Sinh viên : Trần Công Hậu- Nhóm N01 ĐỀ TÀI : Thiết kế tàu chở hàng khô chạy cấp không hạn chế, trọng tải 10800 tấn với µ P =1,8(m 3 /t), vận tốc v = 14,5 knots. 1 Sinh viên : Trần Công Hậu- Nhóm N01 PHẦN I TUYẾN ĐƯỜNG – TÀU MẪU Tuyến hoạt động của tàu là tuyến Sài Gòn – Kobe 1. Cảng Sài Gòn. a) Vị trí địa lí. Cảng Sài gòn nằm trên sông Sài Gòn, có vĩ độ 10 o 48’ vĩ độ Bắc và 106 o 42’ kinh độ Đông. Cảng Sài Gòn nằm trên một phạm vi dọc bờ, dài hơn 2 km cách bờ biển 45 hải lý. Cảng Sài Gòn có chế độ bán nhật chiều, biên độ dao động của mực nước triều trung bình 2,7 m, lớn nhất là 3,8m, lưu tốc dòng chảy là 1m/s. b) Khả năng thông qua. Từ cảng Sài Gòn đi ra biển có 2 đường sông: Theo sông Sài Gòn ra vịnh Gành Ráy qua sông Lòng Tảo, sông Nhà Bè và sông Sài Gòn. Những tàu có mớn nước khoảng 9,0m và chiều dài khoảng 210 m đi lại dễ dàng theo đường này. Theo sông Soài Rạp, đường này dài hơn 10 hải lý và tàu phải có mớn nước không quá 6,5m. c) Trang thiết bị hiện có - Cảng Sài Gòn được trang bị: + Cảng có 4 cần cẩu cũ xếp hàng Pn= 1,5T. + Cảng có 2 cần cẩu có sức nâng 90T+60T. + Cảng có 2 cần cẩu có sức nâng 100T. + Cảng có 2 cần cẩu di động với trọng tải 90T. + 8 tàu lai dắt và nhiều xe chở hàng, xe nâng. - Cầu tàu và kho bãi: + Cảng Sài Gòn có thể tiếp nhận được tàu 32.000 DWT vào cầu tàu và 60.000 DWT ở khu vực chuyển tải. + Cảng có 25 cầu tàu với tổng độ dài 2.673m. Tổng diện tích kho 500.000 m 2 , bãi 250.284 m 2 , trong đó 145.000 m 2 dùng để xếp container. 2 Sinh viên : Trần Công Hậu- Nhóm N01 + Ngoài hệ thống bến còn có hệ thống phao neo, tàu gồm 6 phao ở hữu ngạn sông Sài Gòn và 26 phao ở tả ngạn sông Sài Gòn. Cách 10 hải lý về hạ lưu cảng Sài Gòn có 12 phao neo dành cho tàu chở hàng dễ cháy, dễ nổ. d) Đặc điểm khí hậu – thuỷ văn. Khí hậu vùng này được chia làm 2 mùa rõ rệt là mùa khô và mùa mưa. Mùa mưa bắt đầu từ tháng 5 tới tháng 11, lượng mưa trung bình là 150 cho đến 250mm trên mỗi tháng. Mỗi tháng có khoảng 18 đến 19 ngày mưa.Mùa khô bắt đầu tháng từ tháng 12 tới tháng 4 năm sau. 2. Cảng Kobe (Nhật Bản). a)Vị trí địa lý. Cảng nằm ở vĩ độ 30 0 40 ’ Bắc và 135 0 12 ’ độ kinh Đông. Kobe là cảng tự nhiên, có vị trí thuận lợi ở phía bắc vịnh Osaka được che kín bằng hệ thống phức tạp các đê chắn sóng (có 7 đê chắn sóng ). Kobe là cửa ngõ quan trọng của Nhật Bản trong việc quan hệ buôn bán với Trung Quốc, Triều Tiên. b) Khả năng thông qua. + Cảng Kobe có 12 bến thuộc sự quản lí của chính quyền thành phố và 4 bến tư nhân thuộc các tập đoàn công nghiệp. Tổng chiều dài bến là 22,4 km với 135 chỗ neo tàu. + Vùng trung tâm cảng có khu bến Shinko gồm 12 bến với tổng chiều dài 6655 m cho phép đậu một lúc 35 tàu viễn dương. Đây cũng là trung tâm phục vụ hành khách trong nước và chuyển tải khách từ Mỹ sang Australia khoảng 11.500 