đồ an thiết kế tàu thủy

Tr-ờng đại học
hàng hải
thiết kế môn học: đội tàu công trình
Tàu
Bách hoá
Số tờ:
Tờ số : 1













Nhiệm vụ th- thiết kế
Thiết kế tàu chở hàng bách hoá trọng tải Pn = 15000 T , chạy tuyến Đà Nẵng
Australia, vận tốc 16 knot.

Tr-ờng đại học
hàng hải
thiết kế môn học: đội tàu công trình
Tàu
Bách hoá
Số tờ:
Tờ số : 1

PHầN I :TUYếN ĐƯờng - Tàu mẫu
I. Tuyến đ-ờng
1.Tình hình cảng
Cảng Đà Nẵng:
Gồm hai khu : Khu Tiên Sa nằm ở bán đảo Sơn Trà và khu Sông Hàn.
Điều kiện tự nhiên:
Cảng Đà Nẵng là cảng lớn thứ 3 Việt Nam nằm ở toạ độ 10 17 30 vĩ tuyến Bắc và
108 17 30 kinh tuyến Đông .Có khả năng tiếp nhận các tàu lớn có trọng tải đền 28000
tấn và chiều dài trên 220 m
Chế độ thuỷ triều là bán nhật triều không đều. Mức n-ớc triều trung bình + 0,9 m , lớn
nhất là + 1,5 m ,thấp nhất là + 0,1m> Biên độ giao động thuỷ triều là 1m .Mùa đông không
quá lạnh , mùa hè không quá nóng , nhiệt độ 27

0
C

Chế độ gió: Cảng Đà Nẵng chịu ảnh h-ởng của 2 chế độ gió mùa rõ rệt, từ tháng 11 đến
tháng 2 năm sau là gió Bắc- Đông Bắc, từ tháng 3 đến tháng 9 là gió Nam Đông Nam.
Cảng Đà Nẵng nằm trong vịnh Đà Nẵng rộng và kin gió.
Luồng Đà Nẵng từ phao số 0 đến cảng Sông Hàn dài khoảng 13km gồm 2 đoạn:
- Đoạn từ phao số 0 đến cảng Tiên Sa dài 8km, có độ sâu từ 15 đến 20 m
- Đoạn từ Tiên Sa đến cảng Sông Hàn dài 5km , có độ sâu 6 m, sát cảng Tiên Sa
10m ; chu kì nạo vét 6-7 măm mới nạo vét lại,l-u tốc dòng chảy nhỏ, khoảng 1m/s.
Cảng Tiên Sa nằm trong khu vực sóng gió lớn.
Cầu cảng và kho bãi
a) Khu Tiên Sa:
Gồm hai bến nhỏ, chiều dài mỗi bến là 185m , chiều rộng mỗi bến là 28m , khoảng
cách giữa hai mép của bến là 110m.
Bến 1 xây dựng năm 1973, bến 2 xây dựng năm 1977. Độ sâu tr-ớc bến (10 11)m
đảm bảo cho tàu 15000 tấn cập cảng. Mặt cầu chỉ cho phép cần trục bánh lốp hoạt động .
Cảng có 2 kho số 1 và số 2 với tổng diện tích là 14500 m
2
, áp lực nền kho 4 tấn/m
2

.Ngoài ra có bãi bằng đá trải nhựa với diện tích 10 ha, bãi đủ điều kiện chứa các loại hàng.
b) Khu Sông Hàn:
Tr-ờng đại học
hàng hải
thiết kế môn học: đội tàu công trình
Tàu
Bách hoá
Số tờ:

Tờ số : 1

Có 5 bến với tổng chièu dài là 530m. Bến đ-ợc làm bằng cọc bê tông cốt thép , độ sâu
bình quân là -6m. Bến thuộc dạng cấp 3 với sức chịu tải 2 tấn/m2. Trên mặt bến không có
đ-ờng cần trục cổng.
Cảng có kho với tổng diện tích 9000 m
2
và hệ thống bãi nằm tr-ớc kho với tổng diên
tích là 10000 m
2
.
Cảng NewCaste (Austrania)
Là cảng lớn nhất của Austrania, cảng nàm ở vĩ độ 32
o
56 Nam và 151
o
47 kinh độ
Đông. Cảng có độ sâu luồng vào là 10,8m, cho phép tàu có mớn n-ớc tối đa là 10,4 m ra
vào. Cảng có thể tiếp nhận một lúc 30 tàu vạn tấn . Cảng có 30 cầu tàu, mỗi cầu tàu xếp dỡ
riêng một loại hàng hoá và cũng có thể xếp dỡ tổng hợp khi cần thiết, cụ thể:
+ Cảng có một cầu tàu chuyên dụng xếp dỡ Container có độ sâu 10,8m cho phép tàu
vạn tấn ra vào dễ dàng , trang thiết bị hiện đại năng suất xếp dỡ cao.
+ Một cầu tàu chuyên xếp dỡ hàng rời dài 210m , mớn n-ớc 11,4m ,năng suất xếp dỡ
1000 T/h
+ Một cầu tàu chuyên xếp dỡ than , thiết bị tự động băng chuyền , năng suất xếp dỡ
2000 T/h.
+ Một cầu tàu xếp dỡ hàng hoá chất có cần cẩu với sức nâng 26 T,mức xếp dỡ (300
500) T/h.
+ Còn các cầu tàu khác có thể tiếp nhận bất kì loại hàng nào tới cảng.
Ngoài các trang thiế bị hiện đại còn có phao nổi tự động.Đ-ờng giao thông trong cảng chủ

yếu là đ-ờng sắt với 2 tuyến tiền ph-ơng và hậu ph-ơng với khả năng thông qua của đ-ờng
sắt là 70 triệu tấn/năm.
2.Tuyến đ-ờng giữa hai cảng
Khoảng cách giữa hai cảng là 3569 hải lí.
II.Tàu mẫu





STT
Thông số cơ bản
Đơn vị
Tên tàu
Fling Dragon
(Thăng Long)

Thái Bình
Hawk One
1
Chiều dài
m
134,37
137,50
138,03
2
Chiều dài lớn nhất
m
143.4
144,03

151,47
Tr-ờng đại học
hàng hải
thiết kế môn học: đội tàu công trình
Tàu
Bách hoá
Số tờ:
Tờ số : 1

