Tìm hiểu tuyến đường và tàu mẫu

  • 229 trang
  • file .docx
1. Mục Lục
PHẦN I......................................................................................................................1
TÌM HIỂU TUYẾN ĐƯỜNG VÀ TÀU MẪU.........................................................1
1.1 TUYẾN ĐƯỜNG............................................................................................3
1.1.1 Đặc điểm chung về điều kiện tự nhiên của vùng biển Đông Nam Á.......3
1.1.2 Đặc điểm về cảng biển.............................................................................4
1.1.3 Kết luận....................................................................................................7
1.2 TÀU MẪU......................................................................................................9
2. PHẦN II...............................................................................................................11
KÍCH THƯỚC CHỦ YẾU......................................................................................11
2.1 GIỚI THIỆU CHUNG..................................................................................13
2.2 XÁC ĐỊNH KÍCH THƯỚC CHỦ YẾU.......................................................13
2.2.1 Xác định lượng chiếm nước sơ bộ..........................................................13
2.2.2 Xác định chiều dài tàu............................................................................14
2.2.3 Xác định các hệ số béo...........................................................................15
2.2.4 Chiều rộng, chiều chìm, chiều cao mạn.................................................16
2.3 NGHIỆM LẠI CÁC KÍCH THƯỚC CHỦ YẾU ĐÃ CHỌN.......................18
2.3.1 Nghiệm lại lượng chiếm nước theo phương trình sức nổi......................18
2.3.2 Nghiệm lại khối lượng tàu theo phương trình khối lượng......................19
2.4 KIỂM TRA SƠ BỘ DUNG TÍCH KHOANG HÀNG.................................25
2.4.1 Dung tích yêu cầu...................................................................................26
2.4.2 . Nghiệm lại ổn định ban đầu..................................................................26
2.5 KẾT LUẬN...................................................................................................27
3. PHẦN III.............................................................................................................29
XÂY DỰNG TUYẾN HÌNH..................................................................................29
3.1 ĐẶT VẤN ĐỀ...............................................................................................31
3.2 CÁC BƯỚC XÂY DỰNG TUYẾN HÌNH...................................................34
3.2.1 Xây dựng đường nước trung bình:.........................................................34
3.2.2 Đường cong đường nước thiết kế...........................................................36
3.2.3 Xây dựng sườn giữa và các sườn thân ống.............................................39
3.2.4 Dựng các sườn cân bằng theo phương pháp I,A,Ia-kov-lev...................39
3.2.5 Kiểm tra lượng chiếm nước:...................................................................50
4. PHẦN IV.............................................................................................................53
BỐ TRÍ CHUNG.....................................................................................................53
4.1 KÍCH THƯỚC CƠ BẢN CỦA TÀU............................................................55
4.2 PHÂN KHOANG CHO TÀU.......................................................................55
4.2.1 Phân khoang theo chiều dài tàu..............................................................55
4.2.2 Phân khoang theo chiều cao...................................................................56
4.2.3 Phân khoang theo chiều rộng.................................................................56
4.3 BỐ TRÍ CHUNG...........................................................................................56
4.3.1 Biên chế thuyền viên trên tàu.................................................................56
4.3.2 Kích thước một số trang thiết bị.............................................................57
4.3.3 Diện tích cửa thoát nước.........................................................................61
4.3.4 Dung tích các két dầu.............................................................................61
4.3.5 Tính chọn thiết bị(tính theo Quy Phạm 2010)........................................62
4.3.6 Thiết bị làm hàng....................................................................................73
4.4 HIỆU CHỈNH MẠN KHÔ............................................................................73
4.5 TÍNH TOÁN VÀ BỐ TRÍ DẰN...................................................................74
4.5.1 Bố trí dằn................................................................................................74
4.6 BỐ TRÍ KHOANG HÀNG VÀ CÁC KHOANG KÉT................................75
