Thiết kế tàu kéo, lắp hai máy 2x1500 kw, hoạt động tại cảng tiên sa, đà nẵng

MỤC LỤC
Phần

Tên phần , mục

Trang
số

Lời nói đầu

6

TUYẾN ĐƯỜNG- TÀU MẪU

8

Tuyến đường

8

1.1.1

Điều kiện tự nhiên

8

1.2.

Thông tin về tàu thiết kế

8

XÁC ĐỊNH KÍCH THƯỚC CHỦ YẾU CỦA TÀU

10

2.1.1

Xác định lượng chiếm nước.

11

2.1.2

Xác định chiều dài tàu L.

11

2.1.3

Chiều rộng của tàu B:

11

2.1.4

Chiều chìm tàu T

11

2.1.5

Chiều cao mạn D:

11

Các hệ số béo:

11

2.2.1

Hệ số béo thể tíchCB :

11

2.2.2

Hệ số béo đường nước CW :

12

2.2.3

Hệ số béo sườn giữa CM :

12

2.2.4

Hệ số béo dọc Cp:

12

2.3

Nghiệm lại lượng chiếm nước của tàu theo phương trình sức nổi:

12

2.4

Nghiệm lại lượng chiếm nước theo khối lượng thành phần:

12

2.4.1

Khối lượng vỏ tàu:

12

2.4.2

Khối lượng hệ thống:

13

2.4.3

Khối lượng máy móc:

13

Phần I
1.1

Phần II

2.2

2.4.4
2.4.5
2.4.6
2.4.7

13

Điện liên lạc và điều khiển:
Thuyền viên, lương thực:

13

Khối lượng dự trữ nhiên liệu, dầu mỡ và nước cấp nồi hơi:

13

Khối lượng thiết bị năng lượng:

Bùi Văn Hoàng

13

1

1


2.5
2.6
2.7
2.7.1
2.7.2
PHẦN III

Tính toán lực cản và tốc độ của tàu kéo
Tính toán lực cản và tốc độ của tàu được kéo

14
17
19

Kiểm tra ổn định sơ bộ

19

Chiều cao tâm nghiêng ban đầu
Kiểm tra ổn định theo các yêu cầu bổ sung
XÂY DỰNG TUYẾN HÌNH

20

23

3.1

Lựa chọn phương pháp thiết kế

24

3.2

Chọn dạng mũi, dạng đuôi

24

3.2.1

Chọn dạng mũi

24

3.2.2

Chọn dạng đuôi

24

Xây dựng đường cong diện tích đường sườn

25

3.3.1

Xác định hoành độ tâm nổi X

26

3.3.2

Xác định phần mũi và phần đuôi

26

3.3.3

Xây dựng đường cong diện tích đường sườn

26

3.4

Xây dựng đường nước thiết kế

27

3.5

Xây dựng sườn lý thuyết

27

BỐ TRÍ CHUNG TOÀN TÀU

30

4.1

Những yêu cầu cơ bản về bố trí chung toàn tàu:

31

4.2

Phân khoang:

32

4.2.1

Phân khoang theo chiều dài.

32

4.2.2

Tính toán khoang két:

33

Bố trí chung:

33

4.3.1

Nóc boong lái:

33

4.3.2

Boong lầu lái:

33

4.3.3

Boong chính:

33

4.3.4

Dưới boong chính:

34

4.4

Các trang thiết bị buồng phòng và kích thước của chúng:

34

4.5

Tính chọn các thiết bị theo quy phạm:

34

3.3

PHẦN IV

4.3

Bùi Văn Hoàng

2

2


4.5.1

Thiết bị neo:

34

4.5.2

Thiết bị chằng buộc và thiết bị kéo:

35

4.5.3

Thiết bị tín hiệu:

37

4.5.4

Trang bị hàng giang:

37

4.5.5

Trang bị cứu sinh :

37

4.5.6

Trang bị cứu hoả:

37

4.5.7

Bảo vệ thuyền viên:

38

Hiệu chỉnh mạn khô :

38

TÍNH TOÁN CÁC YỂU TỐ TÍNH NỔI

40

5.1

Tính toán và vẽ tỷ lệ Bonjean

42

5.2

Tính toán & vẽ đường cong thủy lực

45

5.2.1

Mục đích tính toán

45

5.2.2

Các đại lượng tính toán

45

TÍNH TOÁN, KIỂM TRA CÂN BẰNG, ỔN ĐỊNH THEO YÊU
CẦU CỦA QUY PHẠM

51

Các đại lượng cần tính

52

Cách xây dựng đường cong

52

Tính toán trọng tâm tàu

72

6.2.1

Tính trọng lượng tàu không

72

6.2.2

Tàu đủ dữ trữ và chất đốt

72

6.2.3

Tàu có 10% dự trữ và chất đốt, có dằn

73

6.3

Tính ảnh hưởng của mặt thoáng

73

6.4

Tính cân bằng dọc và chiều cao ổn định ban đầu

74

6.5

Tính đường cong ổn định tĩnh và động

76

6.5.1

Trạng thái tàu với 100% dự trữ, không có dằn

76

6.5.2

Trạng thái tàu với 10% dự trữ, không có dằn

77

6.6

Tính toán hệ số ổn định

77

6.6.1

Xác định góc lắc ngang

77

4.6
PHẦN V

PHẦN VI
6.1
6.1.1
6.2

Bùi Văn Hoàng

3

3


6.6.2

Xác định diện tích & trọng tâm mặt hứng gió

78

6.6.3

Kiểm tra ổn định khi gió tác dụng động

79

6.7

Kiểm tra điều kiện quay vòng

80

6.8

Kiểm tra ổn định bổ sung khi cáp kéo vuông góc mặt phẳng dọc
tâm tàu kéo

81

KẾT CẤU CƠ BẢN

83

7.1

Phân khoang

85

7.1.1

Khoảng sườn.

85

7.1.2

Phân khoang, két

85

Kết cấu vùng khoang máy

86

7.2.1

Kết cấu dàn vách

86

7.2.2

Kết cấu dàn đáy

91

7.2.3

Kết cấu dàn mạn

94

7.2.4

Kết cấu dàn boong

98

Kết cấu kho dây

102

7.3.1

Kết cấu dàn vách kho dây

102

7.3.2

Kết cấu dàn đáy kho dây

107

7.3.3

Kết cấu dàn mạn kho dây

110

7.3.4

Kết cấu dàn boong kho dây

115

Quy cách mối hàn

119

THIẾT KẾ THIẾT BỊ ĐẨY

121

Tính lực cản và thiết kế chong chóng

123

8.1.1

Tính lực cản

123

8.1.2

Xác định sức cản của tàu hàng.

123

8.1.3

Xác định sức cản của tàu kéo.

124

Thiết kế chong chóng

129

Chọn số lượng và vòng quay của chong chóng.

129

PHẦN
VII

7.2

7.3

7.4
PHẦN
VIII
8.1

8.2
8.2.1

Bùi Văn Hoàng

4

4


8.2.2

Chọn số lượng và vòng quay của chong chóng.

129

8.2.3

Chọn sơ bộ đường kính chong chóng.

129

8.2.4

Xây dựng bản vẽ chong chóng

134

8.2.5

Kiểm tra bền chong chóng

140

Bùi Văn Hoàng

5

5


LỜI NÓI ĐẦU
Hiện nay, nghành đóng tàu đã được Đảng, nhà nước quan tâm phát triển và đã đạt được
những thành tựu đáng khích lệ. Chúng ta đã đóng được những tàu trên vạn tấn đồng thời kí
kết đóng nhiều tàu có trọng tải lớn hơn và thu hút được nhiều khách hàng quốc tế hợp tác
với ngành đóng tàu nước ta. Chắc chắn trong một tương lai không xa ngành đóng tàu Việt
Nam sẽ chiếm một vị trí quan trọng trong ngành đóng tàu thế giới.
Là sinh viên ngành Thiết kế thân tàu thuỷ Trường Đại học Hàng Hải Việt nam, sau hơn 4
năm theo học, cùng với sự cố gắng của bản thân và được sự dạy bảo của các thầy cô giáo
trong trường đặc biệt là sự tận tâm của các thầy cô trong khoa đã giúp em tiếp thu những

kiến thức cần thiết để trở thành một người kỹ sư của ngành đóng tàu.
Trong thời gian 3 tháng làm việc, tìm hiểu tài liệu, với sự nhiệt tình giúp đỡ của thầy giáo
hướng dẫn chính Th.s Trần Văn Duyên đến nay em đã thực hiện xong đề tài tốt nghiệp của
mình:
”Thiết kế tàu kéo, lắp hai máy 2x1500 kw, hoạt động tại cảng Tiên Sa, Đà Nẵng
1. Phương pháp và phạm vi nghiên cứu đề tài: Đề tài của em được nghiên cứu, thiết kế
dựa theo tàu mẫu có thực. Quá trình tính toán thiết kế dựa trên những kiến thức chuyên môn
đã nắm bắt được, nghiên cứu các tài liệu chuyên ngành đóng tàu, tìm hiểu hồ sơ thiết kế tàu
tại nhà máy đóng tàu, đặc biệt là những góp ý quý báu của các thầy hướng dẫn, phụ đạo.
2. Ý nghĩa thực tế của đề tài: Đề tài thiết kế có ý nghĩa quan trọng trong việc đánh giá
năng lực, tư duy thiết kế của bản thân. Qua việc thiết kế đề tài em đã rút ra được những kinh
nghiệm quan trọng trong việc thiết kế tàu, biết được những ưu, nhược điểm của bản thân.
Là một sinh viên còn hạn chế về kiến thức thực tế và kinh nghiệm nên trong đề tài này
của em không tránh khỏi những thiếu sót, em rất mong được sự chỉ dẫn và góp ý của các
thầy cô giáo cùng các bạn để đề tài của em hoàn thiện hơn và là kinh nghiệm tốt cho em
trong công tác sau này.
Em xin chân thành cảm ơn các thầy, cô giáo cùng toàn thể các bạn.
Hải Phòng, Tháng 11 năm 2015
Sinh viên:

Bùi Văn Hoàng

6

6


PHẦN I: TUYẾN ĐƯỜNG - TÀU MẪU

Bùi Văn Hoàng

7

7


PHẦN I: TUYẾN ĐƯỜNG - TÀU MẪU
1.1. Tuyến đường
1.1.1. Điều kiện tự nhiên
a) Vị trí địa lý:
Vị trí Cảng: 16°07'02"N - 108°12'08"E
Điểm lấy hoa tiêu: 16°10'N - 108°11'E
Địa chỉ: 26 Bạch Đằng - Đà Nẵng
Nằm trong Vịnh Đà Nẵng, với vị trí vô cùng thuận lợi. Cảng này là một trong những
cảng quan trọng nhất khu vực Trung Bộ Việt Nam.
b) Luồng vào cảng:
Dài 6 km.
Độ sâu: -10-17 m.
Chế độ thủy triều: bán nhật triều.
Chênh lệch bình quân: 0.9 m.
Mớn nước cao nhất cho tàu ra vào: -12 m.
c) Điều kiện tự nhiên
Nằm trong vùng khí hậu nhiệt đới gió mùa, nhiệt độ cao và ít biến động. Mỗi năm có
hai mùa rõ rệt: mùa khô từ tháng 1-9, mùa mưa từ tháng 10-12. Nhiệt độ trung bình hàng
năm khoảng 25oC , cao nhất là vào tháng 6, 7, 8 trung bình từ 28oC-30oC, thấp nhất vào các
tháng 12, 1, 2 trung bình từ 18-23oC, thỉnh thoảng có những đợt rét đậm nhưng không kéo
dài.
Độ ẩm không khí trung bình là 83,4%, cao nhất là tháng 10, 11 trung bình 85,67%
-87,67%, thấp nhất vào các tháng 6, 7 trung bình từ 76,67% - 77,33%.
1.2. Thông tin về tàu thiết kế

Vùng hoạt động: Tàu kéo thiết kế hoạt động tại cảng Tiên Sa, Đà Nẵng.
Công suất máy: Tàu lắp máy 2x1500 kw
1.2.1. Bảng thống kê tàu mẫu
Tàu mẫu là tàu đã được đóng và đưa vào khai thác mà có những tính năng tốt, cùng loại
tàu và công dụng với tàu thiết kế. Có trọng tải hoặc sức chở hàng, tốc độ hoặc công suất máy
và vùng khai thác tương đương với tàu thiết kế.
Bảng thống kê tàu mẫu là vô cùng quan trọng đối với người thiết kế trước khi bước vào
công việc thiết kế một loại tàu nào đó. Tàu mẫu là tàu có những thông số và tính năng quan
trọng gần giống như tàu ta chuẩn bị thiết kế ví dụ như số trọng tải, số hành khách, tốc độ vị
trí và phạm vi khai thác, loại máy chính v.v… Tuỳ thuộc vào từng loại tàu, mức độ phức tạp

Bùi Văn Hoàng

8

8


của thiết kế mà người thiết kế có thế chọn lựa ra những chỉ tiêu khác nhau. Dưới đây là
những chỉ tiêu cơ bản nhất.

STT

Tên tàu

Đơn vị

CHÂN
MÂY 01

Tuần Châu
01

PTSC 04

1

Lmax (m)

m

26.163

30

29.5

2

Lpp (m)

m

24.44

28.04

26.86

3

B (m)

m

7.806

8.2

9.1

4

D (m)

m

3.6

4

4.4

5

T (m)

m

2.75

2.9

6

vs (knot)

knot

10

8

12

7

Lightweight (t)

t

173.8

215.9

297.2

8

Displacement (t)

t

260

359

9

DW (dwt)

Dwt

10

GT (gt)

Gt

11

Bollard pull (t)

t

12

13

Máy chính

Thiết bị đẩy

143.1

198.3

155

246

262

Ne (kW)

1479

1600

1600

Number

2

2

2

Số vòng

quay
(rpm)

1800

1800

1800

Nunber

2

4

4

Diameter
(m)

1500

1700

1700

Hoạt động theo phân cấp tàu sông SI

Bùi Văn Hoàng

9

9


Bùi Văn Hoàng

10

10


PHẦN 2:XÁC ĐỊNH KÍCH THƯỚC CHỦ YẾU CỦA
TÀU

Bùi Văn Hoàng

11

11


PHẦN 2:KÍCH THƯỚC CHỦ YẾU
2.1.Xác định các kích thước chủ yếu.:
2.1.1. Xác định lượng chiếm nước.
∆ = 0,129P + 111,4
m

S

=

498,4 tấn

∆
Chọn

m

= 495 tấn

2.1.2. Xác định chiều dài tàu L.
Đối với tàu kéo cảng và tàu kéo đảo chuyển thiết bị đẩy là chong chóng :
L = 0,003P + 19,13
S

(1.10 – TKT và CTN)
= 28,13 (m)
Với PS = 2 . 1500 = 3000 kW
Chọn L = 29 (m)
2.1.3.Chiều rộng của tàu B:
Chiều rộng của tàu kéo cảng, 2 chong chóng
B = 1,6338 P

0 , 2148

S

=

9,12 m

Chọn B = 9 (m)
2.1.4.Chiều chìm tàu T
Tàu kéo cảng
T = 0,7334 P

0 , 1858

S

= 3,25 m
Chọn T = 3,4 (m)
2.1.5.Chiều cao mạn D:
D = 1,149P

0 , 1628

S

= 4,23
Chọn D = 4,4 (m)
Các tỉ số kích thước được tính như sau:
L/B
B/T
Bùi Văn Hoàng

3,22
2,72
12

12


L/D
D/T

7,14
1,27

2.2.Các hệ số béo:
2.2.1.Hệ số béo thể tíchCB :
Theo bảng 1.6 (Sách TKDT và CTN) với tàu kéo cảng
Ta có CB = 0,52 ÷ 0,6
Do đó ta chọn sơ bộ CB = 0,56
2.2.2. Hệ số béo đường nước CW :
Theo bảng 1.6 (Sách TKDT và CTN) với tàu kéo cảng
CW = 0,75 ÷ 0,85
Do đó ta chọn sơ bộ CW = 0,84
2.2.3. Hệ số béo sườn giữa CM :
Theo bảng 1.6 (Sách TKDT và CTN) với tàu kéo cảng
CM = 0,84 ÷ 0,94
Do đó ta chọn sơ bộ CM = 0,89
2.2.4.Hệ số béo dọc Cp:

CP =

CB
=
CM

0,63
Vậy sơ bộ chọn KTCY của tàu như sau:
Lpp
= 30 (m)
CB = 0,55
B
= 9,0 (m)
CW = 0,84
T
= 3,4 (m)
CM = 0,89
D
= 4,4 (m)
CP = 0,62
2.3. Nghiệm lại lượng chiếm nước của tàu theo phương trình sức nổi:
Lượng chiếm nước sơ bộ của tàu :
∆m = kρC LBT
B

= 1. 1,003 . 0,55 . 29 . 9 . 3,4
= 490 (t)
ρ

(Với =1 và k=1,003)
Xét tỷ số:
│∆m - ∆msb│/∆msb
= (490 – 495)/495 = 2% < 3%
Vậy lượng chiếm nước thỏa mãn.
2.4.Nghiệm lại lượng chiếm nước theo khối lượng thành phần:

Bùi Văn Hoàng

13

13


∆=m +m +m +m +m +m
v

ht

m

tbd

z

nl

Trong đó:
2.4.1.Khối lượng vỏ tàu:
mV = (0,17 ÷ 0,23)LBD

(Bảng 1.7 - TKDT)

mV = (195,2 ÷ 264,1)
Chọn mV = 196
2.4.2.Khối lượng hệ thống:
mht = (0,012 ÷ 0,016)LBD

mht = (13,8 ÷ 18,3)
Chọn mht = 14 tấn
2.4.3. Khối lượng máy móc:
mm = (0,02 ÷ 0,04)LBD
mm = (23 ÷ 45,9)
Chọn mm = 23 tấn
2.4.4. Điện liên lạc và điều khiển:
mtbd = (0,006 ÷ 0,013)LBD
mtbd = 6,9 ÷ 14,9)
Chọn mtbd = 7 tấn
2.4.5. Thuyền viên, lương thực:
m14 = m1401 + m1402 + m1403
+) m1401: Khối lượng thuyền viên và hành lý
m1401 = nTV.a = 6.130 = 780 (kg)
Trong đó:
nTV : Số thuyền viên (nTV = 6 người)
a:
Khối lượng thuyền viên và hành lý (a = 130 -150 kg/người)
+) m1402: Khối lượnglương thực, thực phẩm
m1402 = nTV.b.t = 6.5.1 = 30 (kg)
Trong đó:
b:
Dự trữ thực phẩm cho một thuyền viên trong một ngày đêm,
b =(3÷5) kg/người/ngày;
t:
Thời gian hành trình của tàu (1 ngày).
+) m1403 : Khối lượng nước uống và nước sinh hoạt
m1403 = nTV.c.t = 600 (kg).
Trong đó:
Bùi Văn Hoàng

14

14


c:
Dự trữ nước ngọt cho một người trong một ngày đêm, c= (100 ÷ 150)
lít/người/ ngày.
Đối với các tàu kéo nhà máy hoạt động gần bờ, việc sinh hoạt của thuyền viên có thể
được thực hiện ở trên bờ thì không nhất thiết phải bố trí dự trữ lương thực thực phẩm.
=> m14 = 780 + 30 + 600 = 1410 kG

2.4.6.Khối lượng dự trữ nhiên liệu, dầu mỡ và nước cấp nồi hơi:
Ta có :

m16 = m nl = mcd +m dm +m nc = knl km .w nl .t.N

Trong đó : k = 1,09 ± 0,03 . Chọn k = 1,12
k - hệ số dự trữ đi biển tính đến mức độ tăng chi phí do gặp bão, dòng chảy và
rong rêu. Chọn k = 1,25
w = 172 g/cv.h - suất tiêu hao nhiên liệu
Do đó:
m = 17,33(tấn)
2.4.7.Khối lượng thiết bị năng lượng:
Tàu lắp đặt 2 máy có công suất 1500kw ký hiệu 6×NI18/22 do hãng Russian Diesel –
Liên xô (cũ) sản xuất. Máy có các thông sô như sau:
+ Ký hiệu máy: 6×NI18/22
+ Số xylanh: 8
+ Số chu kỳ: 4

+ Công suất máy: Ne = 1500
+ Số vòng quay : n =1600 rpm
+ Suất tiêu hao nhiên liệu : 172 g/cv.h
Trọng lượng thiết bị năng lượng được tính như sau :
m 04 = m'04 .Ne
Trong đó:

m’04 = 72,7
Ne = 2x1500 = 3000 kW
Do đó: m = 218 tấn
Bảng tổng hợp các thành phần khối lượng
STT

Thành phần khối lượng

( 2.29 – LTTKTT)

Kí hiệu

Đơn vị

Giá trị

1

Khối lượng vỏ tàu

mv

tấn

200

2

Khối lượng hệ thống

mhht

tấn

14

3

Khối lượng máy móc

mm

tấn

23

4

Điện liên lạc và điều khiển

mtbd

tấn

7

5

Thuyền viên, lương thực

mtv,lt

tấn

1,41

Bùi Văn Hoàng

15

15


6

Nhiên liệu, nước

mnl

tấn

17,3

7

Thiết bị năng lượng

mm

tấn

218

8

Tổng

Σmi

tấn

480,71

∑ mi − ∆ m
× 100% =
∆m

Xét tỷ số
2,8 % < 3%
Đảm bảo sai số cho phép.Vậy khối lượng thỏa mãn
Vậy tàu kéo với các kích thước cơ bản sau:
L = 29 (m)
CB = 0,55

B = 9,0 (m)
CW = 0,82
T = 3,4 (m)
CM = 0,89
D = 4,4 (m)
CP = 0,62
2.5.Tính toán lực cản và tốc độ của tàu kéo
Dùng phương pháp tính lực cản cho tàu cá và tàu kéo của Oortsmerssen
Giới hạn của phương pháp:
Bảng 2.3: Giới hạn phương pháp tính sức cản Oortsmerssen
LD

8 ÷ 80

m

Thỏa mãn

∇

5 ÷ 3000

m3

Thỏa mãn

LD/B

3 ÷ 6,2

Thỏa mãn

B/T

1,9 ÷ 4

Thỏa mãn

CP

0,5 ÷ 0,73

Thỏa mãn

CM

0,7 ÷ 0,97

Thỏa mãn

xB/LD

-7 ÷ 2,8

%

Thỏa mãn

iE

20 ÷ 72

độ

Thỏa mãn

LD

v/
Fr

0 ÷ 1,79

Thỏa mãn

0 ÷0,5

Thỏa mãn

1
R = (C1 f1 + C2 f 2 + C3 f 3 + C4 f 4 ).D + (C F + ∑ ∆C F ). ρv 2 S
2

Sức cản của tàu được tính

theo công thức :
Trong đó:
f1 = e

−m

. Fr −2
9

Bùi Văn Hoàng

−2

f 4 = e − m. Fr .cos Fr −2

16

16


f 2 = e − m.Fr

m = 0,14347.ϕ −2,1976

−2

−2

f 3 = e − m. Fr . sin Fr −2

Fr =

v
g .L D

: Hệ số Froud

LD= 0,5.(LPP + LWP) = 30,9 (m)
Các Ci được tính theo công thức sau :
2

Ci = d i ,0

2

L
B
L 
B
+ d i ,1l cb + d i , 2 .l + d i ,3 .ϕ + d i , 4 .ϕ + d i ,5 . D + d i ,6 . D  + d i ,7 .α + d i ,8 .α 2 + d i ,9 . + d i ,10   + d i ,11 β
B
T
T 
 B 
2
cb

2

Hệ số di,j (tra theo bảng 8-9 Sổ tay KTĐT tập 1 trang464)
Bảng 2.4: Bảng hệ số dij
Hệ số dij
i=

1

2

3

4

di,0
di,1
di,2
di,3
di,4
di,5
di,6

79.32134
-0.09287
-0.00209
-246.45896
187.13664
-1.42893
0.11898

6714.88397
19.83000
2.66997
-19662.02400
14099.90400
137.33613
-13.36938

-908.44371

2.52704
-0.35794
755.18660
-48.93952
-9.86873
-0.77652

3012.14549
2.71437
0.25521
-9198.80840
6886.60416
-159.92694
16.23621

di,7
di,8
di,9
di,10
di,11

0.15727
-0.00064
-2.52862
0.50619
1.62851

-4.49852
0.02100
216.44923

-35.07602
-128.72535

3.79020
-0.01879
-9.24399
1.28571
250.64910

-0.82014
0.00225
236.37970
-44.17820
207.25580

1 L
α= θ D
2 B

θ

= 500 : Góc giữa tiếp tuyến với đường nước ở mũi và mặt phẳng đối xứng.
1

 LD + CB ÷
2

l =
cb
LD

Bùi Văn Hoàng

17

17


CB

: Là khoảng cách từ tâm nổi đến trụ đứng mũi
Xc = -0,19 (m)

C

=

F

Re =

0, 075
(log Re− 2) 2

vL

ν 15o C
Với

ν 15 = 1.158.10 6

0
C

m2
s

(Tra bảng 8-2 STKTDT tập 1 trang 447)

∆
∆
∆
∆

CF = 0,00035 : Độ nhám vỏ tàu.
CF = 0,00004 : Lực cản do tính ăn lái của tàu.
CF = 0,00004 : Lực cản phần nhô.
CF = 0,00008 : Lực cản gió.

∆

CF = 0,00051.
DWT = 495 (T) : Lượng chiếm nước của tàu.
Diện tích mặt ướt của tàu tính theo công thức:
B
Ω = LT [2 + 1,37 (C − 0,247) ]
T
2

S

=

3 .223.D

3

1

+ 0.5402L D .D

3

=

278 ,6)

B

Bảng tính
STT
1
2
3
4
5
6
7

Đại lượng
v

v
v2
Fr
CP
m
f1

Bùi Văn Hoàng

Đơn vị
knot
m/s
m2/s2

5
2.57
6.61
0.15
0.62
0.41
0.128785

Giá trị tính toán
6
7
8
3.084
3.598
4.112
9.51

12.95
16.91
0.18
0.21
0.24
0.62
0.62
0.62
0.41
0.41
0.41
0.240908 0.351439 0.449046
18

9
4.626
21.40
0.27
0.62
0.41
0.531211
18


8
9
10
11
12
13

14
15
16
17
18
19
20
21
22

f2
f3
f4
s
CWL
C1*103
C2*103
C3*103
C4*103
Rw
Re
CF
∆
∑ CF
Rf
R

kG
10^6

0.000000
0.001963
0.000000
336.7
0.82
1.962112
252.4934
-107.8
53.67471
18.06
64.36
0.002223

0.000003 0.000082 0.000742
-0.000228 -0.000236 -0.000392
0.000003 -0.000058 0.000119
336.7
336.7
336.7
0.82
0.82
0.82
1.962112 1.962112 1.962112
252.4934 252.4934 252.4934
-107.8
-107.8
-107.8
53.67471 53.67471 53.67471
219.16
322.35

491.56
77.23
90.11
102.98
0.002163 0.002115 0.002075

0.003368
0.000620
0.001178
336.7
0.82
1.962112
252.4934
-107.8
53.67471
831.21
115.85
0.00204

0.00051

0.00051

0.00051

0.00051

0.00051

303.88

321.94

428.08
647.23

572.12
894.46

735.69
1227.25

918.56
1749.77

kG
kG

2.6.Tính toán lực cản và tốc độ của tàu được kéo
Căn cứ vào công suất máy ta lựa chọn tàu được kéo, sau đó tính toán lực cản của tàu
được kéo bằng các phương pháp gần đúng (tham khảo tài liệu ‘’Tính toán tính di động cho
tàu có lượng chiếm nước’’, tác giả Ths. Nguyễn Văn Võ)
Ta cho chọn tầu được kéo là tầu hàng rời DIAMOND 53
Thông số của tầu như sau:
+Chiều dài sơ bộ L= 190 m
+Chiều rộng tầu B = 32,26 m
+Chiều cao đến boong chính D = 17,5 m
+Mớn nước chở hàng thiết kế T = 12,62 m
+DW = 53.000 T
+CB = 0,82
+CM = 0,99

Theo số liệu của Zvonkov thì sức cản tàu song có thể tính theo công thức:

Bùi Văn Hoàng

19

19


R = f .Ω.v1,825 + C B .ξ .S ⊗ .v1,7 + 0,5 Fr

Trong đó :
f:
Ω

(8.15 – STKTDTT I)

Hệ số ma sát, f = 0,17 (tàu vỏ thép)

:

Diện tích mặt ướt (m)
B
Ω = LT [2 + 1,37 (C − 0,247) ]
T
Vì tàu có hệ số béo thể tích C = 0,72 > 0,65 nên ta
B

áp dụng công thức V.A Cemeki để tính diện tích mặt ướt của tàu:
Ω = 9670,24 (m )

2

Do có phần diện tích bổ sung do phần nhô:

Ω

= 4%

Ω

Khi đó:
Ω

2

= 9760,24 (m )

v:

Vận tốc tàu, m/s

C:

Hệ số béo thể tích

S⊗

:

Diện tích mặt cắt ngang giữa tàu

S = C BT = 403,05 (m )
2

Θ

M

Khi đó:

ξ - hệ số sức cản dư, ξ = 8 với tàu vỏ thép
Quá trình tính toán được thể hiện dưới bảng sau:
Bảng tính
V2

Kết quả tính
V3

V4

V5

5

6

7

8

9

m/s

2,57

3,084

3,598

4,112

4,626

RT

kG

23179

32429

43250

55708

69884

4

R

kG

322

647

894

1227

1750

5

R∑

kG

23501

33076

44144

56935

71634

Đơn
vị

V1

1

Vận tốc giả thiết,Vs knots

2

Vận tốc giả thiết,V

3

STT

Đại lượng tính
toán

Bùi Văn Hoàng

20

20


PE

7

kW

603.9742 1020.071 1588.318 2341.177 3313.778

Đồ thị lực cản và công suất kéo của tàu khi kéo

Công suất của động cơ:
PE = 0,85.Ps.η.ηs.ηhs = 0,85.2.1500.0,4.0,98.0,97 = 969,6 (kW)
Trong đó:
Kể tới dự trữ 15% công suất.
Ps = 1500 kW – Công suất của động cơ lắp trên tàu kéo.
η - Hiệu suất chong chóng tàu khi kéo. Chọn sơ bộ η = 0,4 (η = 0,4 ÷ 0,5 )
ηs - Hiệu suất đường trục. ηs = 0,98
ηhs - Hiệu suất hộp số. ηhs = 0,97
Với PE = 1500 kW ta tra đồ thị được R = 320 ,KN
Tra đồ thị ta được v = 5,9 knots
(Yêu cầu với tàu kéo cảng hoạt động trong phạm vi khai thác tốc độ từ 5 đến 7 knots).

Bùi Văn Hoàng

21

21


2.7. Kiểm tra ổn định sơ bộ
2.7.1.Chiều cao tâm nghiêng ban đầu
Chiều cao tâm nghiêng ban đầu tiêu chuẩn đối với tàu kéo : h0min = (0.5 -0.7)m
Chiều cao tâm nghiêng ban đầu của tàu thiết kế

h0 = r + ZC - ZG =2,65 + 2,04 – 2,904 = 1,8 (m)
ZG = kg.D = 0,66.4,4 = 2,904 (m)

Z =
C

C
0,82
T=
3,4 = 2,04 (m)
C +C
0,82 + 0,55
WP

WP

r=a

B

C
B
B
0,82
9
=
=
= 2,65 (m)
T 11,4C T 11,4 . 0,55 3,4
2

2

2

2

2

WP

B

kg = 0.7 ÷ 0.658 , đối với các tàu kéo.
So sánh:
Vì: ho ≥ homin :nên ổn định ban đầu của tàu được đảm bảo
2.7.2.Kiểm tra ổn định theo các yêu cầu bổ sung
a) Kiểm tra ổn định khi kéo
Theo mục 3.1.1, chương III, Quy phạm phân cấp và đóng tầu sông : các tầu kéo phải
chịu được lực giật ngang của dây kéo nghĩa là:

M chpk ≥ M d
Trong đó:
Mchpk: Mômen cho phép giới hạn
Md:

Momen động do lực giật ngang cảu dây kéo

Việc tính toán được thực hiện qua bảng

Bùi Văn Hoàng

22

22


STT

Đại lượng

Công thức

Trị số

Đơn vị

1

Lượng chiếm nước

∆

495

tấn

2

Chiều cao tâm nghiêng

h0

2,05

m

3

Góc nghiêng động cho phép

θ chp

40

độ

4

Lực kéo lớn nhất trên dây cáp kéo

Zmax

0,867

T

5

Chiều cao cột kéo ( chọn sơ bộ )

hck

1

m

6

Chiều cao từ điểm đặt lực kéo đến
đường chuẩn đáy

Zn = D + hck

5,4

m

7

Chiều rộng tầu tại đường nước ứng
với tải trọng đang xét

BS

9

m

8

Chiều chìm tầu tại đường nước ứng
với tải trọng đang xét

d

3,4

m

9

Hệ số hiệu chỉnh

a0

1

_

10

Moomen cho phép giới hạn

M chpk = 0.0087 D.h0 .θ chp

6,42

Tm

11

Moomen động do lực giật ngang
của dây cáp kéo

M d = 0.64Z max ( zn − a0 .d )

1,11

Tm

Ta có Md< Mchpk nên tầu đủ ổn định theo yêu cầu bổ sung cuả quy phạm
b) Kiểm tra ổn định khi quay vòng
Với tầu có tỉ số Ne/∆ = 1500/495 = 3,03 > 1 thì phải kiểm tra điều kiện quay vòng của
tầu
Tầu đảm bảo ổn định khi quay vòng khi :

Bùi Văn Hoàng

23

23


Mqv≤ Mchpq
Mqv _moomen nghiêng khi quay vòng được tính theo quy phạm:

∆V 
T
495.5,144

 Z −  = 0,02
L 
2
29
2

M = 0,02
qv

2

0

G

3,4 

 2,64 −
 = 1,58(T .m)
2



Với: v0 = 10knot = 5,144 m/s– tốc độ lớn nhất của tầu khi quay vòng lấy bằng vận tốc
lớn nhất trên nước yên lặng. Ta lấy vận tốc lớn nhất của tầu khi kéo
ZG = kG.D = 2,64
D – chiều cao mạn, m
L – chiều dài tầu, m
T – chiều chìm tầu, m
∆ - lượng chiếm nước cảu tầu, tấn

Mchpq _moomen nghiêng cho phép khi quay vòng được tính theo quy phạm:
Mchpq = 0,0087.∆.h0.(θchp - θk) = 0,0087 . 495 . 2,05 . (30-10 ) = 176,6 (T.m)
θchp= 300 Được lấy bằng giá trị nhỏ nhất của một trong hai góc sau: góc ứng với lúc
mép boong nhúng nước hoặc góc xác định theo đường nước đi qua điểm cách mép dưới của
lỗ hở là 75 mm.
θk= 100 góc nghiêng tĩnh định khi chịu kéo ngang( với tầu có chiều dài dưới 30 m θk
không được lớn hơn 120).
Vậy : Tầu đảm bảo ổn định khi quay vòng khi

Bùi Văn Hoàng

24

24


PHẦN 3:XÂY DỰNG TUYẾN HÌNH

Bùi Văn Hoàng

25

25