người/năm, còn hàng hoá qua khu vực này chủ yếu là hàng bách hoá . + Khu Hyogo có 3 bến với tổng chiều dài 1089 m, độ sâu từ -7,2 đến -9,0 m, cùng một lúc có thể tiếp nhận 17 tàu viễn dương. + Khu Maya có 14 cầu tàu với 21 chỗ neo đậu, độ sâu trước bến từ 10 mét đến 12 mét,khu này chủ yếu phục vụ các tàu Liner Bắc Mỹ. +Khu bến Higachi có 4 bến sâu (5,5-7.0 mét) tiếp nhận tàu Ro-Ro có tổng diện tích 7,8 ha. + Khu Đảo Cảng có 9 bến container với tổng chiều dài 2650 mét và 15 bến cho tàu bách hoá thông thường với chiều dài 3000 mét, độ sâu từ 10-12 mét. 3 Sinh viên : Trần Công Hậu- Nhóm N01 + Khu đảo nhân tạo Rokko với diện tích 583 ha ,khu bến Rokko có độ sâu 12 mét,có thể tiếp nhận cùng một lúc 29 tàu viễn dương kể cả tàu container và tàu Ro-Ro. c) Đặc điểm khí hậu – thuỷ văn. Vùng biển Nhật Bản thường có gió mùa Đông Bắc vào tháng 8,9 gây lên biển động, gió thường cấp 8,9. Bão ở đây thường xuất hiện ở quần đảo Phillipin.Thời gian ảnh hưởng của bão thường khoảng 5 ngày. Hàng năm thường xuất hiện những cơn bão lớn từ tháng 6 đến tháng 9, mỗi tháng khoảng 2-4 lần, bão gây nguy hiểm cho các tàu hoạt động trong vùng này. 3. Tuyến giữa 2 cảng Sài Gòn – Kobe. Khoảng cách và số ngày hành trình: từ cảng Sài Gòn đến cảng Kobe là 2419 hải lý. Theo thiết kế, tàu chạy với vận tốc là 16 knots. Ta tính sơ bộ thời gian hành trình theo công thức: t’ = 16 2419 = V S = 151,19 giờ ≈6,3 ngày Chọn thời gian hành trình chính thức cho tàu là 7 ngày. Hình 1.1. Hành trình Sài gòn- Kobe 4 Sinh viên : Trần Công Hậu- Nhóm N01 II. TÀU MẪU. Tàu mẫu được chọn là các tàu đã và đang hoạt động tốt, được Đăng Kiểm Việt Nam hoặc các tổ chức được Đăng Kiểm Việt Nam uỷ quyền phân cấp. Tàu mẫu có ít nhất một trong các thông số sau gần với tàu thiết kế như trọng tải, vận tốc, vùng phân cấp hoạt động… ta có bảng tra thông số tàu mẫu như sau: Bảng 1.1. Danh mục tàu mẫu STT Tàu mẫu Danh mục FS LUCKY BD PIONEER 1 NEW ENERGY 1 Năm đóng 2009 2010 2005 2 Nguồn [1] [1] [1] 3 Số IMO 9470583 9476147 9306524 4 L PP (m) 106 140 149,76 5 B (m) 18,9 23 22 6 D (m) 11,1 14,5 10,5 7 T (m) 8,4 9,5 7,5 8 Δm 13266,2 24452 20203 9 DW 9606 17872.2 14603 10 N ( HP) 5350 6038 7044 11 Δmtk( tàu không ) 3660,2 6579,8 5600 12 η DW 0,72 0,73 0,72 13 Cb 0,76 0,77 0,813 14 L/B 5,6 6,09 6,8 15 B/T 2,25 2,42 2,93 16 D/T 1,32 1,53 1,4 [1] : phòng tàu biển, cục đăng kiểm tàu biển Việt Nam 5 Sinh viên : Trần Công Hậu- Nhóm N01 PHẦN 2 KÍCH THƯỚC CHỦ YẾU 2.1. Xác đinh sơ bộ các kích thước 2.1.1. Xác định lượng chiếm nước sơ bộ Từ phương trình xác định lượng chiếm nước: Δ msb == 1500 (tấn) trong đó: η D – hệ số lợi dụng LCN theo trọng tải (nội suy theo tàu mẫu), η D =0,72 DW – trọng tải của tàu (theo nhiệm vụ thiết kế); DW= 10800 (tấn) Hình 2.1. Nội suy hệ số lợi dụng LCN theo trọng tải 2.1.2. Xác định kích thước sơ bộ của tàu  Xác định chiều dài tàu Chiều dài tàu có thể được xác định qua chiều dài tương đối của tàu qua công thức : 3 /. ρ msb lL ∆= Trong đó: l – chiều dài tương đối của tàu, là hàm của tốc độ tuyệt đối của tàu. + theo V. L. Pozunin: 6 Sinh viên : Trần Công Hậu- Nhóm N01 Trong đó: hệ số c bằng 7,17 đối với tàu vận tải một chong chóng có v S = (11 ÷ 16,5) knot; 3 3 . VlL V L l =⇒= = . 