4.7 XÂY DỰNG BIỂU ĐỒ DUNG TÍCH..........................................................79
4.7.1 Xây dựng đường cong diện tích tới mép boong.....................................79
4.7.2 Xây dựng đường cong diện tích đáy đôi................................................81
5. PHẦN V..............................................................................................................83
TÍNH TOÁN CÁC YẾU TỐ TÍNH NỔI BONJEAN-THỦY LỰC.......................83
5.1 GIỚI THIỆU CHUNG..................................................................................85
5.2 TÍNH TOÁN VÀ VẼ ĐỒ THỊ BONJEAN...................................................85
5.2.1 Công thức lý thuyết................................................................................85
5.2.2 Công thức tính gần đúng........................................................................86
5.3 TÍNH TOÁN VÀ VẼ ĐƯỜNG CONG THỦY LỰC...................................92
5.3.1 Mục đích tính toán.................................................................................92
5.3.2 Các đại lượng tính toán..........................................................................92
6. PHẦN VI...........................................................................................................105
KẾT CẤU CƠ BẢN..............................................................................................105
6.1 GIỚI THIỆU CHUNG................................................................................107
6.2 HỆ THỐNG KẾT CẤU, KHOẢNG SƯỜN, PHÂN KHOANG................107
6.2.1 Hệ thống kết cấu...................................................................................107
6.2.2 Khoảng sườn.........................................................................................108
6.2.3 Phân khoang.........................................................................................108
6.3 KẾT CẤU KHOANG HÀNG.....................................................................110
6.3.1 Dàn vách...............................................................................................110
6.3.2 Dàn đáy (kết cấu đáy đôi).....................................................................112
6.3.3 Két hông...............................................................................................126
6.3.4 Két đỉnh mạn........................................................................................131
6.3.5 Dàn mạn................................................................................................136
6.3.6 Dàn boong............................................................................................141
6.4 KẾT CẤU VÙNG KHOANG MÁY..........................................................148
6.4.1 . Dàn vách.............................................................................................148
6.4.2 Kết cấu dàn đáy....................................................................................151
6.4.3 Tính toán cơ cấu...................................................................................153
6.4.4 Kết cấu dàn mạn...................................................................................158
6.4.5 Kết cấu dàn boong................................................................................163
6.5 QUY CÁCH HÀN.......................................................................................168
7. PHẦN VII..........................................................................................................171
TÍNH TOÁN CÂN BẰNG ỔN ĐỊNH..................................................................171
7.1 GIỚI THIỆU CHUNG................................................................................173
7.2 CÂN BẰNG TÀU.......................................................................................174
7.3 XÁC ĐỊNH TRỌNG TÂM TÀU KHÔNG................................................175
7.4 KHỐI LƯỢNG, TRỌNG TÂM TÀU Ở CÁC TRẠNG THÁI TẢI TRỌNG.
...........................................................................................................................175
7.4.1 Trạng thái tải trọng: 100% hàng, 100% dự trữ (NoI)...........................175
7.4.2 Trạng thái tải trọng: 0% hàng, 10% dự trữ có dằn(NoIV)...................176
7.5 TÍNH ẢNH HƯỞNG CỦA MẶT THOÁNG CÁC KÉT HÀNG LỎNG
ĐẾN ỔN ĐỊNH TÀU........................................................................................177
7.6 CÂN BẰNG DỌC TÀU Ở CÁC TRẠNG THÁI TẢI TRỌNG.................180
7.7 ỔN ĐỊNH TÀU TẠI CÁC TRẠNG THÁI.................................................182
7.7.1 Trạng thái NoI: 100% hàng, 100% dự trữ............................................184
7.7.2 Trạng thái NoIV: 0% hàng 10% dự trữ có dằn.....................................190
7.8 XÁC ĐỊNH GÓC VÀO NƯỚC Ở CÁC TRẠNG THÁI............................196
7.9 XÁC ĐỊNH DIỆN TÍCH VÀ TÂM MẶT HỨNG GIÓ.............................197
7.10 TÍNH BIÊN ĐỘ LẮC NGANG THEO CÁC PHƯƠNG ÁN TẢI TRỌNG
...........................................................................................................................198