3
Chiều rộng
m
19,81
20,43
21,7
4
Chiều cao mạn
m
12.34
11,75
12,7
5
Chiều chìm
m
9,03
8,85
9,67
6
Tỷ số L/B

6,78
6,73
6,36
7
Tỷ số B/T

2,2
2,3
2,24
8
Tỷ số H/T

1,37
1,33
1.31
9
HSB thể tích

0,71
0,73
0,72
10
HSB s-ờn giữa

0,981
0,98
0,982
11
Trọng tải DW
Tấn

15300
15200
14986
12
Công suất máy Ne
Cv
5130
3500
3800
13
Vận tốc v
S

knot
16
15
17

PHầN II: xác định kích th-ớc chủ yếu
I. Xác định l-ợng chiếm n-ớc sơ bộ.
Từ ph-ơng trình xác định l-ợng chiếm n-ớc:
=
W
D

Trong đó :
D
W
= 15.000Tấn - Trọng tải
: Hệ số trọng tải hàng hóa.

Theo bảng 2.2 - STKTĐTT . T1 lấy đối với tầu hàng cỡ lớn: = 0,64 0,73.
Chọn : =0,72
Ta có :
=
w
D
=
72,0
15000
= 20833,33 (tấn)
II. Xác định kích th-ớc sơ bộ của tàu.
Các kích th-ớc chủ yếu của tàu đ-ợc xác định bằng ph-ơng trình sức nổi:
= K LBT (1)
Trong đó :
K : Hệ số kế đến độ ngập của thân tàu th-ờng lấy K = 1,009.
: 1,025 tấn/m
3
: Trọng l-ợng riêng n-ớc biển
Tr-ờng đại học
hàng hải
thiết kế môn học: đội tàu công trình
Tàu
Bách hoá
Số tờ:
Tờ số : 1

Các ẩn cần phải xác định là .L .B.T vì tàu đ-ợc thiết kế có l-ợng chiếm n-ớc
và trọng tải D
W
gần sát với các tàu mẫu. Do đó hệ số béo thể tích ta có thể chọn sơ bộ

theo số liệu của tàu mẫu.
Theo số liệu tàu mẫu, chọn = 0,68
Các kích th-ớc còn lại có thể đ-ợc xác định bằng ph-ơng trình (1) thông qua các tỉ
số L/B; B/T; H/T.

II.1 Tỷ số L/B
Tỷ số L/B ảnh h-ởng đến tính ăn lái cũng nh- tính quay trở của tàu.Tỷ số này càng cao
thì tính ăn lái của tàu thiết kế càng tốt nh-ng ng-ợc lại tính quay trở của taù lại càng kém.
Theo số liệu thống kê trong bảng 2-7 (Sổ tay kỹ thuật đóng tàu tập 1) thì tỷ số L/B nằm
trong khoảng từ 5,5 đến 8,0
Theo số liệu thu thập từ tàu mẫu đã đóng có trọng tải gần với trọng tải của tàu thiết kế thì
tỷ số L/B nằm trong khoảng từ 6,3 đến 6,8

Vùng hoạt động của tàu là vùng không hạn chế ,thời gian hành trình trên biển dài nên ta
chọn tỷ số L/B = 6,3
II.2. Tỷ số B/T
Tỷ số B/T có quan hệ tới sức cản và tính ổn định của tàu thiết kế
* Theo Nogid thì tỷ số B/T của tàu hàng nằm trong khoảng
B/T = 2,3 2,5
* Theo số liệu thống kê từ tàu mẫu thì
B/T = 2,2 2,3
Ta chọn
B/T = 2,3
II.3.Tỷ số H/T
Tỷ số H/T ảnh h-ởng tới tính chống chìm và khả năng chống hắt n-ớc lên boong của tàu
thiết kế
Đồng thời tỷ số H/T cũng ảnh h-ởng tới dung tích chở hàng của tàu
Theo bảng 2-8 (Sổ tay kỹ thuật đóng tàu tập 1) thì tỷ số H/T ứng với những tàu có trị số
mạn khô tối thiểu
H/T = 1,15 1,35

Theo số liệu thống kê từ tàu mẫu
H/T = 1,31 1,39
Ta chọn
H/T = 1,38
II.4.Các hệ số béo
Hệ số béo đ-ợc chọn theo tàu mẫu.Ta chọn
= 0,72
Tr-ờng đại học
hàng hải
thiết kế môn học: đội tàu công trình
Tàu
Bách hoá
Số tờ:
Tờ số : 1

Hệ số béo đ-ờng n-ớc đ-ợc chọn sao cho đảm bảo tính ổn định và đủ diện tích mặt
boong
Theo sổ tay kỹ thuật đóng tàu tập 1 thì ta có

82,0025,0

= 0,82
Hệ số béo đ-ợc chọn theo số liệu thống kê từ tàu mẫu
Ta chọn
= 0,981
Hệ số béo dọc trục
= 0,72/0,981 =0,734
= 0,734
Hệ số béo thẳng đứng
= 0,72/0,82 =0,87

= 0,87
II.5.Lập và giải ph-ơng trình trọng l-ợng
II.5.1.Các trọng l-ợng thành phần
a)Trọng l-ợng vỏ
Đ-ợc tính theo công thức
P
01
= p
01
D
Theo bảng 2.47 (Sổ tay kỹ thuật đóng tàu tập 1) ta có
p
01
= 0,23 0,28
Ta chọn
p
01
= 0,25
b)Trọng l-ợng thiết bị tàu
Đ-ợc tính theo công thức
P
02
= p
02
D
2/3

Trong đó
p
02

= 0,49 0,06
Ta chọn
p
02
= 0,5
c)Trọng l-ợng hệ thống tàu
Đ-ợc tính theo công thức
P
03
= p
03
D
2/3

Trong đó p
03
= 0,21 0,04
Ta chọn
p
03
= 0,21
d)Trọng l-ợng thiết bị năng l-ợng
Trọng l-ợng thiết bị năng l-ợng phụ thuộc vào công suất máy
P
04
= P
m
= p
m
N

trong đó p
m
= 0,05 0,078 tấn/Cv
Ta chọn
p
m
= 0,06
Tr-ờng đại học
hàng hải
thiết kế môn học: đội tàu công trình
Tàu
Bách hoá
Số tờ:
Tờ số : 1

Nhiệm vụ thiết kế yêu cầu tàu chạy với vận tốc v= 16 knot nên công suất thiết bị năng
l-ợng là :
N=
C
vD
nm
.

Theo công thức Hải quân thì : N=
C
vD
33/2
.

Trong đó :

C là hệ số Hải quân đ-ợc lấy theo tàu mẫu phù hợp với tàu thiết kế C=300 400
Theo tàu mẫu chọn C=320
P
04
= P
m
=
3/2
33/233/2
.768,0.
320
16.
.06,0
.
. D
D
C
vD
m

P
04
= 0,768.D
2/3
(tấn)
e)Trọng l-ợng hệ thống liên lạc bên trong và điều khiển
Đ-ợc tính theo công thức
P
05
= p

05
D
2/3

trong đó p
05
= 0,23 0,05
Ta chọn
p
05
= 0,25
f)Trọng l-ợng trang thiết bị hoa tiêu
Trọng l-ợng trang thiết bị hoa tiêu đ-ợc chọn theo tàu mẫu
P
07
= 10 tấn
g)Trọng l-ợng dự trữ bộ phận và trang bị thêm tài sản
Trọng l-ợng dự trữ bộ phận nhằm mục đích thay thế những bộ phận của tàu bị hỏng trong
quá trình khai thác trên biển.Trọng l-ợng dự trữ bộ phận tuỳ thuộc vào yêu cầu của chủ
tàu.Ta lấy
P
09
= 6 tấn
Trọng l-ợng trang bị thêm tài sản
P
13
= 4 tấn
h)Trọng l-ợng dự trữ l-ợng chiếm n-ớc và ổn định
Trọng l-ợng dự trữ l-ợng chiếm n-ớc đ-ợc lấy bằng (4 5) % D
tk

Ta lấy
P
11
= 0,04D
tk
= 0,04
13
1i
i
P

i)Trọng tải tàu
Theo nhiệm vụ thiết kế trọng tải tàu
DW = 15000 tấn
II.5.2.Ph-ơng trình trọng l-ợng
Ph-ơng trình trọng l-ợng ta lập có dạng
D = D
tk
+ DW

=
13
1i
i
P
+ DW
= P
01
+P
02

+P
03
+P
04
+P
05
+P
07
+P
09
+P
11
+P
13
+DW
Tr-ờng đại học
hàng hải
thiết kế môn học: đội tàu công trình
Tàu
Bách hoá
Số tờ:
Tờ số : 1

Thay các thành phần trọng l-ợng đã tính toán ở trên ta có
D = p
01
D + p
02
D
2/3

+ p
03
D
2/3
+ P
04
+ p
05
D
2/3
+ P
07
+ P
09
+ P
13

+ 0,04(p
01
D + p
02
D
2/3
+ p
03
D
2/3
+ P
04
+ p

05
D
2/3
+ P
07
+ P
09
+ P
13
) + DW


Biến đổi ph-ơng trình trọng l-ợng ta có
D = 1,04p
01
D + 1,04(p
02
+p
03
+p
05
)D
2/3
+ 1,04(P
07
+P
09
+P
13
) +1,04.P

04
+ DW
=1,04.0,25.D +1,04(0,5 +0,21 +0,25)D
2/3
+1,04.(10+6+4) +1,04.0.768.D
2/3
+DW
= 0,26D + 1,79712.D
2/3
+ 20,8 + 15000
0 = -0,74D + 1,79712.D
2/3
+ 15020,8
Ta giảI ph-ơng trình trên bằng ph-ơng pháp đồ thị.Giao điểm của hàm f(D) với trục
hoành chính là l-ợng chiếm n-ớc cần tìm
Để vẽ đồ thị ta liệt kê một số giá trị của hàm f(D) theo D

D
0
5000
10000
15000
18000
21000
22000
23000
f(D)
15021
11846
8455

5014
2935
849
152
-546


Đồ thị f(D)
0
f(D)
20000
15000
10000
5000
D(T)
25000
20000
15000
10000
5000


Tra đồ thị ta có l-ợng chiếm n-ớc của tàu
D = 21000 tấn
Hệ số lợi dụng l-ợng chiếm n-ớc

D
= 15000/21000 = 0,69

2.6.Tính toán các kích th-ớc chủ yếu

Ta có ph-ơng trình sức nổi
D = k LBT
Tr-ờng đại học
hàng hải
thiết kế môn học: đội tàu công trình
Tàu
Bách hoá
Số tờ:
Tờ số : 1

Trong đó k = 1,009 là hệ số kể đến l-ợng chiếm n-ớc của các phần nhô
= 1,025 tấn/m
3
là tỉ khối của n-ớc
= 0,72 à hệ số béo thể tích của tàu
L = l
B
B = l
B
b
T
T
B = b
T
T
Với l
B
=
B
L

= 6,3 và b
T
=
T
B
= 2,32 là các tỉ số kích th-ớc đã chọn
Thay vào ph-ơng trình sức nổi ta có
D = k l
B
b
T
b
T
T
3

T =
3
2
TB
blk
D
=
)(5,9
32,2.3,6.72,0.025,1.01,1
2100 0
3
2
m

T = 9,5 m
B = b
T
T = 22 m

L = l
B
B = 138.6 m
H = h
T
T = 13,125 m
Làm tròn các thông số kích th-ớc ta có
L = 138,6 m
B = 22 m
T = 9,5 m
H = 13,125 m
Kiểm tra và so sánh l-ợng chiếm n-ớc của tàu so với l-ợng chiếm n-ớc sơ bộ ta có

sobo
sobotinhtoan
D
DD
=
21000
210005,9.22.6,138.72,0.025,1.01,1
= 2,8 (%)
Vậy ta có các thông số tính toán của tàu

STT
Thông số
Đơn
vị
Trị số
1
Chiều dài L
m
138,6
2
Chiều rộng B
m
22
3
Chiều chìm T
m
9,5
4
Chiều cao mạn H
m
13,125
5
Tỷ số L/B

6,3
Tr-ờng đại học
hàng hải
thiết kế môn học: đội tàu công trình
Tàu
Bách hoá
Số tờ:
Tờ số : 1