3 msb ρ ∆ = Chọn L = 136(m)  Các hệ số béo - Xác định số Frude: v Fr gL = =>Fr= 0,205 Trong đó: v – tốc độ của tàu ,v=14,5.1,852.1000/3600=7,459( m/s) g – gia tốc trọng trường, g =9,81(m/s 2 ) L – chiều dài tàu, L=136 (m) - Hệ số béo thể tích , theo công thức 9.67 trang 175 sách LTTKTT C B = 0,99 – 1,2.Fr ±0,35( F r -0,1) C B = (0,71 ÷ 0,78), chọn C B = 0,74 Hệ số béo đường nước thiết kế: 06,098,0 2/1 ±= BW CC , C W = 0,86 - Hệ số béo sườn giữa: 0,926 0,085 0,004 0,98 M B C C = + ± =  Chiều rộng, chiều chìm, chiều cao mạn Ta có Δ m = kρC B LBT ( tấn ) Trong đó: 7 Sinh viên : Trần Công Hậu- Nhóm N01 bước tính sơ bộ chọn k = 1,005 ρ = 1,025 (t/m 3 ) - khối lượng riêng của nước. BT = ∆ m / kρC B L, (m 2 ) Chọn tỷ số B/T , D/T theo số liêu thống kê : -Theo thống kê cho tàu hàng khô: b T =B/T = 2,2÷ 3,1, chọn b T =3 => B=21(m), T=7 (m) + h T =D/T ,để đảm bảo dung tích cho tàu chọn h T = 1,5=>D = 10.5(m) 2.2.Nghiệm lại lượng chiếm nước của tàu lần 1 (theo phương trình sức nổi) Lượng chiếm nước của tàu theo phương trình sức nổi: Δ m = kρC B LBT =1,005.1,025.0,74.139.21. 7= 15576(tấn) Đánh giá sai số: .100% m msb m msb ∆ − ∆ ∆∆ = = ∆ 3,7(%) 2. 3. Nghiệm lại khối lượng tàu theo các kích thước chủ yếu Δ m = Σm i = m 01 + m 02 + m 03 + m 04 + m 05 + m 11 + m 13 + m 14 + m 15 + m 16 , tấn 2.3.1.Khối lượng vỏ tàu m 01 Được xác định theo công thức : m 01 = w 01 .∆ 1 = (T) Theo bảng 1.4 sách LTTK thì : w 01 = 0,203 ÷ 0,221 Chọn w 01 = 0,22 2.3.2. Khối lượng trang thiết bị và hệ thống +Khối lượng các thiết bị: m tb =m 02 = m 02 ’’ .Δ 2/3 = (tấn) với m 02 ’’ = 0,49 ± 0,06 chọn m 02 ’’ = 0,53 +Khối lượng các hệ thống: m ht = m 03 = (tấn) 8 Sinh viên : Trần Công Hậu- Nhóm N01 với m ht = m 03 ’’ .Δ 2/3 , m 03 ’’ = 0,21 ± 0,04 chọn m 03 ’’ = 0,24 2.3.3. Khối lượng thiết bị năng lượng m 04 = w 04 .N = 316 ( tấn ) Với w 04 = 0,05 ÷ 0,07 trong đó: m’ 04 – khối đơn vị thiết bị năng lượng Công suất máy xác định sơ bộ theo các công thức gần đúng Hải Quân: 2/3 3 m v N C ∆ = = 7579(cv) Trong đó: Δ m – lượng chiếm nước của tàu ,Δm =15000 (tấn) V – tốc độ của tàu, v= 14,5 ( hl/h) C – hệ số Hải Quân xác định theo thống kê: C =0,95L +197 = 326 Lựa chọn máy theo công suất động cơ N: Các thông số của máy: S50C-C-VBS standard programme ENGINE PROPELLER Type Output Hub OD-Box Spee Diameter 9 Sinh viên : Trần Công Hậu- Nhóm N01 d KW BHP Type Type rpm mm 4S50MC-C 632 0 858 0 VBS1280 ODS400 127 4900 DIMENSION IN MM DRY WEIGHT A B C D E W H1 H2 H3 In tons min Engin e propelle r 975 1035 5035 3150 1085 2200 8950 8375 8150 155 24.0 - Mác máy : Man b&w - Công suất động cơ:8580cv - Vòng quay động cơ:127 rpm - Khối lượng động cơ:155 tấn 2.3.4. Khối lượng hệ thống liên lạc và điều khiển m 05 Được xác định theo công thức : m 05 = w’ 05 . 