7.11 MÔMEN NGHIÊNG DO GIÓ..................................................................199
7.12 KIỂM TRA ỔN ĐỊNH THEO QUY PHẠM............................................200
8. PHẦN VIII........................................................................................................203
TÍNH TOÁN LỰC CẢN VÀ THIẾT KẾ THIẾT BỊ ĐẨY..................................203
8.1 TÍNH TOÁN LỰC CẢN.............................................................................205
8.1.1 Lựa chọn phương pháp tính..................................................................205
8.2 THIẾT KẾ CHONG CHÓNG.....................................................................208
8.2.1 Chọn vật liệu chế tạo............................................................................208
8.2.2 Tính toán hệ dòng theo và hệ số hút.....................................................208
8.2.3 Chọn sơ bộ đường kính chong chóng...................................................208
8.2.4 Chọn số cánh chong chóng Z...............................................................209
8.2.5 Tính các yếu tố cơ bản của chong chóng..............................................209
8.3 XÂY DỰNG BẢN VẼ CHONG CHÓNG.................................................213
8.3.1 Xây dựng hình bao duỗi thẳng của chong chóng.................................213
8.3.2 Xây dựng profin cánh...........................................................................214
8.3.3 Xây dựng hình chiếu pháp và hình chiếu cạnh ....................................218
8.3.4 Xây dựng củ chong chóng....................................................................218
8.3.5 Xây dựng tam giác đúc.........................................................................221
8.4 KIỂM TRA BỀN CHONG CHÓNG THEO QUY PHẠM.........................222
8.4.1 Chiều dày cánh.....................................................................................222
8.4.2 Tính bán kính góc lượn........................................................................224
PHẦN I
TÌM HIỂU TUYẾN ĐƯỜNG VÀ TÀU
MẪU
1
1.1 TUYẾN ĐƯỜNG.
Công việc thiết kế ra một con tàu đòi hỏi người thiết kế phải chọn phương của
tàu, Tuyến đường đó nói nên đặc điểm khí tượng thủy văn, độ sâu của luồng lạch
giúp người thiết kế lựa chọn kích thước phù hợp. Chính vì vậy ta cần phải tìm hiểu
tuyến đường cũng như cảng đến và cảng đi của tàu.
Tàu thiết kế là tàu hang rời, hoạt động tuyến Bình Thuận – Hồng Kông
1.1.1 Đặc điểm chung về điều kiện tự nhiên của vùng biển Đông Nam Á.
Vùng biển này nằm trong khu vực nhiệt đới gió mùa, đặc biệt là mưa rất nhiều,
chịu ảnh hưởng rất lớn của gió mùa và khu vực này cũng nằm trong vùng nhiệt đới
và xích đạo, khí hậu vùng biển này cũng tương tự như khí hậu vùng biển Việt Nam
cụ thể là:
- Khí hậu: Khí hậu nóng ẩm mưa nhiều, vì vùng này nằm trong khu vực
nhiệt đới gió mùa, ẩm ướt, thổi từ tháng 4 đến tháng 10 hàng năm, hướng Tây Nam
và Đông Nam; gió mùa khô thổi từ tháng 10 đến tháng 3 năm sau.
- Thuỷ văn: Ở chế độ nhật triều dao động trong vùng nước tương đối lớn, hải
lưu chịu ảnh hưởng của dòng hải lưu nóng SUMUNO, dòng này men theo bờ biển
các nước Châu Á, vào bờ biển Châu Mỹ, rồi xuống xích đạo và quay trở lại vùng
biển Châu Á. Dòng hải lưu DIAKO chảy từ Châu Mỹ xuống bờ biển Châu Á và từ
đây chảy xuống xích đạo, Hàng năm lưu lượng dòng hải lưu tới 46,106(km3).
- Gió: Gió Đông Nam thổi từ tháng 6 đến tháng 10 hàng năm, còn từ tháng
10 đến tháng 3 năm sau chịu ảnh hưởng của gió mùa Đông Bắc, càng về nam gió
càng giảm dần nên không ảnh hưởng tới việc đi lại của tàu. Giữa hai mùa này, thời
gian chuyển tiếp gió thông thường từ tháng 6 đến tháng 9, gió mùa Đông Nam thổi
mạnh từ quần đảo Philipin tới bờ biển Việt Nam - Trung Quốc, làm ảnh hưởng đến
tốc độ và cản trở việc đi lại của tàu. Vào mùa này lượng mưa cũng khá lớn, hơn
nũa vùng biển này lại hay có bão xảy ra,
- Bão: Gió Đông Nam thổi từ tháng 6 đến tháng 10, gió Băc thổi tử tháng 10
đến tháng 3 năm sau. Khu vực này hay có bão, gió dật, lốc, mật độ cao thường vào
tháng 6 đến tháng 9 tử quần đảo Philipin tới bờ biển Việt Nam - Trung Quốc, mỗi
cơn bão kéo dài từ 2 đến 4 ngày, với sức gió từ 8  12.
