ĐỒ ÁN MÔN HỌC TRANG TRÍ ĐỘNG LỰC THIẾT KẾ TRANG TRÍ HỆ THỐNG ĐỘNG LỰC TÀU HÀNG 4500 TẤN

1
CHƯƠNG 1
GIỚI THIỆU CHUNG
1.1 GIỚI THIỆU TÀU CHUNG
1.1.1 LOẠI TÀU, CÔNG DỤNG
Tàu hàng khô sức chở 4500 tấn là loại tàu vỏ thép, kết cấu hàn điện hồ quang,
một boong chính, một boong dâng lái và boong dâng mũi. 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 dùng 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 4500 tấn được thiết kế đảm bảo 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
= 96,26 m
– Chiều dài đường nước thiết kế L
WL
= 89,95 m
– Chiều rộng thiết kế B = 15,50 m
– Chiều cao mạn H = 7,50 m
– Chiều chìm toàn tải T = 6,10 m
– Hệ số béo thể tích C
B
= 0,759
– Hệ số béo sườn giữa C
M

= 0,988
– Lượng chiếm nước Disp = 6616,5 tons
– Máy chính 6EL40 do hãng HANSHIN chế tạo
– Công suất N
e
= 2353/(3200) kW/(hp)
– Vòng quay định mức n
đm
= 240 rpm
1.1.4. SƠ LƯỢC KẾT CẤU TÀU.
Tàu được thiết kế với 141 sườn, khoảng cách giữa hai sườn liên tiếp là 0,65 m.
Thượng tầng mũi là 11,40 m và thượng tầng đuôi là 25 m. Vị trí buồng máy đặt phía
đuôi tàu từ Sn7 ÷ Sn28. Sau buồng máy về phía lái là kho chứa, buồng máy lái, két
nước ngọt.
Không gian trên buồng máy bố trí các buồng ngủ thuyền viên, nhà bếp, nhà ăn,
nhà vệ sinh, lối xuống buồng máy.
Phía trên bố trí buồng lái, VTĐ và các khí cụ hàng hải,về hai bên mạn lui về
phía sau buồng lái bố trí mỗi bên một xuồng cứu sinh.
Giữa tàu là hai khoang hàng:
- Khoang hàng I: Bố trí từ Sn89 ÷ Sn130.

2
+ Chiều dài : L = 26,2 m
+ Chiều cao : H = 6 m
+ Chiều rộng : B = 15,5 m
- Khoang hàng II: Bố trí từ Sn28 ÷ Sn89.
+ Chiều dài : L = 40,6 m
+ Chiều cao : H = 6 m
+ Chiều rộng : B = 15,5 m
Về phía mũi bố trí một két đựng nước ngọt và hầm đựng xích neo. Không gian

giữa boong chính và boong nâng mũi dùng làm kho để dụng cụ, trang thiết bị tàu.
Boong trên cùng bố trí máy quay neo, neo dự trữ, các bích dùng để buộc tàu.

1.1.5. 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.
1.2. TỔNG QUAN VỀ TRANG TRÍ ĐỘNG LỰC
1.2.1. BỐ TRÍ BUỒNG MÁY
Buồng máy được bố trí từ sườn 07 (Sn7) đến sườn 28 (Sn28). Lên xuống buồng
máy bằng 04 cầu thang chính (02 cầu thang tầng1 và 02 cầu thang tầng 2) và 01 cầu
thang sự cố.
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
1.2.2. MÁY CHÍNH
Máy chính có ký hiệu 6EL40 do hãng HANSHIN – Janpan sản xuất, là động cơ
diesel 4 kỳ, 6 xy lanh, tác dụng đơn, tăng áp bằng tuabin khí xả, dạng thùng, một hàng
xy-lanh thẳng đứng, làm mát gián tiếp hai vòng tuần hoàn, bôi trơn áp lực tuần hoàn
kín, khởi động bằng không khí nén, tự đảo chiều, điều khiển tại chỗ hoặc từ xa trên
buồng lái.
Thông số của máy chính:
– Số lượng 01
– Kiểu máy 6EL40
– Hãng sản xuất HANSHIN
– Công suất định mức, [N
e
] 2353/3200 kW/hp
– Vòng quay định mức, [n

đm
] 240 rpm
– Số kỳ, [τ] 4
– Số xy-lanh, [Z] 6

3
– Đường kính xy-lanh, [D] 400 mm
– Hành trình piston, [S] 800 mm
– Áp suất cháy lớn nhất, [P
z
] 130 kG/cm
2

– Suất tiêu hao nhiên liệu, [g
e
] 137 g/hp.h
– Suất tiêu hao dầu nhờn, [g
m
] 1,5 g/hp.h
– Thứ tự nổ 1 – 4 – 2 – 6 – 3 – 5
– Vòng quay lớn nhất, [n
max
] 245 rpm
– Vòng quay nhỏ nhất, [n
min
] 100 rpm
– Tốc độ trung bình của piston 6,4 m/s
– Khoảng cách giữa hai tâm xi lanh liên tiếp 660 mm
– Khoảng cách từ tâm xi lanh cuối đến bánh đà 1600 mm
– Chiều dài biên, [ l ] 1480 mm

– Bán kính khuỷu, [ R ] 400 mm
– Đường kính cổ trục, [ d
ct
] 326 mm
– Đường kính cổ biên, [ d
cb
] 326 mm