6
Tỷ số B/T

2,32
7
Tỷ số H/T

1,38
8
Hệ số béo đầy

0,72
9
Hệ số béo đ-ờng n-ớc

0,82
10
Hệ số béo s-ờn giữa

0,9
11

Hệ số béo dọc trục

0,8
12
Hệ số béo thẳng đứng

0,87
13
L-ợng chiếm n-ớc D
tấn
21000
III.Kiểm tra dung tích,ổn định,chòng chành
3.1.Dung tích
Theo công thức Nogid tổng dung tích khoang hàng yêu cầu
V = (K
1
K
2
L
pp
-K
3
l
m
)BH
1
;(m
3
)
trong đó :

V :là tổng dung tích của khoang hàng trong khoảng từ boong trên trở xuống tới tôn đáy
trong;
H
1
= H - H
đđ
= 11,425 m _ là chiều cao của khoang (chiều cao đo ở mạn từ tôn đáy trong
tới boong trên)
(ta chọn chiều cao đáy đôi H
đđ
= 1,7 m)
K
1
hệ số .Đối với tàu boong che lấy :
K
1
= 0,96 +0,05 =0,96.0,82+0,05 = 0,8372
K
2
= 0,96
K
3
= 1,0

l
m
= (0,12 0,2)L = (16,632 27,72) _ là chiều dài khoang máy
Chọn l
m
= 17 m

L
pp
= 138,6 m _ là chiều dài 2 đ-ờng vuông góc của tàu
Thay số vào ta có
V = (0,8372.0,96.138,6-1,0.17).22.11,425= 23726 m
3

Khối l-ợng hàng hoá mà tàu có thể chở đ-ợc tính theo hệ số lợi dụng l-ợng chiếm n-ớc
theo khối l-ợng hàng
h

Theo lý thuyết thiết kế với tàu hàng bách hoá thì

h
= 0,45 0,61.(
h
_ là hệ số lợi dụng l-ợng chiếm n-ớc theo trọng l-ợng hàng tinh)
Chọn
h
= 0,6
Khối l-ợng hàng
P
h
=
h
.D = 0,6.21000 = 12600 ;(tấn)
Dung tích chở hàng cần thiết
W
h
=

h
P
h
= 1,6.12600 = 20160 ;(m
3
)
trong đó :
h
_là
h
= 1,39 1,62.Chọn
h
= 1,6
Kết luận: Dung tích khoang hàng đủ để chở hàng
3.2.ổn định
Theo bảng 2.60 sổ tay KTĐTT tập 1,chiều cao tâm nghiêng ban đầu
h
0min
= 0,3 ~ 1 m
Chiều cao tâm nghiêng thực tế d-ợc xác định theo công thức
Tr-ờng đại học
hàng hải
thiết kế môn học: đội tàu công trình
Tàu
Bách hoá
Số tờ:
Tờ số : 1

h
0

= +Z
C
-Z
G
+ h
0

trong đó
là bán kính tâm nghiêng ngang đ-ợc xác định theo công thức
=
T
B
K
12
22
(m)
với K là hệ số thực nghiệm phụ thuộc vào dạng đ-ờng n-ớc.Với dạng đ-ờng n-ớc dạng
cong lồi thì K = 1,03 0,05
Chọn K = 1,08
Thay số vào ta có
=
5,9.12
22
72,0
82,0
08,1
22
= 4,3 ( m)
= 4,3 m
Z

C
là cao độ tâm nổi đ-ợc xác định theo công thức
Z
C
=
TK
C

với K
C
= 1,0 cho tàu có số Fr < 0,28
Thay số vào ta có
Z
C
=
1,55,9
72,082,0
82,0
1
(m)
Z
C
= 5,1 m
Z
G
là cao độ trọng tâm tàu đ-ợc tính theo công thức
Z
G
= K
g

.H
với K
g
= 0,63 ~ 0,7 là hệ số thực nghiệm.Chọn K
g
= 0,63
Thay số vào ta có
Z
G
= 0,63.13,1 =8,2 (m)
Z
G
= 8,2 m

h
0
là l-ợng hiệu chỉnh do ảnh h-ởng của mặt thoáng chất lỏng
h
0
= 0,1 ~ 0,5 m và luôn mang dấu âm
Chọn h
0
= 0,4 m
Thay các đại l-ợng tính đ-ợc ta có chiều cao tâm nghiêng ban đầu
h
0
= 4,3+5,1-8,2+0,4 = 1,3 (m)
h
0
= 1,6 m > h

0min
=(0,3 ~ 1) m
Kết luận: Tàu thiết kế đảm ổn định cần thiết
3.3.Chòng chành
Chu kì chòng chành của tàu theo quy phạm
7 ~ 12 s
Chu kì chòng chành của tàu đ-ợc tính theo công thức
T =
0
h
B
C

với tàu hàng chọn hệ số C = 0,81
Thay số vào ta có
Tr-ờng đại học
hàng hải
thiết kế môn học: đội tàu công trình
Tàu
Bách hoá
Số tờ:
Tờ số : 1

T =
6,1
22
81,0
=14 ; (s)
T = 14 s > 7 ~ 12 s
Kết luận: Tàu thiết kế đảm bảo điều kiện chòng chành đi biển

4. Nghiệm lại l-ợng chiếm n-ớc theo các thành phần trọng
l-ợng:
4-1.Thành phần trọng l-ợng vỏ P
01

Trọng l-ợng vỏ thép tham gia thanh t-ơng đ-ơng:
P
0101
= (1,04 0,01).10
-2
.
H
TL
2
5
3
1
= 1525,8 tấn
Trọng l-ợng vách ngang :
P
0102
= (4,61 0,63).10
-2
. .n
V
.B.H
3/2

= 208,3 tấn
Với n

V
= 6 vách
Trọng l-ợng th-ợng tầng và ống khói :
P
0103
= (0,12L - 7,6). N
CK
= 198,7 tấn
Với N
CK
: Số thuyền viên = 22 ng-ời
Trọng l-ợng khoang mũi đuôi :
P
0104
= (4,89 0,99).LBH.10
-3
= 195,7 tấn
Trọng l-ợng boong nâng mũi, lái :
P
0105
= (1,24 0,48).LB.10
-2
= 52,45 tấn
Trọng l-ợng kết cấu cục bộ:
P
0106
= (1,28 0,26).LBH.10
-2
= 520,27 tấn
Trọng l-ợng tấm gia c-ờng:

P
0107
= (3,25 1,14).LBH.10
-3
= 130 tấn
Trọng l-ợng các chi tiết riêng (cầu thang, cửa ánh sáng )
P
0108
= (3,38 0,1).(LBH)
2/3
.10
-2
= 39,5 tấn
4-2. Trọng l-ợng thiết bị tàu
P
02
= p
02
. D
2/3
Trong đó: p
02
= 0,49 0,06 = 0,43 0,55 (STKTĐT 1)
P
02
= 0,43 D
2/3
= 327,3 tấn
Tr-ờng đại học
hàng hải

thiết kế môn học: đội tàu công trình
Tàu
Bách hoá
Số tờ:
Tờ số : 1

4-3. Trọng l-ợng thiết bị hệ thống.
P
03
= p
03
. D
2/3
Trong đó: p
03
= 0,21 0,04 = 0,17 0,25 (STKTĐT 1)
P
03
= 0,25 D
2/3
= 190,3 tấn
4-4. Trọng l-ợng thiết bị năng l-ợng
Trọng l-ợng thiết bị năng l-ợng bao gồm trọng l-ợng máy chính, máy phụ, máy
phát điện Các thành phần trọng l-ợng này đ-ợc xác định dựa trên công suất máy.

4.4.1.Lực cản , chong chóng
Ph-ơng pháp Holtrop Mennen
Sức cản toàn bộ :
1
(1 ) 260270,708

T FO APP W B TB A
R R k R R R R R
,kG
trong công thức này :
1.R
FO
Sức cản ma sát t-ơng đ-ơng . Trong đó hệ số sức cản ma sát tính theo công thức
ITTC 1957

2
(Re) ( . / )
2
FO
FO
R
C f f V L
V
S


FO
R
14583,34 kG

2
0,075
(lgRe 2)
FO
C
= 1,537.10

-3
theo ITTC 1957

Re . /
W
VL
= 963,746.10
6
: S ố Raynols
Trong đó : V = 16.0,5145 = 8,232 [m/s]
L
w
= 138,6 [m] : Chiều dài tàu
- hệ số nhớt động học của n-ớc , = 1,025.10
-6
n-ớc biển ở 20
o
C

1
1 k
- Hệ số hình dáng

1
1 k
=
0,92497 0,52448 0,6906
13 12
0,93 ( / ) .(0,95 ) .(1 0,0255. )
R P P B

C C B L C C X
= 0,966
trong công thức này : C
P
hệ số béo thân ống tính ở chiều dài đ-ờng n-ớc L
W
C
P
=
/
= 0,8
Tr-ờng đại học
hàng hải
thiết kế môn học: đội tàu công trình
Tàu
Bách hoá
Số tờ:
Tờ số : 1

X
B
hoành độ tâm nổi đo từ 1/2L
W
,tính theo tỉ lệ % của chiều dài L
W
, giá trị d-ơng
theo h-ớng mũi tàu .

0,65
0,022 sin . 0,5

2 0,15
B
X
L
= 0,0112

1,346
B
X

L
R
-Chiều dài bóp đuôi :

/ 1 0,06 /(4 1)
R W P P B P
L L C C X C
= 0,319
38,28
R
L
m
0,2228446
12
( / ) 0,525
W
C T L
đối với T/L
W
= 0,0558 > 0,05

T Mớn n-ớc của tàu
Hệ số C
13
tính nh- sau :
C
13
= 1 + 0,003
stern
C
= 0,97
S-ờn dạng chữ V
stern
C
= - 10
Diện tích mặt -ớt S của tàu tính bằng công thức :
(2 ) (0,453 0,4425 0,2862 0,03467. / 0,3696 )
W M B M W
S L T B C C C B T C
=2679,7m
2

trong công thức trên :
C
M
= 0,981 hệ số béo s-ờn giữa
C
B
= 0,72 hệ số béo thể tích
C
W

= 0,82 - hệ số béo mặt cắt đ-ờng n-ớc
2.R
APP
-Sức cản phần nhô ra khỏi thân tàu

2
2
0,5. . . .(1 )
APP APP FO APP
R V S k C R
1283,33 + 320,36 = 1603,69 kG
trong công thức này :
- Mật độ n-ớc
24
104,5 /KGS m

V Tốc độ tàu V = 8,232 [m/s]
S
APP
Diện tích phần nhô ra . S
APP
= 0,02S = 53,594 m
2

22
(1 ) (1 )
i
kk
5,8
Hệ số hình dáng của phần nhô ra:

+ Bánh lái sau chân vịt :
(1,3 1,5)
, chọn = 1,4
Tr-ờng đại học
hàng hải
thiết kế môn học: đội tàu công trình
Tàu
Bách hoá
Số tờ:
Tờ số : 1

+ Trục chân vịt :
(2,0 4,0)
, chọn = 3,0
+ Ki giảm lắc hông : 1,4
Do có bánh lái mũi trong ống phun phía mũi , l-ợng tăng sức cản phần nhô tính nh- sau :

22
. . . .
APP BTO
R V d C
320,36 kG
trong công thức này :
d - đ-ờng kính lỗ ống phun d = 1,2 m
0,003 0,012
BTO
C
, chọn
0,01
BTO

C

3.Sức cản sóng

0,9 2
1 2 5 1 2
. . .exp cos( )
W
R CC C g m Fr m Fr
= 129252,469 kG

3,78623 1,07961 1,3 7565
17
2223105 ( / ) (90 1/ 2 )
W
C C T B
0,725

0,33333
7
0,229577( / ) 0,1296
W
C B L
đối với B/L
W
=0,0558 < 0,11

23
exp( 1,89 )CC
= 0,622

b
5
1 0,8 /( )
TM
C A BTC
= 1 , A
T
diện tích phần chìm của đuôi vát , A
T
= 0
Fr Số Froude
/.
W
Fr V g L
= 0,24

1,446 0,03 / 0,863
PW
C L B
, đối với
/ 5,55 12
W
LB


1/3
1 16
0,0140407 / 1,725254 / 4,79323 /
W W W
m L T L B L C

-2,187

23
16
8,07981 13,8673 6,984388 1,244
P P P
C C C C
, đối với C
P
< 0,80
22
2 15
exp( 0,1 ) 0,1513
P
m C C Fr

15
1,69385C
, đối với
3
/ 140,43 512
W
L

1/ 2
W
- góc vào n-ớc mũi [
o
] :
0,80856 0,30484 0,6367 0,34574

3 0,16302
( / ) .(1 ) .(1 0,0255 ) ( / )
1 89exp
.(100 / )
W W P B R
W
W
L B C C X L B
L
30,468 [
o
]
1,5
3
0,56 / (0,31 )
BT BT F B
C A BT A T h
= 0,0629
h
B
chiều cao trọng tâm s-ờn mũi quả lê ở trụ mũi A
BT
so với đ-ờng chuẩn ,
h
B
= 3,2
. . .
F B T
T a l b T
3,718 m Mớn n-ớc mũi , với

0,028 0,003a

Tr-ờng đại học
hàng hải
thiết kế môn học: đội tàu công trình
Tàu
Bách hoá
Số tờ:
Tờ số : 1

max
/ 0,4( 0,1)
BT
A A Fr
,
2
.0,4( 0,1) 8,015
BT
A BT Fr m
,diện tích lớn nhất của s-ờn mũi
quả lê tại chiều rộng mũi quả lê lớn nhất.
4.Sức cản áp suất bổ sung do mũi quả lê tạo ra :

2 3 1,5 2
0,11exp( 3 ) /(1 )
B B i BT i
R P Fr A g Fr
79,939 kG
trong công thức này :

0,56 /( 1,5 )
B BT F B
P A T h
-1,465

2
/ ( 0,25 ) 0,15
i i F B BT
Fr V g T h A V
2,856
5.Sức cản áp suất bổ sung do chìm đuôi vát tạo nên :

2
6
0,5 0
TR T
P V A C

6.Hiệu chỉnh sức cản do điều chỉnh từ mô hình sang tàu thực

2
0,16 4
4
1/ 2. 114751,27
0,006( 100) 0,00205 0,003 / 7,5 (0,04 ) 0,0121
AA
A W W B
R V SC kG
C L L C C

trong công thức này : C
4
=
/
FW
TL
đối với
/ 0,0309 0,04
FW
TL


trong công thức này : CP hệ số béo thân ống tính ở chiều dài

đ-ờng n-ớc LW
CP = = 0.738527305
XB hoành độ tâm nổi đo từ 1/2LW ,tính theo tỉ lệ % của chiều dài LW ,

giá trị d-ơng theo h-ớng mũi tàu .


Với yêu cầu về tốc độ V
S
= 16 hải lí/giờ = 8,22 m/s
Công suất đẩy sau chong chóng N
0
= Rv/75 = 4809 CV
Sơ bộ chọn hiệu suất đ-ờng trục, hiệu suất hộp số và hiệu suất chong chóng
Hiệu suất đ-ờng trục
A

= 0,97
Hiệu suất hộp số
B
= 0,96
Hiệu suất chong chóng
P
= 0,56
Hiệu suất xoáy
R
= 1,025 (nhận)
Hiệu suất thân tàu
H
= 1,156
Tr-ờng đại học
hàng hải
thiết kế môn học: đội tàu công trình
Tàu
Bách hoá
Số tờ:
Tờ số : 1

Dự trữ công suất máy 15%
Công suất máy cần thiết :
N
E
=
RHPBA
N
0
.1,15 = 8950 CV

Chọn máy có công suất N
E
= 9500 (CV) của hãng : KOBE DIESEL - MITSUBISHI
Kí hiệu máy UCE 52/125 DS
Ne = 9500 (cv)
n = 170 (v/p)
g
e
= 180 g/ml.h
g
m
= 6,5 g/ml.h
Hệ số dòng theo tính theo công thức Taylor
w
T
= -0,05+0,5 = -0,05+0,5.0,72 = 0,31
Hệ số dòng hút
t = 0,7w
T
= 0,7.0,31 = 0,217
Đ-ờng kính sơ bộ của chong chóng
Công suất có ích do chong chóng sinh ra
P
E
=
D S
(0,75P
S
)
trong đó

S
= 0,97 là hiệu suất đ-ờng trục và bộ truyền độngs

D
= 0,6 là hiệu suất sơ bộ của chong chóng
P
S
= 9500 Cv là công suất của động cơ
0,75 là hệ số kể đến dữ trữ công suất của máy chính
Thay số vào ta có
P
E
= 4146,75 Cv
Tra đồ thị công suất kéo ta có vận tốc và lực cản sơ bộ của tàu
# Vận tốc v
S
= 16 hl/h
# Lực cản tàu R = 43886 kG
Đ-ờng kính sơ bộ của chong chóng đ-ợc xác định dựa vào tích số tối -u của đ-ờng kính
và vòng quay chong chóng

4
13
S
S
m
v
P
nD

Thay số ta có
D = 4,78 m
Chọn số cánh chong chóng
Để chọn số cánh chong chóng ta dựa vào hệ số K
DT
K
DT
=
T
Dv
A

trong đó D = là đ-ờng kính sơ bộ của chong chóng
v
A
= là vận tốc dòng chảy đến chong chóng
Tr-ờng đại học
hàng hải
thiết kế môn học: đội tàu công trình
Tàu
Bách hoá
Số tờ:
Tờ số : 1

= 1045 Ns
2
/m
4
là mật độ n-ớc biển
T = là lực đẩy của chong chóng

Thay số vào ta có
K
DT
= < 2
Vậy ta chọn số cánh chong chóng Z = 4
Chọn tỷ số đĩa chong chóng
Tỷ số đĩa phải thoả mãn điều kiện bền và điều kiện chống xâm thực
Theo điều kiện bền

min
00
A
A
A
A
EE
=
3
4
3/2
max
10
''
375,0
TmZ
D
C

trong đó C = 0,055 là hệ số phụ thuộc vào vật liệu chế tạo chong chóng
m = 1,15 là hệ số phụ thuộc vào loại tàu

Z = 4 là số cánh chong chóng

max
= 0,08 là chiều dày t-ơng đối của cánh chong chóng (sơ bộ)
T =
)1( tx
R
=
217,01
43886
=56048 ( kG)
Thay số vào ta có
min
0
A
A
E
= 0,48
Theo điều kiện chống xâm thực

K
E
A
A
0
=
),( phf
p
trong đó
4

2
D
P
p
là áp suất t-ơng đối
Thay P = 56048 kG và D = 4,78 m vào ta có
p
3123 kG/m
2
h
p
= 0,6 ~ 0,8D là độ ngập sâu của chong chóng trong n-ớc
Chọn h
p
= 0,7D = 3,3446 m
Tra đồ thị ta có
K
E
A
A
0
= 0,22
Để chống xâm thực thì
K
EE
A
A
A
A
00

)7,1~5,1(
= 0,33~ 0,374
Chọn tỉ số đĩa chong chóng
0
A
A
E
= 0,55
Chọn góc nghiêng cánh
R
= 10
0
Chọn chân vịt 4 cánh, seri B Có tỉ số đĩa 0,55 cho tính toán sơ bộ.
Việc thiết kế chong chóng đ-ợc thực hiện theo bảng


ST
T
Đại
l-ợng
Công thức
Đv
Vòng quay giả thiết n (vòng/phút)
100
110
120
130
140
150
Tr-ờng đại học

hàng hải
thiết kế môn học: đội tàu công trình
Tàu
Bách hoá
Số tờ:
Tờ số : 1

1
B
5,2
5,0
.
p
T
v
Nn

-
15,2
16,83
18,3
6
19,89
21,42
22,95
2

Tra đồ thị với
(
P

)
opt
-
172
180
188,
5
198
208
215
3
0,94
-
-
161,6
8
169,2
177,
2
186,1
195,52
202
4
H/D
Đồ thị
-
0,952
0,95
0,93
0,88

0,825
0,78
5
P

Đồ thị
-
0,63
0,618
0,60
3
0,592
0,58
0,57
6
D
n
v
p
.94,0

fut
16,73
15,91
15,2
8
14,8
14,45
13,94
7

D
0,305. (6)
m
5,10
4,85
4,66
4,52
4,41
4,25
8
N
E

15,1.
0
p
BARH
N

cv

12040
1120
1050
9872
9532
8860

Từ bảng tính ta vẽ đ-ợc đồ thị tính chọn đ-ờng
Từ đồ thị chọn đ-ờng kính chong chóng.

Chọn chong chóng có đ-ờng kính : D = 4,78 m
Tốc độ vòng quay: n = 140
Công suất máy : N
E
= 9500 CV
Hiệu suất chong chóng:
P
= 0,58
Tr-ờng đại học
hàng hải
thiết kế môn học: đội tàu công trình
Tàu
Bách hoá
Số tờ:
Tờ số : 1

Số vòng /phút (n)
100
5000
110
6000
7000
8000
9000
D
10000
N
120
130
150

140
3,8
4,0
4,2
4,4
4,6
4,8
5,0
N (CV)
D(m)

4-5.Trọng l-ợng máy:
P
04
= p
m
. N
e

p
m
= 0,05 Trọng l-ợng riêng của máy
P
04
= 0,05.9500 = 475 (T)
4-6.Trọng l-ợng hệ thống điện:
P
05
= p
05

.D
2/3

p
05
= 0,17 0,28
Chọn: p
05
= 0,25 P
05
= 190,3 (T)
4-7.Trọng l-ợng thiết bị hoa tiêu
P
07
= 35 (T) Lấy theo tàu mẫu.
4-8.Trọng l-ợng dự trữ l-ợng chiếm n-ớc và ổn định
P
11
= (1,2 2)%D = 260 (T).
4-9.Trọng l-ợng thuyền viên, n-ớc sinh hoạt và l-ơng thực, thực phẩm.
P
14
= P
14(01)
+ P
14(02)
+ P
14(03)

4-9-1. Số l-ợng thuyền viên 22 ng-ời, định l-ợng 130 kg cho một ng-ời

P
14(01)
= 23. 130 = 2990 (kg )= 2,99 (T)
4-9-2.Trọng l-ợng n-ớc ngọt :
Tr-ờng đại học
hàng hải
thiết kế môn học: đội tàu công trình
Tàu
Bách hoá
Số tờ:
Tờ số : 1

P
14(02)
= 23. 100. 12 = 42000 kg = 35,88 (T).
4-9-3. Trọng l-ợng l-ơng thực, thực phẩm :
P
14(03)
= 23.3.12 = 1260 kg = 0,828 (T).
P
14
= 40.872 (T).
4-10.Trọng l-ợng nhiên liệu

P
16
= P
16(01)
+ P
16(02)

+ P
16(03)

P
16
= k
1
.k
2
.t.N(p
nl1
+ p
nl2
).
Trong đó:
+ k
1
= 1,1 Là hệ số tính thêm cả n-ớc cấp
+ k
2
= 1,105 1,2 Là hệ số kể đến tiêu hao nhiên liệu do dòng chảy.
+ t = 20 ngày = 480 h Là thời gian hành trình đến lần lấy nhiên liệu tiếp theo
+ N = 9500 CV Là công suất của động cơ chính.
P
16
= 1,1.1,15.480.9500.(180 + 6,5) 10
-6
= 1076 (T).
L-ợng chiếm n-ớc của tàu D = P
i

= 20468,5 (T). So sánh với l-ợng chiếm n-ớc của
tàu đã thiết kế
D =
%100.
'
D
DD
=
%100.
21000
5,2046821000
= 2,5 % < 3%
Vậy l-ợng chiếm n-ớc thiết kế thỏa mãn.