2
- Hải lưu: Chịu ảnh hưởng của hai dòng hải lưu: Một dòng từ phía Bắc chảy
xuống, một dòng từ vịnh Thái Lan đi từ Nam sang Bắc sát bờ biển Malaysia qua
bờ biển Campuchia, tốc độ dòng chảy nhỏ, không ảnh hưởng đến sự hoạt động của
tàu,
- Thuỷ triều:Hầu hết vùng này đều có chế độ nhật triều, có biên độ giao động lớn từ
(2  5) m, chiều dài sang từ (1,5  8) m, độ sâu không hạn chế, ít bị ảnh hưởng
của đá ngầm, nên việc đi lại của tàu thuyền dễ dàng.
1. Sương mù: Vùng biển này sáng sớm và chiều tối có nhiều sương mù, số ngày
sương mù trong năm lên tới 115 ngày.
1.1.2 Đặc điểm về cảng biển.
1.1.2.1 Cảng Bình Thuận.
Tỉnh Bình Thuận được quy hoạch là cảng tổng hợp địa phương ( Loại II) gồm
các bến cảng:
- Bến cảng Phan Thiết là bến cảng tổng hợp cho tàu có trọng tải từ 2.000 đến 3.000
tấn;
- Bến cảng Phú Quý là bến cảng tổng hợp địa phương cho tàu có trọng tải 2.000
tấn;
- Bến cảng Vĩnh Tân là bến cảng chuyên dùng của Trung tâm điện lực Vĩnh Tân,
nơi tiếp nhận trung chuyển than cung ứng cho một số nhà máy nhiệt điện sẽ xây
dựng ở Nam trung Bộ và có thể ở đồng bằng sông Cửu Long, tiếp nhận hàng chở
rời chuyên dùng trọng tải từ 30.000 đến 200.000 tấn.
- Bến cảng Sơn Mỹ là bến cảng chuyên dùng khí hóa lỏng PNG phục vụ cụm kho
PLG, trung tâm nhiệt điện Sơn Mỹ; tiếp nhận tàu trọng tải từ 30.000 đến 100.000
tấn.
3
4
1.1.2.2 Cảng Hồng Kông
Các cảng của Hồng Kông, nằm trên biển Đông , là một nước sâu cảng biển chi
phối bởi thương mại trong container sản phẩm sản xuất, và đến một mức độ thấp
hơn nguyên liệu và hành khách. Một yếu tố quan trọng trong sự phát triển kinh tế
của Hong Kong , nơi cư trú tự nhiên và các vùng nước sâu của cảng Victoria cung
cấp điều kiện lý tưởng cho các bến và xử lý tất cả các loại tàu thuyền. Nó là một
trong những cảng bận rộn nhất trên thế giới
Cảng Hồng Kông có thể tiếp nhận các tàu lớn cỡ 60.000 DWT, tuy nhiên luồng
ở cửa chỉ cho phép tàu mớn nước khoảng 10,9m ra vào được. Các bến nước sâu
được tập trung ở bán đảo Konlun; ở đây có 12 bến cho tàu viễn dương, có độ sâu
khi nước chiều ròng là 9,6m. Bến container được bố trí ở khu Kwai Chung.
5
1.1.3 Kết luận
Tuyến đường giữa 2 cảng Bình Thuận – Hồng Kông quãng đường :
S = 512 hải lý
Vận tốc thiết kế tàu:
v = 13 knots
6
Thời gian hành trình:
1.64 ngày
Độ sâu cho các tàu có thể dễ dàng truy cập từ biển:
h=12 m
Trong thời gian hành trình còn phải có thời gian dự trự để sử dụng vào các
công việc khác như :nghỉ,sửa chữa,bảo dưỡng,tránh bão…Do đó, ta chọn
thời gian hành trình là :
t = 3 ngày
7
1.2 TÀU MẪU
- Việc tìm hiểu tàu mẫu có vai trò quan trọng ban đầu trong xây dựng cơ bản
của tàu mẫu đánh giá tính năng, của tàu trong quá trình đóng mới, khai thác từ đó
rút kinh nghiệm khuyết điểm và áp dụng ưu điểm vào tàu được thiết kế. Với mục
đích đó, tàu mẫu phải thỏa mãn điều kiện sau :