3 2 1 ∆ = 114 (tấn) Với :w’ 05 = 0,23 ± 0,05 Chọn w’ 05 = 0,18 2.3.4. Dự trữ lượng chiếm nước m 11 = m / 11 Δ m = 227(tấn) trong đó: m’ 11 = (0,01 ÷ 0,015) – khối lượng đơn vị dự trữ LCN. chọn m’11= 0,014 2.3.5. Khối lượng thuyền viên, lương thực, thực phẩm, nước uống m 14 = m 1401 + m 1402 + m 1403 + m 1401 - khối lượng thuyền viên và hành lý: m 1401 = n TV .a = 22.145 = 2600kg= 3,19 (tấn) trong đó: n TV - số thuyền viên (lựa chọn theo tàu mẫu) a - khối lượng thuyền viên và hành lý chọna = 145kg 10 [...]... khoang hàng: Vyc=µp.mh, = 1,8 10565,6 0= (m3) Trong đó: µp – thể tích riêng của hàng hóa, µP =1 ,8 (m3/t), 12 Sinh viên : Trần Công Hậu- Nhóm N01 mh –khối lượng hàng tàu chuyên chở, mh= 10565,60 (tấn) Dung tích thực tế của khoang hàng: Vtt= CBP Lkh.B.(D-hdd) = 0,89.102.21.(11-1,4) = (m3) % V = │.100% = 0,44 % Trong đó: Lkh – chiều dài v ng khoang hàng; CBP – hệ số béo thể tích của v ng khoang hàng; hdd... ZB - ZG =5 ,52+3,87-6,8 3= 2,56(m) ZG = kg.D = 0,65.10,5 = 6,83(m) ZB = a r= CWP T CWP + C B = 7,2 = 3,87(m) 212 C 2 B2 B2 = WP T 11, 4CB T = = 5.52(m) ho ≥ homin=> ổn định ban đầu của tàu được đảm bảo 2.4.3 Tính chu kì lắc Được xác định bằng công thức sau: C B h0 Tθ = = 10,63(s) Trong đó: C = 0,81 đối v i tàu hàng đủ tải Theo thống kê các tàu hàng chu kỳ dao động ngang cho phép là (7 ÷ 12)s => chu kỳ... = 0,90 1− C¦W CWpe = CW - 0,125 = 0,81 Be = B.( CWpe - 0,5) = 6,63 (m) Br = B.( CWpr - 0,5) = 8,56 (m) ( xf = - ) L 2 1,75 + CW + 3,5CW 1 − CW 100 = -2,70 (m) Ta xây dựng: Hình 3.4 Đường cong đường nước thiết kế *Nghiệm lại đường nước thiết kế v tâm đường nước thiết kế Diện tích đường nước thiết kế: STK = CW.L.B = 0,86.139.21,4 = 2558,2 (m2) Hoành độ tâm đường nước thiết kế: ( xf = - ) L 2 1,75 + CW... 1098.59 Δ2 =1 ,005.� Σ.ki.wi = 15953,2 (tấn) Δ1 =1 5576 (tấn ) % Δm = = 2,3% V y lượng chiếm nước của tàu v a thiết kế là thỏa mãn các thông số ban đầu * Nghiệm lại hoành độ tâm nổi : ik ω = 1,67(m) X B = ∆L ∑ i i ∑ k iωi 22 Sinh viên : Trần Công Hậu- Nhóm N01 Hoành độ tm nổi ban đầu: XB 0=1 ,65 (m) ΔXB = ( 1,67-1,65)/1,65.100% = 1,2% 3.5 đường cong đường nước thiết kế - Ta có : 1− C¦W CWpr = CW + 0,125 = 0,90... hành trình; (giờ); 7.24 = 168 h Ne - công suất tổ hợp TBNL, Ne = 6320 kw m’nl - suất tiêu hao nhiên liệu .v i động cơ Diesel m’ nl =( 0,11÷0.14) kg/kW.h, chọn m’nl= 0,14 m16 =1 ,12 1,15.168.0,14.6320 = 132612 kg = 208,1 (tấn) 2.3.7 Khối lượng trang thiết bị thuyền viên m1 3=0 ,0006 ∆ 1= 9,73 (tấn) 2.3.8.Khối lượng hàng hoá m15 = DW- (m14 + m16) = 11000-(26,3+ 208,1) = (tấn) 11 Sinh viên : Trần Công Hậu- Nhóm... của tàu được đảm bảo Kết luận: Tàu thiết kế có các thông số: L = 136m B = 21m D = 10,5m T = 7m PHẦN 3 CB = 0,74 CW = 0,86 CM = 0,98 CP = 0,75 L/B = 6,48 B/T = 3 D/T = 1,5 L/D = 12,95 XÂY DỰNG TUYẾN HÌNH Ta tiến hành xây dựng tuyến hình theo phương pháp thiết kế mới 14 Sinh viên : Trần Công Hậu- Nhóm N01 3.1 Hoành độ tâm nổi XB: Sử dụng công thức 9.71 sách LTTK , tr168.ta có:   Π C B −0,65   x B =. .. Kí hiệu Đơn v Giá trị 1 Khối lượng thân tàu m01 tấn 3591,7 2 Khối lượng thiết bị m02 tấn 337 3 Khối lượng hệ thống m03 tấn 153 4 Khối lượng TBNL m04 tấn 316 5 Khối lượng hệ thống điện,đk m05 tấn 114 6 Khối lượng dự trữ LCN m11 tấn 227 7 Khối lượng trang bị thuyền viên m13 tấn 9,73 m14 tấn 26,3 m15 m16 Σmi tấn tấn tấn 10565,60 8 Khối lượng thuyền viên, dự trữ LTTP v nước ngọt 9 Khối lượng hàng hóa 10... LR – LE => LP =4 5,18(m) Đặtcác đoạnLE, LP, LRlêncạnhdàihìnhchữnhật Dựngởcáccạnhbêncác đoạnΩ v Ωm v iCPrvà CPmlà hệsốbéodọccủaphầnthon đuôivà thonmũi L (C PA − 1) + Lr 2 C Pr = Lr C Pe L (C PE − 1) + Le 2 = Le = 0,638 = 0,618 Trong đó :   100 x B C PA = C P 1 − 2   L 14 + 8C P + 28C P  ( )   100 x B C PE = C P 1 + 2   L 14 + 8C P + 28C P  ( ) =0 ,725 = 0,775 = CM.B.T=150,998(m2) Ωđ = (2CPr...Sinh viên : Trần Công Hậu- Nhóm N01 -m1402: khối lượnglương thực, thực phẩm: m1402 = nTV.b.t =2 2.5. 7=7 70 kg =0 ,7 7tấn trong đó: b - dự trữ thực phẩm cho một thuyền viên trong một ngày đêm b =( 3÷5) kg/người/ngày; t - thời gian hành trình của tàu m1403 - khối lượng nước uống v nước sinh hoạt: m1403 = nTV.c.t = 22 145.7 =1 8200 kg = 22, 3tấn trong đó: c- dự trữ nước ngọt cho... LF=9,88 (m) (m) = 1,3 m, chọn Hdd = 1,4 (m) CBP – hệ số béo thể tích của v ng khoang hàng, trong giai đoạn thiết kế ban đầu có thể xác định theo công thức sau: CBP = CB+0,15 = 0,74+ 0,15 = 0,89 2.4.2 ổn định Theo điều Burgess có chiều cao tâm nghiêng ban đầu: (STDT tập 1/T111) 13 Sinh viên : Trần Công Hậu- Nhóm N01 0, 0988 h0min = ∆ = L 1,105(m) chiều cao tâm nghiêng ban đầu của tàu thiết kế : h0 = . Sinh viên : Trần Công Hậu- Nhóm N01 ĐỀ TÀI : Thiết kế tàu chở hàng khô chạy cấp không hạn chế, trọng tải 10800 tấn v i µ P =1 ,8(m 3 /t), v n tốc v = 14,5 knots. 1 Sinh viên : Trần Công. 16,5) knot; 3 3 . VlL V L l = = = . 3 msb ρ ∆ = Chọn L = 136(m)  Các hệ số béo - Xác định số Frude: v Fr gL = =& gt;Fr= 0,205 Trong đó: v – tốc độ của tàu ,v= 14,5. 1,852.1000/360 0=7 ,459( m/s) g – gia tốc trọng. chiếm nước: Δ msb == 1500 (tấn) trong đó: η D – hệ số lợi dụng LCN theo trọng tải (nội suy theo tàu mẫu), η D =0 ,72 DW – trọng tải của tàu (theo nhiệm v thiết kế) ; DW= 10800 (tấn) Hình 2.1.