (g/Mã lực/giờ) 165 Moment cực đại (kgm/vòng/phút) 8.3 Tỉ số nén 16 Hệ thống làm mát Két nước Hệ thống đốt nhiên liệu Phun trực tiếp Nhiên liệu Dầu Diesel Dầu bôi trơn Nhớt 30 Thể tích nước làm mát (l) 4.7 Thể tích thùng nhiên liệu (l) 16 Thể tích dầu bôi trơn (l) 5 Hệ thống khởi động Tay quay Trọng lượng (kg) 325 Kích thước:- Dài - Rộng - Cao (mm) 943 - 453 - 667
Chương 4:
THẢO LUẬN KẾT QUẢ VÀ ĐỀ XUẤT Ý KIẾN
Sau hơn ba tháng nghiên cứu tính toán, với sự hướng dẫn tận tình của thầy giáo TS.Trần Gia Thái, em đã hoàn thành đề tài tốt nghiệp với nội dung: “Nghiên cứu thiết kế sơ bộ một mẫu tàu xử lý rác ven biển”. Bản thân em không những cũng cố được những kiến thức đã tiếp thu được trong thời gian học tập, mà hơn thế em đã thu được rất nhiều kiến thức bổ ích trong lĩnh vực tàu thuyền, đặc biệt là lĩnh vực tàu hai thân.
Qua tìm hiểu về lĩnh vực tàu hai thân thì em xin được đưa ra những thảo luận về vấn đề này như sau:
• Bài toán thiết kế tàu hai thân là một bài toán mới ở nước ta hiện nay và không đơn giản đối với sinh viên. Qua thời gian thực hiện đề tài em thấy công việc thiết kế tàu hai thân rất phức tạp, quá trình tính toán cũng rất mới mẻ, song cũng từ đó em tiếp thu được nhiều kiến thức mới, mở rộng tầm nhìn về vấn đề thiết kế tàu.
• Tàu hai thân có ưu điểm: diện tích sử dụng mặt boong lớn, tính ổn định cao, sức cản thấp nên ta có thể vận dụng các ưu điểm trên của tàu hai thân để đưa tàu hai thân vào sử dụng rộng rãi trong công việc khai thác đánh bắt cá, vận chuyển hành khách, hàng hóa, ....Đi sâu vào tìm hiểu về lĩnh vực tàu hai thân thì em nhận thấy rằng đây là một lĩnh vực hay, đã đang và sẽ phát triển rất mạnh.
• Quy phạm áp dụng để thiết kế tàu hai thân ở nước ta chưa thực sự hoàn hảo, các công thức và yêu cầu đề ra chưa mang tính cụ thể, sát thực. Nhà nước cần sớm sửa đổi, bổ sung để quy phạm áp dụng được hoàn thiện hơn.
• Việc xây dựng đường hình tàu được xác định trên cơ sở tàu mẫu. Các tính toán tính năng chỉ là phương pháp gần đúng, độ chính xác trong tính toán phụ
thuộc rất nhiều và cách tính. Để khắc phục sai số tính toán, giảm thời gian thiết kế
cần xây dựng phần mềm tính toán hoàn chỉnh để nâng cao độ tin cậy trong tính toán.
• Tuy nhiên, tài liệu về tàu hai thân ở nước ta còn rất hạn chế, đây là một khó khăn đối với sinh viên và những người nghiên cứu tìm hiểu về lĩnh vực này. Em nghĩ rằng, nếu như có được nguồn tài liệu về tàu hai thân dồi dào, đồng thời lĩnh vực này được đưa vào chương trình giảng dạy ở bậc đại học thì lĩnh vực tàu hai thân ở nước ta sẽ có được sự phát triển rất mạnh.
Vấn đề thiết kế tàu hai thân là một vấn đề còn rất mới lạ đối với sinh viên, những người tiếp xúc với thực tế chưa nhiều, và tài liệu về tàu hai thân là không nhiều. Được sự hướng dẫn tận tình của thầy giáo TS.Trần Gia Thái cùng với sự
giúp đỡ và tạo điều kiện của các thầy giáo trong bộ môn tàu thuyền và những nỗ lực của bản thân, em đã hoàn thành đề tài này. Tuy nhiên, do thời gian nghiên cứu không nhiều cộng với kiến thức còn hạn chế của mình, nên đề tài này không tránh khỏi những thiếu sót, em mong được sựđóng góp ý kiến của các thầy cô và các bạn
đểđề tài của em được hoàn thiện hơn. Em xin chân thành cảm ơn!
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Nguyễn Thị Hiệp Đoàn, “Lý thuyết tàu”, Trường đại học Hàng Hải, Hải Phòng.
2. Nguyễn Đức Ân – Nguyễn Bân – Hồ Văn Bính – Hồ Quang Long – Trần Hùng Nam – Trần Công Nghị – Dương Đình Nguyên, “Sổ tay kỹ thuật đóng tàu
thủy” (Tập 1), Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật, Hà Nội.
3. Trần Công Nghị (2005), “Thiết kế tàu cỡ nhỏ chạy nhanh”, Nhà xuất bản
Đại học Quốc Gia TP. Hồ Chí Minh.
4. KTS. Nguyễn Thú (1995), “Nâng cao hiệu quả công tác thu gom, vận
chuyển, chứa và xử lý rác, phân ở các đô thị lớn Việt Nam – Đề tài KC.11.09”, Bộ
KHCN & MT – Bộ Xây Dựng, Hà Nội.
5. Trần công Nghị (2006), “Thiết kế tàu thủy”, Nhà xuất bản Đại học Quốc Gia TP. Hồ Chí Minh .
6. Nguyễn Đăng Cường – Lê Công Thành – Bùi Văn Xuyên – Trần Đình Hòa (2003), “Máy nâng chuyển và thiết bị cửa van”, Nhà xuất bản xây dựng, Hà Nội.
7. Nguyễn Văn Hợp – Phạm Thị Nghĩa – Lê Thiện Thanh (2000), “Máy trục
vận chuyển”, Nhà xuất bản giao thông vận tải, Hà Nội.
8. Trần công Nghị (2003), “Kết cấu thân tàu”, Nhà xuất bản Đại học Quốc Gia TP. Hồ Chí Minh .
9. Đăng kiểm Việt Nam (2003), “Quy phạm kiểm tra và chế tạo các tàu làm
bằng chất dẻo cốt sợi thủy tinh TCVN 6282 : 2003”.
10. Đăng kiểm Việt Nam (2001), “Quy phạm phân cấp và đóng tàu sông,
TCVN 5801: 2001”
11. Trương Sỹ Cáp (1987), “Lực cản tàu thủy”, Nhà xuất bản giao thông vận tải, Hà Nội.
12. Trần công Nghị (1993), “Sản xuất tàu nhỏ từ vật liệu composite”, Nhà xuất bản Đại học Quốc Gia TP. Hồ Chí Minh
13. Nguyễn Tất Đạt – Mai thắng (2000), “Cơ học chất lỏng kỹ thuật”, Nhà xuất bản Nông Nghiệp
14. Nguyễn Văn Ba – Lê Trí Dũng (1998), “Bài giảng sức bền vật liệu”, Nhà xuất bản Nông Nghiệp. 15. Các trang Web: http://www.thebeachcats.com http://en.wikipedia.org http://www.catamarans.com http://www.caribbean–boat–charters.com http://www.vinashin.com http://www.pkys.com http://www.uksa.org http://www.novusoft.com http://www.castawaycats.net
MỤC LỤC
LỜI NÓI ĐẦU ... - 1 -
CHƯƠNG1:ĐẶT VẤN ĐỀ... - 2 -
1.1 TỔNGQUANVỀVẤNĐỀNGHIÊNCỨU...-2-
1.2 TÌNHHÌNHNGHIÊNCỨUTRONGNƯỚCĐỐIVỚIVẤNĐỀĐẶTRA...-2-
1.3.MỤCTIÊU,PHƯƠNGPHÁPNGHIÊNCỨUVÀGIỚIHẠNNỘIDUNG...-4-
1.3.1 Mục tiêu của đề tài ... - 4 -
1.3.2. Phương pháp nghiên cứu... - 4 -
1.3.3. Giới hạn nội dung... - 5 -
CHƯƠNG2: GIẢI PHÁP XỬ LÝ RÁC VEN BIỂN ... - 6 -
2.1.ĐẶCĐIỂMRÁCNỔIVENBIỂN...-6-
2.1.1. Thành phần và tính chất của rác và các vật nổi gần mặt nước... - 6 -
2.1.2. Qui luật phân tán và chuyển động của rác và các vật nổi gần mặt nước ... - 6 -
2.1.3. Mức thải rác ... - 7 -
2.1.4. Tỷ trọng... - 7 -
2.2.CÁCGIẢIPHÁPTÀUVỚTRÁCNỔITRÊNBIỂNHIỆNNAY...-8-
2.2.1. Giải pháp gom rác nổi ... - 8 - 2.2.2. Giải pháp vớt rác ... - 9 - 2.3.LỰACHỌNGIẢIPHÁPPHÙHỢP...-14- 2.3.1 Quá trình gom rác... - 14 - 2.3.2. Quá trình vớt rác tựđộng ... - 15 - 2.4.THIẾTKẾSƠBỘCƠCẤUVỚTRÁC...-16- 2.4.1 Những thông số cơ bản ... - 16 - 2.4.2 Chọn sơ bộ kích thước gầu múc... - 17 - 2.4.3 Chọn sơ bộ kích thước cơ cấu cần nâng hạ... - 18 - 2.4.4 Tải trọng tác dụng lên cơ cấu ... - 18 - 2.4.5 Tính toán lực học tại các vị trí... - 19 -
CHƯƠNG 3:THIẾT KẾ SƠ BỘ TÀU XỬ LÝ RÁC VEN BIỂN ... - 21 -
3.1. XÂY DỰNG NHIỆM VỤ THƯ THIẾT KẾ... - 21 -
3.1.1. Công dụng, loại hình ... - 21 -
3.1.2. Vật liệu chế tạo... - 21 -
3.1.4. Phạm vi hoạt động... - 21 -
3.1.5. Tốc độ tàu... - 21 -
3.1.6. Đặc điểm bố trí chung ... - 21 -
3.1.7. Yêu cầu về giá thành, thời gian và trang thiết bị khác ... - 21 -
3.2. XÁCĐỊNHCÁCKÍCHTHƯỚCVÀCÁCYẾUTỐCỦATÀUTHIẾTKẾ. ...-22-
3.2.1 Thống kê một số tàu hai thân cỡ nhỏ. ... - 22 -
3.2.2 Lựa chọn chiều dài L cho tàu thiết kế... - 23 -