+ Cùng công dụng, loại tàu
+ Cùng câp vùng hoạt động, cấp thiết kế
+ Cùng vật liệu đóng
+ Các thông số phải gần sát nhau
8
Bảng 1.1 Thông số tàu mẫu
VINALINES
STT Thông số VTC TIGER LUCKY STAR
OCEAN
1 IMO 9047013 9180009 9111369
2 Năm đóng 1993 1997 1995
3 Loại tàu Tàu hàng rời Tàu hàng rời Tàu hàng rời
4 DW 26465 28666 27321
5 Lmax 167.2 169 165.5
6 Lpp 160 160.4 158
7 B 27.2 28.4 27.5
8 D 14.5 15.2 14.8
9 T 9.5 10.4 9.6
10 L/B 5.882 5.648 5.745
11 B/T 2.86 2.73 2.86
12 D/T 1.6 1.462 1.563
13 m 32206 34516 33212
14 0.78 0.79 0.77
15 Công suất 5736 KW 5847 KW 5512 KW
16 14.4 14 14
Tốc độ
9
2. PHẦN II
KÍCH THƯỚC CHỦ YẾU
10
2.1 GIỚI THIỆU CHUNG.
Tàu chở hàng rời là một dạng tàu chở hàng chuyên dụng, chúng có đặc điểm
chung của một tàu hàng nhưng cũng có những điểm riêng của loại hàng rời.Việc
lựa chọn kích thước chủ yếu và các hệ số béo cần phải chú ý do tàu hàng rời
thường có tốc độ nhỏ hơn các loại tàu hàng khác. Việc xác định kích thước chủ
yếu của tàu hàng rời trên một tuyến đường cụ thể phải xuất phát từ tính kinh tế
( giá thành chi phí chuyên chở 1 tấn hàng là thấp nhất ).
2.2 XÁC ĐỊNH KÍCH THƯỚC CHỦ YẾU.
2.2.1 Xác định lượng chiếm nước sơ bộ.
Dm, tấn
250000
200000
y = 1.1528x
R2 = 0.9983
150000
100000
50000
0
0 40000 80000 120000 160000 200000 DW, t
Từ phương trình lượng chiếm nước đối với tầu hàng rời ta có:
ta có: (T) (2.1)
: Lượng chiếm nước khối lượng sơ bộ của tàu (T)
DW: Trọng tải tàu (T), DW = 28000 (T).
11
Thay vào công thức (2.1) có:
Kết hợp với tàu mẫu chọn :
2.2.2 Xác định chiều dài tàu.
Căn cứ vào số liệu thống kê tàu mẫu, mối quan hệ giữa trọng tải và lượng chiếm
nước, ta có
L, m
400
350
300
250
0.310
200 y = 6.6x
2
R = 0.9669
150
100
50
0
0 25000 50000 75000 100000 125000 150000 175000 200000 DW, t
L = 6,6.DW0,310 = 158 (m)
Trong đó: DW: trọng tải = 28000(tấn)
L : chiều dài tàu
Vậy chọn L = 160(m)
12
2.2.3 Xác định các hệ số béo.
2.2.3.1 Tính số Frut.
Trong đó
v : tốc độ tàu, v = 13 (knot) = 6.687 (m/s)
L : chiều dài tàu, L = 160 (m)
g : gia tốc trọng trường, g = 9,81 (m/s2)
=> Fr = 0,185
2.2.3.2 Xác định các hệ số béo.
+ Hệ số béo thể tích CB tính theo công thức 4.2 trang 67, " Bài giảng thiết kế
đội tàu " .CB = 1,085 – 1,68.Fr = 1,085 – 1,68.0.185 = 0,774
Kết hợp với tàu mẫu chọn CB = 0,78
+ Hệ số béo sườn giữa (Giáo trình Lý thuyết thiết kế tàu thủy trang 79)
0,994 ± 0,004
Kết hợp với tàu mẫu chọn CM = 0,99
+ Hệ số béo đường nước (Bài giảng Thiết kế đội tàu trang 62)
CW = 0,205+ 0,85.CB = 0,868
Kết hợp với tàu mẫu chọn CW = 0,88
+ Hệ số béo dọc tàu:
Kết hợp với tàu mẫu chọn = 0,88
13
2.2.4 Chiều rộng, chiều chìm, chiều cao mạn.
Căn cứ vào số liệu thống kê tàu mẫu, mối quan hệ giữa trọng tải và chiều rộng
rộng tàu
B, m
70
60
50
40
30
20
10
0
0 25000 50000 75000 100000 125000 150000 175000 200000 DW, t
Với trọng tải DW = 28000 kết hợp với thông số tàu mẫu ta chọn:
B = 28.4 (m)
Căn cứ vào số liệu thống kê tàu mẫu, mối quan hệ giữa trọng tải và chiều cao
mạn tàu, ta có:
14