KHẢO SÁT, TÍNH KIỂM NGHIỆM HỆ TRỤC TÀU CSB 9003

Khảo sát, tính kiểm nghiệm hệ trục tàu CSB-9003
MỤC LỤC
Mục

Trang

MỤC LỤC....................................................................................................................................................... 1
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ............................................................................................................................... 4
DANH MỤC CÁC BẢNG................................................................................................................................... 6
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT..................................................................................................... 7
Chương1. TỔNG QUAN.................................................................................................................................. 8
1.1. Mục đích, ý nghĩa đề tài.......................................................................................................................... 8
1.2. Giới thiệu chung về tàu thủy.........................................................................................................................9
1.2.1. Lịch sử phát triển..................................................................................................................................9
1.2.2. Phân loại tàu.......................................................................................................................................10
1.2.2.1. Phân loại theo công dụng...........................................................................................................11
1.2.2.2. Phân loại theo nguyên lý làm việc..............................................................................................12
1.2.2.3. Phân loại theo hệ động lực.........................................................................................................12
1.2.2.4. Phân loại theo một số yếu tố khác.............................................................................................12
1.2.2.5. Phân loại theo khu vực hoạt động..............................................................................................13
1.3. Tổng quan về hệ động lực tàu thủy............................................................................................................13
1.3.1. Giới thiệu chung..................................................................................................................................13
1.3.2. Yêu cầu đối với hệ động lực................................................................................................................15
1.3.3. Các phương án trang bị hệ động lực trên tàu thủy............................................................................15
1.3.3.1. Công suất máy chính và các thiết bị phụ làm việc độc lập.........................................................15
1.3.3.2. Trích công suất máy chính để dẫn động thiết bị phụ.................................................................16
1.3.3.3. Hệ thống năng lượng điện chung...............................................................................................17
1.4. Tổng quan tàu CSB-9003.............................................................................................................................18
1.4.1. Giới thiệu chung về tàu CSB-9003......................................................................................................18
1.4.2. Tổng quan về hệ động lực...................................................................................................................30
1.4.2.1. Máy chính...................................................................................................................................30

1.4.2.2. Hộp số.........................................................................................................................................32
1.4.2.3. Hệ trục........................................................................................................................................33
1.4.2.4. Chân vịt.......................................................................................................................................34
1.4.2.5. Bố trí buồng máy........................................................................................................................35
Chương 2. KHẢO SÁT, TÍNH KIỂM NGHIỆM HỆ TRỤC TÀU CSB-9003...............................................................43
2.1. Bố trí tổng thể hệ trục.................................................................................................................................43
2.1. Chi tiết kết cấu hệ trục................................................................................................................................45
2.3. Tính kiểm nghiệm hệ trục tàu CSB-9003.....................................................................................................55
2.3.1. Tính phụ tải tác dụng lên hệ trục........................................................................................................55
2.3.2. Xác định phản lực tại gối đỡ...............................................................................................................58
2.3.3. Tính kiểm nghiệm sức bền các trục....................................................................................................59
2.3.3.1. Tính kiểm nghiệm sức bền trục trung gian.................................................................................59
2.4.1. Mục đích, sơ đồ và phương pháp tính................................................................................................66
2.4.1.1. Mục đích.....................................................................................................................................66
2.4.1.2. Sơ đồ tính....................................................................................................................................66
2.4.1.3. Phương pháp tính.......................................................................................................................67
2.4.2. Bảng tính và kết quả............................................................................................................................70
Chương 3. QUY TRÌNH LẮP RÁP HỆ TRỤC TÀU CSB – 9003.............................................................................73

1


Khảo sát, tính kiểm nghiệm hệ trục tàu CSB-9003
3.1. Quy trình lắp ráp hệ trục tàu thủy..............................................................................................................73
3.1.1. Công tác chuẩn bị...............................................................................................................................73
3.1.2. Căng tim hệ trục.................................................................................................................................73
3.1.2.1. Phương pháp căng tim bằng ánh sáng.......................................................................................74
3.1.2.2. Phương pháp căng tim bằng quang học.....................................................................................76
3.1.2.3. Phương pháp căng tim hệ trục bằng dây...................................................................................80
3.2. Qui trình căng tim hệ trục tàu CSB - 9003..................................................................................................82

3.2.1. Vạch điểm chuẩn cho đường tâm lý thuyết........................................................................................82
3.2.2. Khoét các điểm trung gian tại khu vực vách ngang của tàu...............................................................82
3.2.3. Căng dây xác định chính xác đường tâm hệ trục................................................................................82
3.3. Lắp ráp các thành phần hệ trục..................................................................................................................83
3.3.1. Doa ống bao trục.................................................................................................................................83
3.3.2. Lắp bạc đỡ...........................................................................................................................................83
3.3.3. Lắp trục chân vịt và chân vịt...............................................................................................................83
3.3.4. Lắp trục trung gian..............................................................................................................................84
3.4. Định tâm hệ trục.........................................................................................................................................85
3.4.1. Phương pháp đo, tính toán với độ lệch tâm và độ gãy khúc..............................................................85
3.4.2. Các bước tiến hành định tâm hệ trục theo độ lệch tâm và độ gãy khúc............................................88
3.5. Định tâm và cố định máy chính..................................................................................................................88
3.5.1. Định tâm máy chính............................................................................................................................88
3.5.2. Cố định máy chính..............................................................................................................................89
3.6. Nghiệm thu chất lượng lắp ráp hệ trục......................................................................................................91
KẾT LUẬN..................................................................................................................................................... 92
TÀI LIỆU THAM KHẢO................................................................................................................................... 93