1.2.3. THIẾT BỊ KÈM THEO MÁY CHÍNH
1- Thiết bị gắn trên máy
Bơm nước ngọt làm mát nhiệt độ thấp 60m
3
/h, 21m.c.n Số lượng:01
Bơm nước ngọt làm mát nhiệt độ cao 60m
3
/h, 21m.c.n Số lượng:01
Bơm áp lực dầu bôi trơn máy chính 36m
3
/h, 5KG/cm
2
Số lượng:01
Mô tơ khí nén khởi động máy chính Số lượng:01
Tua bin tăng áp khí nạp Số lượng:01
Sinh hàn khí nạp Số lượng:01
Sinh hàn dầu nhờn hộp số Số lượng:01
Sinh hàn nước ngọt nhiệt độ cao Số lượng:01
Bơm dầu bôi trơn hộp số Số lượng:01
Bộ hâm máy chính trước khi khởi động Số lượng:01
2- Thiết bị kèm theo máy
Bơm dầu bôi trơn hộp số dự phòng Số lượng:01

Chai gió khởi động máy chính V=250 lít Số lượng:02
Sinh hàn nước máy chính Số lượng:01
Sinh hàn dầu nhờn máy chính Số lượng:01
Bơm nước biển làm mát máy chính 100m
3
/h, 20m.c.n Số lượng:01
Bơm nước biển làm mát MC dự phòng 100m
3
/h, 20m.c.n Số lượng:01

4
Bơm hâm máy chính trước khi khởi động 2,5m
3
/h, 20m.c.n Số lượng:1
Bơm nước ngọt l/m nhiệt độ thấp d/p 60m
3
/h, 21m.c.n Số lượng:01
Bơm nước ngọt l/m nhiệt độ cao d/p 60m
3
/h, 21m.c.n Số lượng:01
Bơm áp lực dầu bôi trơn MC d/p 30m
3
/h, 5KG/cm
2
Số lượng:01
Bơm dầu làm mát vòi phun MC 0,8m
3
/h, 2,5KG/cm
2
Số lượng:01

Bơm dầu làm mát vòi phun MC d/p 0,8m
3
/h, 2,5KG/cm
2
Số lượng:01
1.2.4. TỔ MÁY PHÁT ĐIỆN CCFJ100J
1 - Diesel lai máy phát
Diesel lai máy phát có ký hiệu 6135JSCA do Trung Quốc sản xuất, 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, khởi động bằng điện DC 24V.
Số lượng 03
Kiểu máy 6135JSCA
Hãng (Nước) sản xuất Trung quốc
Công suất định mức, [Ne] 135 cv
Vòng quay định mức, [n] 1500 v/p
Số kỳ, [τ] 4
Số xy-lanh, [Z] 6
2 - Máy phát điện
Số lượng 03
Hãng (Nước) sản xuất Trung Quốc
Kiểu 100SGC 3 pha
Công suất máy phát 100 kw
Vòng quay máy phát 1500 rpm
Điện áp 400/230 V
Tần số 50 Hz

1.2.5 CÁC TỔ BƠM
1– Tổ bơm nước chữa cháy
Số lượng 01
Kiểu Ly tâm nằm ngang

Ký hiệu CNLB100_100/250
MEZC200LK02
Hãng (Nước) sản xuất Iron pump Đan Mạch
Lưu lượng 80 m
3
/h

5
Cột áp 60 mcn
Kiểu động cơ điện AC, 3 pha
Công suất động cơ điện 30 kW
Tần số 50 Hz
2– Tổ bơm dùng chung
Số lượng 01
Kiểu Ly tâm nằm ngang tự hút
Ký hiệu CNLB100_100/250
MEZC200LK02
Hãng (Nước) sản xuất Iron pump Đan Mạch
Lưu lượng 80 m
3
/h
Cột áp 60 mcn
Kiểu động cơ điện AC, 3 pha
Công suất động cơ điện 30 kW
Tần số 50 Hz
3– Tổ bơm nước ngọt sinh hoạt
Số lượng 02
Kiểu Ly tâm
Ký hiệu CR3-12/IEC
Hãng (Nước) sản xuất Iron pump Đan Mạch

Lưu lượng 4 m
3
/h
Cột áp 40 mcn
Kiểu động cơ điện AC, 3 pha
Công suất động cơ điện 1 kW
Tần số 50 Hz
4– Tổ bơm vận chuyển dầu đốt
4.1- Bơm vận chuyển dầu FO
Số lượng 01
Kiểu Bánh răng
Ký hiệu ON3 / MEZ7BA 112M-06
Hãng (Nước) sản xuất Iron pump Đan Mạch
Lưu lượng 4,0 m
3
/h
Cột áp 30 mcn


Kiểu động cơ điện AC, 3 pha
Công suất động cơ điện 1,5 kW

6
Tần số 50 Hz
4.2- Bơm vận chuyển dầu DO
Số lượng 01
Kiểu Bánh răng
Ký hiệu ON1 / MEZ7AA 90L-4
Hãng (Nước) sản xuất Iron pump Đan Mạch
Lưu lượng 3,0 m

3
/h
Cột áp 30 mcn


Kiểu động cơ điện AC, 3 pha
Công suất động cơ điện 1,5 kW
Tần số 50 Hz
5– Tổ bơm vận chuyển dầu nhờn
Số lượng 01
Kiểu Bánh răng nằm ngang
Ký hiệu ON1 / MEZ7AA 90L-4
Hãng (Nước) sản xuất Iron pump Đan Mạch
Lưu lượng 3 m
3
/h
Cột áp 30 mcn


Kiểu động cơ điện AC, 3 pha
Công suất động cơ điện 1,5 kW
Tần số 50 Hz
6– Tổ bơm nước thải vệ sinh
Số lượng 02
Ký hiệu CLN40-40/200MEZ7BA 132S-2
Hãng (Nước) sản xuất Iron pump Đan Mạch
Lưu lượng 12,0 m
3
/h
Cột áp 40 mcn

Kiểu động cơ điện AC, 3 pha
Công suất động cơ điện 7,5 kW
Tần số 50 Hz
7– Bơm vận chuyển dầu bẩn
Số lượng 01
Ký hiệu ON3 / MEZ7BA112M-06
Hãng (Nước) sản xuất Iron pump Đan Mạch
Lưu lượng 3,7 m
3
/h

7
Cột áp 50 mcn
Công suất động cơ điện 2,2 kW
8– Bơm hút khô dằn
Số lượng 01
Ký hiệu CNL80-80/200MEZZBA160102
Hãng (Nước) sản xuất Iron pump Đan Mạch
Lưu lượng 65 m
3
/h
Cột áp 40 m
3
/h
Công suất động cơ điện 18,5 kW


1.2.6 CÁC TỔ QUẠT

1– Tổ quạt hút buồng máy + các van bướm chống cháy
Số lượng 02
Lưu lượng 9000 m
3
/h
Cột áp 30 mcn
Động cơ điện AC, 3 pha
Tần số 50 Hz
2– Tổ quạt thổi buồng máy + các van bướm chống cháy
Số lượng 02
Lưu lượng 21000 m
3
/h
Cột áp 30 mcn
Động cơ điện AC, 3 pha
Tần số 50 Hz
1.2.7. THIẾT BỊ PHÂN LY
1– Máy phân ly nước đáy tàu
Số lượng 01
Ký hiệu 15PPM
Lưu lượng 2 m
3
/h
Cột áp 3 kG/cm
2

Điện áp 380 V
0,8 kW
2– Bơm phục vụ phân ly (kèm theo máy phân ly)
– Số lượng 01

– Lưu lượng 2 m
3
/h


– Cột áp 30 mcn
1.2.8. CÁC THIẾT BỊ DIỆN

8
1– Tổ ắc-quy khởi động diesel lai máy phát
Số lượng 02
Số bình/tổ 02
Ký hiệu 6CTK–180
Hãng (Nước) sản xuất TIA SÁNG VIETNAM
Dung lượng 01 bình 12V–180Ah
Dung lượng cả tổ 24V–180Ah
2– Tổ ắc-quy chiếu sáng sự cố
Số lượng 01
Số bình/tổ 04
Ký hiệu 6CTK–180
Hãng (Nước) sản xuất TIA SÁNG VIETNAM
Dung lượng 01 bình 12V–180Ah
Dung lượng cả tổ 24V–360Ah
3– Tổ ắc-quy chiếu sáng hàng hải
Số lượng 01
Số bình/tổ 02
Ký hiệu 6CTK–180
Hãng (Nước) sản xuất TIA SÁNG VIETNAM
Dung lượng 01 bình 12V–180Ah
Dung lượng cả tổ 24V–180Ah

1.3. CÁC THIẾT BỊ HỆ THỐNG KHÍ NÉN
1– Tổ máy nén khí
Số lượng 01
Kiểu Piston 2 cấp
Hãng (Nước) sản xuất CSSC CHINA
Lưu lượng 20 m
3
/h
Áp suất 30 kG/cm
2

Kiểu động cơ điện AC, 3 pha
Công suất động cơ điện 5,5 kW
Vòng quay động cơ 2950 v/p
Tần số 50 Hz
2– Bình chứa không khí nén khởi động
Số lượng 02
Dung tích 02 x 250 lít

9
Áp suất 30 kG/cm
2

Hãng (Nước) sản xuất SKL GERMANY
3– Bình chứa không khí nén phụ
Số lượng 01
Dung tích 01 x 45 lít
Áp suất 30 kG/cm
2

Hãng (Nước) sản xuất SKL GERMANY
1.4. CÁC THIẾT BỊ CHỮA CHÁY BUỒNG MÁY
1– Trạm chữa cháy buồng máy cố định bằng CO
2

Số lượng trạm 01
Số lượng bình CO
2
06
Loại 10 lít


Áp suất bình 125 kG/cm
2


2– Bình bọt chữa cháy buồng máy AB–10
Số lượng 08
Kiểu Xách tay
Quy cách 10 lít/bình
3– Bình chứa chất tạo bọt chữa cháy
Số lượng 02
Quy cách 20 lit/bình
4– Bạt phủ dập cháy
Số lượng 01 tấm
Kiểu Phớt, amiang
1.5. CÁC THIẾT BỊ BUỒNG MÁY KHÁC
1– Cầu thang buồng máy
Tổng số lượng 05
Cầu thang chính 04

Cầu thang sự cố 01
2– Cửa thông biển
Số lượng 02
Kiểu Chấn song
3– Bàn nguội, tủ đựng dụng cụ
Số lượng 01
Kiểu Rời

10
Vật liệu CT3
4– Nồi hơi phụ
Số lượng 01
Kí hiệu AQ-16WHMS5Z
Quy cách 600 kg/h
6KG/cm
2

5– Chuông lệnh cơ giới, ống nói hai chiều
Số lượng 01 bộ
Kiểu chuông Chữ
Ống nói Hai chiều

1.6. TỔ MÁY PHÁT ĐIỆN SỰ CỐ
1- Diesel lai máy phát
Diesel lai máy phát có ký hiệu 4125JZCA do Trung Quốc sản xuất, là diesel 4
kỳ tác dụng đơn, một hàng xy-lanh thẳng đứng, không tăng áp, làm mát gián tiếp hai
vòng tuần hoàn, bôi trơn áp lực tuần hoàn kín, khởi động bằng điện DC 24V.
Số lượng 01
Kiểu máy 4125JZCA
Hãng (Nước) sản xuất Trung Quốc

Công suất định mức, [Ne] 45 cv
Vòng quay định mức, [n] 1500 v/p
Số kỳ, [τ] 4
Số xy-lanh, [Z] 4
2- Máy phát điện
Số lượng 01
Hãng (Nước) sản xuất Trung Quốc
Kiểu 50SGC 3 pha
Công suất máy phát 30 kW
Vòng quay máy phát 1500 v/p
Điện áp 400/230 V
Tần số 50 Hz





11
1.7. CÁC KÉT
1.3.1. Két dầu đốt dự trữ
– Số lượng 02
– Dung tích 02 x 146,7 m
3

– Kiểu két Đáy đôi
1.3.2. Két dầu đốt hàng ngày
– Số lượng 01
– Kiểu R ờ i
– Dung tích 5,5 m
3

1.3.3. Két lắng dầu đốt
– Số lượng 01
– Kiểu R ờ i
– Dung tích 11 m
3

1.3.4. Két dầu cặn bẩn
– Số lượng 01
– Kiểu Liền vỏ
– Dung tích 3 m
3

1.3.5. Két dầu bôi trơn dự trữ
– Số lượng 01
– Kiểu R ờ i
– Dung tích 6,365 m
3

12
CHƯƠNG 2

TÍNH SỨC CẢN VÀ THIẾT KẾ SƠ BỘ CHONG CHÓNG

2.1. Tính sức cản.
Theo phương pháp Papmiel.
Bảng 2.1


Thông số của tàu thiết kế

Giới hạn áp dụng của phương pháp

82,2=
T
B


)5,35,1( −=
T
B


57,5=
B
L


)114( −=
B
L


68,0
=
δ



)8,035,0(

−
=
δ


Theo phương pháp Papmiel công suất kéo được tính theo công thức :
EPS =
0
.
.
CL
vD
s

Trong đó :
D : Trọng lượng của tàu (tấn)
L : Chiều dài tàu (m)

s
v: Tốc độ của tàu (hl/h)
C
0
: Được tính theo công thức sau:
C
0
=
11
11
.
.

φ
λ
x
C

` Trong đó δφ .
1
L
B
= _ Hệ số đặc trưng về hình dáng thân tàu
B_ Chiều rộng tàu (m)

δ
_ Hệ số béo thể tích của tàu

1
λ_ Hệ số điều chỉnh về chiều dài tàu

1
λ=0,7 + 0,03. L

1
λ=1 nếu L > 100 (m)
X
1
_ hệ số kể đến ảnh hưởng của các phần nhô của tàu, phụ thuộc vào
số lượng đường trục. Trị số của x
1
lấy theo ( bảng 2.2)

13
Bảng 2.2
Số lượng đường trục 1 2 3 4
Hệ số x
1
1 1,05 1,075 1,1

Ta có bảng tính sức cản.
Bảng 2.3
No Đại lượng tính Công thức tính
Kí
hiệu
Đơn vị

Kết quả
v
1

v
2

v
3

1
Tốc độ tàu Giả thiết v
s

hl/h 10 12 14
2
Hệ số béo thể tích Lý lịch tàu C
B
0,68 0,68 0,68
3 Thể tích chiếm
nước của tàu
V = L.B.T.C
B
V

m
3
5295 5295 5295
4
Hệ số đặc trưng
cho hình dáng tàu
B
C
L
B
10=ψ
1,22 1,22 1,22
5
Tốc độ tương đối
của tàu
L
vv
s
ψ

.
1
=
1,177 1,423 1,648
6
Hệ số C
p
Tra đồ thị Papmiel C
p
94 90 84
7 Hệ số đặc trưng
cho phần nhô của
tàu
X
1
1 1 1
8 Hệ số điều chỉnh
chiều dài tàu
L.03,07,0 +=λ
0,981 0,981 0,981
9
Hệ số C
0
ψ
λ
.
.
1
0
x

C
C
p
=
83,523

79,969

74,637

10
Công suất kéo
0
3
.
.
CL
vV
EPS
s
=
EPS cv 720,41

1300,2

2212,1

11
Lực đẩy toàn phần
s

t
v
EPS
R
.75
=
R
t
kG 5403,1

8126,2

11851


14
Từ việc tính toán trên ta vẽ được đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa EPS (cv), R
t

với vận tốc của tàu v(hl/h)_ hình biểu diễn :
Tính tốc độ sơ bộ của tàu :
- Hiệu suất chong chóng giả thiết : 6,0=
cc
η
- Hiệu suấtdường trục giả thiết : 97,0=
dt
η
- Lượng công suất dự trữ của máy chính : 15%
- Công suất kéo của tàu : EPS = 0,85.N
e

.
dtcc
ηη . = 1583 (cv)
Tra đồ thị sức cản ta được các thông số sau :
- Lực cản toàn phần : R
t
= 9401 (kG)
- Vận tốc của tàu : v
s
= 12,8 (hl/h)
2.2. Thiết kế sơ bộ chong chóng.
2.2.1. Vật liệu làm chong chóng.
- Vật liệu làm chong chóng là hợp kim đồng thau :
+ Kí hiệu : AU-55-3-1
+ Giới hạn bền kéo :
[
]
500450 −=
k
σ (kG/cm
2
)
10
12
14
500
1000
1500
2000
2500

5000
10000
15000
20000
25000
0
EPS
Rt
EPS
Rt
15
+ Giới hạn bền nén :
[
]
600450 −=
n
σ (kG/cm
2
)
2.2.2. Hệ số dòng hút – dòng theo.
- TheoTaylo hệ số dòng hút, dòng theo được xác định như sau :
+ Hệ số dòng theo : 05,0.5,0
−
=
δ
ψ
= 0,29
Trong đó:

δ

: Hệ số béo thể tích (
δ
= 0,68)
+ Hệ số dòng hút : t = k.
ψ

Trong đó :
k : Hệ số phụ thuộc vào hình dáng, tiết diện bánh lái (với bánh lái có tiết
diện là hình chữ nhật k = 0,7-0,9) . Ta chọn k = 0,9
Kết quả : t = 0,261
2.2.3. Tính chọn số cánh chong chóng.
Bảng 2.4
No Đại lượng tính Cách xác định Kí hiệu Đơn vị Kết quả

1
Vận tốc khai thác
giả thiết
Giả thiết v
s
hl/h 12,8

2
Vận tốc khai thác
giả thiết
Giả thiết v m/s 6,588

3
Vận tốc dòng chảy
đến chong chóng
v

p
= v(1 – ψ) v
p
m/s 4,869

4
Vòng quay chong
chóng
240 v/ph n v/s 4

5 Sức cản của tàu Tra đồ thị R
t
kG 9401

6
Lực đẩy của chong
chóng
P =
xt
R
cc
)1( −

P kG 12721

7 Mật độ nước biển
ρ

Kg.s
2

/m
4
104,5

8
Hệ số lực đẩy theo
vòng quay
k
n
=
4
P
n
v
p
ρ

k
n
0,733


Từ kết quả bảng tính , ta thấy hệ số lực đẩy theo vòng quay k
n
< 1 vậy ta chọn số
cánh chong chóng z = 4

2.2.4. Chọn tỷ số chong chóng theo điều kiện bền.
Công thức tính :

θ
<
'
min
θ = 0,375.
3
4
'
3/2
max
'
10
.
.).(
PmZ
D
C
δ

Trong đó :
+ Số cánh chong chóng : z = 4
+ Hệ số vật liệu phụ thuộc vào vật liệu chế tạo chong chóng (là đồng thau
C
’
= 0,055)
+ Hệ số phụ thuộc vào hình dạng của loại tàu, với tàu hàng m
’
= 1,15
+ Lực đẩy của chong chóng P = 12721 (kG)
16

+
max
δ Chiều dầy lớn nhất của cánh đo tai vị trí bán kính : (0,6 – 0,8).R ;
nằm trong khoảng 1,008,0
−
=
δ
. Ta chọn 1,0
=
δ

+ D :đường kính sơ bộ chọn D = (0,7-0,8).T
+ Với T là chiều chìm tàu : T = 5,6 (m)
+ Ta có kết quả D = 3,9 (m)
Kết quả :
θ
= 0,29
Chọn : 4,0
min
=θ
2.2.5. Tính toán thiết kế chong chóng sử dụng hết công suất và đạt tốc độ tối đa.
- Công suất chong chóng tính theo lý thuyết :
1,1583 85,0
*
==
ccdtep
NN ηη (cv)
- Lập bảng tính : Bảng 2.5
STT

Đại lượng
tính
Công thức tính Kí hiệu Đơn
vị
Kết quả
1
v
2
v
3
v
1 Vận tốc tàu

s
v
hl/h 12 13 14
2 Vận tóc tàu
v

m/s 6,17 6,69 7,02
3
Vận tốc dòng
chảy đến tàu

p
v
m/s 4,382 4,75 5,117
4
Lực cản toàn
phần

Tra đồ thị sức
cản
R
t


kG 8126 9836 11850
5
Lực đẩy của
chong chóng
t
R
P
t
−
=
1

P kG 10996 13310 16035

6
Hệ số lực cản
tính theo
vòng quay

4
'
.
P
n

v
k
p
n
ρ
=

'
n
k
0,684 0,706 0,726
7
Tỷ số bước
thiết kế
p
λ
p
λ
0,422 0,435 0,465
8
Tỷ số bước
thực tế
a
pp
.
'
λλ =
a = 1,05

'

p
λ
0,443 0,454 0,488
9
Đường kính
tối ưu
n
v
D
p
p
opt
.
'
λ
=
D
opt
m 2,474 2,618 2,62
10 Hệ số k
1

k
1
0,176 0,17 0,205
11 Tỷ số
H/D
H/D 0,72 0,74 0,83
12 Tỷ số
p

η
p
η
0,536 0,546 0,55
13 Hiệu suất
ψ
ηη
−
−
=
1
1
.
'
t
pp

0,558 0,568 0,572
14 Công suất
'
.75
.
p
e
p
vP
N
η
=

N
p
1199 1544 1989
15 Sai số
100.
*
p
pp
N
NN −

∆

31.98 2,526 20,4
)1.( ψ−= vv
p
17

Kết luận
+ Ta có : với
∆
< 3% nên vận tốc thiết kế là : 13
=
v (hl/h)
+ Đường kính chong chóng thiết kế là : D = 2,618 ( m)

2.2.6. Kiểm tra tỷ số đĩa theo điều kiện chống xâm thực.
+ Điều kiện chống xâm thực.

( )

2
1
min

130
pp
c
Dn
P
Kξ
θθ =≥
Bảng 2.6
No Hạng mục tính Ký hiệu

Đơn vị Công thức - cách xác định Giá trị
1 Hệ số đặc trưng cho
trọng tải của tàu
1
ξ

1,3

2 Hệ số đặc trưng cho xâm
thực của chong chóng
K
c
Tra đồ thị phụ thuộc vào
số cánh z, H/D,
p
λ

0,22

3 Tỷ số bước H/D H/D Bảng 0,74

4 Tỷ số
p
λ
Bảng 0,435

5 Vòng quay chong chóng n
p
v/s Theo lý lịch máy 4

6 Đường kính chong chóng D
p
m Bảng 2,618

7 Áp suất tuyệt đối tĩnh tại vị
trí đặt chong chóng
P kG/m
2

P = P
0
+
γ
.h
p
- P
d

8 Áp suất trên mặt thoáng P
0

kG/m
2
10330

9 Áp suất hơi bão hoà tại 20
0
C P
d
kG/m
2
238

10 Tỷ trọng riêng của nước
biển
γ

kG/m
3
1025

11 Độ ngập sâu của chong
chóng trong nước biển
h
p
m H

p
= 0,65.T 3,575

12
Tỷ số đĩa
min
θ
min
θ


( )
2
1
min

130
pp
c
Dn
P
Kξ
θ =
0,27


Kết luận :
+
min
θθ ≥ tỷ số đĩa đã chọn phù hợp và thoả mãn điều kiện chống xâm thực

2.2.7. Tính trọng lượng của chong chóng.
+ Trọng lượng chong chóng được xác định theo công thức :



3
0
6,0
0
2
6,0
3
4
59,071,0.10.22,6
10.4
dl
D
e
D
d
D
b
D
z
G
ppp
p
γγ +

















−+








= (*)




18

Bảng 2.7
No Hạng mục tính Ký hiệu

Đơn vị Công thức – cách xác định Giá trị

1 Đường kính chong chóng D
p

m Theo kết quả bảng
2
Đường kính trung bình của
củ chong chóng
d
0
m
d
0
= (0,16 – 0,22).D
p
Chọn d
0
= 0,19.D
p

0,4974

3
Chiều dài của củ chong
chóng
l m

l = (0,2 – 0,8).D
p
Chọn l = 0,2.D
p

0,5236

4
Chiều dầy của đỉnh chong
chóng
e
m
m
(
)
100
.50.08,0
pp
m
DD
e
−
=
0,01
5
Chiều dầy cánh tại tiết diện
0,6.R
e
0,6
m e

0,6
= e
0
– 0,6.(e
0
– e
m
) 0,06
6
Chiều dầy cánh giả định tại
củ chong chóng
e
0
m e
0
= (0,04 – 0,055).D
p
0,144
7
Trọng lượng riêng của đồng
thau
γ

kG/m
3
8600
8
Chiều rộng của tiết diện
cánh tại bán kính 0,6.R
b

0,6
m
z
D
d
D
b
p
p
484,053,0
.
0
6,0








−
=
θ

0,5976

9
Trọng lượng của chong
chóng

G kG Xác định theo công thức (*) 3444


















19
CHƯƠNG 3

THIẾT KẾ HỆ TRỤC

3.1. SỐ LIỆU CHÍNH
3.1.1 Máy chính
+ Kiểu máy 6LE40
+ Công suất khai thác lớn nhất: 3200 cv
+ Vòng quay ứng với công suất: 245 v/ph
+ Công suất khai thác lâu dài: 2720 cv

+Vòng quay ứng với công suất: 240 v/ph
3.1.2 Chân vịt
+ Kiểu 4 cánh
+ Đường kính 2,618 m
+ Khối lượng 3444 kg
3.2. CẤP THIẾT KẾ, LUẬT ÁP DỤNG, TÀI LIỆU THAM KHẢO
3.2.1 Cấp thiết kế
Hệ trục và thiết bị hệ trục được tính toán thiết kế thoả mãn tương ứng cấp Biển
không hạn chế theo Quy phạm phân cấp và đóng tàu biển vỏ thép 2003 (TCVN6259-3 :
2003) .
3.2.2 Luật áp dụng
Quy phạm phân cấp và đóng tàu biển vỏ thép – 2003: Phần 3: Hệ thống máy tàu –
TCVN 6259-3 : 2003 [1]
3.2.3. Tài liệu tham khảo
[1] - TCVN 6259-3: 2003
[2] - Thiết kế trang trí hệ thống động lực tàu thuỷ (Đặng Hộ) – 1983
3.2. BỐ TRÍ TRỤC
Hệ trục được đặt trong mặt phẳng dọc tâm, song song và cách mặt phẳng cơ bản
(đường cơ bản) 2000 mm
Hệ trục bao gồm 01 đoạn trục chong chóng và 01 đoạn tục trung gian, với tổng
chiều dài (tính từ mút mũ thoát nước tới mút mặt bích trục trung gian nối vớ động cơ
chính ) 8715 mm
Trục trung gian có kết cấu kiểu bích liền. Trục được đặt trên 01 gối đỡ với bạc có
kết cấu kiểu ba-bit, bôi trơn bằng dầu. Vật liệu làm trục thép 35. Chiều dài trục (được tính
từ mút các mặt bích, không tính phần gờ định tâm) 4590 mm
Trục chong chóng có kết cấu kiểu bích liền. Trục được đặt trong ống bao trục, trên
hai gối đỡ có kết cấu kiểu bạc cao su. Hai gối đỡ được bôi trơn và làm mát bằng nước
ngoài tàu, trích từ hệ thống làm mát chung. Vật liệu làm trục thép35. Chiều dài trục ( tính
từ mút mặt bích tới mút mũ thoát nước chân vịt) 4125 mm.

3.3. TÍNH CÁC THÔNG SỐ HỆ TRỤC
20

3.3.1 Đường kính trục chân vịt
Bảng 3.1
No.

Hạng mục tính toán Ký hiệu

Đơn vị Công thức – cách xác định Giá trị

1 Công suất N
e
cv Lấy theo MOR 2353

2 Vòng quay n v/ph Ứng với MOR 245

3 Hệ số k
2
Theo 6.2.4-1, [1] 1,26

4 Giới hạn bền kéo T
s
kG/cm
2

Thép 35 590

5 Hệ số K Theo 6.2.4-1, [1] 1

6
Đường kính trục tính
toán
d
s
mm
3
2
160
560
100 K
Tn
N
kd
s
e
s








+

=

240

7
Đường kính thiết kế d
s
mm Thiết kế chỉ định 320


3.3.2. Đường kính trục trung gian
Bảng 3.2
No Hạng mục tính toán Ký hiệu

Đơn vị Công thức – cách xác định Giá trị

1 Công suất N
e
cv Lấy theo MOR 2353

2 Vòng quay N Ứng với MOR 245

3 Hệ số F
1
Theo 6.2.2-1, [1] 100

4 Hệ số k
1
Theo 6.2.2-1, [1] 1,0

5 Giới hạn bền kéo T
s
N/mm
2

Thép 35 590

6
Hệ số K Theo 6.2.2-1, [1] 1

7
Đường kính trục tính
toán
d
0
mm
3
110
160
560
K
Tn
N
kFd
s
e









+
=

192,84

8
Đường kính thiết kế

d
0
mm Thiết kế chỉ định 290


3.4. THIẾT BỊ HỆ TRỤC
3.4.1 Chiều dầy áo bọc trục
Bảng 3.3
No Hạng mục tính toán Ký hiệu Đơn vị Công thức – cách xác định

Giá rị

1
Đường kính tính toán
của trục chong chóng
d
s
mm Mục 3.3.1-6 240

2 Chiều dầy áo bọc trục t
1
mm
t
1
= 0,03.d
s
+ 7,5
Theo 6.2.8, [1]
14,7

3
Chiều dầy thiết kế

t
1
mm Thiết kế chỉ định 16


21
3.4.2. Đường kính Bu-lông khớp nối trục trung gian và trục chân vịt
Bảng 3.4
No Hạng mục tính toán Ký hiệu Đơn vị Công thức – cách xác định

Giá trị
1
Vật liệu bu-lông Thiết kế chỉ định Thép45

2

Đường kính tính toán
của trục trung gian
d
0
mm
Mục 3.3.2-7 192,84

3 Số bu-lông nối n cái Thiết kế chỉ định 8

4 Đường kính vòng chia D mm Thiết kế chỉ định 650

5
Giới hạn bền kéo vật
liệu trục trung gian
T
s
N/mm
2
Thép 35
590

6
Giới hạn bền kéo vật
liệu bu-lông
T
b
N/mm
2
Thép 45
680

7 Đường kính bu-lông d
b
mm
( )
b
s
b
TDn
Td
d

160
.65,0
3
0
+
=
Theo 6.2.8, [1]
25,35

8 Đường kính thiết kế d
b
mm Thiết kế chỉ định 50


3.4.3. Then chân vịt
Bảng 3.5
No Hạng mục tính toán Ký hiệu

Đơn vị Công thức – cách xác định Giá trị
1 Vật liệu then Thiết kế chi định Thép45

2
Chiều rộng then chân
vịt
b cm Thiết kế chỉ định 6,5

3 Chiều cao then chân vịt

h cm Thiết kế chỉ định 3,57

4 Đoạn cắt vát của then r cm Thiết kế chỉ định 0,12

5
Độ côn trục nơi lắp
then
k cm Thiết kế chỉ định 1:12

6
Đường kính trung bình
đoạn côn lắp then
d cm Thiết kế chỉ định 27,5

7
Công suất truyền liên
tục lớn nhất
N
e
cv Theo lý lịch máy 3200

8
Vòng quay tính toán
của hệ
n v/p Theo lý lịch máy 245

9 Giới hạn chảy vật liệu
σ

kG/cm
2

3400

10
Chiều dài tính toán
toàn bộ của then chân
vịt
L
s
cm
( )
b
rhdn
N
l
e
s
+
−

=
2 5,0
.10.648,28
4
σ

30,535

11 Chiều dài then L
t
cm Thiết kế chỉ định 45



3.4.4. Chiều dầy bích nối trục
22
Bảng 3.6
No Hạng mục tính toán Ký hiệu

Đơn vị Công thức – cách xác định Giá trị
1
Đường kính trục trung
gian tính toán giả định
d
0
mm Theo 3.3.2-7 192,84

2
Hệ số tính toán đường
kính trục

k
1
mm
Được xác định theo 6.2.9-
4, [1]
1,0

3 Hệ số xét đến trục rỗng K Theo 6.2.9-4, [1] 1,0

4
Giới hạn bền kéo danh
nghĩa của vật liệu trục
T
s
N/mm
2
Thép 35 590

5
Hệ số tính chọn đường
kính
F
1

Được xác định theo bảng
3/6.1, [1]
100

6
Vật liệu chế tạo bích

trục
Thiết kế chỉ định thép 35

7
Đường kính bulông
bích nối tính toán
d
b
mm Theo 3.4.2-7 25,35

8
Chiều dầy bích nối tính
theo d
0

b
d
mm b
d
= 2.d
b
50,7

9 Chiều dầy bích nối b mm 60

10 Chiều dầy bích nối b
mm

Thiết kế chỉ định 60

3.4.4. Chiều dài bạc
Bảng 3.7
No Hạng mục tính toán Ký hiệu Đơn vị Công thức – Cách xác định

Giá trị

1 Vật liệu làm bạc trục Thiết kế chỉ định Cao su

2
Đường kính trục chân
vịt tính toán
d
s
mm Mục 3.3.1-7 240

3
Chiều dài tối thiểu bạc
đỡ sau cùng trục chân
vịt theo tính toán
L
1
mm L
1
= 4.d
s
960

4
Đường kính thực của

trục chân vịt
d
cv
mm Thiết kế chỉ định 320

5
Chiều dài tối thiểu bạc
đỡ sau cùng trục chân
vịt theo trục thực
L
2
mm L
2
= 3.d
cv
960

6
Chiều dài tối thiểu bạc
đỡ sau cùng trục chân
vịt
L mm L = max(L
1
, L
2
) 960

7
Chiều dài bạc đỡ sau
trục chân vịt

L
t
mm Thiết kế chỉ định 1200

8
Chiều dài bạc đỡ trước
trục chân vịt
L
s
mm Thiết kế chỉ định 320


3.4. ÁP LỰC TÁC DỤNG LÊN GỐI ĐỠ
23
3.4.1. Phụ tải trên gối đỡ
1 Sơ đồ tính
Hệ trục thực trong bài toán tải trọng được xem như một dầm siêu tĩnh, nhiều nhịp,
được đỡ trên nhiều điểm đỡ. Một đầu lắp ghép với chong chóng xem như tự do (đoạn dầm
treo), một đầu nối với gối chặn lực đẩy được xem như cố định (ngàm cứng). Với quan
điểm trên, sơ đồ tải trọng hệ trục được xác định như sau:

2. Số liệu tính toán
Chiều dài đoạn K l
p
= 1037 mm
Chiều dài đoạn dầm treo l
0
= 1625 mm
Chiều dài nhịp No.1 l
1
= 3450 mm
Chiều dài nhịp No.2 l
2
= 2235 mm
Chiều dài nhịp No.3 l
3
= 1405 mm
Trọng lượng chân vịt Q = 2494 kG
Tỷ trọng vật liệu làm trục
γ
= 7,85.10
-3
kG/cm
3

3.4.2. Mômen tại gối đỡ

2
332

3
3
3
23332221
3
2
3
12221110
2
0
0
.84
).(
4
.)(2.
).(
4
.).(2.
)
2
.(
lqMM
ll
q
lMllMlM
ll
q
lMllMlM
ql
lQM

p
−=+
+−=+++
+−=+++
+−=

Kết quả :
M
0
= -259218 kG.cm
M
1
= 14813,5 kG.cm
M
2
= -29742 kG.cm
M
3
= 2089,3 kG.cm




l
0
l
l
1
l
2

l
3
G
q
R0 R1 R2 R3
M0 M1 M2 M3
0 1 2 3
24
3.4.3. Phản lực tác dụng lên gối trục

3
233
3
2
12
3
23
21
2
1
01
2
1221
1
1
01
1
00
2
.

2
.
2
.
2
l
MMl
qR
l
MM
l
MM
ll
qR
l
MM
l
MMll
qR
l
MM
ql
qlQR
−
−=
−
−
−
+
+

=
−
−
−
+
+
=
−
+++=

Kết quả :
R
0
= 5401,7 kG
R
1
= 673,7 kG
R
2
= 1367,8 kG
R
3
= 137,3 kG

3.4.5. Áp lực riêng tác dụng lên gối trục
Bảng 3.8
No. Hạng mục tính toán Ký hiệu

Đơn vị Công thức – cách xác định Giá trị
1 Chiều dài bạc đỡ sau L

s
cm Mục 3.4.4-7 120

2 Chiều dài bạc đỡ trước L
t
cm Mục 3.4.4-8 32

3
Lực tác dụng lên bạc
đỡ sau trục chân vịt
P
s
kG P
s
= R
0
5401,7

4
Lực tác dụng lên bạc
đỡ trước trục chân vịt
P
t
kG P
t
= R
1
673,7

5 Số múi của bạc n Thiết kế chỉ dịnh 8

6 Bề rộng của múi bạc b cm Theo thiết kế 8,8

7
Áp lực riêng trên bạc
đỡ sau
p
s
kG/cm
2
bL
n
P
p
s
s
s
)
2
cos21(
2
π
+
=
2,457

8
Áp lực riêng trên bạc
đỡ trước
p

t
kG/cm
2
bL
n
P
p
t
t
t
)
2
cos21(
2
π
+
=
1,196

9 Áp lực riêng cho phép [p] kG/cm
2
Theo áp lực cho bạc cao su 2,5





3.5. NGHIỆM BỀN HỆ TRỤC
25
3.5.1 Tính nghiệm hệ số an toàn trục chong chóng

Bảng 3.9
No Hạng mục tính toán Ký hiệu Đơn vị Công thức – cách xác định Giá trị

1
Giới hạn bền chảy của
vật liệu làm trục
ch
σ
kG/cm
2
Với vật liệu là thép 35 3200

2
Mô men chống xoắn
của trục chong chóng
W
x
cm
3
16
3
x
s
d
W
π
=
6430

3 Mô men xoắn của trục M

x
kG.cm
M
x
=71620.
n
N
e

954933,3

4
Ứng suất tiếp do mô
men xoắn gây ra
x
τ
kG/cm
2
x
W
x
x
M
=τ
148,5

5
Mô men chống uốn của
trục
W

u
cm
3
32
3
u
s
d
W
π
=
3215

6
Mô men lớn nhất trên
đoạn trục
M
u
kG.cm M
u
= M
0
259318

7
Ứng suất lớn nhất trên
trục chong chóng
u
σ
kG/cm

2
u
W
u
u
M
=σ
80,66

8
Diện tích tiết diện của
trục chong chóng
F cm
2
4
2
s
d
F
π
=
803,84

9 Lực đẩy chong chóng P kG Theo phần 2 13310

10
Ứng suất nén do lực
đẩy gây ra
n
σ

kG/cm
2
F
P
n
=σ
16,558

11
Ứng suất do lắp ráp
không chính xác gây ra
lr
σ
kG/cm
2
)300150( −=
lr
σ
300

12 Ứng suất pháp của trục
σ
kG/cm
2
lrnu
σσσσ ++=
397,218

13 Ứng suất tương đương
td

σ
kG/cm
2
22
3
xtd
τσσ +=
473,22

14 Hệ số an toàn của trục n
td
ch
n
σ
σ
=
6,762

15 Hệ số an toàn cho phép [n] n = (2,8 – 5,5) 2,8




Kết luận :
Vậy hệ số an toàn tính cho kết quả lớn hơn giá trị định mức. Trục đủ bền

3.5.2. Tính nghiệm hệ số an toàn của trục trung gian