5.Bánh lái
Diện tích bánh lái đ-ợc tính theo công thức
A
bl
=
2
,
100
m
LT

với tàu hàng ta có
= 1,3 ~ 1,9
Thay số vào ta có
A
bl

= 17,12 ~ 25
Diện tích bánh lái cũng không đ-ợc nhỏ hơn trị số tối thiểu tính theo công thức sau
A
min
=
2
,
75
150
75,0
100
m
L
LT
pq

trong đó
p = 1
q = 1
Tr-ờng đại học
hàng hải
thiết kế môn học: đội tàu công trình
Tàu
Bách hoá
Số tờ:
Tờ số : 1

Thay số ta có
A
min

= 19,12 m
2
Chọn diện tích bánh lái
A
bl
= 22 m
2

Chiều cao bánh lái h
p
= 6,1 m
Chiều rộng bánh lái b
p
= 3,6 m
Độ dang bánh lái = 1,694

6 .Thiết kế dạng mũi và đuôi tàu
Đối với tàu hàng thì 2 loại đuôi th-ờng đ-ợc áp dụng là đuôi tuần d-ơng hạm và đuôi xì
gà
Ta chọn dạng đuôi tuần d-ơng hạm vì dạng đuôi này cho phép kéo dài và làm thon đ-ờng
n-ớc nên có thể làm giảm từ 6 ~ 10 % lực cản.
Dựa vào kích th-ớc của bánh lái và chong chóng ta có đ-ợc hình dáng đuôi tàu nh- hình
vẽ
Với tàu hàng thì có rất nhiều dạng mũi để ta lựa chọn.Tuy nhiên trong các tr-ờng hợp thì
sống mũi ở trên đ-ờng n-ớc thiết kế phải nghiêng về tr-ớc 1 góc 15 ~ 30 độ để duy trì góc
vào n-ớc không đổi,giảm chiều cao sóng ở phần mũi,tăng nhanh dự trữ l-ợng chiếm n-ớc
và giảm lắc dọc cho tàu.
Với Fr = 0,187 ta có thể thiết kế tàu mũi quả lê
# Chiều dài mũi quả lê
l

ql
= 0,051-0,115Fr 0,006
Chọn
l
ql
= 0,051-0,115Fr = 0,03
L
ql
= l
ql
L = 0,03.138,6 = 4,158 m
# Chiều rộng mũi quả lê
B
ql
= b
ql
B = 0,145.22 = 3,19 m
# Góc nghiêng của quả lê so với đ-ờng chuẩn

ql
= 34-138,6Fr = 7,6 độ
# Diện tích mặt cắt lớn nhất của quả lê đ-ợc xác định thông qua f
opt

Khi Fr < 0,2 thì
f
opt
=
097,068,125,001,0 Fr

= 0,1322
S
qlmax
= f
opt
BT = 24,87 m
2

# Các hệ số béo của mũi quả lê

ql
= 0,65

ql
= 0,76
5.Hiệu chỉnh mạn khô
5.1.Các tham số tính toán
Tàu thiết kế có miệng khoang hàng lớn và có sử dụng nắp miệng hầm hàng nên theo
quy phạm phân cấp thuộc tàu loại B
Tr-ờng đại học
hàng hải
thiết kế môn học: đội tàu công trình
Tàu
Bách hoá
Số tờ:
Tờ số : 1

Giá trị mạn khô tối thiểu đ-ợc xác định dựa trên bảng 11/4.2 và chiều dài tàu đ-ợc
xác định:
L

f
= max(0,96L
0,85H
, L
PP
)
Dựa vào mũi đuôi và các thông số khác của tàu ta có:
L
PP
= 138,6 m
0,96L
0,85H
= 137,28 m
L
f
= 138,6 m
Tra bảng mạn khô tối thiểu :
F
min
= 2043 mm
7-1.Hiệu chỉnh mạn khô theo hệ số béo thể tích:
Do tàu thiết kế có = 0,72 > 0,68 nên giá trị mạn khô tối thiểu đ-ợc điều chỉnh
F
1
= F
min
.
36,1
68,0
b

C
= 2043.
36,1
68,072,0

F
1
= 2103,1 mm
7-2. Hiệu chỉnh mạn khô theo chiều cao mạn:
Do chiều cao mạn của tàu thiết kế H = T + F
1
= 11603,1 mm >
15
f
L
= 9,24 nên
chiều cao mạn khô theo quy phạm phải tăng thêm một l-ợng:
F
2
= (
15
f
L
H
)R
Do L
f
= 138,6 m >120 nên R = 250
F
2

=
)
15
6,138
603,11(
250 = 590,75 mm
7-3. Hiệu chỉnh mạn khô theo sự thay đổi của độ cong dọc boong tiêu chuẩn.
Độ cong dọc boong tiêu chuẩn đ-ợc xác định dựa vào chiều dài tàu

Lập bảng tính độ cong dọc boong tiêu chuẩn:
Vị trí
Công thức
Giá trị
Tr-ờng đại học
hàng hải
thiết kế môn học: đội tàu công trình
Tàu
Bách hoá
Số tờ:
Tờ số : 1


đuôi
25.
10
3
f
L

1405
6
1
L kể từ đuôi
11,1.
10
3
f
L


623,82
3
1
L kể từ đuôi
2,8.
10
3
f
L


157,36
S-ờn giữa
0
0
3
1
L kể từ mũi
5,6.

10
3
f
L


314,72
6
1
L kể từ mũi
22,2.
10
3
f
L


1247,64

mũi
50.
10
3
f
L


2810

Chiều cao tối thiểu của mũi tàu theo quy phạm đ-ợc tính theo công thức:

H
mũi
= 56L
f

68.0
36,1
.
500
1
b
f
C
L
(Dành cho tàu < 250 m)
H
mũi
= 5449,8 (mm)








mũi
đuôi
L
f

/6 từ đuôi
L
f
/3từ
đuôi
L
f
/3từ
mũi
L
f
/6từ
mũi
S-ờn
giữa
Đ-ờng cong dọc boong thực tế
Đ-ờng cong dọc boong tiêu chuẩn

Tr-ờng đại học
hàng hải
thiết kế môn học: đội tàu công trình
Tàu
Bách hoá
Số tờ:
Tờ số : 1



Ta có bảng so sánh độ cong dọc boong tiêu chuẩn và độ cong thực tế:
Thứ tự

Độ cong tiêu chuẩn
Độ cong thực tế

Tung độ
Hệ số
Tích số
Tung độ
Hệ số
Tích số
đuôi

1405
1

1391,667

313

1

313
6
1
L kể từ
đuôi

623,82

4

2495,3

4

4

16
3
1
L kể từ
đuôi
157,36
2
314,72
0
2
0
S-ờn giữa
0
4
0
0
4
0
3
1
L kể từ
mũi
314,72
2

629,44
0
2
0
6
1
L kể từ
mũi
1247,64
4
4990,56
103
4
412
mũi
2810
1
2810
567
1
567



QP =
12631,7


TT =
1308

Độ cong dọc thực tế khác độ cong dọc tiêu chuẩn vậy ta lập bảng so sánh độ cong dọc
phần tr-ớc và phần sau: