ĐỒ án môn học THIẾT kế hệ THỐNG ĐỘNG lực tàu THỦY II tàu dầu sức chở 9000 tấn
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (945.84 KB, 78 trang )
ĐỒ ÁN MÔN HỌC
THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐỘNG LỰC TÀU THỦY II
-16-2016
1. GIỚ THIỆU CHUNG
1.1. GIỚ THIỆU VỀ TÀU
1.1.1. Loại tàu
Tàu dầu sức chở 9000 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 2 kỳ kí hiệu 6UEC33LSII có công suất 3398 kW
Thuộc phân cấp: hàng lỏng
1.1.2. Vùng hoạt động
Không hạn chế ( chủ yếu hoạt động trong vùng Đông Nam Á).
1.1.3. Cấp thiết kế
Tàu dầu 9000 tấn được thiết kế đảm bảo cấp không hạn chế theo Quy phạm
phân cấp và đóng tàu vỏ thép – 2010, 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 : 2010.
1.1.4. Các thông số cơ bản phần vỏ tàu
– Chiều dài lớn nhất
– Chiều dài giữa hai trụ
– Chiều rộng lớn nhất
– Chiều rộng thiết kế
– Chiều cao mạn
– Mớn nước thiết kế
– Trọng tải tàu
Lmax = 113,2
Lpp = 105,70
Bmax = 17,60
B
= 17,60
DTK = 9,50
T
= 7,20
DWT = 9000
m.
m.
m.
m.
m.
m.
tấn.
1.1.5. Hệ động lực chính
– Máy chính
6UEC33LSII.
– Số lượng
01.
– Công suất
H
=
3398/(4621) kW/(hp).
– Số vòng quay
N
=
215
– Kiểu truyền động
Trực tiếp.
– Chân vịt
Định bước.
rpm.
1.1.6. Quy phạm áp dụng
TCVN 6259 : 2010 – Quy phạm phân cấp và đóng tàu vỏ thép, 2010.
1.1.7. Công ước quốc tế áp dụng
(1) Công ước quốc tế về an toàn sinh mạng con người trên biển, 1974
(SOLAS, 74);
KHOA MÁY TÀU BIỂN - TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM
VŨ VĂN NAM
LỚP MTT53–ĐH1
ĐỒ ÁN MÔN HỌC
THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐỘNG LỰC TÀU THỦY II
-26-2016
(2) Công ước quốc tế về mạn khô tàu biển, 1966 (LOAD LINES, 66);
(3) Công ước quốc tế về ngăn ngừa ô nhiễm biển do tàu gây ra, 73/78
(MARPOL, 73/78);
(4) Qui tắc quốc tế tránh va trên biển, 1972 (COLREG, 72);
(5) Công ước đo dung tích tàu biển, 1969 (TONNAGE, 69);
(6) Nghị quyết của Tổ chức lao động quốc tế (ILO).
1.2.
TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG NĂNG LƯỢNG VÀ TRANG TRÍ ĐỘNG
LỰC
1.2.1. Bố trí buồng máy
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...
Tàu được bố trí 01 hệ trục chân vịt nằm trên mặt phẳng dọc tâm tàu. Đường
tâm của hệ trục song song và cách đường chuẩn 2100mm. Hệ trục chân vịt bao
gồm 01 trục chân vịt và 01 đoạn trục trung gian với chiều dài toàn bộ hệ trục chân
vịt là 8850 mm.
Hệ trục chân vịt được đỡ trên 03 gối đỡ. Trục chân vịt có đường kính cơ bản
φ300 mm, được nhà chế tạo cung cấp đồng bộ với máy chính. Gối đỡ trong ống
bao được bôi trơn bằng nước ngoài tàu nhờ bơm nước biển làm mát máy chính.
1.2.2. Máy chính
Máy chính có ký hiệu 6UEC33LSII do hãng Mitsubishi sản xuất, là động cơ
diesel 2 kỳ, 6 xy lanh, tác dụng đơn, tăng áp bằng tua bin khí xả , dạng thùng, một
hàng xy lanh thẳng đứng, khởi động bằng khí nén., đảo chiều bằng hộp số, làm
mát gián tiếp 2 vòng tuần hoàn, bôi trơn bằng dầu áp lực tuần hoàn các te khô,
điều khiển tại chỗ hoặc từ xa trên buồng lái.
1.2.2.1. Thông số cơ bản của máy chính
– Số lượng
– Kiểu máy
– Hãng sản xuất
– Công suất định mức, [H]
– Vòng quay định mức, [N]
– Số kỳ, [τ]
– Số xy-lanh, [Z]
– Đường kính xy-lanh, [D]
– Hành trình piston, [S]
01
6UEC33LSII
Mitsubishi
3398/4621
215
2
6
330
1050
KHOA MÁY TÀU BIỂN - TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM
kW/hp
rpm
mm
mm
VŨ VĂN NAM
LỚP MTT53–ĐH1
ĐỒ ÁN MÔN HỌC
THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐỘNG LỰC TÀU THỦY II
-36-2016
– Suất tiêu hao nhiên liệu, [ge]
190
g/kW.h
– Suất tiêu hao dầu nhờn, [gm]
1,1
g/kW.h
– Thứ tự nổ
1–5–3–6–2–4
– Tốc độ trung bình của piston
9,09
m/s
– Khối lượng động cơ [G]
60
tons
– Chiều dài bao lớn nhất [Le]
6593
mm
– Chiều rộng bệ động cơ [We]
1890
mm
– Chiều cao [He]
3539
mm
– Khoảng cách giữa hai tâm xi lanh liên tiếp
515 mm
– Khoảng cách từ tâm xi lanh cuối đến bánh đà
674 mm
1.2.2.2. Thiết bị kèm theo máy chính
– Bơm LO bôi trơn máy chính
– Bơm nước ngọt làm mát
– Bơm nước biển làm mát
– Bầu làm mát dầu nhờn
– Bầu làm mát nước ngọt
– Bơm tay LO trước khởi động
– Các bầu lọc
– Bơm chuyển nhiên liệu thấp áp
– Bình chứa khí nén khởi động
– Bầu tiêu âm
– Ống bù hòa giãn nở
01
01
01
01
01
01
01
01
02
01
01
cụm
cụm
cụm
cụm
cụm
cụm
cụm
cụm
bình
cụm
đoạn
1.2.3. Tổ máy phát điện
1.2.3.1. Diesel lai máy phát
Diesel lai máy phát có ký hiệu 6NY16L-HN, 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
cưỡng bức. Máy phát phải có giấy chứng nhận ngăn ngừa ô nhiễm khí thải.Hai
động cơ được bố trí đối xứng nhau qua mặt phẳng dọc tâm tàu.
– Số lượng
– Kiểu máy
– Công suất định mức, [Ne]
– Vòng quay định mức, [n]
– Số kỳ, [τ]
– Số xy-lanh, [Z]
02.
6Ny16L-HN.
265 kW.
1800 rpm.
04.
04.
1.2.3.2. Máy phát điện
– Số lượng
– Công suất máy phát
– Vòng quay máy phát
02
240
1200
KHOA MÁY TÀU BIỂN - TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM
kW.
rpm.
VŨ VĂN NAM
LỚP MTT53–ĐH1
ĐỒ ÁN MÔN HỌC
THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐỘNG LỰC TÀU THỦY II
-46-2016
– Điện áp
– Tần số
440
60
V.
Hz.
01
01
01
01
01
01
01
01
01
01
cụm
cụm
cụm
cụm
cụm
cụm
cụm
cụm
cụm
cụm
1.2.3.3. Thiết bị kèm theo tổ máy phát điện
– Bơm LO bôi trơn máy
– Bơm nước ngọt làm mát
– Bơm nước biển làm mát
– Bầu làm mát dầu nhờn
– Bầu làm mát nước ngọt
– Máy phát điện một chiều
– Mô-tơ điện khởi động
– Các bầu lọc
– Bầu tiêu âm
– Ống bù hòa giãn nở
1.3. CÁC THIẾT BỊ ĐỘNG LỰC KHÁC
1.3.1. Két
1.3.1.1. Két dầu đốt dự trữ
– Số lượng
– Dung tích
– Kiểu két
05.
01 x 73,2
01 x 15,9
01 x 35,1
02 x 179
Liền vỏ.
m3 .
m3 .
m3 .
m3 .
1.3.1.2. Két dầu đốt hàng ngày
– Số lượng
– Kiểu
– Dung tích
02.
Rời.
01 x 5,5
01 X 4,5
m3 .
m3 .
01.
Rời.
5,5
m3 .
01.
Liền vỏ.
15,81
m3 .
1.3.1.3. Két lắng dầu đốt
– Số lượng
– Kiểu
– Dung tích
1.3.1.4. Két dầu cặn bẩn
– Số lượng
– Kiểu
– Dung tích
KHOA MÁY TÀU BIỂN - TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM
VŨ VĂN NAM
LỚP MTT53–ĐH1
ĐỒ ÁN MÔN HỌC
THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐỘNG LỰC TÀU THỦY II
-56-2016
1.3.1.5. Két dầu bôi trơn dự trữ
– Số lượng
– Kiểu
– Dung tích
01.
Rời.
9
m3 .
02.
Liền vỏ.
02 x 5,5
m3 .
01.
Rời.
0,8
m3 .
01.
Liền vỏ.
143
m3 .
1.3.1.6. Két chứa nước ngọt sinh hoạt
– Số lượng
– Kiểu
– Dung tích
1.3.1.7. Két nước giãn nở máy chính
– Số lượng
– Kiểu
– Dung tích
1.3.1.8. Két giữ nước đáy tàu
– Số lượng
– Kiểu
– Dung tích
1.3.2. Tổ bơm
1.3.2.1. Tổ bơm nước chữa cháy
– Số lượng
– Kiểu
– Lưu lượng
– Cột áp
– Công suất động cơ điện
01.
Ly tâm nằm ngang.
120/60
m3/h.
20/55
mcn.
26
kW.
1.3.2.2. Tổ bơm dùng chung
– Số lượng
– Kiểu
– Lưu lượng
– Cột áp
– Công suất động cơ điện
01.
Ly tâm nằm ngang tự hút.
120/60
m3/h.
20/55
mcn.
26
kW.
1.3.2.3. Tổ bơm nước ngọt sinh hoạt
– Số lượng
– Kiểu
– Lưu lượng
– Cột áp
– Công suất động cơ điện
– Vòng quay động cơ
02.
Ly tâm nằm ngang
3
m3/h.
40
mcn.
1,5
kW.
3600
rpm.
KHOA MÁY TÀU BIỂN - TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM
VŨ VĂN NAM
LỚP MTT53–ĐH1
ĐỒ ÁN MÔN HỌC
THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐỘNG LỰC TÀU THỦY II
-66-2016
1.3.2.4. Tổ bơm vận chuyển dầu đốt
a. Dầu DO
– Số lượng
– Kiểu
– Lưu lượng
– Cột áp
– Công suất động cơ điện
– Vòng quay động cơ
b. Dầu FO
– Số lượng
– Kiểu
– Lưu lượng
– Cột áp
– Công suất động cơ điện
– Vòng quay động cơ
01.
Bánh răng nằm ngang
1,2
m3/h.
0,3
MPa
1,5
kW.
1400/1710 rpm.
01.
Bánh răng nằm ngang
5
m3/h.
0,3
MPa
2,2
kW.
1430/1740 rpm.
1.3.2.5. Tổ bơm dầu nhờn dự phòng
– Số lượng
– Kiểu
– Lưu lượng
– Cột áp
– Công suất động cơ điện
– Vòng quay động cơ
01
Bánh răng nằm ngang
5
m3/h.
0,45
MPa
18,5
kW.
970/1180 rpm.
1.3.3. Tổ quạt
1.3.3.1. Tổ quạt hút gió buồng máy
– Số lượng
– Lưu lượng
– Cột áp
01.
4800
40
m3/h.
mcn.
01.
24000
50
m3/h.
mcn.
02.
MS92A
48,2
3
m3/h.
MPa
1.3.3.2. Tổ quạt thổi gió buồng máy
– Số lượng
– Lưu lượng
– Cột áp
1.3.4. Các thiết bị hệ thống khí nén
1.3.4.1. Tổ máy nén khí
– Số lượng
– Kí hiệu
– Lưu lượng
– Cột áp
KHOA MÁY TÀU BIỂN - TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM
VŨ VĂN NAM
LỚP MTT53–ĐH1
ĐỒ ÁN MÔN HỌC
THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐỘNG LỰC TÀU THỦY II
-76-2016
– Công suất động cơ điện
– Vòng quay động cơ
7,5
1160
kW.
rpm.
02.
1000
lít
01
70
lít
1.3.4.2. Bình chứa không khí nén khởi động
– Số lượng
– Dung tích
1.3.4.3. Bình chứa không khí nén tạp vụ
– Số lượng
– Dung tích
1.3.5. Các thiết bị buồng máy khác
1.3.5.1. Cầu thang buồng máy
– Tổng số lượng
– Cầu thang chính
– Cầu thang sự cố
05
04
01
1.3.5.2. Cửa thông biển
– Tổng số lượng
– Cửa thông biển chính
– Cửa thông biển sự cố
02
01
01
2. SỨC CẢN, THIẾT KẾ SƠ BỘ CHONG CHÓNG
2.1. Tính sức cản tàu
2.1.1. Các số liệu cơ bản
– Chiều dài lớn nhất
Lmax
=
113,2 m
– Chiều dài giữa hai trụ
Lpp
=
105,7 m
KHOA MÁY TÀU BIỂN - TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM
VŨ VĂN NAM
LỚP MTT53–ĐH1
ĐỒ ÁN MÔN HỌC
THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐỘNG LỰC TÀU THỦY II
-86-2016
– Chiều rộng lớn nhất
Bmax
=
17,60 m
– Chiều rộng thiết kế
B
=
17,60 m
– Chiều cao mạn
D
=
9,50
m
– Chiều chìm toàn tải
d
=
7,20
m
– Lượng chiếm nước
Disp =
10777 tons
– Hệ số béo thể tích
CB
=
0,785
– Công suất tính toán
H
=
3398/(4621) kW/(hp)
– Số vòng quay chong chóng
np
=
215
rpm
2.1.2. Công thức Papmiel
2.1.2.1. Phạm vi áp dụng của Papmiel
Bảng 2.1 Phạm vi áp dụng của Papmiel
№
Đại lượng xác định
Tàu thực thiết kế
Phạm vi của Papmiel
1
Tỷ số kích thước [B/d]
2,444
1,5 – 3,5
2
Tỷ số kích thước [L/B]
6,006
4 – 11
3
Hệ số béo thể tích [CB]
0,785
0,35 – 0,8
4
Hệ số thon đuôi tàu [ϕ]
1,3
0,33 – 1,5
2.1.2.2. Công thức xác định sức cản của Papmiel
∇VS3
EPS =
LC 0
, (hp )
(2.1)
Trong đó:
VS – Tốc độ tàu tương ứng với giá trị EPS cần xác định, (m/s);
∇ – Lượng chiếm nước của tàu, (tons);
L–
Chiều dài tàu thiết kế, (m);
C0 – Hệ số tính toán theo Papmiel.
2.1.3. Kết quả xác định sức cản tàu theo Papmiel
Bảng 2.2 Kết quả xác định sức cản tàu theo Papmiel
№
1
Đại lượng xác định
Công thức tính
Tốc độ tính toán VS,
Dự kiến thiết kế
(knots)
Kết quả
9
KHOA MÁY TÀU BIỂN - TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM
10
11
12
VŨ VĂN NAM
LỚP MTT53–ĐH1
ĐỒ ÁN MÔN HỌC
THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐỘNG LỰC TÀU THỦY II
-96-2016
№
Đại lượng xác định
Công thức tính
Kết quả
2
Tốc độ tính toán VS,
Tính theo m/s
(m/s)
4,635
5,15
5,665
6,18
3
Hệ số béo thể tích CB
0,785
0,785
0,785
0,785
4
Lượng chiếm nước ∇,
Theo thiết kế
(tons)
5
Hệ số hình dáng ϕ
B
ϕ =10 C B
L
6
Tốc độ tương đối V1
V1 =VS
7
Hệ số tính Cp, theo đồ C = f ( V , ϕ )
p
1
thị
8
Hệ số hình dạng X1
9
Hiệu chỉnh chiều dài
λ=1
tàu λ
10
Theo thiết kế
10777,4 10777,4 10777,4 10777,4
1,307
1,307
1,307
1,307
1,001
1,112
1,223
1,334
102
98
96
94
1
1
1
1
1
1
1
1
C pλ
Hệ số tính theo Pamiel
C0 =
C0
X1 ϕ
89,22
85,721
83,972
82,222
11
∇V s
Công suất kéo EPS,
EPS =
(hp)
LC 0
833,11
1189,5
1616,2
2142,9
12
Sức cản toàn phần Rt, R = 75 EPS
t
Vs
(kG)
13481
17322
21397
26006
Cho
trục
ϕ
L
một
đường
3
2.1.4. Đồ thị R–v, EPS–v
Hình 2.1 Đồ thị R–v và EPS–v.
KHOA MÁY TÀU BIỂN - TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM
VŨ VĂN NAM
LỚP MTT53–ĐH1
ĐỒ ÁN MÔN HỌC
THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐỘNG LỰC TÀU THỦY II
- 10 6-2016
[hp]
2400
2000
R=
EP
26000
f(v
)
S=
f(v
)
[kg]
30000
22000
1600
18000
1200
14000
800
10000
9
4,635
10
5,15
11
5,665
12
6,18
[knot]
[m/s]
400
2.1.2. Xác định sơ bộ tốc độ tàu cho thiết kế chong chóng
– Hiệu suất chong chóng (lấy gần đúng)
ηp = 0,6
– Hiệu suất đường trục (lấy gần đúng)
ηt = 0,97
– Dự trữ công suất máy chính
15%Ne
– Công suất của máy chính
Ne = 4621(hp)
– Công suất kéo của tàu
EPS = 0,9.Ne.ηp.ηt
Kết quả:
EPS = 2125,48 (hp)
Tương ứng (gần đúng) trên đồ thị sức cản có:
Rt = 25599,99 (kG)
Vs = 11,92
(knots)
2.2. TÍNH CHONG CHÓNG.
2.2.1. Chọn vật liệu.
Chọn vật liệu chế tạo chong chóng là đồng KHBsC1 (măng gan - đồng thiếc).
2.2.2. Tính hệ số dòng theo, dòng hút.
KHOA MÁY TÀU BIỂN - TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM
VŨ VĂN NAM
LỚP MTT53–ĐH1
ĐỒ ÁN MÔN HỌC
THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐỘNG LỰC TÀU THỦY II
- 11 6-2016
Theo Taylor, ta có :
-
Hệ số dòng theo :
ψ = 0,5.CB – 0,05 = 0,5.0,785 – 0,05 = 0,3425
-
Hệ số dòng hút :
tc = kt.ψ
với kt = 0,6 ứng với bánh lái thoát nước ⇒ tc = 0,6.0,3425 = 0,2055
2.2.3. Chọn số cách chong chóng.
-
Vận tốc tàu v = 11,92 hl/h hay v = 6,127 m/s
-
Vận tốc dòng chảy đến chong chóng :
vp = v.(1 - ψ) = 6,127.(1 – 0,3425) = 4,03 m/s
-
Vòng quay chong chóng :
np = 215 v/p hay np = 3,58 v/s.
-
Lực đẩy chong chóng :
X. P =
R
1− t
Tàu một chong chóng ⇒ X = 1
25599,99
= 32221,5 (kG)
1 − 0, 2055
P=
-
Hệ số lực đẩy theo vòng quay ( hệ số tính toán ) :
kn' =
vp
np
.4
ρ
4, 03
104,5
=
.4
= 0, 43
P
3,58 32221,5
- Với ρ= 104,5 kG/m4 là mật độ nước biển.
k’n < 1 ⇒ chọn số cánh chong chóng Z = 4.
2.2.4. Chọn tỷ số đĩa theo điều kiện bền.
Theo điều kiện bền ta có :
θ ≥ θ’min = 0,375. c' . Z
D δ max
2
3 m'.P
.3
10 4
Trong đó: c’ , m’ – hệ số thực nghiêm.
C’ hệ số phụ thuộc vào vật liệu chế tạo.
đối với chong chóng bằng đồng c’ = 0.056.
m’- hệ số tính đến khả năng tải trọng của cánh.
với tàu hàng m’ = 1,15.
D- đường kính sơ bộ của chong chóng
D = 0,5.T = 0,5.7,2 = 3,6 m
T-chiều chìm của tàu T = 7,2 m
KHOA MÁY TÀU BIỂN - TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM
VŨ VĂN NAM
LỚP MTT53–ĐH1
ĐỒ ÁN MÔN HỌC
THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐỘNG LỰC TÀU THỦY II
- 12 6-2016
δmax – giá trị giới hạn của độ dày tương đối của cánh ở tiết diện trên
khoảng cách bằng ( 0,6÷0,7).R
δmax = 0,1
P- lực đẩy chong chóng, P = 32221,5 (kG) .
Vậy:
2
θ min
’
3
= 0,375. 0, 056 . 4 ÷ . 3 1,15.32221,5
= 0, 42
104
3, 6 0,1
Chọn tỷ số đĩa :
θ = 0,55 > θmin = 0,42
2.2.5. Công suất truyền vào chong chóng.
Công suất truyền vào chong chóng được tính theo công thức:
Np = ηdt. N
Trong đó:
N – công suất có ích của máy đo tại trục máy.
N = 0,9. Ne = 0,9.4621 = 4158,9
(hp)
ηdt – hiệu suất đường trục
ηđt = 0,97
Vậy: Np = 0,97.4158,9 = 4034,13 (hp)
2.2.6. Tính chong chóng sử dụng hết công suất .
Bảng 2.3 Tính chong chóng sử dụng hết công suất
№
Đại lượng xác định
Công thức tính
1
Tốc độ tính toán VS,
Dự kiến thiết kế
(knots)
2
Tốc độ tính toán VS,
Tính theo m/s
(m/s)
3
Lực đẩy cần thiết Pe,
(kG)
Pe = R/x
4
Tốc độ tịnh tiến của
Vp = VS.(1 - ψ)
chong chóng Vp,(m/s)
5
Lực đẩy của chong P = Pe
1 − tc
chóng P, (kG)
Kết quả
10
11
11,92
5,15
5,665
6,14
17332
21397 25599,99
3,386
3,725
4,036
21814,98 26931,4
32221,4
KHOA MÁY TÀU BIỂN - TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM
VŨ VĂN NAM
LỚP MTT53–ĐH1
THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐỘNG LỰC TÀU THỦY II
ĐỒ ÁN MÔN HỌC
- 13 6-2016
№
Đại lượng xác định
Công thức tính
6
Hệ số lực đẩy theo k ' = v p .4 ρ
n
np P
vòng quay kn
7
Độ trượt tương đối λp
0,4
0,42
0,43
0,25
0,26
0,27
0,2625
0,273
0,2835
2,62
2,77
2,89
0,183
0,18
0,182
0,63
0,625
0,65
Hiệu suất của chong
ηp = f(λ’P,k1)
chóng ηp
0,37
0,38
0,39
1 − tc
1 −ψ
0,45
0,47
0,47
3525,7 3958,25
4446,29
λp= f(k’n)
λ’p = λp.1,05
8
9
Đường kính
chóng Dcc,(m)
chong D = v p
cc
n p .λ p'
P
ρ .n .Dcc
10 Hệ số lực đẩy k1
k1 =
11 Tỷ số bước H/D
H/D =f(λ’P,k1)
12
Kết quả
2
p
13 Hệ số lực đẩy có ích
η 'p = η p .
14 Công suất yêu cầu
N P1 =
R.v
75.η 'p
Kết luận:
sai số: ∆ =
N P − N P1
4034,13 − 3958, 25
.100% =
= 1,88% < 3%
NP
4034,13
Vậy chong chóng đã thiết kế thỏa mãn công suất yêu cầu cho việc đẩy tàu.
Các thông số của chong chóng:
Dcc = 2,77
H/D = 0,625
2.2.7. Kiểm tra chong chóng theo điều kiện bền :
Theo công thức:
2
3
θ ≥ θ’min =0,375. c' . Z .3 m'.P
10 4
D δ max
KHOA MÁY TÀU BIỂN - TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM
VŨ VĂN NAM
LỚP MTT53–ĐH1
THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐỘNG LỰC TÀU THỦY II
ĐỒ ÁN MÔN HỌC
- 14 6-2016
Với: D = 2,77 m là đường kính của chong chóng.
P = 26931,4 kG là lực đẩy của chong chóng.
2
3
4
θ’min = 0,375. 0,056 . 4 ÷ . 3 1,15.26931,
= 0, 47
4
2, 77 0,1
10
θ’min = 0,47 < θ = 0,55
Vậy điều kiện bền thoả mãn.
2.2.8. Kiểm tra chong chóng theo điều kiện xâm thực.
Theo công thức:
θ ≥ θ’min = 130.ξ .
kc
.(np.D)2 .
Ps
trong đó:
ξ- hệ số kinh nghiệm.
Chọn ξ = 1,4
Ps- áp lực thủy tĩnh tuyêt đối trên trục chong chóng.
Ps = 10330+ γ.hs – Pph.
với 10330 là áp suât không khí ( kG/ m2 )
γ -tỷ trọng của nước biển
γ = 1025 ( kG/m2)
Pph – áp lực của hơi nước bão hòa, ở 200 C. Pph= 238 (kG/ m2).
hs – độ ngập sâu của của chong chóng so với mặt thoáng
hs = 0,785.T = 0,785.7,2 = 5,652 m
Kc- đặc tính xâm thực.
Tra đồ thị theo λp = 0,26 và H/D= 0,625 có Kc= 0,19
Suy ra Ps = 10330 + 1025.5,652 – 238 = 15885,3 kG/m2
θ’min = 130.1,4.
0,19
.(3,58.2, 77) 2 = 0, 4 < θ = 0,55
15885,3
Vậy điều kiện xâm thực được đảm bảo.
Kết luận:
Chong chóng đã thiết kế có nhũng thông số sau:
- Đường kính chong chóng:
D = 2,77
- Tỷ số đĩa:
θ = 0,55
- Độ trượt tương đối:
λp = 0,26
- Hiệu suất:
ηp = 0,37
m
KHOA MÁY TÀU BIỂN - TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM
VŨ VĂN NAM
LỚP MTT53–ĐH1
THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐỘNG LỰC TÀU THỦY II
ĐỒ ÁN MÔN HỌC
- 15 6-2016
- Vòng quay:
np = 215
v/p
2.2.9. Tính trọng lượng chong chóng:
Theo KOIEFSKI, ta có:
G=
b0,6
d e0 , 6
Z
2
.γ .D 3 .(
).6,2 + 2.10 4 0,71 − 0 .
+ 0,59.γ .l.d 0 .
4
D
D D
4.10
- Số cánh chong chóng Z = 4
- Trọng lượng riêng của vật liệu chế tạo chong chóng: γ = 8700 kG/m3
- Đường kính chong chóng D = 2,77 m
- Đường kính trung bình của củ chong chóng: d0 = (0,14÷0,22).D = 0,5 m
- Chiều dài củ chong chóng:
l = 0,314.D = 0,314.2,77 = 0,87 m
- Chiều dài cánh tại 0,6 R:
e0,6= 0,024.D = 0,024.2,77 = 0,066 m
- Chiều rộng cánh tại 0,6R :
b0,6 = b’m.
D
Z
với b’m = 1,26 ⇒ b0,6 = 1,26.
2, 77
= 0,873 m
4
Vậy:
G=
4
0,873
0,5 0, 066
2
.8700.2, 773.(
). 6, 2 + 2.104 0, 71 −
÷. 2, 77 + 0,59.8700.0,87.0,5
4
2, 77
2,
77
4.10
Trọng lượng của chong chóng G = 2623 kG.
3. THIẾT KẾ HỆ TRỤC
3.1. DỮ KIỆN PHỤC VỤ THIẾT KẾ
3.1.1. Số liệu ban đầu
_ Công suất tính toán
H
=
3398
kW
_ Vòng quay tính toán
N
=
215
v/p
_ Vật liệu làm hệ trục
SF45
KHOA MÁY TÀU BIỂN - TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM
VŨ VĂN NAM
LỚP MTT53–ĐH1
ĐỒ ÁN MÔN HỌC
- 16 -
THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐỘNG LỰC TÀU THỦY II
6-2016
+ Giới hạn bền kéo
Ts
=
520
N/mm2
+ Giới hạn chảy
Tc
=
320
N/mm2
+ Giới hạn mỏi
Tm
=
208
N/mm2
+ Độ cứng
HB
=
180
Rw
6
kG/cm4
+ Hệ số đàn tính
E
=
2,1.10
+ Tỷ trọng
γ
=
7,85.10-3
kG/cm3
_ Trọng lượng chong chóng
Q
=
2623
kG
_Vật liệu làm chong chóng
Đồng – Mangan
3.1.2. Luật áp dụng
3.1.2.1. Luật áp dụng
Quy phạm phân cấp và đóng biển vỏ thép - 2010: Phần 3: Hệ thống máy tàu TCVN 6259-3: 2010 [1].
3.1.2.2. Cấp tính toán thiết kế
Hệ trục và thiết bị hệ trục được tính toán thiết kế thỏa mãn tương ứng cấp
không hạn chế theo Quy phạm phân cấp và đóng tàu biển vỏ thép – 2003.
3.1.3. Bố trí hệ trục
Tàu được bố trí 01 hệ trục đặt trong mặt phẳng dọc tâm tàu, hệ trục được đặt
song song và cách mặt phẳng cơ bản (đường cơ bản) 2100 mm.
Hệ trục bao gồm 01 đoạn trục chong chóng và 01 đoạn trục trung gian với
tổng chiều dài toàn bộ hệ trục là 8850 mm.
Hệ trục được đỡ trên 03 gối đỡ. Trục chong chóng có kết cấu bích liền và
đường kính cơ bản là φ300 mm, được nhà chế tạo cung cấp đồng bộ với máy
chính. Trục chong chóng được đặt trên hai gối đỡ có kết cấu kiểu bạc cao su.Hai
gối đỡ này được bố trí trong ống bao trục được bôi trơn và làm mát bằng nước
ngoài tàu nhờ bơm nước biển làm mát máy chính.Trục chong chóng được chế tạo
bằng thép rèn SF45 có chiều dài 4350 mm.
3.2. TRỤC CHONG CHÓNG
3.2.1. Đường kính trục chong chóng
Bảng 3.1 Bảng tính đường kính trục chong chóng
KHOA MÁY TÀU BIỂN - TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM
VŨ VĂN NAM
LỚP MTT53–ĐH1
ĐỒ ÁN MÔN HỌC
THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐỘNG LỰC TÀU THỦY II
- 17 6-2016
Hạng mục tính
Ký
hiệu
Đơn v
1
Công suất liên tục lớn
nhất của động cơ
H
kW
Được xác định theo lý lịch
máy
3398
2
Vòng quay của trục
chong chóng ở công suất
liên tục lớn nhất
N
v/p
Được xác định theo lý lịch
máy
215
3
Hệ số tính toán đường
kính trục
k2
_
Được xác định theo bảng
3/6.3, [1]
1,26
4
Hệ số xét đến trục rỗng
K
_
Theo 6.2.4-1, [1]
1,0
5
t liệu
Giới hạn bền kéo danh
trục
N/mm2
nghĩa của v
Ts
Lấy giá trị nhỏ nhất của thép
SF45
520
№
Công thức - Nguồn gốc
Kết
quả
Theo 6.2.4, [1]
Đường kính tính toán
của trục chong chóng
6
ds
mm
d s = 100k2 3
H
N
560
K
T
+
160
s
254,2
Kết luận:
Đường kính cơ bản của trục chong chóng thiết kế
ds
=
300
mm
3.2.2. Chiều dày áo bọc trục
Bảng3.2: Chiều dày áo bọc trục
Hạng mục tính
Ký
hiệu
Đơn vị
1
Đường kính tính toán quy
định của trục chong chóng
ds
mm
2
Vật liệu chế tạo áo bọc
trục
3
Chiều dày lớp áo bọc bằng
đồng thanh tạicổ trục
№
t1
mm
Công thức - Nguồn gốc
Kết quả
Đã tính
254,2
Theo thiết kế (Xem bản vẽ
Toàn đồ trục chong chóng)
Đồng
thanh
Theo 6.2.8, [1]
t1 = 0,03 d s + 7,5
15,1
Kết luận:
KHOA MÁY TÀU BIỂN - TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM
VŨ VĂN NAM
LỚP MTT53–ĐH1
ĐỒ ÁN MÔN HỌC
THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐỘNG LỰC TÀU THỦY II
- 18 6-2016
Chiều dày áo bọc trục được xác định (được thiết kế)
t
=
19
mm
3.3. CÁC CHI TIẾT CHÍNH CỦA HỆ TRỤC
3.3.1. Chiều dày khớp nối trục
Bảng 3.3: Chiều dày khớp nối trục
Hạng mục tính
Ký
hiệu
Đơn vị
Công thức - Nguồn gốc
1
Công suất liên tục lớn
nhất của động cơ
H
kW
Được xác định theo lý lịch
máy
3398
2
Vòng quay của trục
chong chóng ở công suất
liên tục lớn nhất
N
v/p
Được xác định theo lý lịch
máy
215
3
Hệ số tính toán đường
kính trục
k1
_
Được xác định theo 6.2.9-4,
[1]
1,1
4
Hệ số xét đến trục rỗng
K
_
Theo 6.2.9-4, [1]
1,0
5
Giới hạn bền kéo danh
nghĩa của vật liệu trục
Ts
N/mm2
Lấy giá trị nhỏ nhất của thép
SF45
520
6
Hệ số tính chọn đường
kính
F1
_
Được xác định theo bảng
3/6.1, [1]
100
№
Kết quả
Theo 6.2.2, [1]
7
Đường kính trục trung
gian tính toán
8
Vật liệu chế tạo bích
trục
9
Chiều dày các khớp nối
trục
d0
mm
H
N
d 0 = F1k1 3
560
K
Ts + 160
221,9
Theo thiết kế (Xem bản vẽ
Toàn đồ trục chong chóng)
b
mm
b = 0,27d0
SF45
59,9
Kết luận:
Chiều dày các khớp nối trục được xác định (được thiết kế)
b
=
65
mm
Đường kính trục trung gian được xác định (được thiết kế)
KHOA MÁY TÀU BIỂN - TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM
VŨ VĂN NAM
LỚP MTT53–ĐH1
ĐỒ ÁN MÔN HỌC
THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐỘNG LỰC TÀU THỦY II
- 19 6-2016
dtg
=
250
mm
3.3.2. Phần côn trục
Hình 3.1 :Phần côn trục chong chóng
b
Lt
dcc
dr
Lk
4
3
2
1
Hình 3-1 :Phần côn trục chong chóng
1 - Trục chong chóng
3 - Ren đầu trục
2 - Phần côn trục
4 - Then
Bảng 3.4:Bảng tính phần côn trục
№
1
2
Hạng mục tính
Độ côn
Đường kính ren đầu trục
Ký
hiệu
Đơn vị
Công thức - Nguồn gốc
_
_
Theo tài liệu: Lắp ráp và sửa
chữa thiết bị tàu thủy
1 : 12
mm
Tra bảng 3/ trang 9- lắp ráp
& sửa chữa thiết bị tàu thuỷ
- Nguyễn Đăng Cường.
M180x 6
60
35
dr
Kết quả
3
Chiều rộng then
b
mm
Tra bảng 3/ trang 9- lắp ráp
& sửa chữa thiết bị tàu thuỷ
- Nguyễn Đăng Cường.
4
Chiều cao then
h
mm
Tra bảng theo tiêu chuẩn
then
5
Chiều dài then
Lt
mm
Lt = (0,9 – 0,98)Lk
6
Đường kính của côn trục
Dk
mm
Đã tính
KHOA MÁY TÀU BIỂN - TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM
455
254,2
VŨ VĂN NAM
LỚP MTT53–ĐH1
THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐỘNG LỰC TÀU THỦY II
ĐỒ ÁN MÔN HỌC
- 20 6-2016
№
7
Hạng mục tính
Ký
hiệu
Đơn vị
Lk
mm
Chiều dài côn trục
Công thức - Nguồn gốc
Chọn :
Lk
=2
Dk
Kết quả
508,4
Chọn Lk = 545 mm
- Rãnh then: Đường kính đầu lớn của côn trục D k > 100 mm nên rãnh then
phải có dạng thìa.Phần lắp ghép của may ơ chân vịt không được che khuất đường
kính lớn của côn trục.
R
a
1
1
a
2
2
a
3
3
a
a
4
5
4
5
R0
Hình 3.2 : Rãnh then trục chong chóng
L
R2
R1
R3
R4
R5
VŨ VĂN NAM
KHOA MÁY TÀU BIỂN - TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM
1-1
2-2
3-3
4-4
5-5
LỚP MTT53–ĐH1
THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐỘNG LỰC TÀU THỦY II
ĐỒ ÁN MÔN HỌC
- 21 6-2016
- Các thông số của rãnh then ( Tra bảng 4/11- Lắp ráp và sửa chữa thiết bị
tàu thủy - Nguyễn Đăng Cường):
Dk (mm)
L (mm)
R (mm)
Ro (mm)
a (mm)
300
96
64
32
16
R1 =
a 16
=
=2
8 8
mm
R4 =
2.a 2.16
=
= 10, 67 mm
3
3
R2 =
a 16
=
= 5,33 mm
3 3
R5 =
3.a 3.16
=
= 12
4
4
R3 =
a 16
=
=8
2 2
mm
mm
3.3.3. Bạc trục chong chóng
- Vật liệu chế tạo :
Do đường kính trục chong chóng lớn do đó việc làm mát, bôi trơn bằng nước dễ
dàng và kinh tế hơn việc làm mát và bôi trơn bằng dầu.Do đó chọn vật liệu chế tạo
bằng cao su có ưu điểm sau :
+ Có đàn tính tốt, làm việc trong nước có nhiều bùn cát không dễ bị mài mòn.
+ Công tác ổn định, không có tiếng ồn, trục vận hành có thể tự động điều
chỉnh vị trí và có khả năng chịu được dao động ngang.
+ Làm việc tốt với áo trục bằng đồng thanh lúc dùng nước bôi trơn.
+ Rẻ tiền.
Ống bạc được chế tạo bằng đồng.
Hình 3.3 : Bạc trục chong chóng
- Kết cấu bạc
a
1.Ống bạc
2.Vít hãm bạc
3. Bạc
d
KHOA MÁY TÀU BIỂN - TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM
3
VŨ VĂN NAM
2
1 MTT53–ĐH1
LỚP
ĐỒ ÁN MÔN HỌC
THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐỘNG LỰC TÀU THỦY II
- 22 6-2016
- Chiều dài bạc trước
Lt = 2.dcc = 2.254,2 = 508,4 mm
Lấy Lt = 520 mm
- Chiều dài bạc sau
Ls = 4.dcc = 4.254,2 = 1016,8 mm
Lấy Ls = 1020 mm
Bạc có các kích thước chủ yếu như sau :
+ Chiều dài bạc trước : Lt = 520 mm
+ Chiều dài bạc sau
: Ls = 1020 mm
+ Đường kính trong của bạc : d = 338 mm
+ Chiều sâu rãnh làm mát : a = 0,01.d = 0,01.338 = 3,38 mm
+ Bán kính rãnh : R = 0,443.d = 0,443.338 = 149,73 mm
3.4. CHIỀU DÀI HỆ TRỤC
3.4.1. Bố trí chong chóng
Chong chóng được bố trí trong vòm đuôi tàu để tạo lực đẩy tối ưu
Hình 3.4:Bố trí chong chóng
b
c
e
f
b
c
0,75d
g
KHOA MÁY TÀU BIỂN - TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM
d
a
VŨ VĂN NAM
LỚP MTT53–ĐH1
ĐỒ ÁN MÔN HỌC
THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐỘNG LỰC TÀU THỦY II
- 23 6-2016
Bảng 3.5: Bố trí chong chóng
№
Hạng mục tính
1
Khoảng cách từ đỉnh
chong chóng đến ki lái
Khoảng cách từ đỉnh
cánh tới vòm đuôi
2
2 Khoảng cách từ đỉnh
cánh đến vòm đuôi
Ký
hiệu
Đơn vị
Công thức - Nguồn gốc
Kết quả
a = (0,04÷0,05).D
a
mm
D – đường kính chong
chóng, D = 2770 mm
120
c
mm
c = (0,15÷0,2).D
480
e
mm
e = 0,15.D
b
mm
b = 0,3D
f
mm
f = 0,08.D
221,6
g
mm
g = 0,06.D
166,2
415,5
831
Vậy bố trí chong chóng như trên sẽ tạo lực đẩy tối ưu.
3.4.2. Bố trí máy chính
Máy chính được bố trí từ Sn14-Sn26
Kích thước của máy chính : LxBxH = 6593x1890x3539
Khoảng cách từ bánh đà đến vách sau buồng máy là 5020 mm
Khoảng cách từ vách sau buồng máy đến sống đuôi là 2500 mm
3.4.3. Chiều dài hệ trục
Vì thiết bị chặn lực đẩy đặt ngay sau trục ra của máy chính nên hệ trục không
bố trí trục lực đẩy, vì vậy bố trí trục trung gian và trục chong chóng.
Bố trí mũ đầu trục chong chóng cách bánh lái 1570 mm, ta có tổng chiều dài
của hệ trục là L = 8850 mm.
Với :- Chiều dài trục trung gian
Ltg = 4420 mm
- Chiều dài trục chong chóng Lcc = 4350 mm
3.5. Ổ ĐỠ TRỤC TRUNG GIAN
Chọn ổ đỡ trục trung gian là ổ trượt, bôi trơn bằng vòng văng dầu
KHOA MÁY TÀU BIỂN - TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM
VŨ VĂN NAM
LỚP MTT53–ĐH1
THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐỘNG LỰC TÀU THỦY II
ĐỒ ÁN MÔN HỌC
- 24 6-2016
Chiều dài ổ trượt Lôt = 1,2.dtg
Với dtg = 250 mm –đường kính trục trung gian.
Lôt = 1,2.300 = 360 mm
3.6. ỐNG BAO VÀ THIẾT BỊ LÀM KÍN
3.6.1. Ống bao trục
Ống bao trục được chế tạo liền, vật liệu chế tạo bằng gang đúc.
- Kết cấu ống bao
Hình 3.5:Kết cấu ống bao
S2
S1
7
6
5
4
3
2
1
1 - Trục chong chóng
5 - Ống bao trục
2 - Áo trục
6 - Bạc sau trục chong chóng
3 - Tết kín nước
7 - Sống đuôi
4 - Bạc trước trục chong chóng
Chiều dày ống bao được xác định theo công thức 10 ( sách thiết kế và lắp ráp thiết
bị tàu thuỷ) :
S1= 0,05. da + 20mm = 0,05.338 + 20 = 36,9 mm
S2 = 1,8.S1 = 1,8.36,9 = 66,42 mm
Trong đó:
S1 - chiều dày nhỏ nhất của ống bao tại chỗ không lắp bạc.
S2 - chiều chiều dày tại chỗ lắp bạc đỡ.
da - đường kính áo trục.
da = dcc + 2.19 = 338 mm.
3.6.2. Thiết bị làm kín ống bao trục
Hình 3.6 :Thiết bị làm kín ống bao trục
d
F
B
E
A
VŨ VĂN NAM
KHOA MÁY TÀU BIỂN - TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM
8
7
6
5
4
3
2
LỚP MTT53–ĐH1
1
THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐỘNG LỰC TÀU THỦY II
ĐỒ ÁN MÔN HỌC
- 25 6-2016
Vì trục bôi trơn bằng nước nên có thiết bị làm kín đoạn ống nước.Các kích thước
của bộ làm kín được tra bảng 7-24 ( sách thiết kế trang trí động lực T1) theo
đường kính chong chóng.
Đường kính cơ
bản
Đệm kín
Chiều dài
Đường kính
Bu lông
Kích thước
Số vòng
A
B
E
F
d
n
21x21
5
110
130
610
672
19
12
300
3.7. TÍNH PHỤ TẢI GỐI TRỤC
3.7.1. Sơ đồ bố trí và tính toán
1680
1075
3875
2220
3.7.2. Giả thiết
- Hệ trục được coi là trục trơn bỏ qua các bích nối
- Hệ trục được xem là 1dầm siêu tĩnh, bích nối trục trung gian với động cơ được
xem như 1 ngàm.
3.7.3. Tính phản lực gối trục
Sơ đồ
G
R0
R1
R2
R3
Lp = 1050
0
L0 = 1680
M0
L 1 = 1075
1
M1
2
L 2 = 3875
KHOA MÁY TÀU BIỂN - TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM
M2
3
M3
L3 = 2220
VŨ VĂN NAM
LỚP MTT53–ĐH1