2


Khảo sát, tính kiểm nghiệm hệ trục tàu CSB-9003

LỜI NÓI ĐẦU
Để hòa chung với sự phát triển cúa các nước trong khu vực và trên thế giới.
Nhà nước ta có chủ trương đẩy mạnh công cuộc hiện đại hoá công nghiệp. Nâng cao
tầm vóc trong khu vực dựa trên ưu thế thuận lợi của đất nước. Việt nam có bờ biển
chạy suốt chiều dài hình chữ S và hệ thống sông ngoài phong phú thuận lợi cho phát
triển giao thông đường thủy. Trong những năm trở lại đây đã đạt được nhiều thành tựu
đáng kể về kinh tế, xã hội nói chung và trong ngành đóng tàu nói riêng. Từ những con

tàu chở hàng loại lớn đến những chiếc tàu kéo hiện đại phục vụ trong nhiều lĩnh vực từ
giao thương đến tuần tra, cứu hộ cứu nạn trên biển.
Là một sinh viên ngành Cơ khí động lực việc chọn đề tài tốt nghiệp là “ Khảo
sát và tính kiểm nghiệm hệ trục tàu CSB – 9003” nhằm tổng hợp, vận dụng những
kiến thức chuyên ngành đã được học áp dụng vào thực tế, bên cạnh đó cũng là một cơ
hội để tìm hiểu thêm kiến thức ngành tàu thủy.
Sau hơn ba tháng làm đề tài, tìm hiểu cũng như tham khảo nhiều tài liệu liên
quan đến chuyên ngành cùng với sự giúp đỡ của các thầy trong khoa và các bạn em đã
hoàn thiện đề tài tốt nghiệp của mình. Tuy rất cố gắng học hỏi và thận trọng trong việc
thực hiện đề tài nhưng chắc chắn không tránh được những thiếu sót. Rất mong sự góp
ý và chỉ bảo của thầy cô cùng các bạn để em ngày càng hoàn thiện hơn về kiến thức và
hiểu thêm về chuyên ngành.
Với sự cố gắng của chính mình và sự hướng dẫn chỉ bảo tận tình của thầy
Nguyễn Tiến Thừa em đã hoàn thành đề tài tốt nghiệp này.
Em xin chân thành cảm ơn sự hướng dẫn, chỉ bảo của thầy trong thời gian vừa
qua đã giúp em hoàn thành đề tài tốt nghiệp này.
3


Khảo sát, tính kiểm nghiệm hệ trục tàu CSB-9003
Đà Nẵng, ngày 2 tháng 6 năm 2011
Sinh viên thực hiện

Lương Văn Công

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ
STT

Tên hình vẽ

Trang

01

Hình 1-1. Năng lượng đẩy tàu và năng lượng phụ tách rời

17

02

Hình 1-2. Phương án bố trí hệ động lực chính
Hình 1-3. Phương án bố trí trích công suất của máy chính để

17

03
04

dẫn động thiết bị phụ
Hình 1-4. Phương án bố trí hệ động lực tàu thủy được
truyền động qua hộp số

18
18

05

Hình 1-5. Kiểu hệ động lực năng lượng điện chung

19

06

Hình 1-6. Hệ động lực truyền động bằng điện

19

07

Hình 1-7. Bố trí tổng thể tàu CSB -9003

20

08

Hình 1-8. Ảnh chụp tàu CSB -9003

21

09

Hình 1-9. Bố trí tổng thể trên và dưới boong chính của tàu

23

10

Hình 1-10. Sơ đồ chuyển nhiên liệu giữa các két

25

11

Hình 1-11. Sơ đồ cấp nhiên liệu từng máy

26

12

Hình 1-12. Sơ đồ hệ thống cấp và thu hồi dầu bôi trơn
Hình 1-13. Sơ đồ hệ thống làm mát máy chính hộp số và dầu

28

13

thủy lực

29

14

Hình 1-14. Bố trí hệ động lực trên tàu CSB-9003

31

15

Hình 1-15. Động cơ CAT 3512B DI-TA HD

32

16

Hình 1-16. Ảnh chụp động cơ CAT 3512B DI-TA HD

32

17

Hình 1-17. Hộp số WAF 772

34

18

Hình 1-18. Ảnh chụp hộp số WAF 772

34

19

Hình 1-19. Hệ trục tàu CSB – 9003

35

20

Hình 1-20. Bố trí chân vịt

36

4


Khảo sát, tính kiểm nghiệm hệ trục tàu CSB-9003
21

Hình 1-21. Ảnh chụp chân vịt

36

22

Hình 1-22. Bố trí trong buồng máy của tàu

37

23

Hình 2-1. Hệ trục tàu CSB – 9003

45

24

Hình 2-2. Tổng thể chi tiết hệ trục

46

25

Hình 2-3. Trục trung gian

47

26

Hình 2-4. Khớp nối với bích trục chân vịt

48

27

Hình 2-5. Khớp nối với bích trục sơ cấp hộp số

48

28

Hình 2-6. Khớp nối với trục trung gian

49

29

Hình 2-7. Ảnh chụp khớp nối với trục trung gian

49

30

Hình 2-8. Kết cấu then

49

31

Hình 2-9. Kết cấu ống bao trục chân vịt

50

32

Hình 2-10. Ảnh chụp ống bao trục chân vịt

50

33

Hình 2-11. Ống bao ổ đỡ trước trục chân vịt

51

34

Hình 2-12. Ống bao ổ đỡ giữa trục chân vịt

51

35

Hình 2-13. Ống bao ổ đỡ sau trục chân vịt

51

36

Hình 2-14. Bạc lót phía chân vịt

52

37

Hình 2-15. Bạc lót giữa và trước trục chân vịt

52

38

Hình 2-16. Trục chân vịt

53

39

Hình 2-17. Ảnh chụp trục chân vịt

53

40

Hình 2-18. Cụm làm kín phía trước

54

41

Hình 2-19. Cụm làm kín phía chân vịt

55

42

Hình 2-20. Đai ốc chân vịt

55

43

Hình 2-21. Sơ đồ tính

57

44

Hình 2-22. Biểu đồ mômen uốn

58

45

Hình 2-23. Sơ đồ tính sức bền trục trung gian

61

46

Hình 2-24. Sơ đồ tính sức bền trục chân vịt

64

5


Khảo sát, tính kiểm nghiệm hệ trục tàu CSB-9003
47

Hình 2-25. Mô hình tính

67

48

Hình 2-26. Toán đồ tra cứu

68

49

Hình 3-1 Đích ngắm

75

50

Hình 3-2. Căng tim hệ trục bằng ánh sáng

76

51

Hình 3-3. Thiết bị ống ngắm.

77

52

Hình 3-4. Đích ngắm quang học

78

53

Hình 3-5. Định tâm và kẹp chặt ống ngắm trên bích máy chính.
Hình 3-6. Định tâm ống ngắm bằng cách chiếu vòng tâm

79

54

chữ thập trên màn ảnh vách buồng máy.

80

55

Hình 3-7. Căng tim hệ trục bằng quang học

80

56

Hình 3-8. Sơ đồ căng tim bằng dây

82

57

Hình 3-9. Khe hở lắp ráp trục chân vịt

85

58

Hình 3-10. Sơ đồ đo độ lệch tâm và độ gãy khúc bằngthước lá
Hình 3-11. Sơ đồ đo độ lệch tâm và độ gãy khúc bằng hai cặp mũi

86

59

kim

87

60

Hình 3-12. Kết cấu cụm giảm chấn động cơ

90

61

Hình 3-13. Cụm giảm chấn và cố định máy

91

DANH MỤC CÁC BẢNG
STT

Tên bảng

Trang

6


Khảo sát, tính kiểm nghiệm hệ trục tàu CSB-9003
01

Bảng 1-1. Thông số kỹ thuật máy chính CAT 3512B DI-TA HD

33

02

Bảng 2-1. Bảng tần số dao động ngang

71

03

Bảng 2-2. Bảng kết quả tính

72

04

Bảng 3-1. Bảng đo độ lệch tâm và độ gãy khúc

87

Bảng 3-2. Độ lệch tâm và độ gãy khúc cho phép khi định tâm hệ

05

88

trục.

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT

Ký hiệu

Tên gọi

CSB
ne
Ne

Cảnh sát biển
Số vòng quay định mức
Công suất định mức máy chính

Mxm

Mômen xoắn định mức máy chính

η hs

Hiệu suất của hộp số

Đơn vị
Vòng/phút
hp
kG.cm
-

dt

Đường kính trục trung gian

cm

dv

Đường kính trục chân vịt

cm

E

Môdun đàn hồi của vật liệu

J

Mômen quán tính tiết diện trục

γ

Trọng lượng riêng vật liệu

l

Chiều dài

kG/cm2
cm4
kG/cm3
cm

q

Trọng lượng đơn vị của trục

kG/cm

Pv

Trọng lượng chân vịt

kg

T

Lực đẩy chân vịt

kG

ηP

Hiệu suất chân vịt

-

vp

Tốc độ tiến của chân vịt

m/s

v

Vận tốc định mức toàn tải

hl/h

Q

Trọng lượng chân vịt

kg

MX

Mômen xoắn

WX

Mômen chống xoắn

Mu

Mômen uốn

Wu

Mômen chống uốn

kG.cm

cm3
kG.cm
cm3

7


Khảo sát, tính kiểm nghiệm hệ trục tàu CSB-9003
σ

Ứng suất

kG/cm2

στ

Giới hạn nóng chảy của vật liệu

kG/cm2

σb

Ứng suất bổ sung

kG/cm2

Tần số dao động của trục

n

lần/s

µ

Hệ số hiệu chỉnh

-

A

Hệ số nhịp của trục

-

nK
nK'

Tần số dao động ban đầu
Tần số dao động ban đầu đã hiệu chỉnh

σb

Ứng suất bổ sung

lần/s
lần/s
kG/cm2

Chương1. TỔNG QUAN
1.1. Mục đích, ý nghĩa đề tài

Hiện nay nhu cầu vận chuyển hàng hóa bằng đường biển không ngừng tăng
lên, cũng như tội phạm đường biển ngày càng tinh vi. Vì vậy các tàu không chỉ tăng về
số lượng và chất lượng, kích cỡ ngày càng lớn, kết cấu ngày càng được tối ưu để có
thể chuyển chở được nhiều hàng hóa và trấn áp tội phạm. Cùng với sự tăng lên của
trọng tải và tính năng của con tàu thì đòi hỏi công suất máy chính cũng tăng lên tương
ứng, làm tăng tính nhạy cảm của hệ trục, do đó hệ trục dễ bị ảnh hưởng và hư hỏng
trước tác động có hại từ bên ngoài. Trong các tác động bên ngoài gây ảnh hưởng đến
hệ trục, thì hệ trục dễ bị biến đổi và hư hỏng nhất do các yếu tố gây ra sự dao động
ngang. Dao động ngang xuất hiện bởi lực quán tính không cân bằng trên hệ trục và do
khe hở mài mòn giữa các gối đỡ khiến đường tâm hệ trục không trùng với đường tâm
quay của nó.
Cho nên, mục đích mà em hướng đến trong đề tài này là:

8


Khảo sát, tính kiểm nghiệm hệ trục tàu CSB-9003
- Tìm hiểu các trang thiết bị, các hệ thống của hệ động lực và phương pháp bố
trí chúng trên tàu.
- Khảo sát và tính kiểm nghiệm bền và dao động ngang của hệ trục.
- Tìm hiểu quy trình lắp ráp hệ trục tàu CSB – 9003.
Bên cạnh đó đối với một sinh viên ngành cơ khí động lực việc chọn đề tài
“Khảo sát và tính kiểm nghiệm hệ trục tàu CSB – 9003” có một ý nghĩa như sau:
- Tìm hiểu thêm những kiến thức về trang bị động lực tàu thủy, những khó khăn
trong việc thiết kế đóng mới một con tàu. Tạo nên sự tự tin, sự linh hoạt trong công
việc sau khi ra trường.
- Đề tài thể hiện sự kết hợp những kiến thức chuyên ngành cơ khí động lực vào
việc nghiêng cứu hệ thống động lực

1.2. Giới thiệu chung về tàu thủy

1.2.1. Lịch sử phát triển
Từ cuối thế kỷ 18 trở về trước, các thuyền buồm đều vận chuyển nhờ gió biển
trong khi gió lại thổi thất thường. Người ta đã nghĩ tới việc dùng một nguồn năng
lượng nào không thay đổi và đủ mạnh để thay thế gió. Cuộc cách mạng kỹ nghệ vào
đầu thế kỷ 18 đã mang lại cho ngành hàng hải một sản phẩm chế tạo do các nhà phát
minh và kỹ thuật đó là máy hơi nước, một dụng cụ sinh ra động lực. Máy hơi nước đã
được áp dụng vào thuật hàng hải và tàu thủy ra đời.
Chiếc tàu thủy đầu tiên hạ thủy cách đây đã hơn 170 năm. Trong hơn một thế kỷ
rưỡi đó, ngành đóng tàu đã có những bước tiến cực kỳ quan trọng.
Năm 1807 một con tàu mang tên Klécmông chạy bằng hơi nước thay thế buồm xuất
hiện ở con sông miền Nam nước Mỹ. Tàu có tốc độ 5 hải lý/h. công suất 18 mã lực
chạy bằng guồng quay. Sự kiện này có ý nghĩa to lớn trong ngành công nghiệp đóng
tàu thủy, đánh dấu một trang sử mới về kỹ thuật đóng tàu. Mười hai năm sau, năm

9


Khảo sát, tính kiểm nghiệm hệ trục tàu CSB-9003
1815 một chiếc tàu buồm lắp máy hơi nước lần đầu tiên vượt Đại tây dương. Tiếp đó
năm 1827 một chiếc tàu gỗ lắp máy hơi nước vượt Đại tây dương. Trước đó thiết bị
đẩy tàu phần lớn là guồng quay. Năm 1840 chế tạo thành công chân vịt có hiệu suất
đẩy cao hơn, làm việc tin cậy hơn thay thế dần các guồng quay.
Trong 90 năm từ năm 1807 đến 1896 động lực dùng trên tàu thủy là máy hơi
nước. Máy hơi nước có hiệu suất thấp, kích thước cồng kềnh, trọng lượng nặng, hiệu
quả kinh tế thấp.
Năm 1986 một người Anh là Pácsông phát minh và thiết kế thành công một loại
trang trí động lực mới là trang trí động lực tuốcbin hơi và con tàu Tuốcbin Nin là con
tàu đầu tiên được trang trí loại động lực này.
Năm 1903 người Nga thành công trong việc chế tạo chiếc tàu chạy bằng đông
cơ điêsel đầu tiên trên thế giới. Vanđan là chiếc tàu chở dầu có lắp 03 động cơ điêsel

có công suất 120 mã lực, mỗi động cơ quay một máy phát điện, cung cấp điện cho 03
mô tơ để quay 03 chân vịt và đó cùng là chiếc tàu truyền động điện đầu tiên trên thế
giới.
Trang trí động lực điêsel ra đời sau nhưng do loại động cơ này có nhiều ưu điểm
như hiệu suất nhiệt cao, kích thước trọng lượng gọn nhẹ, phạm vi công suất lớn… nên
đã phát triển rất nhanh.Trong bất cứ loại tàu nào cũng có mặt tàu điêsel , trong những
loại tàu đặc biệt như tàu chạy nhanh, tàu lướt, tàu ngầm thì hàu hết là dùng tàu điêsel.
Những năm sau đại chiến thế giới thứ hai xuất hiện những tàu trang trí động lực mới
như động lực nguyên tử, năm 1960 Liên Xô chế tạo thành công chiếc tàu phá băng
nguyên tử đầu tiên trên thế giới mang tên Lê-nin. Trang trí động lực tuốcbin khípíttông tự do cũng đã xuất hiện. Loại trang trí động lực này có ưu điểm lớn nhất là
trọng lượng nhẹ, kích thước nhỏ và có tính cân bằng tốt nhưng chưa được phát triển
mạnh do công nghệ khá phức tạp, công suất chưa lớn, hiệu suất nhiệt chưa cao, giá
thành chế tạo lớn.
1.2.2. Phân loại tàu
Tàu thuỷ là công trình kỹ thuật làm việc trong điều kiện nổi và vận động trên
nước thực hiện nhiều chức năng như vận chuyển, tuần tra, thăm dò, đánh bắt thuỷ hải
sản v..v.. Tàu thuỷ được phân loại theo nhiều cách khác nhau, cụ thể như sau.

10


Khảo sát, tính kiểm nghiệm hệ trục tàu CSB-9003
1.2.2.1. Phân loại theo công dụng
- Tàu quân sự
- Tàu dân sự:
+ Tàu chở khách: Những tàu có trên 12 hành khách được xem là tàu chở
khách. Được chia làm các loại tàu như: Tàu hoạt động trên tuyến cố định; tàu du lịch
và tàu phà.
+ Tàu khai thác và chế biến hải sản: Bao gồm các tàu dùng để đánh bắt và
chế biến các loại động thực vật biển.

+ Tàu chuyên ngành: Nhóm tàu chuyên ngành còn được gọi là tàu công trình
hoạt động trên biển hoạt trên cảng nhằm mục đích phục vụ công tác cứu hộ hay phục
vụ một số lĩnh vực kỹ thuật riêng biệt. Đăc điểm chung của các tàu loại này là có kết
cấu thật cứng vững, đồng thời được trang bị động lực mạnh để tàu có thể hoạt động
đươc trong mọi điều kiện.
+ Tàu vận tải: Đây là loại tàu xuất hiện sớm nhất và được gọi bằng tên chung
nhất là tàu chở hàng. Thượng tầng được bố trí trên buồng máy để dành không gian bố
trí các khoang hàng và nơi thao tác bốc dỡ hàng hoá trên tàu. Tàu vận tải được chia ra
làm các loại cụ thể như sau:
• Tàu chở hàng khô: Tàu chở hàng khô hay còn gọi là tàu chở hàng tổng
hợp, tàu được bố trí nhiều khoang hàng và cần trục để chở nhiều loại hàng.
• Tàu container: Xuất hiện từ nhóm tàu chở hàng khô để chở các
container là thùng chở hàng có kích thước cố định, chứa nhiều loại hàng không cần
bao gói, đồng thời có thể vận chuyển bằng nhiều phương tiện vận tải khác nhau.
• Tàu chở sà lan: Dùng chuyên chở sà lan không tự hành có sức chở từ
350dwt đến 850dwt, ở đó sà lan được đưa lên tàu, chở đến vùng làm việc và thả xuống
nước để tàu kéo đưa vào bờ.
• Tàu RO – RO: Tàu RO – RO bao gồm các loại tàu cho phép bốc dỡ
hàng theo phương thức di chuyển ngang
• Tàu chở hàng rời: Tàu chở hàng rời thường được chuyên nghiệp hoá để
vận chuyển các loại hàng rời như quặng, than đá, vật liệu xây dựng hoặc là các loại
hàng rời không thể đóng gói được v..v..Tuy nhóm này được gọi chung là tàu chở hàng

11


Khảo sát, tính kiểm nghiệm hệ trục tàu CSB-9003
rời nhưng tuỳ theo đặc tính hàng chuyên chở có thể được phân biệt thành tàu chở hàng
rời tổng hợp, tàu chở hàng nhẹ và tàu chở hàng nặng.
• Tàu chở hàng lỏng: Nhóm các tàu loại này được sử dụng chử yếu để

chuyên chở các loại chất lỏng khác nhau như dầu mỏ và các sản phẩm của dầu mỏ,
rượu, khí hoá lỏng và các loại hoá chất v..v..
1.2.2.2. Phân loại theo nguyên lý làm việc
- Tàu làm việc theo nguyên lý định luật Acsimet
+ Tàu nổi
+ Tàu ngầm
+ Tàu một thân
+ Tàu hai thân
+ Tàu ba thân
- Tàu làm việc theo nguyên lý khí động học: Tàu đệm khí
- Tàu làm việc theo nguyên lý thuỷ động học
+ Tàu cánh ngầm
+ Tàu lướt

1.2.2.3. Phân loại theo hệ động lực
- Tàu chạy bằng động cơ đốt trong
- Tàu chạy bằng tua bin khí
- Tàu chạy bằng động cơ hơi nước
- Tàu chạy bằng động cơ điên
- Tàu nguyên tử với nguồn động lực là lò phản ứng hạt nhân.
1.2.2.4. Phân loại theo một số yếu tố khác
Ngoài việc phân loại tàu như trên, các tàu dân sự còn được xếp theo một số dấu
hiệu chủ yếu như:
- Theo loại dẫn tiến, gồm có: Tàu chân vịt, tàu guồng, thuyền bơi chèo, thuyền
buồm và những tàu bộ dẫn tiến đặc biệt khác (kiểu cánh, phụt nước, rô to ...)
12


Khảo sát, tính kiểm nghiệm hệ trục tàu CSB-9003
- Theo vật liệu làm thân tàu gồm: Tàu vỏ thép, tàu vỏ nhôm, tàu chất dẻo, tàu gỗ,

tàu bê tông cốt thép và tàu hỗn hợp (một phần bằng kim loại, một phần bằng gỗ và các
vật liệu khác).
- Theo đặc điểm kiến trúc của tàu, gồm có:
+ Theo số lượng và bố trí thượng tầng: các tàu có 1,2,3 tầng;tàu có thượng
tầng mũi, đuôi kéo dài và thượng tầng giữa.
+ Theo số lượng boong: tàu có 1,2,3 boong.
+ Theo hình dáng sống mũi: sống mũi kiểu thẳng nghiêng, kiểu phá băng,
kiểu Elipơ.
+ Theo hình dáng và kích thước đuôi: đuôi bình thường, đuôi tuần dương
hạm, đuôi vách thẳng, đuôi tuneo (đuôi có đường vòm).
+ Theo vị trí boong mạn khô: tàu boong đầy và boong bảo vệ.
+ Theo vị trí buồng máy: tàu có buồng máy ở giữa tàu hay lệch về phía đuôi
và tàu có buồng máy đặt ở phía đuôi.
+ Theo số lượng của khoang hàng, xếp có khoang theo tải trọng và vị trí
thích hợp với tàu.
+ Theo số đường trục chân vịt: gồm tàu có 1, 2, 3, 4 và 5 đường trục.
1.2.2.5. Phân loại theo khu vực hoạt động
- Tàu hoạt động trong khu vực không hạn chế
- Tàu hoạt động trong khu vực bị hạn chế:
+ Tàu hoạt động trong khu vực biển hạn chế cấp I
+ Tàu hoạt động trong khu vực biển hạn chế cấp II
+ Tàu hoạt động trong khu vực biển hạn chế cấp III
- Tàu hoạt động trong khu vực nội địa:
+ Tàu sông cấp I
+ Tàu sông cấp II
- Tàu hoạt động trong khu vực đặc biệt
1.3. Tổng quan về hệ động lực tàu thủy
1.3.1. Giới thiệu chung
Hệ động lực tàu thủy là một tổ hợp các trang thiết bị gồm các động cơ, các máy
móc, hệ trục, đường ống và các hệ thống được bố trí lắp đặt trên tàu.

13


Khảo sát, tính kiểm nghiệm hệ trục tàu CSB-9003
Hệ động lực tàu dùng để chuyển biến các dạng năng lượng khác thành cơ năng,
điện năng,... phục vụ cho việc đẩy tàu và một số nhu cầu khác.
Hệ động lực tàu thủy bao gồm hệ động lực chính và hệ động lực phụ.
• Hệ động lực chính: Gồm động cơ chính và hệ trục có công dụng chủ yếu là
quay chân vịt đẩy tàu chuyển động.
* Động cơ chính cung cấp cơ năng để truyền cho hệ trục đẩy tàu và có những
đặc điểm sau: Thường là loại động cơ diesel, đối với tàu có công suất lớn thì động cơ
chính là loại làm việc được với hai loại nhiên liệu (nhiên liệu nặng – FO và nhiên liệu
nhẹ - DO), động cơ thấp tốc (C m ≤ 6,5m/s) hoặc trung tốc (Cm >6,5 ÷9,5m/s), động cơ
có thể tự đảo chiều quay, động cơ được tăng áp, động cơ có tính cơ động cao.
* Hệ trục: Dùng để truyền công suất và mômen xoắn từ động cơ chính thông
qua hộp số truyền đến chân vịt và nhận lực đẩy của chân vịt, truyền qua gối đỡ chặn
đến kết cấu thân tàu.
+ Điều kiện làm việc hệ trục:
- Hệ trục tàu chịu tác dụng mômen xoắn từ máy chính.
- Chịu lực đẩy của chân vịt, chịu mômen cản của chân vịt khi tàu làm việc
trong điều kiện sóng gió.
- Ngoài ra hệ trục còn chịu tác dụng của trọng lượng bản thân và các phụ tải
xuất hiện do lắp ráp, do biến dạng dư của vỏ tàu, do lực quán tính ngang xuất hiện khi
tàu lắc.
- Làm việc trong môi trường tác dụng ăn mòn của nước biển.
+ Yêu cầu hệ trục: Do điều kiện làm việc khắc nghiệt của hệ trục, nên hệ trục
tàu có những yêu cầu sau:
- Bền và tin cậy trong môi trường nước.
- Được thiết kế đảm bảo đủ bền đối với dao động xoắn, dao động ngang và
dao động dọc.

- Đường tâm thẳng được duy trì suốt tuổi thọ của tàu, chịu tác động như hạ
thuỷ, lên triền đà ụ, xếp dỡ hàng, biển động, mòn gối trục, dao động của tàu và trang
thiết bị.

14


Khảo sát, tính kiểm nghiệm hệ trục tàu CSB-9003
• Hệ động lực phụ: Chủ yếu dùng để cung cấp năng lượng cho các nhu cầu khác
ngoài việc đẩy tàu gồm các động cơ quay máy phát điện, các máy bơm, các máy nén
khí, các hệ thống và cơ cấu hỗ trợ khác.
1.3.2. Yêu cầu đối với hệ động lực
Để đảm bảo độ an toàn, tin cậy của tàu khi làm việc trên sông, biển,… hệ động
lực cần tuân thủ các yêu cầu về kinh tế, kỹ thuật và vận hành cơ bản sau:
- Phải kinh tế, nghĩa là giá thành thiết kế mới và chi phí vận hành của tàu phải
tối ưu.
- Hệ động lực chính phải đảm bảo tốc độ tàu cho trước, có khả năng cơ động
tốt ở tất cả các chế độ chuyển động của tàu và có tuổi thọ cao.
- Cung cấp các dạng năng lượng khác nhau cho các bộ tiêu thụ với tính kinh tế cao.
- Các quá trình điều khiển và điều chỉnh phải được tự động hoá.
- Phải tin cậy nghĩa là có xác suất làm việc không hỏng hóc tối ưu, đòi hỏi thời gian
khắc phục những trục trặc ít nhất và có khả năng làm việc trong trường hợp sự cố.
- Khi làm việc không gây độc hại đến người vận hành, ít gây ô nhiễm môi
trường xung quanh.
- Có kích thước và khối lượng nhỏ gọn.
1.3.3. Các phương án trang bị hệ động lực trên tàu thủy
Tuỳ theo kiểu loại và công dụng tàu, dạng truyền động mà khi thiết kế có thể
chọn các dạng trang bị động lực khác nhau.
1.3.3.1. Công suất máy chính và các thiết bị phụ làm việc độc lập

Hình 1-1. Năng lượng đẩy tàu và năng lượng phụ tách rời
1- Chân vịt; 2- Hệ trục; 3- Máy chính; 4- Máy phụ; 5- Máy phát điện
Phương án này áp dụng trên các tàu cỡ lớn, có sự làm việc độc lập cao, năng
lượng chính và năng lượng phụ không phụ thuộc lẫn nhau.
15


Khảo sát, tính kiểm nghiệm hệ trục tàu CSB-9003
Hệ động lực chính thường có các kiểu bố trí sau:

a)

b)

c)
Hình 1-2. Phương án bố trí hệ động lực chính
a) Hệ động lực chính với 1 động cơ truyền động thẳng; b) Hệ động lực chính với hệ trục
nghiêng; c) Hệ động lực chính với 2 động cơ truyền thẳng.

1.3.3.2. Trích công suất máy chính để dẫn động thiết bị phụ
Hệ động lực chính có nhiệm vụ chính là dẫn động hệ trục kéo chân vịt và
thông qua hộp số để trích công suất dẫn động các thiết bị khác như máy phát, máy
bơm,…Điều này, cho phép khai thác triệt để công suất của máy chính ở một số trường
hợp máy chính làm việc non tải như đậu bến, ra vào cảng…Thường áp dụng cho tàu
có công suất vừa, nhỏ và nhất là tàu đánh cá…

Hình 1-3. Phương án bố trí trích công suất của máy chính để dẫn động thiết bị phụ

16

Khảo sát, tính kiểm nghiệm hệ trục tàu CSB-9003
1- Chân vịt; 2- Trục chân vịt; 3- Máy chính;4- Hộp phân phối; 5- Các thiết bị phụ;
6- Các đăng; 7- động cơ điện
Trong phương án này hệ động lực chính thường bố trí như sau:

Hình 1-4. Phương án bố trí hệ động lực tàu thủy được truyền động qua hộp số
a- Hệ động lực có 1 máy chính; b- Hệ động lực có 2 máy chính; c- Hệ động lực có 4 máy
chính; d- Hệ động lực có 3 máy chính
1- Máy chính; 2- Hộp giảm tốc; 3- Khớp nối; 4- Ổ đỡ trục; 5- Ổ chặn lực dọc trục

1.3.3.3. Hệ thống năng lượng điện chung
Thường áp dụng cho hệ động lực có bộ truyền động bằng điện, ở đây nguồn động
lực để kéo chân vịt là động cơ điện và nguồn điện này được tạo ra bởi các máy phát
dẫn động từ máy chính (động cơ diesel, động cơ sử dụng nhiên liệu khí, động cơ
tuabin khí,…).
Cho phép giảm được chiều dài hệ trục, tiết kiệm nhiên liệu và giảm ô nhiễm môi
trường.

17


Khảo sát, tính kiểm nghiệm hệ trục tàu CSB-9003

Hình 1-5. Kiểu hệ động lực năng lượng điện chung
1- Máy phụ; 2- Máy phát điện; 3- Trạm phân phối điện; 4- Động cơ điện; 5- Hệ
trục; 6- Chân vịt
Trong phương án này hệ động lực được bố trí như sau:

1

2

3

4

Hình 1-6. Hệ động lực truyền động bằng điện
a- Sử dụng 1 động cơ điện để kéo chân vịt; b- Sử dụng nhiều động cơ điện để kéo
chân vịt; 1- Ổ chặn trục chân vịt; 2- Hộp giảm tốc; 3- Động cơ điện; 4- Máy phát
Trong phương án ở hình 2.10(a) sử dụng một động cơ điện để kéo chân vịt, vì vậy
có kết cấu đơn giản hơn, động cơ điện có kích thước lớn hơn và tốc độ thấp hơn, còn
trên hình 2.10(b) sử dụng nhiều động cơ điện cho phép giảm kích thước của động cơ
điện và phương án này hợp lý hơn vì thông thường tốc độ của động cơ điện lớn hơn
nhiều so với tốc độ của chân vịt.
1.4. Tổng quan tàu CSB-9003
1.4.1. Giới thiệu chung về tàu CSB-9003
Tàu CSB-9003 là loại tàu vỏ thép chân vịt kép. Hệ động lực bao gồm hai động
cơ chính, khởi động bằng điện và có thùng nước giải nhiệt, cùng với 02 chân vịt bước
cố định được bố trí phía lái tàu.
Tàu được thiết kế với mục đích cứu hộ cứu nạn và tuần tra trên biển trong mọi
điều kiện thời tiết.
Tàu kéo CSB-9003 được thiết kế thoả mãn cấp không hạn chế theo Quy phạm
phân cấp và đóng tàu vỏ thép – TCVN 6259 - 2003, do Bộ Khoa học Công nghệ và
18


Khảo sát, tính kiểm nghiệm hệ trục tàu CSB-9003
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 – 2003.

Hình 1-7. Bố trí tổng thể tàu CSB -9003
1 – Trụ đèn báo; 2- Ăng ten; 3 – Ăng ten xoay; 4 – Vòi phun cứu hỏa; 5 - Ca bin lái;6 – Lỗ dây neo tàu;
7 –Neo tàu; 8 – Chân vịt mũi; 9– Máy chính; 10 – Hộp số;11 – Trục trung gian; 12 – Ống bao trục
chân vịt; 13 – Giá chữ nhân; 14 – Chân vịt;15 – Đạo lưu; 16 – Bánh lái; 17- Cẩu thủy lực;
18 – Tời thủy lực; 19 – Ca nô cứu hộ;20 – Ống khói tàu; 21 – Dây neo trụ đèn

Hình 1-8. Ảnh chụp tàu CSB -9003
•

Các kích thước cơ bản
Chiều dài tổng thể

45,7 m
19


Khảo sát, tính kiểm nghiệm hệ trục tàu CSB-9003
Chiều dài thiết kế

41,0 m

Bề rộng thiết kế

12,0 m

Chiều sâu mạn (giữa thân)

5,5 m

Mớn nước thiết kế

4,0 m

Mớn nước tối đa

4,5 m

• Về dung tích: Với nhiệm vụ cứu hộ cứu nạn và tuần tra trên biển trong mọi
điều kiện thời tiết nên dung tích tàu được chia như sau:
+ Két dầu đốt dự trữ
– Số lượng

04

– Dung tích

278 m3

– Kiểu két

đáy đôi

+ Két dầu đốt hàng ngày
– Số lượng

02

– Kiểu

Rời

– Dung tích

16 m3

+ Két dầu cặn bẩn
– Số lượng

01

– Kiểu

Liền vỏ

– Dung tích

2 m3

+ Két dầu bôi trơn dự trữ
– Số lượng

01

– Kiểu

Rời

– Dung tích

3 m3

+ Két nước thải sinh hoạt, vệ sinh
– Số lượng

02

– Kiểu

Liền vỏ

– Dung tích

8 m3

+ Két chứa nước ngọt sinh hoạt
– Số lượng

05

20


Khảo sát, tính kiểm nghiệm hệ trục tàu CSB-9003
– Kiểu

Liền vỏ

– Dung tích

250 m3

+ Két dầu máy phát sự cố
– Số lượng

01

– Kiểu

Rời

– Dung tích

0,6 m3

+ Két nước dằn tàu
– Số lượng

05

– Kiểu

Liền vỏ

– Dung tích

300 m3

• Về phần khoang: Cũng với nhiệm vụ như trên cùng với thân tàu và cấu trúc
thượng tầng được đóng bằng thép “ loại A” và có kết cấu sườn ngang với khoảng cách

là 600 mm. Sườn dọc cũng cách khoảng 600 mm, và có thêm các sườn trung gian ở
khu vực khoang máy lai và máy lái nên tàu được chia thành các khoang, hầm như sau:
– Khoang máy lái
– Hầm nước ngọt và nước dằn lái
– Hầm dầu nhiên liệu
– Phòng máy có các hầm đáy kép
– Hầm nươc ngọt
– Hầm nước dằn mũi
– Khoang chân vịt mũi
– Hầm mũi
• Bố trí tổng thể trên và dưới boong chính của tàu: Mặt boong của tàu được
thết kế thoát nước, có diện tích trống 220m2 để phục vụ cho việc cứu hộ cứu nạn trên
biển. Khu vực boong sau lái bố trí một cần cẩu hiệu Etter 20000-1S có sức nâng 3 tấn
ở tầm với 5m, sau lái có bố trí 01 con lăn bằng thép hàn phục vụ cho việc tời, kéo các
phương tiện trên biển. Ngoài ra, trên tàu còn bố trí một bơm cứu hỏa có 2 súng phun
bọt phục vụ công tác chữa cháy cho các tàu khác, 1 động cơ điêzen lai bơm chữa cháy
này. Tàu hoạt động an toàn trong vùng biển cấp không hạn chế (điều kiện sóng gió

21


Khảo sát, tính kiểm nghiệm hệ trục tàu CSB-9003
trên cấp 12) theo quy phạm phân cấp và đóng tàu biển vỏ thép năm 2003. Trên tàu bố
trí đầy đủ thiết bị lặn, bơm chìm phục vụ công tác cứu đắm các tàu bị nạn.

Hình 1-9. Bố trí tổng thể trên và dưới boong chính của tàu
1-Buồng máy lái; 2- Nhà kho, xưởng; 3- buồng máy; 4,5- Phòng thủy thủ; 6- Mặt
boong chính;7- Kho dụng cụ, đồ lặn; 8- Phòng ăn; 9- Nhà bếp; 10- Phòng sỹ quan.
Trên boong chính tàu được chia thành 2 khi vực chính là khu boong trống, trên
đó bố trí một móc kéo phục vụ công tác lai dắt các tàu, 1 tời điện và một cần cẩu.

Trong khu vực này bố trí các phòng ở thuyền viên, nhà ăn, nhà bếp, khu vệ sinh.
Trên boong dâng mũi bố trí phòng ở thuyền trưởng, máy trưởng, buồng thuyền
viên, xuồng cấp cứu, máy kéo neo và các thiết bị chằng buộc, các ống thông gió…
Trên boong buồng lái bố trí 02 phao tự thổi và các trang thiết bị buồng lái (bàn
điều khiển, bàn hải đồ…)
Trên nóc buồng lái bố trí cột đèn hiệu, súng phun cứu hỏa và các trang thiết bị
hàng hải.
Dưới boong chính tàu được ngăn ra thành 6 khu vực bởi 5 vách ngăn kín nước
nằm ở phía dưới của boong:
+ Khu vực khoang máy lái
+ Khu vực kho và các két

22


Khảo sát, tính kiểm nghiệm hệ trục tàu CSB-9003
+ Khu vực buồng máy
+ Khu vực xưỡng sữa chữa và vệ sinh
+ Khu vực phòng thủy thủ
+ Khu vực mũi (két dầu mũi)
Tàu có kết cấu đáy đơn, có đáy đôi từng phần trong buồng máy, tàu có mặt
boong đuôi rộng được lát gỗ. Các góc của kết cấu đuôi được làm cho tròn, mút đuôi
tàu bố trí một con lăn. Mũi tàu bố trí một chân vịt mũi nhằm tăng thêm tính cơ động
cho tàu trong mọi điều kiện thời tiết cũng như trên mọi thủy diện của sông hoặc biển.
Toàn bộ các kích thước về vật liệu đều phải tuân thủ theo yêu cầu của quy
phạm và được cơ quan Đăng kiểm chấp thuận về độ và quy cách kết cấu.
Tàu có kết cấu hàn, công tác hàn tuân theo trình tự hàn đã được phê duyệt. Tất
cả các bể chứa đều có các tấm đậy lỗ người chui được bắt bằng bulông. Kết cấu sống
mũi bằng thép được lắp ráp và gia cường để có độ cứng vững. Sống đáy tàu là hệ bọc
thép phẳng, chiều dày tối thiểu 8mm và lớp bọc cho các bộ phận của mũi tàu. Xung

quanh mạn tàu bọc cao su làm nhiệm vụ chống va đập có chiều dày 150mm.
Kết cấu thượng tầng là kết cấu bằng thép. Các vách ngăn để ngăn phòng tắm,
khoang bếp và toilet làm bằng thép.

• Các hệ thống chính trên tàu CSB-9003
* Hệ thống cung cấp nhiên liệu:
+Công dụng: Hệ thống nhiên liệu trên tàu có nhiệm vụ cung cấp nhiên
liệu đến từng động cơ trên tàu để duy trì hoạt động của các động cơ trên tàu trong mọi
điều kiện làm việc. Thông thường trên tàu hệ thống nhiên liệu chia làm hai phần rõ rệt,
hệ thống luân chuyển nhiên liệu giữa các két và hệ thống cấp nhiên liệu đến các máy.
+ Sơ đồ hệ thống luân chuyển nhiên liệu giữa các két

23


Khảo sát, tính kiểm nghiệm hệ trục tàu CSB-9003

Hình 1-10. Sơ đồ chuyển nhiên liệu giữa các két
1 – Cấp dầu từ boong; 2- Đường xả nước; 3 – Dầu hồi; 4 – Bơm điện lớn; 5 – Áp kế;
6 – Bơm điện nhỏ; 7 – Van và lọc thô; 8– Bơm tay; 9 – Dầu nhớp về; 10– Khay hứng
dầu; 11, 12, 13, 14, 16, 17, 18, 19, 20 – là các két dầu dự trữ ; 15 – là két dầu hồi.
+ Nguyên lý làm việc: Các két từ 11 đến 20 ký hiệu trên hình là các két chứa
dầu diêzen dùng trên tàu. Trong đó két 16, 17 là két thường nhật dùng để cung cấp
nhiên liệu cho các động cơ trên tàu, két 20 dùng cho máy phát điện phòng sự cố, két
15 là két dầu hồi và lắng dầu, két 11,12, 13, 14, 18, 19 là các két dầu dự trữ.
Bình thường cung cấp dầu cho các két bằng cách bơm dầu từ trên boong
tàu, vào các két dầu bằng cách mở các van tương ứng theo dấu mũi tên. Các van ký
hiệu NC là các van thường đóng nhằm giúp cho các động cơ bên trái và phải hoạt động
riêng biệt bằng 2 hệ thống cấp nhiên liệu riêng.
Bơm 6 sẽ hút nhiên liệu từ các thùng dự trữ chuyển sang các thùng dầu

thường nhật 16, 17. Giả sử két 16 hết nhiên liệu, cần chuyển nhiên liệu từ két 12 sang
két 16 để chạy động cơ, ta mở van tương ứng trên đường ống dầu két 12, bật bơm điện
6. Bơm sẽ hút dầu từ thùng 12, theo đường ống dẫn đến lọc thô 7, qua van tương ứng
và về thùng 16 theo hướng mũi tên trong hình .

24


Khảo sát, tính kiểm nghiệm hệ trục tàu CSB-9003
Bơm 4 đóng vai trò bơm dự phòng trong 2 trừng hợp sau: khi một trong 2
bơm 6 bị hỏng, cần trực tiếp bơm dầu vào két thường trực 16 hoặc 17 người vận hành
đóng các van tưng ứng để bơm dầu vào các két này. Ngoài ra khi cần thiết có thể bơm
dầu ra từ các két dầu bằng bơm 4 trong khi cả hai bơm 6 đang làm việc.
+ Sơ đồ hệ thống cấp nhiên liệu cho các máy

Hình 1-11. Sơ đồ cấp nhiên liệu từng máy
1 – Két dầu; 2- Van thường đóng; 3 – Két dầu; 4 – Két lắng; 5 – Đường dầu hồi; 6 – Van
thường mở; 7 – Đường dầu về kết dầu dự trữ ; 8 – Máy chính; 9 – Máy phát điện;10 – Máy cứu
hỏa; 11 – Đường đầu bẩn; 12 – Lọc tách nước; 13 –Máy mũi; 14 – Bơm dầu; 15 – Máy phát
điện; 16 –Khay hứng dầu; 17 – Máy chính; 18 – Đường cấp dầu; 19 – Van đóng nhanh.

+ Nguyên lý làm việc: Nguyên lý làm việc hệ thống cấp dầu tương đối đơn
giản, Két dầu 1, 3 đặt trên cao so với các động cơ. Dầu từ các két này được chảy qua
một van đóng nhanh 19 theo đường cấp dầu 18 qua một van đến lọc tách nước 12 rồi
đến bơm dầu 14 được dẫn động từ động cơ.
Van 2 là loại van thường đóng, do đó hai ống dầu đi từ hai két dầu 1, 2 là
hai đường dầu riêng biệt. Két dầu 2 đảm nhận nhiệm vụ cung cấp dầu cho các máy bên

25