CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU CHUNG 1 ĐẶT VẤN ĐỀ 1. Tính thời sự của đề tài Trong quá trình thiết kế một con tàu, việc thiết kế trang trí hệ thống động lực ảnh hưởng rất lớn tới tính kinh tế trong quá trình đóng mới và khả năng hoạt động của tàu. Nếu việc thiết kế trang trí hệ thống động lực tàu được thiết kế hợp lý thì thuận tiện cho quá trình đóng mới và đạt hiệu quả cao và tính tinh cậy cao khi hoạt động. Còn nếu khi thiết kế trang trí hệ thống động lực tàu thủy chưa phù hợp thì sẽ ảnh hưởng không nhỏ tới quá trình thi công và khả năng hoạt động của tàu. Chính vì lý do đó, công việc thiết kế trang trí hệ thống động lực tàu thủy luôn đặt ra nhiều vấn đề cần giải quyết nhất là khi ở Việt Nam, trang thiết bị và cơ sở vật chất còn thiếu và yếu thì việc cải tiến công việc thiết kế trang trí cũng được cần giải quyết. Làm được việc này sẽ dần hiện đại hóa công tác thiết kế tàu thủy nói chung và thiết kế trang trí hệ thống động lực nói riêng. Sau khi học môn “Thiết kế hệ thống động lực tàu thủy” em được giao đề tài: THIẾT KẾ TRANG TRÍ HỆ THỐNG ĐỘNG LỰC TÀU HÀNG 7600 TẤN LẮP MÁY MAK 8M25C 2. Mục đích của đề tài Nhằm thiết kế trang trí hệ thống động lực cho tàu hàng tải trọng 7600 tấn và xây dựng chương trình tính dao động xoắn hệ trục tàu thủy theo công thức thực nghiệm cho kết quả chính xác mà không phải dùng phương pháp tra đồ thị và phương pháp giải phương trình bằng phương pháp đồ thị. 3. Nội dung nghiên cứu Thiết kế trang trí hệ thống động lực cho tàu hàng tải trọng 7600 tấn thỏa mãn các yêu cầu của quy phạm phân cấp và đóng tàu biển vỏ thép – 2003 (TCVN – 6259 : 2003) do Bộ khoa học công nghệ và môi trường ban hành đồng thời nghiên cứu tính toán dao động xoắn hệ trục tàu thủy theo phương pháp của từ đó xây dựng chương trình tính dao động xoắn cưỡng bức cho hệ trục tàu thủy có mô hình như hệ trục tàu hàng 7600 tấn. 2 1.1 GIỚI THIỆU TÀU 1.1.1 LOẠI TÀU, CÔNG DỤNG Tàu hàng khô sức chở 7600 tấn là loại tàu vỏ thép, kết cấu hàn điện hồ quang. Tàu được thiết kế trang bị 01 diesel chính 4 kỳ truyền động trực tiếp cho 01 hệ trục chân vịt. Tàu được thiết kế để chở hàng khô, hàng bách hóa. 1.1.2. VÙNG HOẠT ĐỘNG, CẤP THIẾT KẾ Vùng hoạt động của tàu: Biển Đông Nam Á Tàu hàng 11.5000 tấn được thiết kế thoả mãn Cấp không hạn chế theo Quy phạm phân cấp và đóng tàu vỏ thép – 2003, do Bộ Khoa học Công nghệ và Môi trường ban hành. Phần hệ thống động lực được tính toán thiết kế thoả mãn tương ứng Cấp không hạn chế theo TCVN 6259 – 3 : 2003. 1.1.3. CÁC THÔNG SỐ CHỦ YẾU CỦA TÀU - Chiều dài lớn nhất L Max = 110,20 m - Chiều dài đường nước thiết kế L WL = 102,50 m - Chiều rộng thiết kế B = 17,06 m - Chiều cao mạn H = 9.1 m - Chiều chìm toàn tải d = 6,90 m - Hệ số béo thể tích C B = 0,75 - Máy chính MAK 8M25C - Công suất H = 2540/(3454)kw/(hp) - Vòng quay N = 720 rpm -Hộp số có tỉ số truyền động i = 2,862:1 -Lượng chiếm nước của tàu D = 9729 tons 1.1.4. LUẬT VÀ CÔNG ƯỚC ÁP DỤNG [1]– Quy phạm phân cấp và đóng tàu biển vỏ thép – 2003. Bộ Khoa học Công nghệ và Môi trường. [2]– MARPOL 73/78 (có sửa đổi). [3]– Bổ sung sửa đổi 2003 của MARPOL. 3 [4]–Công ước quốc tế về an toàn sinh mạng con người trên biển, 1974(SOLAS 74). [5]–Công ước quốc tế về ngăn ngừa ô nhiễm biển do tầu gây ra, 73/78 (MARPOL, 73/78). [6]– Quy tắc tránh va trên biển, 1972 (COLREG, 72) [7]–Công ước đo dung tích tàu biển (TONNAGE,69) 1.2. TỔNG QUAN VỀ TRANG TRÍ ĐỘNG LỰC 1.2.1. BỐ TRÍ BUỒNG MÁY Buồng máy được bố trí từ sườn 08 (Sn08) đến sườn 25 (Sn25).Chiều dài một khoảng sườn là 0,74 m. Trong buồng máy lắp đặt 01 máy chính và các thiết bị phục vụ hệ thống động lực, hệ thống ống toàn tàu. Điều khiển các thiết bị được thực hiện tại chỗ trong buồng máy. Điều khiển máy chính được thực hiện tại chỗ trong buồng máy hoặc từ xa trên buồng lái. Một số bơm chuyên dụng có thể điều khiển từ xa trên boong chính như bơm vận chuyển dầu đốt, bơm nước vệ sinh, sinh hoạt, các quạt thông gió Buồng máy có kích thước chính : Chiều dài : 12,5 m Chiều rộng trung bình : 14,7 m Chiều cao tại nơi đặt máy chính : 6,3 m 1.2.2. MÁY CHÍNH Máy chính có ký hiệu 5L35MC do tập đoàn MAN B&W sản xuất, là động cơ diesel 2 kỳ tác dụng đơn, dạng thùng, 5 xi lanh ,một hàng xy- lanh thẳng đứng, làm mát gián tiếp hai vòng tuần hoàn, bôi trơn kiểu áp lực tuần hoàn kín , khởi động bằng không khí nén, điều khiển tại chỗ hoặc từ xa trên buồng lái. Thông số của máy chính: – Số lượng 01 – Kiểu máy 8M25C – Nước sản xuất MAK – Công suất định mức, [H] 2540/3454 kW/hp 4 – Vòng quay định mức, [N] 720 rpm – Số kỳ, [τ] 4 – Số xy-lanh, [Z] 8 – Đường kính xy-lanh, [D] 255 mm – Hành trình piston, [S] 400 mm 1.2.3. THIẾT BỊ KÈM THEO MÁY CHÍNH – Bơm LO bôi trơn máy chính 01 cụm – Bơm nước ngọt làm mát 01 cụm – Bơm nước biển làm mát 01 cụm – Bầu làm mát dầu nhờn 01 cụm – Bầu làm mát nước ngọt 01 cụm – Bơm tay LO trước khởi động 01 cụm – Các bầu lọc 01 cụm – Bơm chuyển nhiên liệu thấp áp 01 cụm – Bình chứa khí nén khởi động 02 bình – Bầu tiêu âm 01 cụm 1.2.4. TỔ MÁY PHÁT ĐIỆN 1.2.4.1. Diesel lai máy phát Diesel lai máy phát có ký hiệu 6L 16/24 (MAN B&W), là diesel 4 kỳ tác dụng đơn, một hàng xy-lanh thẳng đứng, tăng áp, làm mát gián tiếp hai vòng tuần hoàn, bôi trơn áp lực tuần hoàn kín – Số lượng 02 – Kiểu máy 6L 16/24 – Công suất định mức, [Ne] 484 kW – Vòng quay định mức, [n] 1000 rpm – Số kỳ, [τ] 4 – Số xy-lanh, [Z] 6 – Đường kính xi lanh , D 160 mm – Hành trình piston , S 240 mm 1.2.4.3. Thiết bị kèm theo mỗi tổ máy phát điện – Bơm LO bôi trơn máy 01 – Bơm nước ngọt làm mát 01 cụm – Bơm nước biển làm mát 01 cụm – Bầu làm mát dầu nhờn 01 cụm 5 – Bầu làm mát nước ngọt 01 cụm – Máy phát điện một chiều 01 cụm – Mô-tơ điện khởi động 01 cụm \ 6 CHƯƠNG 2: TÍNH SỨC CẢN VÀ THIẾT KẾ SƠ BỘ CHONG CHÓNG 7 2. 1- SỐ LIỆU BAN ĐẦU - Chiều dài lớn nhất L Max = 110,20 m - Chiều dài đường nước thiết kế L WL = 102,50 m - Chiều rộng thiết kế B = 17,06 m - Chiều cao mạn H = 9.1 m - Chiều chìm toàn tải d = 6,90 m - Hệ số béo thể tích C B = 0,75 - Máy chính MAK 8M25C - Công suất H = 2540/(3454)kw/(hp) - Vòng quay N = 720 rpm -Hộp số có tỉ số truyền động i = 2,862:1 -Lượng chiếm nước của tàu D = 9729 tons 2.2- SỨC CẢN 2.2.1 – Phạm vi áp dụng của Pamiel. Bảng 2.1. Phạm vi tính toán của phương pháp tính sức cản theo Pamiel. Stt Đại lượng xác định Tàu thiết kế Phạm vi của Pamiel 1. Tỉ số kích thước [B/d] 2,47 1,5-3,5 2. Tỉ số kích thước [L/B] 6,46 4-11 3. Hệ số béo thể tích [C B ] 0,7 0,35-0,8 4. Hệ số thon đuôi tàu [ ϕ ] 1,16 0,33-1,5 2.2.2- Công thức xác định sức cản theo Pamiel Công suất kéo theo Pamiel: 3 0 . EPS . S DV L C = (hp) Trong đó: V S – Tốc độ tàu tương ứng với giá trị EPS cần xác định, (m/s) ; D – Lượng chiếm nước của tàu, (tons); L –Chiều dài tàu thiết kế, (m); C 0 –Hệ số tính toán theo Pamiel. 8 Bảng 2.2 : Bảng kết quả xác định súc cản tàu theo Pamiel № Đại lượng xác định Công thức tính Kết quả 1 Tốc độ tính toán V S , (knots) Dự kiến thiết kế 11 12 13 14 2 Tốc độ tính toán V S , (m/s) Tính theo m/s 5,654 6,168 6,682 7,196 3 Hệ số béo thể tích C B Theo thiết kế 0,75 0,75 0,75 0,75 4 Lượng chiếm nước ∇ , (tons) Theo thiết kế 9729 9729 9729 9729 5 Hệ số hình dáng ϕ B C L B 10= ϕ 1,16 1,16 1,16 1,16 6 Tốc độ tương đối V 1 L VV S ϕ = 1 0,58 0,633 0,686 0,738 7 Hệ số tính C p , theo đồ thị ( ) ϕ , 1 VfC p = 92 93 94 95 8 Hệ số hình dạng X 1 Cho một đường trục 1 1 1 1 9 Hiệu chỉnh chiều dài tàu λ Do L > 100m 1 1 1 1 10 Hệ số tính theo Pamiel C 0 ϕ λ 1 0 X C C p = 85,42 86,35 87,28 88,21 11 Công suất kéo EPS, (hp) 0 3 LC V EPS s ∇ = 1375,6 1766,72 2222,3 2746,33 12 Sức cản toàn phần R t , (kG) s t V EPS R 75 = 18248 21482 24944 28624 9 Hình 2.1 : Đồ thị sức cản 2.1.2. Xác định sơ bộ tốc độ tàu cho thiết kế chong chóng. Hiệu suất chong chóng (lấy gần đúng) P η =0,55 Hiệu suất đường trục (lấy gần đúng) t η = 0,97 Dự trữ công suất máy chính 10% Ne Công suất máy chính Ne =3454 (hp) Công suất kéo của tàu EPS = 0,9.Ne. P η . t η Kết quả EPS = 1658,44 (hp) Tương ứng trên đồ thị ta có : R t = 20540 (kG) V S = 11,72 (knot) 10 [...]... kG/cm3 _ Hệ trục lai chân vịt định bước bằng Hợp kim-Đồng +Đường kính : D = 2860 mm +Số cánh : Z = 4 cánh +Trọng lượng : G = 2103 Kg +Vật liệu làm chong chóng Đồng - Mangan 3.1.2.Luật áp dụng, cấp thiết kế 1- Luật áp dụng Quy phạm phân cấp và đóng tàu biển vỏ thép - 2010: Phần 3: Hệ thống máy tàu - TCVN 6259-3: 2003 [1] 2- Cấp tính toán thiết kế Hệ trục và thiết bị hệ trục được tính toán thiết kế thỏa... 2-Bố trí máy chính - Kích thước buồng máy xác định như sau : Chiều dài : 12,5 m Chiều rộng trung bình : 14,7 m Chiều cao tại nơi đặt máy chính : 6,3 m -Kích thước máy chính 8M25C : Chiều dài : 5,834 m Chiều rộng : 2,130 m Chiều cao tính từ bệ máy : 3,839m - Máy có sẵn ổ chặn lực đẩy nên không cần bố trí thêm đoạn trục lực đẩy cho hệ trục - Với mục đích tạo ra một hệ trục đặt trong mặt phẳng dọc tâm tàu, ... 02 17 2103 CHƯƠNG 3 TÍNH THIẾT KẾ HỆ TRỤC 18 3.1 DỮ KIỆN PHỤC VỤ THIẾT KẾ 3.1.1 .Máy chính _ Công suất định mức của máy: H = 2540 kW _ Vòng quay định mức của máy: N = 720 v/p _ Hộp số có tỉ số truyền động i = 2,862:1 _ Vật liệu làm hệ trục: Thép rèn 35 (KSF60) + Giới hạn bền kéo Ts = 590 N/mm2 + Giới hạn chảy Tc = 320 N/mm2 + Giới hạn mỏi Tm = 208 N/mm2 + Độ cứng HB > 180 Rw + Hệ số đàn tính E = 2,1.106... suất stt Đại lượng Tính 1 2 3 4 5 6 Tốc độ tính Ký Đơn Công hiệu vị VS knot tính Dự kiến thiết 11,5 toán Vs' Vận tốc tàu R=f(v) theo đồ R thị sức cản Vận tốc tịnh Vp tiến Vp Lực đẩy chong P chóng, P Hệ số lực đẩy chong chóng m/s kế Tính theo m/s kG Tra đồ thị m/s Tỷ số bước thiết kế P= R 1− t Tỷ số bước thiết kế thực tế 5,911 19730 6,024 6,168 20540 21500 3,103 3,163 3,238 30771 32210 0,3779 0,381... 28 cm 3.4.1.Sơ đồ hệ trục Ta coi hệ trục là một dầm siêu tĩnh đặt trên ba gối đỡ và chia làm 4 nhịp , đầu nối với động cơ được coi như ngàm cứng Không xét đoạn trục lực đẩy vì đoạn trục lực đẩy nằm trong động cơ và ngắn Thay các gối đỡ bằng các phản lực , giả thiết chiều dài các vector phản lực như hình vẽ R 0 M0 R1 M1 0 G R2 M2 1 q R3 M3 2 3 l l1 l0 l3 l2 lcc ltg Hình 3.6 Sơ đồ hệ trục 3.4.1.2 Số... đồng thanh tại cổ trục theo thiết kế Công thức - Nguồn gốc Đã tính Theo thiết kế (Xem bản vẽ Toàn đồ trục chong chóng) t1 mm Theo 6.2.8, [1] t1 = 0,03 d s + 7,5 t1 mm Theo thiết kế chỉ định c Các chi tiết khác của hệ trục Chiều dày bích nối trục Bảng 3.2 Tính chiều dày bích nối trục 23 Kết quả 3 280 Đ Đồng thanh 1 15,9 1 16 № 1 2 3 Hạng mục tính Công suất liên tục lớn nhất của động cơ Vòng quay của trục... Nguồn gốc 5 Công suất truyền liên tục lớn nhất H kW Theo lý lịch máy 2540 6 Vòng quay tính toán của hệ n rpm Thiết kế chỉ định 252 7 Đường kính đoạn côn d cm Thiết kế chỉ định 32 8 Giới hạn chảy của vật liệu σ Theo vật liệu 2.700 9 Chiều dài toàn bộ L cm 10 Chiều dài then Lt cm kG/cm 2 L= 28,648.10 4.H +b 0,5.n.d σ (h − 2r ) Thiết kế chỉ định Kết luận: Chọn then có các thông số sau: - Chiều dài then: 30... 0,25 cm f Bố trí hệ trục Thông số thiết kế : - Chiều dài tổng của hệ trục là : ltotal = 7654 mm - Chiều dài mũ chong chóng : Lmũ = 400 mm - Chiều dài đoạn trục lắp then chong chóng : L = 700 mm - Khoảng cách từ phía sau củ chong chóng đến vỏ tàu : e = 240 mm - Chiều dài gối đỡ phía mũi : L1 = 300 mm - Chiều dài gối đỡ chong chóng phía lái : L2 = 1000 mm -Chiều dài đoạn lắp ống bao trên vỏ tàu : Lống... chiều quay của động cơ , quay phải 2.3.4- Tính hệ số dòng theo ψ và hệ số dòng hút t Chong chóng luôn làm việc trong trường tốc độ của dòng nước là đều Nhưng nếu có mặt của thân tàu trường tốc độ này sẽ thay đổi bởi vì xét một thân tàu chuyển động với vận tốc là V thì sau đuôi tàu xuất hiện dòng nước chuyển động đến chiếm chỗ và cùng chuyển động theo tàu. Các dòng nước này có phương ,chiều và cường... Chiều dài bạc đỡ trước trục chong chóng là 300 mm 4 Kết quả 280 840 988 1000 300 Then chong chóng Bảng 3.5 Tính then chong chóng № Hạng mục tính trục Ký hiệu Đơn vị d cm Công thức - Nguồn gốc Kết quả 1 Đường kính chong chóng 2 Chiều rộng then b cm Thiết kế chỉ định 7,0 3 Chiều cao then h cm Thiết kế chỉ định 3,6 4 Đoạn cắt vát của then r cm Thiết kế chỉ định 0,25 26 280 № Hạng mục tính Ký hiệu Đơn . Thiết kế hệ thống động lực tàu thủy” em được giao đề tài: THIẾT KẾ TRANG TRÍ HỆ THỐNG ĐỘNG LỰC TÀU HÀNG 7600 TẤN LẮP MÁY MAK 8M25C 2. Mục đích của đề tài Nhằm thiết kế trang trí hệ thống động. trình thiết kế một con tàu, việc thiết kế trang trí hệ thống động lực ảnh hưởng rất lớn tới tính kinh tế trong quá trình đóng mới và khả năng hoạt động của tàu. Nếu việc thiết kế trang trí hệ thống. cải tiến công việc thiết kế trang trí cũng được cần giải quyết. Làm được việc này sẽ dần hiện đại hóa công tác thiết kế tàu thủy nói chung và thiết kế trang trí hệ thống động lực nói riêng. Sau