thiết kế tàu hút bùn không tự hành năng suất hút 73m3h tính theo đất, chiều sâu hút tối đa 12m hoạt động trên tuyến sông bạch đằng - hải phòng

Bộ giáo dục và đào tạo bộ giao thông vận tải
TRờNG ĐạI HọC hàng hải
khoa đóng tàu
Luận văn tốt nghiệp đại học
Thiết kế tàu hút bùn không tự hành
năng suất hút 73 m
3
/h Tính theo đất,
chiều sâu hút tối đa 12m hoạt động trên
tuyến sông Bạch đằng hải phòng
Chuyên ngành: Vỏ tàu thuỷ
Mã số: 18 - 04 - 21
Lớp: Vỏ tàu thuỷ 43- ĐH2
Ngời thực hiện: Nguyễn Xuân hoàng
Ngời hớng dẫn: Nguyễn Tiến lai
Ngời phụ đạo: TS. Lê hồng bang
hải phòng - năm 2006
lời nói đầu
Ngày nay tất cả các ngành khoa học kĩ thuật trên thế giới đang phát triển với tốc độ
nhanh chóng và ngày càng hiện đại .
Giao thông vận tải là một ngành sản xuất đặc biệt ,nó không trực tiếp sản xuất ra sản
phẩm nhng lại giữ một vị trí quan trọng trong nền kinh tế quốc dân .Giao thông vận tải nói
chung và giao thông vận tải thuỷ nói riêng là điều kiện cơ bản để phát triển sản xuất và lu
thông hàng hoá .
Nớc ta nằm ở Đông Nam ácó đờng bờ biển dài 3200km ở vào vị trí rất thuận tiện cho
ngành giao thông vận tải thuỷ phát triển .Hiện nay do điều kiện khách quan ngành giao thông
vận tải thuỷ nớc ta đang phát triển với một trình độ nhất định .Nhng với sự quan tâm của đảng
và nhà nớc ,ngành giao thông vận tải thuỷ nớc ta nhất định còn tiến xa hơn nữa .

Sau năm năm học tập và rèn luyện trong trờng đại học hàng hải ,tôi nhận đợc nhiệm vụ
thiết kế tàu hút bùn có năng xuất 73m

3
/h vùng hoạt động tại sông Bạch Đằng Hải Phòng .Với
sự nỗ lực hết sức của bản thân và sự giúp đỡ nhiệt tình của các thầy ,cô giáo ,em đã hoàn thành
nhiệm vụ đợc giao
Tuy nhiên với khả năng bản thân ,với thời gian và điều kiện tham khảo còn hạn chế
,nên đề tài của em không tránh khỏi những thiếu sót .Mong các thầy các cô giáo và toàn thể
các bạn giúp đỡ em nhận thấy những sai sót của mình để đề tài đợc hoàn chỉnh hơn.
Em xin chân thành cám ơn!
Phần i
Tuyến đờng tàu mẫu

Giáo viên phụ đạo: TS. Lê Hồng Bang
1. Tuyến đờng
Sông Bạch Đằng Hải Phòng nằm ở vĩ độ 20
o
52 Bắc, 106
o
42 Đông
1.1 Điều kiện khí hậu
1.1.1 Chế độ gió
Phù hợp với chế độ gió mùa của nớc ta nên sông Bạch Đằng chịu hai mùa rõ rệt
- Gió mùa Đông Bắc và gió Bắc xuất hiện từ tháng 9 đến tháng 4 năm sau.
- Gió mùa Đông Nam và gió Nam xuất hiện từ tháng 4 đến tháng 8.
* Quý 1 (Từ tháng 1 đến tháng 3)
Hớng gió thịnh hành là Đông Bắc. Cuối quý bắt đầu chuyển dần về Đông Nam,
tỗc độ gió trung bình vào khoảng (2,5 3) m/s. Tốc độ gió cực đại 16 m/s.
Trong những đợt gió mùa Đông Bắc mạnh có thể lên tới 20m/s.
* Quý 2 (Từ tháng 4 đến tháng 6)
Hớng gió thịnh hành ở Đông Nam, tỗc độ gió trung bình là khoảng (20
22)m/s. Trong những năm bão sớm vào tháng 5 thì tỗc độ (2,5 3)m/s. Gió có

thể lên tới (17 32)m/s.
* Quý 3 (Từ tháng 7 đến tháng 9)
Đây là thời kỳ gió và bão hội tụ mạnh mẽ, hớng gío thịnh hành là Đông và Nam,
riêng trong tháng 9 có ảnh hởng của gió mùa Đông và Bắc, nên cuối quý thờng
có gió mùa Đông Bắc thịnh hành. Tốc độ gió trung bình vào khoảng (2,5 3)
m/s. Tốc độ gió cực đại khoảng 18m/s, đây là thời kỳ bão hoạt động mạnh mẽ
nhất trong vùng này.
* Quý 4 (Từ tháng 9 đến tháng 12)
Hớng gió thịnh hành là Đông Nam, tỗc độ trung bình khoảng (2,5 3)m/s, tốc
độ cực đại lên tới 27m/s.
1.1.2 Nhiệt độ không khí

* Gió mùa Đông Bắc (Quý I và quý II)
- Nhiệt độ cao nhất trong thời kỳ này dao động trong khoảng ( 19 20)
o
C, riêng
tháng 4, tháng 10, tháng 11, nhiệt độ vào khoảng (25 28)
o
C.
- Nhiệt độ thấp nhất vào khoảng (14 17)
o
C
* Gió mùa Đông Nam (Quý III và quý IV)
- Nhiệt độ trung bình vào khoảng (25 28)
o
C
- Nhiệt độ cao nhất dao động trong khoảng (29 32)
o
C
- Nhiệt độ thấp nhất vào khoảng (22 25)

o
C
1.1.3 Chế độ thuỷ triều
Chế độ thuỷ triều ở Sông Bạch Đằng là chế độ bán nhật triều với mực nớc cao
nhất là 5m.
Biên độ dao động là 4,2m
Mức độ thuỷ triều thấp nhất là 2,5m
1.1.4 Độ sâu luồng lạch
Sông Bạch Đằng có độ sâu (4 5) m, có khả năng tiếp nhận các tàu có trọng tải
lớn vào cảng và sửa chữa tại các nhà máy khi có nớc lớn là (4 5)m.
2. Tàu mẫu
Thông số 180P6 220P6 220P8
Q(m
3
/h) 20 60 20 60 40 100
Ltk 9 10 10
B 3.6 4.3 4.3
T 0.8 0.9 0.9
L/B 2.5 2.33 2.33
B/T 4.5 4.7 4.7
Độ sâu hút(m) 5 6 4
Khoảng cách xả(m) 250 500 250
Trọng lợng toàn tàu(T) 18 24 25
3. Phơng án thiết kế
3.1 Thiết bị
Tàu thiết kế là tàu hút bùn không tự hành khi thiết kế chủ yếu dựa vào tính toán
các thiết bị.
Em đã dựa vào tài liệu
để tính toán các thiết bị sau:
+ Bơm bùn: tính toán năng suất hút bùn, tính toán hệ thống ống đẩy, hệ thống

ống hút và tất cả tổn thất của nó.
+ Trục quay đầu nạo: tính toán sức bền của trục
+ Đầu nạo: do đặc điểm của tàu hoạt động của tàu ở vùng sông Bạch Đằng có
đặc điểm của nền đáy hầu hết là đất sét, phù xa nên em chọn đầu nạo dạng hở,
vật liệu chế tạo là thép CT5. Để làm tơi đất dùng phơng pháp cơ học thiết bị đầu

nạo cắt đất khuấy tan bằng dung dịch bùn đợc hút bằng bơm qua ống xả. Đầu
nạo trực tiếp tiếp xúc với đất có nhiệm vụ đánh tơi đất để hút.
+ Giàn nâng: dùng để nâng hạ dàn đỡ
+ Dàn đỡ: tính toán các trạng thái làm việc và không làm việc. Tính toán sức bền
của dàn.
+ Thiết bị neo: đợc gắn vào dàn đỡ để định vị cho tàu khi làm việc.
+ Gồm hệ thống tời cáp của tàu giúp tàu di chuyển dới sự hoạt động của hai
động cơ quấn thả cáp đặt ở hai bên mạn.
Từ đó lựa chọn ra các động cơ lai các thiết bị trên nh máy tời, cáp, động cơ điện,
máy phát điện cho toàn tàu.
Cấu tạo của hệ thống có tác dụng quyết định đến các đặc tính kĩ thuật của tàu
hút và quá trình hút bùn.
3.2 Kích thớc chủ yếu, tuyến hình
Từ đặc điểm đề tài nên tàu của em thiết kế có dạng nh một Ponton nổi, mặt
boong bố trí đặt các thiết bị. Phần mũi đợc khoét rãnh để đặt dàn đỡ ống hút và
đầu nạo sao cho thuận tiện trong khai thác. Hoạt động của tàu đảm bảo tính kinh
tế cao.
+ Tàu đợc thiết kế căn cứ vào qui phạm phân cấp và đóng tàu sông 2003 và sổ
tay kĩ thuật đóng tàu tập 1
+ Quá trình tiến hành xây dựng tuyến hình tàu đợc tiến hành theo phơng pháp
thiết kế mới. Gồm các bớc sau:
- Lựa chọn và xây dựng đờng nớc thiết kế
- Thiết kế chọn hình dáng mũi, đuôi, và dạng sờn của tàu.
- Kiểm tra lợng chiếm nớc, hoành độ trọng tâm đờng nớc, hoành độ tâm nổi, hệ

số béo thể tích, hệ số béo đờng nớc.

3.3 Bố trí chung
+ Tàu hút bùn là loại tàu công trình đặc biệt. Tàu cỡ nhỏ, phân khoang từ mũi về
đuôi.
+ Các thiết bị cuả tàu đợc bố trí trên boong sao cho thuân tiện trong khai thác và
đi lại của các thuyền viên.
+ Bố trí các thiết bị phòng tránh va chạm và phòng ngừa tai nạn.
3.4 Kết cấu
+ Tàu hút bùn đợc thiết kế vỏ thép hàn hồ quang điện.
+ Tàu hoạt động trên tuyến sông Bạch Đằng, đợc thiết kế và đóng thoả mãn theo
quy phạm phân cấp và đóng tàu sông TCVN2003
+ Cấp hoạt động là cấp SI
+ Hệ thống kết cấu của tàu:
- Dàn boong kết cấu hệ thống ngang
- Dàn mạn kết cấu hệ thống ngang
- Dàn đáy kết cấu hệ thống ngang
- Dàn vách kết cấu hệ thống dọc

Phần iI
Sơ bộ chọn thiết bị
Giáo viên phụ đạo: TS. Lê Hồng Bang
2.1 Tính dàn
2.1.1.Giới thiệu chung
Để làm tơi đất dùng phơng pháp cơ học, thiết bị đầu nạo cắt đất khuấy tan
thành dung dịch bùn, đợc hút bằng bơm qua ống hút. Tàu hoạt động ở vùng
có đất sét có lẫn soỉ đá nên đầu nạo dạng hở, số lỡi dao là 5, vật liệu chế tạo
là thép CT5, các cánh đợc bắt chặt vào maiơ.
Cấu tạo của hệ thống có tác dụng quyết định đến các đặc tính kĩ thuật của
tàu hút và quá trình hút bùn.

Hệ cần gầu đợc cấu tạo bởi hệ thống:

+ Dàn đỡ(1): kết cấu trên đó đặt các thiết bị phay đất và ống. Một đầu cần
phay nối bằng chốt vào phao tàu, đầu kia treo bằng cáp bởi cần cẩu để có thể
nâng, hạ thay đổi chiều sâu hút hoặc nâng hẳn cần phay lên mặt nớc khi tàu
không hút bùn.
+ Đầu phay(2): đầu trực tiếp tiếp xúc với đất có nhiệm vụ đánh tơi đất để hút.
+ Giàn nâng(3): dùng để nâng hạ dàn đỡ
2.1.2. Tính trục quay đầu nạo, đầu nạo, tính dàn
2.1 Tính đầu nạo
* Đờng kính trung bình của đầu nạo
D = k.Q
rp
0.35
(CT161/280)
Trong đó:
k = 0.21 0.23
Q
rp
: năng suất hút đất Q
rp
= 73(m
3
/h)
Vậy D = (0,21 0.23). 73
0,35
= 0,952 1,04
Chọn D = 1 (m)
* Tính lực vòng
Để lỡi cắt làm việc đợc thì trục quay do đầu động cơ điện tạo ra một lực

vòng thắng lực cản của nền đất nạo vét.

1
2
3
T = q. l
H
.Z
p
.k
H

Trong đó:
q: là lực cản của bùn trên 1 đơn vị q = 6 35 (KG/cm)
Chọn q = 6(KG/cm)
Z
p
: số lỡi dao, chọn Z
p
= 5
k
H
: hệ số lợi dụng chiều dài lỡi dao; trong tính toán k
H
= 1
l
H
: chiều dài dao; l
H
=

D
= (0,909 0,7696) Chọn l
H
= 0.8 (m)
Trong đó: = 1.1 1.3; D = 1 (m)
Vậy T = 6.0,8.100.5.1 = 2400 (KG)
* Xác định công suất cần thiết của trục quay đầu nạo và đầu nạo
N =
PB
vT

75
.
(CV)
Trong đó:
T = 2400 KG

B
= 0.9

P
= 0.7
v vận tốc dài
Ta có:
D
v
n
.
.60

=
n: là số vòng quay của trục quay đầu nạo và đầu nạo
n = 13 20 (v/ph) , Chọn n = 20 (v/ph)
D = 1 (m)
05.1
60

==

Dn
v
(m/s)
33.53
7,0.9,0.75
05,1.2400
==
N
(cv)
Chọn động cơ lai đầu nạo có các thông số sau:
A02-72-4
N
e
= 55 (KW)
n = 1450 (v/ph)
Khối lợng: 305 (Kg)
Chọn hộp giảm tốc:
2-400
i = 41.34
Khối lợng: 210 Kg

n = 20 (v/ph)
2.1.3 Tính trục quay đầu nạo
* Sơ đồ tính
* Vật liệu
Chọn chất liệu làm trục là thép KA
Ta có
ch
= 2400 (KG/cm
2
)
=> [] =
)/(1600
5.1
2400
2
cmKG
n
ch
==

( với n = 1.5 là hệ số an toàn)
=> [] =160 (N/mm
2
)
* Tính chọn trục
Xác định mômen xuắn M
x
:
w

N
M
e
X
=
Trong đó:
N
e
= 55 (kW) là công suất động cơ
w: vận tốc quay
60
.2.

N
w
=
)(5,26262
20
10.55
.55,9.55,9
.
.30
3
Nm
n
Ne
n
N
M
e

X
====

Theo điều kiện bền ta có:
P
MAX
W
Mx
=
max

[]
=> W
P

][

MAX
Mx
(thanh tròn có W
P
=
33
.2,0.
16
DD
=

)

=> D
T

6.93
160.2,0
10.5,26262
3
3
=
Chọn đờng kính trục là D
T
= 100 (mm)
2.1.4 Tính dàn
* Xác định các trọng lợng thành phần
+ Trọng lợng ống hút Q
1
: Q
1
= .V = 7,85.0,053 = 0,416 (T)
Trong đó:
= 7,85 (T/m
3
)
V = F.l =
4

.(D
2
d
2

).l =
4

.(0,23
2
0,2
2
).15 = 0,053 (m
3
)
Đờng kính ống hút : D = 230 (mm); d = 220 (mm); l = 15 (m)
+ Trọng lợng bùn trong ống hút Q
2
:
Q
2
= .V.k
d
= 1,2.0,628.1,43 = 1.07 (T)
Trong đó:

b
= 1,2 (T/m
3
)
V = F.l =
4
.
2
d

.l = 0.628 (m
3
)
k
d
= 1 +
43,1
.
=

Sing
a
( a = 2,7 m/s; = 45
0
)
+ Trọng lợng cụm đầu nạo Q
3
: Q
3
= 0,326 (T)
+ Trọng lợng trục quay Q
4
: Q
4
= .V = 0,924 (T)
Trong đó:
= 7,85 (T/m
3
)

V =
4
.
2
d

.l = 0,117 (m
3
)
l = 15 (m)
+ Trọng lợng mô tơ hộp số: Q
5
= 0.515 (T)
+ Trọng lợng gối đỡ trục quay: Q
6
= 0,05 (T)
+ Trọng lợng bản thân dàn đỡ: Q
7
= 1.5 (T)
+ Trọng lợng neo Q
8
:
1neo = 30 Kg; Q
8
= 4. 30 =120 Kg = 0,12 (T)
=> Tải trọng tác dụng lên dàn nâng lúc không có bùn
P = Q
1
+ Q
4

+ Q
5
+ Q
6
+ Q
7
+ Q
8
= 3,53 (T)
Tải trọng phân bố là: q
1
= 3,53.10
3
/15 = 235,33 (KG/m)
=> Tải trọng tác dụng nên dàn nâng lúc có bùn

P = Q
1
+ Q
2
+Q
4
+ Q
5
+ Q
6
+ Q
7
+ Q
8

= 4,6 (T)
Tải trọng phân bố là: q
2
= 4,6.10
3
/15 = 306,67 (KG/m)
* Xác định lực căng dây cáp
Do đặc điểm khu vực tàu hoạt động ta có chiều sâu hút tối đa là 12(m),
chiều sâu hút tối thiểu là 2(m).
- Trờng hợp tàu làm việc tàu làm việc ở độ sâu hút tối đa là 12 (m) góc
làm việc của dàn đỡ là 40
0

S = q
2
.
2
l
+ Q
3
= 2626 (KG)
T =
0
15cos
S
= 2718,6 (KG)
- Trêng hîp tµu lµm viÖc ë ®é s©u hót tèi thiÓu 2(m), gãc lµm viÖc
cña dµn ®ì lµ
S = q
2

.
2
l
+ Q
3
= 2626 (KG)
T =
0
65cos
S
= 6213,6 (KG)
- Trêng hîp tµu kh«ng lµm viÖc giµn ®ì ®îc n©ng lªn n»m ngang vµ
trong èng kh«ng cã bïn
S = q
1
.
2
l
+ Q
3
= 2091(KG) T =
0
74cos
S
= 7586,05(KG)

T
S
T
S

37
Kết luận: ta thấy lực căng dây cáp lớn nhất trong trờng hợp tàu ở trạng thái
không làm việc
T = 7586,05 (KG)
* Xác định tời nâng đỡ dàn
Sức căng cân thiết của tời là: T =


.m
T

Trong đó:
m: Tổng số dòng dọc động và tĩnh của palăng; m = 4


hiệu suất của palăng phụ thuộc vào số dòng dọc lấy


= 0,886


=
886,0
05,1.05,0
105,1
=

mm
m
=> T = 2140,5(KG) = 21,4 (KN)

Vậy chọn tời nâng dàn
+ Kích thớc máy tời: 550x510x470
+ Động cơ K100L5: 46,5 (kW); 1450 (v/ph)
+ Đờng kính cáp: 18 mm
+ Chiều dài cáp: 100m
+ Đờng kính tang: = 480 (mm)
+ Lực kéo trên tang: 22 (KN)
+ Tốc độ cuốn cáp: 4,2 m/ph
+ Trọng lợng máy tời: 240 (Kg)
* Tính kết cấu dàn đỡ
Sơ đồ tính:
+ Tải trọng tác dụng lên dàn đỡ:

A
E
D
C
B
Z
Y
38
Khi dàn đỡ ở trạng thái làm việc dàn nghiêng 40
0
tải trọng ngoài tác dụng lên
dàn lớn nhất, tải trọng phân bố q
2
tác dụng lên suốt chiều dài dàn.
+ Tải trọng phân bố q
2
tác dụng lên dàn:

Thanh A: P
A
= q
2
.l
1
= 920 (KG) = 9200 (N), với l
1
= 3(m)
Thanh B: P
B
= q
2
.l
2
= 9200 (N), với l
1
= 3 (m)
Thanh C: P
C
= q
2
.l
3
= 9200 (N), với l
1
= 3 (m)
Thanh D: P
D
= q

2
.l
4
= 9200 (N), với l
1
= 3 (m)
Thanh E: P
E
= q
2
.l
5
= 9200 (N), với l
1
= 3 (m)
Thanh F: P
F
= q
2
.l
6
= 9200 (N), với l
1
= 3 (m)
+ Quá trình tính toán đợc thực hiện bằng phần mền SAP2000 cho dàn đỡ làm
việc ở hai trạng thái
- Dàn ở trạng thái nghiêng = 40
0
- Dàn ở trạng thái nghiêng = 84
0

- Chọn thép L70x70x6
Kiểm tra bền thanh
+ Dàn nghiêng ở trạng thái = 84
0
thanh 2 và 3 chịu lực lớn nhất có:
L(cm) N
Z
(N) Q
X
(N) Q
Y
(N) M
X
(N.cm) M
Y
(N.cm)
0 642,3 554,3 1,79 27,85 8630
15,5 651,4 579 1,79 0 9,057
31,0 660,5 561,3 1,79 -27,85 8630
+ Chọn thép: Góc đều cạnh OCT8 509 57: N
0
7
b(cm) d(cm) F(cm
2
) J
X
(cm
4
) i
X

(cm
4
) Z
0
(cm)
7 0,6 8,15 37,6 2,15 1,94
+ Kiểm tra mặt cắt nguy hiểm nhất tại mút thanh
- Kiểm tra phân tố xa trục trung hoà có mômen và lực dọc lớn nhất:
x
J
M
y
J
M
F
N
Y
Y
X
XZ
Z
++=

)/(1,57615,2.
6,37
8630
15,2.
6,37
85,27
15,8

5,660
2
cmN
Z
=++=

[ ]
)/(16000)/(1,576
22
cmNcmN
Z
=<=


39
- Kiểm tra phân tố trên trục trung hoà có lực dọc và lực cắt lớn nhất (lực cắt Q
Y

nhỏ nên ta bỏ qua)
)/(04,81
15,8
5,660
2
cmN
F
N
Z
K
===

CY
YX
ZX
bJ
SQ
Max
.
.
)( =

)
4
(
2
2
2
x
bb
S
C
y
=
8
0)(
3
b
SxMax
yZX
==

)/(74,1066
8.6,0.6,37
7.3,561
2
3
cmN
ZX
==

Theo thuyết bền 3:
)/(02,21354
2
22
cmN
ZXktd
=+=


[ ]
)/(16000
2
cmN
td
=<

- Kiểm tra phân tố tiếp giáp giữa hai cạnh của thép
)/(04,81
2
cmN
K

=

)/(55,30834,1.
6,37
8630
34,1.
6,37
85,27

2
cmNx
J
M
y
J
M
c
Y
Y
c
X
X
u
=+=+=

)/(37,910
6,0.6,37
59,36.3,561
.
.

2
cmN
bJ
SQ
CY
YX
ZX
===

)0,3)((59,36)
4
(
2
32
2
=== xcmx
bb
S
y

)/(95,18614)(
2
2
2
cmN
ZXuktd
=++=


[ ]

)/(16000
2
cmN
td
=<

Vậy thanh 2 đủ bền
Kết luận: từ các điều kiện trên ta chọn tất cả các thanh có kích thớc thép
L70x70x6
* Tính kết cấu dàn nâng
Sơ đồ tính: trờng hợp dàn nâng có tải trọng lớn nhất khi dàn đỡ ở trạng
thái làm việc 84
0

40
Tải trọng tác dụng lên dàn:
+ Trọng lợng máy tời nâng dàn và giá đỡ tời: Q = 250 (Kg)
+ Trọng lợng tác dụng lên dàn do lực căng dây cáp: S = 3338 (KG)
+ Quá trình tính toán đợc thực hiện bằng phần mền SAP2000; thanh 16; thanh 19
ngoại lực tác dụng lớn nhất.
L(cm) N
z
(N) Q
X
(N) Q
Y
(N) M
X
(N.cm) M
y

(N.cm)
0 -519,6 -172,2 50,02 2630 7890
26,3 -501,9 -155,5 50,02 1320 3580
52,6 -484,2 -138,8 50,02 0 292,8
789,45 -466,5 -122,1 50,02 -1320 3730

T
S
Q
Y
X
X
Z
41
105,26 -448,8 -105,4 50,02 -2630 6720
KiÓm tra bÒn:
ThÐp ®· chän φ80x5
+ KiÓm tra mÆt c¾t nguy hiÓm t¹i mót thanh
- KiÓm tra ph©n tè xa trôc trung hßa nhÊt cã m«men uèn vµ lùc däc lín
nhÊt

x
J
M
y
J
M
F
N
Y

Y
X
XZ
Z
===
σ
Trong ®ã:
)(775,11)(
4
222
cmdDF =−=
π
)()(583,16)1(
32
3
3
D
d
cm
D
WW
YX
==−==
ηη
π
)/(5,678
683,16
7890
683,16
2630

775,11
6,519
2
cmN
u
=++=
σ
⇒
[ ]
)/(16000
2
cmN=<
σσ
+ KiÓm tra ph©n tè trªn trôc trung hoµ cã lùc däc vµ lùc c¾t lín nhÊt
)/(127,44
775,11
6,519
2
cmN
F
N
Z
K
===
σ
)/)((
3.
.
22
2

cmNxR
J
Q
bJ
SQ
X
X
CY
YX
ZX
−==
τ
)/(5,19
775,11
2,172
.
3
4
4 3
.
max
2
2
cmN
J
DQ
X
ZX
X
===

τ
)/(66,5
775,11
02,50
.
3
4
.3
.4
max
2
cmN
F
Q
X
ZY
===
τ
Theo thuyÕt bÒn 3
)/(93,66)(4
22
2
cmN
ZYZXKtd
=++=
ττσσ
⇒
[ ]
)/(16000
2

cmN
td
=<
σσ
+ KiÓm tra ph©n tè trªn trôc trung hoµ 1 ®o¹n x = y = 2 (cm) cã lùc däc lùc c¾t
vµ m«men uèn
)/(127,44
2
cmN
F
N
Z
K
==
σ
)/(2532.
16,83
7890
2.
16,83
2630
2
cmNx
J
M
y
J
M
C
Y

Y
C
X
X
u
=+=+=
σ

42
)/(16,83)1(
64
44
4
cmN
D
JJ
YX
===


)/(2,1)2
4
15
(
16,83.3
2,172
)
4
(
3

22
2
cmNx
D
J
Q
X
X
ZX
===

Trong đó:
D
2
= D
0
2
(1 -
2
)= 15(cm)
)/(35,0)2
4
15
(
16,83.3
02,50
)
4
(
3

22
2
cmNy
D
J
Q
Y
Y
ZY
==

Theo thuyết bền 3 ta có:
)/(14,297)(4)(
222
cmN
ZYZXuKtd
=+++=


[ ]
)/(16000
2
cmN
td
=<

+ Kiểm tra ổn định thanh
[ ]
od
Z

K
F
N

<=
[ ] [ ]
nod

.<
57,39
.
min
==
i
l
à

Trong đó:
)(66,2
min
min
cm
F
J
i ==
à = 1
l = 105,26 (cm)
Tra bảng với = 39,75 = 0,92
[ ] [ ]
)/(1472016000.92,0.

2
cmN
nod
==<


[ ]
od
Z
cmN

<= )/(172,44
2
Kết luận: Vậy thép đã chọn đủ bền và đủ ổn định nên chọn tất cả các thanh có
tiết diện là 80x5
2.2 Xác định bơm
Đợc tính theo tài liệu của Nga:
2.2.1.Sơ đồ bố trí hệ thống ống đẩy và ống hút
*)Sơ đồ bố trí hệ thống ống đẩy và ống hút

43
Do tàu nạo vét tại tuyến sông Bạch Đằng Hải Phòng nên dựa vào vị trí địa
lý của vùng ta chọn sơ bộ hệ thống ống hút và ống xả nh hình vẽ .
Độ sâu hút tối đa (tính từ mặt nớc tới đáy ) là 12(m)
2.2.2.Tính bơm bùn
a)Đờng kính ống xả
D =

v
nQ

rp
.2826
)1( +

Năng suất tính theo đất Q
r

= 73 m
3
/h
Năng suất tính theo bùn Q
r

(n + 1)

= 73(5+1) = 450 m
3
/h
Số phần nớc trong 1 phần đất n = 5
Vận tốc bùn trong ống xả v = 3 4 m/s
Ta chọn v = 3,8 m/s
D =
8,3.2826
)15.(75
+
= 0.20 (m)
b)Đờng kính ống hút
D
BC
= 1.143.D = 1,143.0,20 = 0,23 (m)

Vận tốc bùn trong ống hút
V
BC
=
2
.2826
)1.(
BC
D
n
r
Q
+
= (
2
23,0.2826
)15.(75
+
)
1/2
= 1,7 (m/s)
Tỉ trọng của bùn :

= 1,15 1,2
Ta chọn

= 1,15
c)Tính tổn thất cột áp của bơm bùn
Chọn bơm bùn là bơm li tâm
Cột áp

H = H
1
+ H
2
+ H
3
+ H
4
+ H
5
+ H
6
+ H
7

*Tính H
1
.
Chi phí cột áp cho việc hút (Tổn thất năng lợng cho việc hút)

12m
0.45m
44
H
1
=2,5ữ3,5 (m.c.n)ứng với đất không tơi.
H
1
= 1ữ1,5 (m.c.n)ứng với đất tơi.
Tàu hút bùn tại tuyến sông Bạch Đằng nên nền đất có nhiều sét độ bám

dính cao nên ta chọn H
1
= 3 (m.c.n)
*Tính H
2
.
Đặc trng tổn thất cột áp cho việc nâng bùn từ miệng ống hút lên mặt nớc.
H
2
= H
BC
(
B
-
n
)
H
BC
là độ sâu hút : H
BC
= 12 (m)
Trong đó :
B
= 1,15(T/m
3
)
Khối lợng riêng của nớc :
n
=1(T/m
3

)
H
2
= 12 (1,15 - 1) = 1,8 (m.c.n)
*Tính H
3
.
Chi phí cột áp để nâng bùn từ mặt nớc đến tâm bơm.
H
3
= H
PH
.

Trong đó:H
PH
là độ cao của trục bơm so với mặt nớc ngoài tàu: -0,45m
h
3
= -0,45.1,15 = - 0, 517(m.c.n)
*Tính H
4
:
Chi phí cột áp cho việc khắc phục sức cản trong ống hút

g
V
gD
VL
H

BCC
BC
BCBCr
22
22
4

+


=


L
CB
: là chiều dài phần ống hút L
BC
= 20m

02,0=


r

0174,0
15,1
02,0
==
r

Hệ số
C
= 0,075 ữ 0,1, chọn
C
= 0,09

) (226,0
81,9.2
7,1.09,0
81,9.2.23,0
15,1.7,1.20.0174,0
22
4
ncmH
=+=
Hn
max
= H
1
+ H
2
+ H
3
+ H
4

45
= 3 + 1,8 0,517 + 0,226 = 4,509 (m.c.n)
*Tính H
5

Chi phí cột áp cho việc tăng tốc độ của bùn kể từ tâm bơm

) (677,015,1
81,9.2
7,18,3
2
22
22
5
ncm
g
VV
H
BC
=

=

=


*Tính H
6
:
Chi phí cột áp nâng bùn từ tâm bơm cho đến nơi đổ
H
6
= (H
Pe

- H
PH
).

H
Pe

= 3(m): chiều cao nơi đổ so với mặt nớc
H
PH
= 0,45: chiều cao từ tâm bơm đến mặt nớc
H
6
= 2,55.1,15 = 2,9 (m.c.n)
*Tính H
7
:
Chi phí cột áp để khắc phục sức cản trong đoạn ống đẩy
g
V
gD
VL
g
Vi
gD
VL
g
V
gD
VL

H
rrrc
CCHC
22222
.
2
22
2
222
7


+


+

+


+


+


=

L
C
= 8(m): chiều dài phần ống xả trên tàu
D = 0,20 (m)
L

= 200 (m): chiều dài ống xả trên phao nổi
L

= 20 (m): chiều dài ống xả trên bờ

rc
,
r

,
r

: hệ số đặc trng cho các tổn thất trên các đoạn ống xả

rc
=
r

=
r

= 0,017



=


c
= 0,09
(


hệ số tổn thất cục bộ giá trị nằm trong khoảng (0,075-0.1))

CH
: tổn thất cục bộ trên các van nhánh rẽ

CH
= 4
C
.V
2
/2g
= 4.0,09.3,8
2
.9,81 = 0,265 (m.cn)
i = L

/L
C
+ l = 200/6,25 +1 = 33
( )
( )






+++++=








CHCC
iLLL
Dg
V
H
rrrc
2
2
7

46
[ ]
) (45,18
81,9.2
)1,009,0.33265,0(20,0/)20.017.0200.017,08.017,0.(15,1.8,3
2
ncm=
+++++
=
Kết luận:
H = 26,676(m.c.n)
Chọn bơm hút bơm li tâm có các thông số:
Cột áp cho phép: [H]= 28 (m.c.n)
Năng xuất tính theo bùn D = 450(m
3
/h)
Đờng kính ống xả D = 200 (mm)
Đờng kính ống hút D
BC
= 230 (mm)
Trọng lợng bơm: 450 Kg
2.2.3. Xác định động cơ lai bơm:
N = Q.H/(270.)
Q = 450 (m
3
/h)
H = 30 (m.c.n)
= 0,7
N = 63.5 (CV)

Vậy ta chọn động cơ lai bơm có
Ký hiệu: 64C23/30
N
đc
= 65 (CV)
n = 1500 (v/ph)
Khối lợng là: 360 Kg
2.3. Chọn sơ bộ các thiết bị khác
Mục đích xem có bao nhiêu thiết bị tìm ra diện tích mặt boong sơ bộ
Theo thống kê tàu mẫu ta chọn:
+ Với tời neo giữ tàu khi làm việc:
- Hai tời neo đuôi
- Hai tời neo mũi
Tổng khối lợng 4 neo là : 4.0,3 = 1,2 tấn
+ Máy phát điện
Tổng công suất toàn tàu:
Động cơ lai bơm: 52,8 (kW)
Động cơ tời: 5x41,5 (kW) = 207,5 (kW)
Động cơ quay đầu trục: 55 (kW)
Bơm hút khô: 1,1 (kW)
công suất = 47,8 + 207,5 + 55 +1,1 = 311,4 (kW)

47
Công suất cần chọn: N = 311,4 .1,2 = 373,68 (kW)
Các thông số của máy:
N
e
= 385 kW
Trọng lợng 1240 Kg
LxBxH = 1550x580x750

+Thiết bị cứu sinh
Hai phao cứu sinh
Vật liệu: Cao su xốp loai hai
Đờng kính = 680
Kích thớc:dxbxh = 400x120x80
Lực giữ : 8Kg
Khối lợng P = 9,6 Kg
+ Thiết bị chằng buộc gồm
Hai cột bích ngang mũi, hai cọc bích ngang đuôi
LxBxHxD = 385x160x226x95
Khối lợng 12,3 (Kg)
Đờng kính cáp : 8,4 m
Tổng khối lợng: 49.2 (Kg)

48
Phần III
Kích thớc chủ yếu
Giáo viên phụ đạo: TS. Lê Hồng Bang
3.1 Kích thớc chủ yếu
Tàu có dạng nh một pôn tông nên mặt boong phải bố trí đủ các tời làm việc,
thợng tầng, cabin, khoét rãnh đặt dàn đỡ, thuận tiện trong khai thác, hoạt động
của tàu đảm bảo tính kinh tế cao. Chọn sơ bộ diện tích mặt boong theo tàu mẫu
là 60 m
2
Ta có:
S = L.B = 60 (m
2
)
a.chọn tỉ số L/B
Căn cứ vào quy phạm phân cấp đóng tàu sông (1993) và sổ tay kỹ thuật

đóng tàu I (STKTĐT I) và các tàu mẫu em chọn: