ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐỘNG LỰC TÀU THỦY THIẾT KẾ TRANG TRÍ HỆ THỐNG ĐỘNG LỰC TÀU HÀNG KHÔ 12500 TẤN

Cộng hòa xã hội chủ nghĩa việt nam
Độc lập - Tự do - Hạnh phúc
&
BỘ GIÁO GIỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ GIAO THÔNG VẬN TẢI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI
KHOA CƠ KHÍ - ĐÓNG TÀU




ĐỒ ÁN THIẾT KẾ MÔN HỌC:
THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐỘNG LỰC TÀU THỦY


THIẾT KẾ TRANG TRÍ HỆ THỐNG ĐỘNG LỰC
TÀU HÀNG KHÔ 12500 TẤN LẮP MÁY
AKASAKA-MISHUBISHI-7UEC33LS ΙΙ




Giáo viên hướng dẫn: Th.s NGUYỄN ANH VIỆT
Sinh viên: TRẦN ĐẠI DƯƠNG
Lớp: MTT-44-ĐH1






Hải Phòng – 2007

ĐỀ BÀI:


THIẾT KẾ TRANG TRÍ HỆ THỐNG ĐỘNG LỰC
TÀU HÀNG 12500 TẤN
LẮP MÁY AKASKA-MITSUBISHI – 7UEC33LS ΙΙ

MỤC LỤC

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
1.1. GIỚI THIỆU CHUNG 2
1.1.1. Loại tàu, công dụng 2
1.1.2. Vùng hoạt động, cấp thiết kế 2
1.1.3. Các thông số chủ yếu của tàu 2
1.1.4. Luật và công ước áp dụng 2
1.2. TỔNG QUAN VỀ TRANG TRÍ ĐỘNG LỰC 3
1.2.1. Bố trí buồng máy 3
1.2.2. Máy chính 3
1.2.3. Thiết bị kèm theo máy chính 3
1.2.4. Tổ máy phát điện 4
1.2.5. Các thiết bị động lực khác 4
1.2.6. Tổ máy phát điện sự cố 11
CHƯƠNG 2: SỨC CẢN VÀ THIẾT KẾ SƠ BỘ CHONG CHÓNG 12
2.1. SỨC CẢN 13
2.1.1. Các kích thước cơ bản 13
2.1.2. Sức cản tàu theo phương pháp papmiel 13
2.1.2. Xác định sơ bộ tốc độ tàu cho thiết kế chong chóng 15
2.2. THIẾT KẾ CHONG CHÓNG 15
2.2.1. Chọn vật liệu chế tạo chong chóng. 16
2.2.2. Hệ số dòng theo và hệ số hút. 17
2.2.3. Chọn số cánh của chong chóng. 17
2.2.4. Chọn tỉ số đĩa theo điều kiện bền. 17
2.2.5. Nghiệm lại vận tốc tàu để chong chóng sử dụng hết công suất. 17
2.2.6. Nghiệm bền chong chóng 18
2.2.7 Xác định khối lượng và kích thước chong chóng. 19

CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ HỆ TRỤC 21
3.1. DỮ KIỆN PHỤC VỤ THIẾT KẾ 22
3.1.1. Số liệu ban đầu 22
3.1.2. Luật áp dụng, tài liệu tham khảo, cấp thiết kế 22
3.1.3. Bố trí hệ trục 22
3.2. ĐƯỜNG KÍNH TRỤC 23
3.2.1. Đường kính trục chong chóng 23
3.2.2. Đường kính trục trung gian 23
3.3. THIẾT BỊ TRỤC 24
3.3.1. Chiều dày áo bọc trục 24
3.3.2. Đường kính bu lông khớp nối trục trung gian và trục chong chóng 24
3.3.3. Then chong chóng 25
3.3.4. Chiều dày bích nối trục 25
3.3.5. Chiều dày bạc 26
3.4. ÁP LỰC TÁC DỤNG TRÊN GỐI ĐỠ 27
3.4.1. Phụ tải trên gối đỡ 27
3.4.2. Mô men tại gối đỡ 28
3.4.3. Tính phản lực tại các gối đỡ 28
3.4.4. Nghiệm bền hệ trục 28
3.4.5. Áp lực tác dụng lên gối đỡ 32
CHƯƠNG 4: DAO ĐỘNG NGANG 34
4.1. MỤC ĐÍCH, PHƯƠNG PHÁP VÀ SƠ ĐỒ TÍNH 35
4.1.1. Mục đích 35
4.1.2. Sơ đồ tính 36
4.2. BẢNG TÍNH VÀ KẾT QUẢ 37
4.2.1. Tần số dao động ngang 38
4.2.2. Bảng kết quả tính 39
4.2.3. Hệ số dư lượng K: 40
CHƯƠNG 5: DAO ĐỘNG XOẮN 41
5.1. DỮ KIỆN PHỤC VỤ THIẾT KẾ 41

5.1.1. Luật áp dụng và tài liệu tham khảo 41
5.1.2. Máy chính 41
5.1.3. Chong chóng 42
5.1.4. Trục 42
5.2. MÔ HÌNH TÍNH DAO ĐỘNG 42
5.2.1. Mô-men quán tính khối lượng 42
5.2.2. Độ mềm các đoạn trục 43
5.2.3. Thành lập hệ thống dao động xoắn tương đương 44
5.3. DAO ĐỘNG XOẮN TỰ DO 45
5.3.1. Hệ thống không thứ nguyên nhiều khối lượng 46
5.3.2. Dao động 1 nút (Hệ thống 2 khối lượng) 47
5.4. DAO ĐỘNG XOẮN CƯỠNG BỨC 51
5.4.1. Cấp điều hòa mô-men kích thích 51
5.4.2. Vòng quay cộng hưởng 52
5.4.3. Góc lệch pha giữa các xy-lanh 52
5.4.4. Tổng biên độ dao động hình học tương đối 53
5.4.5. Công của mô men điều hoà cưỡng bức 55
5.4.6. Công của các mô men cản 56
5.4.7. Biên độ cộng hưởng A1R 57
5.4.8. Tổng ứng suất xoắn trên trục khi cộng hưởng 58
5.4.9. Ứng suất cho phép của trục 59
5.4.10. Kết luận về vùng cấm quay 59
CHƯƠNG 6: CÁC HỆ THỐNG 60
6.1. GIỚI THIỆU CHUNG 61
6.2. HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU 61
6.2.1. Két dự trữ 61
6.2.2. Dung tích két dầu trực nhật 62
6.2.3. Dung tích két dầu lắng 62
6.2.4. Tính chọn bơm trực nhật DO 63
6.2.5. Tính chọn bơm vận chuyển dầu đốt FO 63

6.2.6. Tính chon máy lọc dầu 63
6.2.7. Nguyên lí hoạt động 64
6.3. HỆ THỐNG DẦU BƠI TRƠN 64
6.3.1. Dung tích két dầu bôi trơn 64
6.3.2. Tính chon máy lọc dầu 65
6.3.3. Nguyên lí hoạt động 65
6.3.4. Hệ thống dầu bẩn 65
6.4. HỆ THỐNG NƯỚC LÀM MÁT 66
6.4.1. Nhiệm vụ - yêu cầu 66
6.4.2. Nguyên lý hệ thống 66
6.4.3. Tính toán hệ thống 67
6.5. HỆ THỐNG KHÔNG KHÍ CAO ÁP 65
6.5.1. Thể tích bình chứa khí nén 69
6.5.2. Tính sản lượng của máy nén khí 69
6.5.3. Nguyên lí làm việc 69
6.6. HỆ THỐNG HÚT KHÔ- DẰN 70
6.7. HỆ THỐNG THÔNG GIÓ BUỒNG MÁY 70
6.7.1. Tính lượng không khí cần đưa vào buồng máy 71
6.8. HỆ THỐNG KHÍ XẢ 72
6.9. HỆ THỐNG CHỮA CHÁY BẰNG NƯỚC 73
6.9.1. Tính chọn bơm chữa cháy 47
6.9.2. Tính đường kính ống cứu hoả 73



- 1 -

CHƯƠNG 1:

TỔNG QUAN

- 2 -
1.1. GIỚI THIỆU CHUNG
1.1.1. Loại tàu, công dụng
Tàu hàng khô sức chở 12500 tấn là loại tàu vỏ thép, đáy đôi, kết cấu hàn
điện hồ quang, một boong chính. Tàu được thiết kế trang bị 01 diesel chính 2 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 đọng, cấp thiết kế
Vùng hoạt động của tàu: Tàu hoạt động trên tuyến quốc tế thuộc vùng
biển Cấp không hạn chế. Quy phạm phân cấp và đóng tàu biển vỏ thép Việt
Nam 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
Quy phạm phân cấp và đóng tàu biển vỏ thép Việt Nam 2003.
1.1.3. Các thông số chủ yếu của tàu
– Chiều dài lớn nhất L
max
= 136,4 m
– Chiều dài giữa hai trụ L
pp
= 126 m
– Chiều dài đường nước thiết kế L
WL

= 130,52 m
– Chiều rộng thiết kế B = 20,2 m
– Chiều cao mạn D = 11,35 m
– Chiều chìm toàn tải d = 8,35 m
– Lượng chiếm nước Disp = 16428 tons
– Máy chính 7UEC33LS
– Công suất H = 3965/5392,3 kW/hp
– Vòng quay N = 215 (rpm)
1.1.4. Luật và công ước áp dụng
[1]– Quy phạm phân cấp và đóng tàu biển vỏ thép do Đăng kiểm Việt
nam ban hành năm 1997.
[2]– MARPOL 1973/78 (có sửa đổi).
[3]– Bổ sung sửa đổi 2003 của MARPOL.
[4] – Công ước quốc tế về sự an toàn sinh mạng con người trên biển
1974 ( SOLAS ) và sửa đổi 1991.
[5] – Công ước quốc tế về đường nước chở hàng 1966 và nghị định
1988.
[6] – Các quy định quốc tế về tránh va trên biển 1972 và sửa đổi 1981.
[7] – Quy phạm và Quy định bảo vệ bờ biển Mỹ đối với tàu treo cờ nước
ngoài.
[8] – Các quy định thẩm quyền qua Kênh Suez
[9] – Các quy định qua Kênh Panama

- 3 -
1.2. TỔNG QUAN VỀ TRANG TRÍ ĐỘNG LỰC
1.2.1. Bố trí buồng máy
Buồng máy được bố trí từ sườn 08 (Sn8) đến sườn 30 (Sn30). Trong
buồng máy lắp đặt 01 máy chính và các thiết bị phục vụ hệ thống động lực, hệ
thống ống toàn tàu. Ngoài ra còn bố trí 2 tổ máy phát điện, các bơm hệ thống
động lực.

Buồng máy có các kích thước chính:
– Chiều dài: 15,84 m
– Chiều rộng trung bình: 10,05 m
– Chiều cao trung bình: 8,65 m.
1.2.2. Máy chính
Máy chính có ký hiệu 7UEC33LS do hãng AKASAKA-MISUBISHI,
Nhật Bản sản xuất, là động cơ diesel 2 kỳ tác dụng đơn, tăng áp bằng tubin,
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 7UEC33LS
– Hãng sản xuất AKASAKA-MISUBISHI
– Công suất định mức, [H] 3965/5392,3 kW/hp
– Vòng quay định mức, [N] 215 rpm
– Số kỳ, [τ] 2
– Số xy-lanh, [Z] 7
– Đường kính xy-lanh, [D] 330 mm
– Hành trình piston, [S] 1050 mm
– Khối lượng động cơ [G] 68 tons
– Chiều dài bao lớn nhất [Le] 5208 mm
– Chiều rộng bệ động cơ [We] 1900 mm
– Chiều cao [He] 4301 mm
1.2.3. Thiết bị kèm theo máy chính
– Bơm LO bôi trơn máy chính 01 cụm
– Bơm nước ngọt làm mát 01 cụm
– Bơm nước biển làm mát 01 cụm
– Bầu làm mát dầu nhờn 01 cụm
– Bầu làm mát nước ngọt 01 cụm

– Bơm tay LO trước khởi động 01 cụm

- 4 -
– Các bầu lọc 01 cụm
– Bơm chuyển nhiên liệu thấp áp 01 cụm
– Bình chứa khí nén khởi động 02 bình
– Bầu tiêu âm 01 cụm
1.2.4. Tổ máy phát điện
1-Diesel lai máy phát
Diesel lai máy phát có ký hiệu 6NY16L-UN do hãng YANMAR
(JAPAN) sản xuất, là diesel 4 kỳ tác dụng đơn, một hàng xy-lanh thẳng đứng,
có tăng áp, làm mát gián tiếp hai vòng tuần hoàn, bôi trơn áp lực tuần hoàn kín,
khởi động bằng điện và khí nén
– Số lượng 02
– Kiểu máy 6NY16L-UN
– Hãng (Nước) sản xuất YANMAR JAPAN
– Công suất định mức, [Ne] 355/482,8 kW/hp
– Vòng quay định mức, [n] 1200 rpm
– Số kỳ, [τ] 4
– Số xy-lanh, [Z] 6
2-Máy phát điện
– Số lượng 02
– Kiểu AC- không chổi than
– Công suất máy phát 300 kVA
– Vòng quay máy phát 1200 rpm
3-Thiết bị kèm theo mỗi tổ máy phát điện
– Bơm LO bôi trơn máy 01 cụm
– Bơm nước ngọt làm mát 01 cụm
– Bơm nước biển làm mát 01 cụm
– Bầu làm mát dầu nhờn 01 cụm

– Bầu làm mát nước ngọt 01 cụm
– Các bầu lọc 01 cụm
– Bầu tiêu âm 01 cụm
– Ống bù hòa giãn nở 01 cụm
1.2.5. Các thiết bị động lực khác
1-Các két
1– Két dầu đốt dự trữ
2– Két dầu FO hàng ngày

- 5 -
3– Két dầu DO hàng ngày
4– Két dầu cặn FO
5– Két dự trữ dầu bôi trơn
6– Két lắng dầu FO
7– Két tuần hoàn dầu bôi trơn


8– Két lắng dầu bôi trơn
9– Két dầu thải
10– Két nước ngọt giãn nở
11– Két dầu bẩn


2-Các tổ bơm
a–Bơm nước biển làm mát
– Số lượng 02
– Kiểu M.D.V.Cent
– Ký hiệu FEV–150E
– Lưu lượng 180 m
3

/h
– Cột áp 20 m.c.n
– Công suất động cơ điện 15 kW
– Vòng quay động cơ 1450 v/p
– Tần số 50 Hz
b–Bơm nước ngọt làm mát
– Số lượng 02
– Kiểu M.D.H.Cent
– Ký hiệu BHR–65
– Lưu lượng 34 m
3
/h
– Cột áp 25 m.c.n
– Công suất động cơ điện 11 kW
– Vòng quay động cơ 1448 v/p
– Tần số 50 Hz
c–Bơm cấp dầu đốt
– Số lượng 02
– Kiểu M.D.H.G
– Lưu lượng 1,6 m
3
/h
– Cột áp 0,98 MPa
– Công suất động cơ điện 1,5 kW
– Vòng quay động cơ 2900 v/p

- 6 -
d–Bơm tuần hoàn dầu đốt
– Số lượng 02
– Kiểu M.D.H.G

– Lưu lượng 2,4 m
3
/h
– Cột áp 1,0 MPa


– Công suất động cơ điện 1,5 kW
– Vòng quay động cơ 2900 v/p
e–Bơm dầu bôi trơn máy chính
– Số lượng 02
– Kiểu M.D.V.G
– Lưu lượng 120 m
3
/h
– Cột áp 0,4 MPa
– Công suất động cơ điện 30 kW
– Vòng quay động cơ 1000 v/p
f–Bơm vận chuyển dầu FO
– Số lượng 01
– Kiểu M.D.H.G
– Lưu lượng 8,0 m
3
/h
– Cột áp 0,3 MPa
– Công suất động cơ điện 3,7 kW
– Vòng quay động cơ 970 v/p
g–Bơm vận chuyển dầu DO
– Số lượng 01
– Kiểu M.D.H.G
– Lưu lượng 3,0 m

3
/h
– Cột áp 0,3 MPa
– Công suất động cơ điện 1,5 kW
– Vòng quay động cơ 1450 v/p
h–Bơm nước biển phục vụ chung
– Số lượng 01
– Kiểu M.D.H.Cent
– Lưu lượng 85 m
3
/h
– Cột áp 20 m.c.n
– Công suất động cơ điện 7,5 kW
– Vòng quay động cơ 1450 v/p

- 7 -
i–Bơm hút khô - dằn
– Số lượng 01
– Kiểu M.D.V.Cent
– Lưu lượng 120 - 80 m
3
/h
– Cột áp 20 - 60 m.c.n
– Công suất động cơ điện 30 kW
– Vòng quay động cơ 2900 v/p
k–Bơm dùng chung - chữa cháy
– Số lượng 01
– Kiểu M.D.V.Cent
– Lưu lượng 120 - 80 m
3

/h
– Cột áp 20 - 60 m.c.n
– Công suất động cơ điện 30 kW
– Vòng quay động cơ 2900 v/p
m–Bơm nước ngọt sinh hoạt
– Số lượng 02
– Kiểu M.D.H.Cent
– Lưu lượng 5 m
3
/h
– Cột áp 50 m.c.n
– Công suất động cơ điện 3,7 kW
– Vòng quay động cơ 2900 v/p

n–Bơm dầu cặn
– Số lượng 01
– Kiểu M.D.H.Monros
– Lưu lượng 4 m
3
/h
– Cột áp 40 m.c.n
– Công suất động cơ điện 2,2 kW
– Vòng quay động cơ 970 v/p
p–Bơm nước đáy tàu
– Số lượng 01
– Kiểu M.D.H.Piston
– Lưu lượng 2 m
3
/h
– Cột áp 20 m.c.n

– Công suất động cơ điện 0,75 kW
– Vòng quay động cơ 1450 v/p



- 8 -
q–Bơm vận chuyển dầu bôi trơn
– Số lượng 01
– Kiểu M.D.H.Gt
– Lưu lượng 3,0 m
3
/h
– Cột áp 0,3 m.c.n
– Công suất động cơ điện 1,5 kW
– Vòng quay động cơ 1000 v/p
r–Bơm dầu thải
– Số lượng 01
– Kiểu M.D.H.Gear
– Lưu lượng 900 lít/h
– Cột áp 0,2 MP
– Công suất động cơ điện 0,4 kW
– Vòng quay động cơ 1500 v/p
s–Bơm chữa cháy sự cố
– Số lượng 01
– Kiểu D.E.H.Cent
– Lưu lượng 60 m
3
/h
– Cột áp 60 m.c.n
– Công suất động cơ điện 30 HP

3- Các tổ quạt
a- Quạt thông gió buồng máy
– Số lượng 02
– Kiểu M.D.V.Axial(có thể đổi chiều)
– Lưu lượng 36000 m
3
/h
– Cột áp 0,3 kPa
– Công suất 7,5 kW
– Vòng quay 1000 rpm
b-Quạt thông gió khu vực máy lọc
– Số lượng 01
– Kiểu M.D.V.Axial
– Lưu lượng 3000 m
3
/h
– Cột áp 0,3 kPa
– Công suất 0,75 kW
– Vòng quay 1500 rpm

- 9 -
4-Thiết bị phân ly
a–Máy phân ly nước đáy tàu
– Số lượng 01
– Ký hiệu HSN–2F
– Lưu lượng 2,0 m
3
/h

b–Máy lọc dầu đốt
– Số lượng 02
– Kiểu M.D.Centrifuge ( tự động xả cặn)
– Lưu lượng 1250 - 1400 lít/h
– Công suất động cơ điện 5,5 kW
– Vòng quay động cơ 1500 v/p
c–Máy lọc dầu DO
– Số lượng 01
– Kiểu M.D.Centrifuge
– Lưu lượng 760 lít /h
– Cột áp 48 m.c.n
– Công suất động cơ điện 1,5 kW
– Vòng quay động cơ 1500 v/p
d–Máy lọc dầu bôi trơn
– Số lượng 01
– Kiểu M.D.Centrifuge
– Lưu lượng 1800 - 2000 lít /h
– Cột áp 48 m.c.n
– Công suất động cơ điện 5,5 kW
– Vòng quay động cơ 1500 v/p
5-Các thiết bị hệ thống khí nén
a–Tổ máy nén khí chính
– Số lượng 02
– Kiểu M.D.Vertical (2 cấp)
– Lưu lượng 102 m
3
/h
– Áp suất 3,0 MPa

– Công suất động cơ điện 30 kW
– Vòng quay động cơ 1000 v/p
b–Máy nén khí sự cố
– Số lượng 01

- 10 -
– Kiểu M.D.Vertical (2 cấp)
– Lưu lượng 20 m
3
/h
– Áp suất 2,5 MPa


– Công suất động cơ điện 5,5 kW
– Vòng quay động cơ 1000 v/p
c–Bình khí nén chính
– Số lượng 02
– Loại Hình trụ
– Áp suất 3,0 MPa


– Lưu lượng 1500 lít
d–Bình khí nén phụ
– Số lượng 01
– Loại Hình trụ
– Áp suất 3,0 MPa


– Lưu lượng 150 lít
6-Các thiết bị buồng máy khác

a–Cần cẩu
– Số lượng 01
– Sức nâng 2,0 tấn
b–Máy khoan
– Số lượng 01
– Kiểu M.D
– Đường kính lỗ 13 mm
– Công suất động cơ điện 0,2 kW
– Vòng quay động cơ 1500 v/p
c–Máy mài
– Số lượng 01
– Kiểu M.D (loại 2 đá)
– Công suất 250 x 19 tấn
– Công suất động cơ điện 0,4 kW
– Vòng quay động cơ 1500 v/p
d–Máy cắt hơi
– Số lượng 01
– Kiểu ACET
e–Palăng

- 11 -
– Số lượng 01
– Loại 2,0 tấn
f–Máy tiện
– Số lượng 01
– Công suất động cơ điện 0,4 kW
– Vòng quay động cơ 1500 v/p
1.2.6. Tổ máy phát điện sự cố
1-Diesel lai máy phát
Diesel lai máy phát có ký hiệu 4HAL2 do hãng YANMAR (JAPAN) 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, hoặc không khí khởi động
– Số lượng 01
– Kiểu máy 4HAL2
– Hãng (Nước) sản xuất YANMAR JAPAN
– Công suất định mức, [Ne] 89 Kw
– Vòng quay định mức, [n] 1500 rpm
– Số kỳ, [τ] 4
– Số xy-lanh, [Z] 4
2-Máy phát điện
– Số lượng 01
– Công suất máy phát 90 kVA
– Vòng quay máy phát 1500 rpm
– Điện áp 390 V

- 12 -











CHƯƠNG 2:

TÍNH SỨC CẢN & THIẾT
KẾ SƠ BỘCHONGCHÓNG














- 13 -

2.1. SỨC CẢN
2.1.1. Các kích thước cơ bản
– Chiều dài lớn nhất L
max
= 136,4 m
– Chiều dài giữa 2 trụ L
pp
= 126 m
– Chiều dài thiết kế L
WL
= 130,52 m
– Chiều rộng thiết kế B = 20,2 m

– Chiều cao mạn D = 11,3 m
– Chiều chìm toàn tải d = 8,35 m
– Hệ số béo thể tích C
B
= 0,77
– Máy chính 7UEC33LSII
– Công suất H = 3965/5392,3 (kw/hp)
– Vòng quay N = 215 rpm
– Vòng quay chong chóng n
p
= 215 rpm
2.1.2. Sức cản tàu theo phương pháp papmiel
1- Phạm vi áp dụng của Pamiel
No. ĐẠI LƯỢNG XÁC ĐỊNH
TÀU THỰC
THIẾT KẾ
PHẠM VI CỦA
PAMIEL
1 Tỷ số kích thước [B/d] 2,419 1,5 – 3,5
2 Tỷ số kích thước [L/B] 6,46 4 – 11
3 Hệ số béo thể tích [C
B
] 0,77 0,35 – 0,8
4
Hệ số thon đuôi tàu [ϕ]
1,192 0,33 – 1,5
2- Công thức xác định sức cản của Pamiel
Công suất kéo theo Pamiel
)(,
0

3
hp
LC
V
EPS
S
∇
=
Trong đó:
V
S
–Tốc độ tàu tương ứng với giá trị EPS cần xác định, (hl/h);
∇ –Lượng chiếm nước của tàu, (tons);
L –Chiều dài tàu thiết kế, (m);
C
0
–Hệ số tính toán theo Pamiel.


- 14 -

3- K ế t quả xác định sức cản tàu theo Pamiel

No.

ĐẠI LƯỢNG XÁC ĐỊNH
CÔNG THỨC
TÍNH
KẾT QUẢ
1 Tốc độ tính toán V

S
,(knots) Dự kiến thiết kế
12

13

14

15

2 Tốc độ tính toán V
S
, (m/s) Tính theo m/s
6.168

6.682

7.196

7.710

3 Hệ số béo thể tích C
B
Theo thiết kế
0.77

0.77

0.77

0.77

4
Lượng chiếm nước ∇,
(tons)
Theo thiết kế
16428

16428

16428

16428

5
Hệ số hình dáng ϕ
B
C
L
B
10=ϕ
1.192

1.192

1.192

1.192

6 Tốc độ tương đối V

1

L
VV
S
ϕ
=
1

1.147

1.242

1.338

1.433

7 Hệ số tính C
p
, theo đồ thị
(
)
ϕ
,
1
VfC
p
=

95

91.7

90.5

89.9

8 Hệ số hình dạng X
1
1 đường trục
1

1

1

1

9
Hiệu chỉnh chiều dài tàu λ
L03,07,0 +=λ

1

1

1

1

10 Hệ số tính theo Pamiel C
0

ϕ
λ
1
0
X
C
C
p
=

87.01

83.99

82.89

82.34

11 Công suất kéo EPS, (hp)
0
3
LC
V
EPS
s
∇
=

2500

3292

4167

5159

12 Sức cản toàn phần R
t
, (kG)
s
t
V
EPS
R
75
=
15622

18994

22321

25795


- 15 -

4- Đồ thị sức cản R = f(v) và công suất kéo EPS = f(v)

Căn cứ vào kết quả tính toán các giá trị R và EPS xây dựng đồ thị R =
f(v) và EPS = f(v) cho tra cứu tính toán. Đồ thị được trình bày dưới đây:
11 12 13 14 15
6,168 6,682 7,196 7,710 8,2245,654
16
15000
20000
25000
30000
10000
2000
6000
5000
4000
3000
R(kG)
ESP(cv)
ESP=f(v)
R=f(v)
(knot)
(m/s)
Hình2.1:Đường cong sức cản
2.1.2. Xác định sơ bộ tốc độ tàu cho thiết kế chong chóng
– Hiệu suất chong chóng (lấy gần đúng) η
p
= 0,58
– Hiệu suất đường trục (lấy gần đúng) η
t
= 0,98
– Dự trữ công suất máy chính 10%Ne

– Công suất của máy chính Ne = 5392,3 hp
– Công suất kéo của tàu EPS = 0,9Neη
p
η
t

Kết quả: EPS = 2758,48 hp
Tương ứng (gần đúng) trên đồ thị sức cản có:
R
t
= 16980 (kG)
V
s
= 12,4 (knots)
2.2. THIẾT KẾ CHONG CHÓNG
Để tàu có thể chạy với một tốc độ nào đó ta phải đặt vào nó một lực đẩy
có hướng trùng với hướng chuyển động. Lực này đầy tàu cân bằng với lực cản
do nước và không khí tạo ra khi tàu chuyển động. Năng lượng biến đổi từ động
- 16 -

cơ chính thành lực đẩy tàu thông qua thiết bị đẩy tàu. Chong chóng là thiết bị
đẩy thông dụng nhất trên các tàu hiện nay. Việc thiết kế chong chóng là công
việc đáng quan tâm của nhà thiết kế.
2.2.1. Chọn vật liệu chế tạo chong chóng.
Theo bảng 75 sách “ Thiết kế và lắp ráp thiết bị tàu thuỷ” của Nguyễn
Đăng Cường, chọn vật liệu chế tạo chong chóng là loại đồng thau có kí hiệu
Aa55.3.1, có giới hạn bền σ = 48 kG/cm
2
.
2.2.2. Hệ số dòng theo và hệ số hút.

a- H ệ số dòng theo
Theo Taylor ψ = 0,5.δ-0,05
Với δ = C
B
= 0,77 => ψ = 0,335
b- H ệ số hút
t = C
1
.ψ
C
1
= (0,5÷0,7) khi bánh lái có profin dạng động học, Chọn C
1
=0,7
⇒ t = 0,7.0,335 = 0,2345
2.2.3. Chọn số cánh của chong chóng.
Vận tốc dòng chảy đến chong chóng v
p
= (1-ψ)v = 4,243 (m/s)
-Sức cản tàu R= 16980(kG)
-Lực đẩy chong chóng ứng với vận tốc v = 6,374 (m/s)
P =
t
-
1
R
=
2345,01
16980
−

= 22182 (kG)
-Hệ số lực đẩy theo đường kính:
d
K
′
= v
p
.D.
P
ρ

Trong đó:
ρ-Mật độ nước biển , ρ = 104,5(kGs
2
/m
4
)
D-Đường kính chân vịt: D = 5,9(m)
⇒
d
K
′
= 1,718
-Hệ số lực đẩy theo vòng quay:
P
n
v
K
p
n

ρ
.
'
=
n
p
-vòng quay của hệ trục trên 1 giây n
p
=
60
dc
n
= 3,58 (v/s).
⇒
n
K
′
= 0,587
Nhận thấy
n
K
′
<1,
d
K
′
<2 ⇒ Chọn số cánh chân vịt là Z = 4.
2.2.4. Chọn tỉ số đĩa theo điều kiện bền.
- 17 -

θ =
=








≥
min
00
A
A
A
A
ee
0,375.
3
4
2
max
10
'.
.
.
'. Pm
D
ZC









δ

Trong đó:
Z - Là số cánh của chong chóng: Z = 4
C’- Hệ số phụ thuộc vào vật liệu chế tạo chong chóng với đồng thau:
C’ = 0,06
D - Đường kính chong chóng sơ bộ
D = (0,7÷0,9).T = 5,9 m
m’- Hệ số kể đến khả năng quá tải của chong chóng phụ thuộc loại
tàu với tàu hàng: m = 1,15
δ
max
- Chiêù dày tương đối của tiết diện cánh tại bán kính
(0,6 ÷0,7)R : δ
max
= 0,08 ÷0,1, Chọn: δ
max
= 0,1 m
P - Lực đẩy của chong chóng P = 22181,6 kG
Kết quả: θ
min
= 0,317 ,Chọn θ = 0,55.

2.2.5. Nghiệm lại vận tốc tàu để chong chóng sử dụng hết công suất.
N
0
HẠNG MỤC TÍNH

KÝ
HIỆU

ĐƠN
VỊ
CÔNG THỨC
XÁC ĐỊNH
GIÁ TRỊ
Lần 1 Lần 2
1 Tốc độ tàu giả thiết v
s
hl/h Giả thiết 12,4

13

2
Vận tốc dòng nước
chảy đến chong
chóng
v
p
m/s
V.(1-ψ)
4,242

4,448

3 Lực cản toàn phần P KG
1
R
t
−

22670,23

25359,95

4 Mật độ nước biển
γ
Kg/m
3
1025


5
Hệ số lực đẩy theo
vòng quay
K
n
’
−
4
.
p
V

p
n
ρ

0,587

0,596

6 Độ trượt tương đối
λ
p
−
Tra đồ thị

λ
p
= f(K
n
’
)
0,37

0,38

7
Tỉ số bước thực tế
với tàu một chong
chóng a=1,05
λ
p

’
−
λ
p
’
=λ
p
.1,05
0,389

0,399

8
Đường kính chong
chóng tối ưu
D
opt
m
'
.
p
pp
V
n
λ

3,05

3,114

- 18 -

9 Hệ số lực đẩy K
1
−
24

opt
P
nDρ

0,1956

0,2

10
Tỉ số bước của
chong chóng
H/D
−
Tra đồ thị

λ
p
= f(K
n
’
)
0,75

0,78

11
Hiệu suất đẩy của
chong chóng
η
p
−
Tra đồ thị

η
p
= f(K
n
’
)
0,48

0,49

12
Hiệu xuất đẩy thân
tàu
η
k
−
η
k
=
1

1
t
−
−Ψ

1,151

1,151

13
Hiệu suất chong
chóng làm việc sau
thân tàu
η −
η = η
p
. η
k

0,5525

0,5641

14
Công suất đẩy của
chong chóng
N
p
’
cv

N
p
’
=
.
75.
Rv
η

4890

5966,2

15
Sai số công suât
giưa N’pvà Np
∆N
%
'
'
.100
pp
p
NN
N
−
%
2,7

20,3

Kết luận: Vậy đường kính chong chóng lấy D= 3,05m
2.2.6. Nghiệm bền chong chóng
1- Nghiệm bền theo tỉ số đĩa

2
3
min
4
'.'.
0,375
.10
CZmp
D
θ
δ

=



Kết quả: θ
min
= 0,3145 < θ =0,55
Kết luận: chong chóng thỏa mãn điều kiện bền về tỉ số đĩa.
2- Kiểm tra độ bền xâm thực của chong chóng.
θ ≥ θ
min
=

( )
2
1
130

C
pp
K
nD
P
ζ

No. HẠNG MỤC TÍNH
KÝ
HIỆU

ĐƠN
VỊ
CÔNG THỨC
CÁCH XÁC ĐỊNH
GIÁ TRỊ

1
Hệ số đặc trưng cho
chế độ tải
ξ
_ ( 1,1 ÷ 1,6 ) 1,6

2
Hệ số đặc trưng cho

chế độ xâm thực
K
C
_ Tra đồ thị 0,2

3
Đường kính chong
chóng tối ưu
D
opt
m Theo trên 3,05

- 19 -

No. HẠNG MỤC TÍNH
KÝ
HIỆU

ĐƠN
VỊ
CÔNG THỨC
CÁCH XÁC ĐỊNH
GIÁ TRỊ

4 Áp suất mặt thoáng P
a
Kg/m
2
10330

5 Áp suất hơi bão hòa P
d
Kg/m
2
ở 20
0
C 238

6 Trọng lượng nước biển

γ
Kg/m
3

1025

7
Độ sâu chong chóng
so với mặt biển
h
b
m
d-(
Dopt
2
+0,2)
6,625

8
Áp suất hủy tĩnh tại vị

trí đặt chong chóng
P
1
Kg/m
2
P
a
+γ.h
b
-P
d
18662,63

9 Tỉ số đĩa
θ’’
_
( )
2
1
130

C
pp
K
nD
P
ζ

0,266

10
Chọn tỉ số đĩa theo
điều kiện chống xâm
thực
θ
Chọn 0,55

Suy ra θ
min
= 0,266 < 0,55
Kết luận : Điều kiện xâm thực được thỏa mãn.
2.2.7 Xác định khối lượng và kích thước chong chóng.
Khối lượng chong chóng được xác định theo công thức :
G =
342
0.600.6
00
4
6,22.10.0,71.0,59
4.10
mm
bde
Z
Dld
DDD
γγ


+−+






No. HẠNG MỤC TÍNH
KÝ
HIỆU

ĐƠN
VỊ
CÔNG THỨC
CÁCH XÁC ĐỊNH
GIÁ
TRỊ
1
Đường kính củ chong
chóng
d
0
m (0,14÷0,22)D
p
0,6

2 Đường kính chong chóng D
p
m Theo trên 3,05

3
Chiều dày đỉnh chong
chóng

e
m
m 0,0035.D
p
0,0107

4 Độ côn củ chong chóng
∆

Thiết kế 1:12

5
Chiều dầy giả thiết cánh
tại củ chong chóng
e
0
m (0,014÷0,055)D
p
0,14

6 Chiều dài củ chong chóng l
0
m (0,2÷0,8)D
p
0,885

7 Tỉ số đĩa
θ
Theo trên 0,55

- 20 -

No. HẠNG MỤC TÍNH
KÝ
HIỆU

ĐƠN
VỊ
CÔNG THỨC
CÁCH XÁC ĐỊNH
GIÁ
TRỊ
8 Số cánh Z

Theo trên 4

9
Chiều rộng cánh tại bán
kính 0,6R
b
0.6
m
0
.
(0,530,484.).
p
p
D
d
Z

D
θ
−

0,915

9 Chiều dày profin tại 0,6R e
0.6
m e
0
-0,6.(e
0
-e
m
) 0,063

10
Khối lượng riêng của
đồng
γ
KG/m
3

Hợp kim đồng 2868,9


Kết quả : G = 2868,9 KG
Kết luận :
Đường kính củ chong chóng D = 3,05 m
S ố cánh Z = 4

Tỉ số đĩa θ = 0,55
Tỉ số bước H/D = 0,75
Chiều dài củ chong chóng l
o
= 0,885 m
Đường kính trung bình củ chong chóng d
0
= 0,6 m
Khối lượng chong chóng G = 2868,9 Kg