Đồ án thiết kế tàu CƠ KHÍ GIAO THÔNG
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (2.63 MB, 69 trang )
ĐỒ ÁN THIẾT KẾ TÀU
[1] Thiết kế tàu thủy –Trần Công Nghị
[2] Sổ tay thiết kế tàu thủy – Hồ Quang Long.
[3] Sổ tay Thiết kế tàu thủy – Trần Công Nghị.
[4] Quy phạm phân cấp và đóng tàu biển vỏ thép – QCVN 21: 2010/BGTVT
[5] Quy phạm phân cấp và đóng tàu biển vỏ thép – QCVN 03: 2009/BGTVT
[6] Thiết bị tàu thủy – Trần Công Nghị.
SVTH: Trần Đức Nhật – Lớp 13KTTT
Trang1
ĐỒ ÁN THIẾT KẾ TÀU
ĐỒ ÁN THIẾT KẾ TÀU
CHƯƠNG I:XÁC ĐỊNH KÍCH THƯỚC CHỦ YẾU VÀ ĐẶC TRƯNG HÌNH
DÁNG CƠ BẢN CỦA TÀU
1.1.XÁC ĐỊNH SƠ BỘ KÍCH THƯỚC CỦA TÀU:
1.1.1.Chọn tàu mẫu:
- Tàu mẫu được chọn là tàu hàng khô 3625 Tấn, cấp tàu biển khồn hạn chế. Các thông
số chính của tàu:
Bảng 1.1: Thông số tàu mẫu
Thông số cơ bản
Chiều dài toàn bộ
Chiều dài thiết kế
Chiều rộng thiết kế
Chiều cao mạn
Chiều chìm
Lượng chiếm nước
Trọng tải
Hệ số béo thể tích
Tỷ số Lm/Bm
Tỷ số Bm/Tm
Tỷ số Hm/Tm
Kí hiệu
Lmax
Ltk
Btk
H
T
Δ
DWT
CB
Giá trị
89,37
83,5
14,5
7,1
5,57
5426
3625
0,785
5,76
2,6
1,27
Đơn vị
m
m
m
m
m
T
T
1.1.2.Xác định kích thước cơ bản và đặc trưng hình dáng thân tàu:
1.1.2.1. Xác định lượng chiếm nước sơ bộ:
- Từ phương trình xác định lượng chiếm nước, công thức 2.3 – tr18[2]
DW
D
3400
D W
4857(T ) (1.1)
D
0,7
- Trong đó:
+D
: Lượng chiếm nước sơ bộ.
+ DW: Trọng tải tàu của tàu thiết kế. DW= 3400(T)
+ : Hệ số lợi dụng lượng chiếm nước.
- Theo bảng 2.2- tr19[2] lấy đối với tàu hàng cỡ nhỏ và cỡ trung:
SVTH: Trần Đức Nhật – Lớp 13KTTT
Trang2
ĐỒ ÁN THIẾT KẾ TÀU
= (0,57 ÷ 0,7) Chọn = 0,7
- Thể tích phần chìm: V
D
4857
4738,7(m3 ) (1.2)
1,025
- Với trọng lượng riêng của nước biển: = 1,025(T/m3).
1.1.2.2Xác định hệ số béo thể tích của tàu:
- Dựa vào tàu mẫu ta chọn hệ số béo của tàu thiết kế bằng với hệ số béo của tàu mẫu
CB = 0.785
1.2. XÁC ĐỊNH CHÍNH XÁC KÍCH THƯỚC VÀ ĐẶC TRƯNG HÌNH DÁNG
TÀU :
1.2.1 Kích thước chính vỏ tàu:
- Phương trình lượng chiếm nước của tàu ( Trang 57-[2]) :
D CB L B T (1.3)
-Trong đó:
+ γ: Trọng lượng riêng của nước ; γ = 1,025(T/m3)
+ CB: Hệ số béo thể tích ; δ = 0,785
+ L: Chiều dài thiết kế của tàu
+ B: Chiều rộng tàu
+ T: Chiều chìm tàu
L
T
(1.3) D CB B B B
B
B
- Ta dựa theo cáctỷ số tàu mẫu tương đương để thay cho các tỷ số tàu thiết kế:
+ Lm/Bm = 5,76
+ Bm/Tm = 2,6 Tm/Bm= 0,38
+ Hm/Tm =1,27
- Thay các giá trị vào phương trình (1.3) ta có:
4857 1, 025 0, 785 5, 76 B3 0,38 Btk 14( m)
Chọn Btk 14(m)
- Từ đó ta tính được các thông số còn lại của tàu thiết kế:
+
Ltk
5,76 L 5, 42 B 5,76 14 80,6(m) Chọn Ltk 80(m)
Btk
+
Btk
B
14
2,6 T tk
5,38(m) Chọn T =5,4 (m)
T
2,6 2,6
SVTH: Trần Đức Nhật – Lớp 13KTTT
Trang3
ĐỒ ÁN THIẾT KẾ TÀU
+
H
1, 27 H 1, 27 T 1, 27 5, 4 6,86(m) Chọn H = 6,9 (m)
T
- Trị số Froude (CT 1.15/16–LTTT – Trần Công Nghị)
Fr
Vtk
g.Ltk
10 1852
0,18
3600 9,8 80
1.2.2 Đặc trưng hình dáng vỏ tàu:
- Dựa vào tàu mẫu ta chọn hệ số béo của tàu thiết kế bằng với hệ số béo của tàu mẫu
CB = 0,785
- Hệ số béo sườn giữa CM(CT6.31Trang 415-[3]):
CM = 0,928 + 0,08 CB = 0,928 + 0,08 0,785 = 0,99
- Hệ số đầy lăng trụ CP: CP
CB 0,785
0,79
CM
0,99
- Hệ số béo đường nướcCW(CT6.35Trang 415-[3]):
CW CB 0.73 0.3 0.785 0.73 0.3 0.87
- Vậy sơ bộ ta chọn kích thước của tàu như sau:
Ltk = 80 (m)H = 6,9 (m) CB = 0,785 CP = 0,79
Btk =14(m)
T = 5,4 (m)
CM = 0,99 CW = 0,87
- Lượng chiếm nước sơ bộ của tàu theo kích thước vừa chọn:
Dsb CB L B T 1,025 0,785 80 14 5, 4 4866(T )
- So sánh lượng chiếm nước sơ bộ theo trọng tải với lượng chiếm nước theo kích thước
tàu vừa chọn ta có :
1
Dsb D 4866 4857
100% 0,19%
V
4738,7
- Vậy sai số giữa hai lượng chiếm nước này là δ1 = 0,19% < [δ] =(0 5)%
Thỏa mãn.
1.2.3 Xác định hoành độ tâm nổi, tâm đường nước:
- Hoành độ tâm nổi:
SVTH: Trần Đức Nhật – Lớp 13KTTT
Trang4
ĐỒ ÁN THIẾT KẾ TÀU
C 0.65
X B 0.022 L sin B
0.5
0.15
2
0.785 0.65
0.022 80 sin
0.5 0.85 0.9
0.15
2
Chọn XB = 0.9 (m).
- Hoành độ tâm diện tích đường nước được xác định bằng công thức :
Xf
L
1.75 Cw 3.5 Cw2 1 Cw
100
80
(1.75 0.87 3.5 0.872 ) 1 0.87
100
= - 1,02 (m)
1.3 NGHIỆM LẠI LƯỢNG CHIẾM NƯỚC QUA CÁC THÀNH PHẦN TRỌNG
LƯỢNG:
1.3.1 Trọng lượng vỏ tàu WV:
pV
WV
WV pV L B H (T / m3 ) ( CT 1.1/19 của 1 )
L B H
Trong đó:
+ L = 80 (m); B=14 (m); H = 6,9 (m)
+ pV : hệ số khối lượng thân tàu.
pV 0.021
L
80
K 0.021
0.045 (0.056 0.146) Chọn pv 0.08
1000
1000
Với K 5% Chọn K = 4,5%
WV 0.08 80 14 6,9 618(T )
1.3.2.Trọng lượng thiết bị Wtt:
ptt
Wtt
Wtt ptt L B H (kG / m3 ) ( CT 1.5/24 của 1 )
L B H
- Với ptt : chỉ số trọng lượng trang thiết bị tàu. Đối với tàu hàng cỡ nhỏ: ptt (53 47)
Chọn ptt 47(kG / m ) 0,047(T / m )
3
3
Wtt 0,047 80 14 6,9 363, 216(T )
1.3.3 Trọng lượng máy:
SVTH: Trần Đức Nhật – Lớp 13KTTT
Trang5
ĐỒ ÁN THIẾT KẾ TÀU
- Theo phương trình Herner- Verhosek: công suất trên trục chân vịt được tính:
Ntruc
( D)2/3 Vs3
(CV) ( CT 2.92/ 91 của 2 )
CW
- Trong đó:
+ Ntrục: Công suất trên trục chân vịt.
+D
: Lượng chiếm nước của tàu. D = 4857(T).
+ Vs
: Vận tốc tàu. V = 10(Hl/h) = 5,14(m/s).
+ C: Trị số lấy theo bảng (2.41/91 của 2 ). Chọn C=200.
Ntruc
(4857)2/3 5,143
194,7(CV )
200
- Hiệu suất của bộ truyền chọn m 0.97
- Ta tính được công suất máy chính: Ne
Ntruc
m
194,7
200,72(CV )
0.97
- Khi vận hành thì sức cản tàu tăng thêm nên ta chọ công sức dự trữ máy chính thêm
15%.
- Vậy công suất của máy chính: Ne 200,72 0.15 200,72 230,8(CV )
- Ta tính trọng lượng buồng máy: Wm pm Ne 0.11 230,8 25.4(T )
- Trong đó:
+ pm: hệ số trọng lượng buồng máy. Theo bảng 2.54/104 của 2
Chọn pm = 0.11.
1.3.4Trọng lượng dự trữ lượng chiếm nước Wdt:
- Trọng lượng cần thiết để bù đắp vào những sai số trong quá trình thiết kế, chế tạo tàu
chiếm khoảng 1% lượng chiếm nước của tàu:
Wdt 1% 4857 48,57(T )
1.3.5Trọng lượng thuyền viên, lương thực, thực phẩm Wtv:
- Dựa vào tàu mẫu ta xác định được số thuyền viên trên tàu thiết kế là 20 người.
- Theo tiêu chuẩn, trọng lượng thuyền viên kể cả hành lý: 100 kg.
-Nước uống và sinh hoạt cho một thuyền viên/1 ngày đêm: 100 kg.
SVTH: Trần Đức Nhật – Lớp 13KTTT
Trang6
ĐỒ ÁN THIẾT KẾ TÀU
- Lương thực, thực phẩm cho một thuyền viên/1 ngày đêm: 3 kg.
- Quảng đường hoạt động của tàu 2050 hải lý, tàu chạy với vận tốc 10 HL/h, từ đó ta
S
2050
8,54 ( Ngày đêm).
tính được thời gian hành trình: T1
24 V 24 10
- Thời gian đỗ bến, bố xếp hàng hóa, gặp bão, sức cản do dòng chảy và rong rêu là
30% thời gian di chuyển: T2 30% T1 0.3 8,54 2,56 ( Ngày đêm)
T T1 T2 8,54 2,56 11,1 ( Ngày đêm) Chọn 11,5( Ngày đêm)
- Như vậy trọng lượng thuyền viên, lương thực, thực phẩm là:
Wtv (100 100 3) 20 11,5 46,69(T )
1.3.6 Trọng lượng nhiên liệu, dầu mỡ, nước cấp:
WDM WNL WBT WWT ( CT 1.25/32 của 1 )
*Trọng lượng nhiêu liệu:
WNL kM t pnl Ne
- Trong đó:
+ km: Hệ số an toàn cho chuyến đi biển đề phòng trường hợp kéo dài thời gian hành
trình do bão, sự cố ngoài ý muốn. Chọn km=1,1
+t: Thời gian hành trình. t=276 (h).
+ pnl: Suất tiêu hao nhiên liệu. pnl = (0,15 0,19) kg / HP.h theo trang 33- 1 Chọn
pnl = 0,19 kg / HP.h
+ Ne: Công suất máy chính. Ne =230,8(CV) = 227,7(HP).
Vậy lượng nhiên liệu: WNL 1,1 276 0,19 227,7 13134,6(kg) 13,13(T )
* Trọng lượng dầu bôi trơn:
- Theo trang 33- 1 ta có:WBT/WNL = 0,015 0,06 Chọn WBT/WNL = 0,06
WBT 0,06 WNL 0,06 13,13 0,788(T )
* Trọng lượng nước cấp:
- Theo trang 33- 1 ta có:WWT/WNL = 0,05 0,2 Chọn WBT/WNL = 0,2
WWT 0, 2 WNL 0, 2 13,13 2,626(T )
SVTH: Trần Đức Nhật – Lớp 13KTTT
Trang7
ĐỒ ÁN THIẾT KẾ TÀU
- Vậy khối lượng nhiên liệu, bôi trơn, nước cấp:
WDM 13,13 0,788 2,626 16,544(T )
1.3.7.Trọng lượng nước dằn :
Theo Tr32[1], ta chọn khối lượng nước dằn bằng 15% trọng tải:
Suy ra: Wnd =0,15.3400= 510(T)
1.3.8 . Trọng lượng hàng:
Wh=DWT – WDM – Wtv,lt,tp= 3400 – 16,544 – 46,69 = 3336,766 (T)
1.3.9. Nghiệm lại trọng lượng toàn bộ tàu :
Tổng các trọng lượng thành phần :
P=
8
P = 4965.186
i 1 i
So sánh tổng trọng lượng thành phần với lượng chiếm nước sơ bộ tàu :
δ2 =
4965,186 4857
.100% 2, 2%
4965,186
Như vậy sai số giữa 2 giá trị trên là δ2 = 2,2% < [δ] = (0-20)%
Thỏa mãn
1.4 KIỂM TRA:
1.4.1 Kiểm tra ổn định ban đầu h0 :
* Chiều cao ổn định ban đầu h0: h0 zc rc zg h h ( CT 2.106/ 110 của 2 )
- Trong đó:
+ rc(m): bán kính ổn định ngang: rc a
B2
142
0,074
2,69(m)
T
5, 4
• B,T: Chiều rộng, chiều chìm.
• a tính theo công thức của Vlaxov:
a
1
1
(0, 0902CW 0, 02)
(0, 0902 0,87 0, 02) 0, 074
CB
0, 785
+ zc: Cao độ tâm nổi: zc a T 0,51 5, 4 2,754(m)
• a tính theo công thức của Albarct: a 1,1 0,6CM 1,1 0,6 0,99 0,51
+ zg: Cao độ trọng tâm: theo bảng 2.62- 2 :
SVTH: Trần Đức Nhật – Lớp 13KTTT
Trang8
ĐỒ ÁN THIẾT KẾ TÀU
• zg / H (0,62 0,68) Chọn zg / H 0,65 z g 0,65 H 0,65 6,9 4, 485( m)
+ Trị số giảm chiều cao ổn định ban đầu do ảnh hưởng của mặt thoáng h . Đối với tàu
chở hàng khô Δh = (0,25 0,3) Chọn Δh = 0,25(m)
Chiều cao ổn định ban đầu: h0 2,754 2,69 4, 485 0, 25 0,71(m)
- Tra bảng 2.60/111- 2 ta được tàu hàng: h =(0,3 1)(m)
- Vậy h0 0,71 h (0,3 1) : kết luận tàu ổn định.
1.4.2 Kiểm nghiệm chu kì lắc ngang:
B2 4 zg2
* Chu kỳ lắc ngang của tàu: T 0,58
h0
( CT 2.130/132 của 2 )
- Trong đó:
+ T (s): chu kì lắc ngang.
+ B: chiều rộng tàu. B=14(m).
+ zg: chiều cao trọng tâm của tàu tính từ đường chuẩn đáy. Zg=4,485(m).
+ h: chiều cao ổn định ban đầu. h=0,71(m).
Vậy chu kỳ lắc ngang: T 0,58
142 4 4, 4852
0,71
11, 4(s)
- Chu kì lắc ngang cho phép của tàu được xác định theo Qui phạm: [T] = (7÷12)s.
T 11, 4(s) T (7 12)(s)
Kết luận: tàu đảm bảo yêu cầu lắc ngang.
1.4.3 Kiểm nghiệm dung tích tàu :
* Theo công thức Logid tổng dung tích của khoang hàng yêu cầu:
V ( K1K 2 L K3lm ) B H (m3 ) ( CT 2.113/120 của 2 )
- Trong đó:
+ V: tổng dung tích của khoang hàng trong khoảng từ boong trên trở xuống tới tôn đáy
trong.
+ L: Chiều dài tàu. L = 80 (m).
+ B: chiều rộng tàu. B = 14 (m).
+ H: Chiều cao tàu. H = 6,9 (m).
SVTH: Trần Đức Nhật – Lớp 13KTTT
Trang9
ĐỒ ÁN THIẾT KẾ TÀU
+ K1: Hệ số, đối với tàu mạn khô tối thiểu, K1= 0,804. ( Lấy theo hệ số tàu mẫu).
+ K2: Hệ số, K2= 0,96 ( Lấy theo hệ số tàu mẫu).
+ K3: Hệ số, K3= 1( Lấy theo hệ số tàu mẫu).
+ l: tổng chiều dài khoang máy. lm (0,12 0, 2) L 0,12 80 9,6(m)
Vậy V (0,804 0,96 80 1 9,6) 14 6,9 5037, 4(m3 )
- Dung tích thực tế cần thiết để chở 3400 (T) hàng là:
Vh Ph 1,3 3532 4591,6(m3 )
+ Với : dung tích chở hàng tổng hợp, = 1,3( Lấy theo tàu mẫu).
+ Ph: Trọng lượng hàng hóa tinh. P= 3532(T) ( Lấy theo tàu mẫu).
Như vậy dung tích tàu thiết kế - lớn hơn dung tích cần thiết nên tàu đảm bảo
dung tích
1.4.4.Kiểm tra và hiệu chỉnh mạn khô
- Chiều cao mạn khô tối thiểu tính theo công thức:
F F0 K1 K2 K3 K4 K5
- Trong đó:
+ F0 : Chiều cao mạn khô tiêu chuẩn theo chiều dài tàu.
+ K1 : Gia số hiệu chỉnh theo hệ số béo thể tích CB
+ K2 : Trị số hiệu chỉnh theo chiều cao mạn.
+ K3 : Trị số hiểu chỉnh theo chiều dài thượng tầng và lầu.
+ K4 : Trị số hiểu chỉnh theo chiều cao dọc boong.
+ K5: Trị số hiệu chỉnh dành cho tàu loại B có chiều dài nhỏ hơn 100 (m).
a. Chiều cao mạn khô tiêu chuẩn theo chiều dài tàu F0 :
- F0 phụ thuộc vào loại tàu “A hoặc B” và phụ thuộc vào chiều dài L f của tàu.
+ Tàu loại A: là tàu chở dầu, khí hóa lỏng.
+ Tàu loại B: là các loại tàu còn lại trừ loại A. Ta sử dụng bảng 11/4.1.3-2 của 4 .
+ L f = min(LPP mũi-lái tại 0,85D; 0,96L0,85D) = min(82,985;79,67). Vậy L f = 79,67 (m).
SVTH: Trần Đức Nhật – Lớp 13KTTT
Trang10
ĐỒ ÁN THIẾT KẾ TÀU
L f = 79,67 (m) ta tra bảng 11/4.1.3-2 của 4 được F0 = 887 (mm).
- Bảng trong vi phạm 4 dành cho tàu với độ cong dọc boong tiêu chuẩn với hệ số
béo CB 0,68 ; L/H=15 vì vậy tàu có các thông số khác cần phải hiệu chỉnh.
b. Hiệu chỉnh theo hệ số béo:
- Nếu CB 0,68 thì phải nhân F0 với hệ số K1.
- Với tàu thiết kế CB 0,785 nên ta nhân F0 với hệ số K1.
- Hệ số K được tính như sau: K1
CB 0,68 0,785 0,68
1,077
1,36
1,36
c. Hiệu chỉnh theo chiều cao mạn:
- Vì D
L
nên hiệu chỉnh gia số K2 như sau:
15
L
80
K2 H R 6,9 166 260
15
15
+ Với R: hệ số. Với L < 120 (m) thì R = Lf/0,48=79,67/0,48=166
d. Hiệu chỉnh theo chiều dài thượng tầng và lầu:
- Nếu chiều dài thượng tầng bằng chiều dài tàu thì giảm mạn khô đi 1 khoàng K3:
+ Khi L f = 24 (m) thì K3 = 350 (mm).
+ Khi L f = 85 (m) thì K3 = 860 (mm).
+ Khi L f > 122 (m) thì K3 = 1070 (mm).
- Dùng nội suy tuyến tính ta tính được K=815(mm) đối với L f = 79,67(m).
- Vì tổng chiều dài thượng tầng nhỏ hơn chiều dài tàu vì đây là tàu chở hàng, nên phải
nhân K với hệ số phần trăm trong bảng 11/4.4.6.2 của 4 :
+ Từ bản vẽ bố trí chung ta tính được chiều dài thượng tầng so với chiều dài tàu là
0,3L f , từ bảng ta tra được số phần trăm là: 21%.
K3 21% 815 171(mm) .
e. Hiệu chỉnh mạn khô với độ cong dọc boong tiêu chuẩn:
SVTH: Trần Đức Nhật – Lớp 13KTTT
Trang11
ĐỒ ÁN THIẾT KẾ TÀU
l
K4 C 0,75
2L f
- Trong đó:
+ L f : Chiều dài tàu. L f =79,67 (m)
+ l: tổng chiều dài thượng tầng. l =21,4(m)
1
+ C (Cm Cl )
2
Cm
K Zthat K Ztieuchuan
8
Cl
K Zthat K Ztieuchuan
8
Toạ độ
Vị trí
(3)x(4)
∑(5)
(6)/8
(7) / 2
(4)
(5)
(6)
(7)
(8)
Hệ
số
(1)
Công thức
Giá
(2)
trị
(3)
L
25 f 10
3
914
1
914
2438
L
11,1 f 10
3
406
3
1218
2438
L
2,8 f 10
3
102
3
306
2438
304
152
Giữa tàu
0
0
1
0
0
0
0
Giữa tàu
0
0
1
0
0
0
0
1/3 từ FP
L
5,6 f 10
3
205
3
615
4879
L
22, 2 f 10
3
812
3
2436
4879
L
50 f 10
3
1828
1
1828
4879
610
305
Trụ lái AP
1/6 từ Ap
1/3 từ AP
1/6 từ FB
Trụ mũi FB
SVTH: Trần Đức Nhật – Lớp 13KTTT
Trang12
ĐỒ ÁN THIẾT KẾ TÀU
C 305(mm)
21, 4
188(mm)
- Vậy K 4 305 0.75
79, 67.2
f. Hiệu chỉnh cho tàu hàng tổng hợp có L < 100m:
- Với thượng tầng có chiều dài E = 21,4 (m) < 0,35L f 28(m) thì tăng mạn khô lên
một khoảng:
E
K5 7,5 (100 L f ) 0,35
Lf
21, 4
12, 4(mm)
7,5 (100 79,67) 0,35
79,67
Chiều cao mạn khô sau khi hiệu chỉnh:
F F0 K1 K2 K3 K4 K5 887 1,077 260 171 188 12, 4 1245(mm)
- Mạn khô thực tế tính tại giữa tàu: Ft H T 6900 5400 1500(mm)
F 1245(mm) Ft 1500(mm)
Kết luận: Mạn khô vùng giữa tàu thoả mãn quy phạm mạn khô.
** KẾT LUẬN : Các thông số tính toán của tàu thảo mãn các điều kiện về ổn định ,
lắc ngang.
1.5 THƯỚC NƯỚC, MẠN KHÔ :
- Dựa vào ‘’Quy phạm phân cấp và đóng tàu biển vỏ thép – QCVN 21:
2010/BGTVT’’
1.5.1 Đường boong và dấu mạn khô:
a. Đường boong:
- Đường boong là một đường thẳng nằm ngang có chiều dài 300 mm và chiều rộng
25mm.
- Đường boong được kẻ ở giữa tàu, trên cả hai mạn. Mép trên của đường boong
thường trùng với giao điểm của mặt trên tôn boong mạn khô và mặt ngoài của tôn
mạn.
b. Dấu mạn khô:
- Dấu mạn khô: là một vòng tròn có đường kính ngoài bằng 300 mm và có độ rộng
bằng 25 mm, bị cắt bởi một đường nằm ngang có chiều dài 450 mm và chiều rộng
25 mm.
SVTH: Trần Đức Nhật – Lớp 13KTTT
Trang13
ĐỒ ÁN THIẾT KẾ TÀU
- Mép trên của đường nằm ngang này đi qua tâm vòng tròn. Tâm vòng tròn nằm
chính giữa tàu và cách mép trên của đường boong theo phương thẳng đứng một
khoảng bằng mạn khô mùa hè.
- Dấu mạn khô được kẻ ở hai bên mạn tàu.
Hình 1.1: Dấu mạn khô.
1.5.2 Các đường dùng với dấu mạn khô:
a. Đường nước chở hàng mùa hè: (S)
- Đoạn thẳng mà mép trên của nó đi qua tâm vòng tròn và được ghi bằng chữ S.
- Theo điều 4.5.1 chương 4 tập 7 của 4 , mạn khô tối thiểu mùa hè lấy bằng giá trị
mạn khô của tàu thiết kế: S 800(mm)
b.Đường chở hàng mùa đông: (W)
- Theo điều 4.5.3 chương 4 tập 7 của 4 , mạn khô nhỏ nhất mùa đông là mạn khô
mùa hè cộng với một phần bốn tám (1/48) chiều chìm mùa hè, đo từ mặt trên của
tôn giữa đáy đến tâm vòng tròn đường nước chở hàng:
1
1
W S d 800 5400 912,5(mm)
48
48
+ Với d=5400(mm): chiều chìm của tàu.
c. Đường chở hàng mùa đông Bắc Đại Tây Dương:(WNA)
SVTH: Trần Đức Nhật – Lớp 13KTTT
Trang14
ĐỒ ÁN THIẾT KẾ TÀU
- Mạn khô nhỏ nhất cho những tàu không dài hơn 100 m chạy trong bất kỳ khu
vực nào của Bắc Đại Tây Dương quy định ở mục 8 trong Phụ lục của Quy phạm
này trong mùa đông phải bằng mạn khô mùa đông cộng thêm 50 mm.
WNA W 50 912,5 50 962,5(mm)
d. Đường chở hàng nhiệt đới:(T)
- Mạn khô nhỏ nhất trong vùng nhiệt đới là mạn khô mùa hè giảm đi một phần
bốn tám (1/48) chiều chìm mùa hè đo từ mặt trên của dải tôn giữa đáy đến tâm
của vòng tròn đường nước chở hàng.
1
1
T S d 800 5400 687,5(mm)
48
48
+ Với d=3800(mm): Chiều chìm của tàu.
e. Đường chở hàng nước ngọt mùa hè:(F)
- Mạn khô nhỏ nhất trong nước ngọt có trọng lượng riêng là 1 tấn/ m 3 được tính
bằng cách giảm mạn khô nhỏ nhất trong nước mặn đi một luợng, tính bằng cm:
F
D
4857
13,5(cm) 135(mm)
40 T 40 (4857 / 540)
- Với: + D=4857(T): lượng chiếm nước thiết kế.
+ T=(D/d): số tấn trên 1cm chiều chìm tàu.
f. Đường nước chở hàng nước ngọt nhiệt đới:(TF)
1
1
TF T d 687,5 5400 575(mm)
48
48
SVTH: Trần Đức Nhật – Lớp 13KTTT
Trang15
ĐỒ ÁN THIẾT KẾ TÀU
CHƯƠNG 2 : THIẾT KẾ TUYẾN HÌNH
2.1 PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ:
* Tuyến hình tàu thiết kế phải đảm bảo các tính năng kĩ thuật yêu cầu cũng nhưđảm
bảo dung tích chở hàng, trọng tải tàu theo yêu cầu của nhiệm vụ như thiết kế. Các
phương pháp xây dựng tuyến hình gồm có :
- Phương pháp 1 : Thiết kế mới 100%.
- Phương pháp 2 : Thiết kế theo bể thử.
- Phương pháp 3 : Thiết kế bằng tính chuyển đồng dạng từ tàu mẫu.
Ta chọn thiết kế tàu theo đồng dạng tàu mẫu
2.1.1 Phương pháp thiết kế mới :
*Ưu điểm :
- Tính toán từng bước nên kết quả tính toán của từng bước gần như không cần điều
chỉnh.
- Người thiết kế có thể phân tích đánh giá đưa ra các kết luận phù hợp thỏa mãn tiêu
chuẩn đối với tàu thiết kế.
* Nhược điểm :
- Phương pháp này thực hiện từng bước nên thời gian thực hiện là khá lâu
- Người thiết kế cần phải có trình độ, kinh nghiệm và sự tỉ mỉ trong tính toán.
2.1.2 Phương pháp thiết kế theo bể thử:
* Ưu điểm :
- các công thức thực nghiệm xây dựng từ các số liệu thống kê, các kết quả từ bể thử
nên có độ tin cậy.
* Nhược điểm
- Thiếu sự phân tích đánh giá.
2.1.3 Phương pháp thiết kế theo tàu mẫu:
* Ưu điểm :
- Tàu mẫu là tàu đã được đi vào hoạt động và được kiểm định nên độ chính xác cao và
là chỗ dựa đáng tin cậy để xác định các tính năng kỹ thuật của tàu thiết kế.
- Sử dụng tàu mẫu giúp người thiết kế nhanh chóng tìm được lời giải kỹ thuật cuối
cùng cho tàu thiết kế.
* Nhược điểm :
- Cần phải có nguồn tàu mẫu thật chính xác và đáng tin cậy.
SVTH: Trần Đức Nhật – Lớp 13KTTT
Trang16
ĐỒ ÁN THIẾT KẾ TÀU
- Thông số tàu mẫu phải sát với các yêu cầu kỹ thuật của tàu thiết kế.
- Người thiết kế thụ động phụ thuộc vào đặc tính tàu mẫu.
- Dẫn người thiết kế đến chỗ tiếp nhận số liệu một cách dễ dãi thiếu phân tích, phê
phán, đưa ra nhũng kết luận thiếu chính xác, đưa đến những phương án không phải là
tối ưu trong điều kiện thiết kế cho phép.
2.2 NỘI DUNG PHƯƠNG PHÁP :
* Đồng dạng tuyến hình tàu mẫu theo tỉ lệ K1, K2, K3.
- K1 : tỷ số đồng dạng theo chiều dài.
- K2 : tỷ số đồng dạng theo chiều rộng.
- K3 : tỷ số đồng dạng theo chiều cao.
* Chia ô lưới: ô mạng lưới có vị trí rất quan trọng, sự chính xác của ô mạng dẫn đến sự
chính xác của tuyến hình tàu:
- Trên hình chiếu cạnh ta chia các đường nước với khoảng cách 600 mm, các đường
cắt dọc với khoảng cách 1200 mm.
- Trên hình chiếu đứng ta chia các khoảng sườn với khoảng cách 2485 mm và các
đường nước với khoảng cách 600 mm.
- Trên hình chiếu bằng ta chia các khoảng sườn với khoảng cách 2485 mm và các
đường cắt dọc với khoảng cách 1200 mm.
- Đo kích thước nửa chiều rộng và chiều cao ở hình chiếu cạnh.
- Ghi kích thước vào bảng trị số tuyến hình.
- Dựa vào bảng trị số tuyến hình, vẽ hình chiếu đứng và hình chiếu bằng của tàu.
2.3. THIẾT KẾ TUYẾN HÌNH THEO TÀU MẪU :
BẢNG 2.1 : Các thông số chủ yếu của tàu thiết kế :
STT
Thông số
Trị số
Đơn vị
1
Chiều dài thiết kế LTK
80
m
2
Chiều rộng B
14
m
3
Chiều cao mạn H
6,9
m
4
Chiều chìm T
5,4
m
5
Hệ số béo thể tích CB
0,785
-
6
Hệ số béo đường nước CW
0,87
-
SVTH: Trần Đức Nhật – Lớp 13KTTT
Trang17
ĐỒ ÁN THIẾT KẾ TÀU
7
Hệ số béo sườn giữa CM
0,99
-
8
Hệ số béo lăng trụ CP
0,79
-
9
Tỉ số L/B
5,7
-
10
Tỉ số B/T
2,59
-
11
Tỉ số H/T
1,28
-
12
Lượng chiếm nước D
4857
T
* Các thông số của tàu mẫu :
STT
Thông số
Trị số
Đơn vị
1
Chiều dài thiết kế LTK
83,5
m
2
Chiều rộng B
14,5
m
3
Chiều cao mạn H
7,1
m
4
Chiều chìm T
5,57
m
5
Hệ số béo thể tích CB
0,785
-
6
Hệ số béo đường nước CW
0,87
-
7
Hệ số béo sườn giữa CM
0,99
-
8
Hệ số béo lăng trụ CP
0,79
-
9
Tỉ số L/B
5,76
-
10
Tỉ số B/T
2,6
-
11
Tỉ số H/T
1,27
-
12
Lượng chiếm nước Δ
5426
T
- Các tỉ số đồng dạng :
K1 =
Ltk
80
0,96
Lm 83,5
K2 =
Btk
14
0,97
Bm 14,5
K3 =
Ttk
5, 4
0,97
Tm 5,57
* Các hệ số béo và vị trí tâm nổi giống nhau nhưng kích thước chủ yếu của tàu mẫu và
tàu thiết kế giống nhau:
- Thay đổi chiều dài L: bằng cách thay đổi các sườn lý thuyết theo chiều dài tàu, chia
thân tàu mới thành các khoảng sườn lý thuyết bắng nhau. Giữ nguyên mặt cắt ngang
và dịch chuyển đến vị trí tương ứng mới ta sẽ được hình dáng mới của tàu.
SVTH: Trần Đức Nhật – Lớp 13KTTT
Trang18
ĐỒ ÁN THIẾT KẾ TÀU
- Thay đổi chiều rộng B: lấy nửa chiều rộng các đường nước trên mặt cắt nhân với hệ
số k2.
- Thay đổi chiếu chìm d: Ta chia số đường nước của tàu mới như số đường nước của
tàu mẫu, sau đó dịch chuyển tương ứng nữa chiều rộng của đường nước lên mặt cắt
ngang mới
2.4 KIỂM NGHIỆM HIỆU CHỈNH TUYẾN HÌNH:
2.4.1 Hệ tọa độ tàu khảo sát:
- Để đặc trưng cho toàn bộ hình dáng thân tàu người ta thường sử dụng hệ 3 mặt phẳng
tương ứng vuông góc được kết hợp thành hệ tọa độ khảo sát tàu như sau:
- Mặt phẳng nằm ngang đi qua điểm giao nhau của mép dưới sống chính đáy và mặt
phẳng sườn giữa gọi là mặt phẳng cơ bản, kí hiệu PP.
- Mặt phẳng dọc thẳng đứng đi qua giữa chiều rộng tàu gọi là mặt phẳng đối xứng hay
mặt phẳng dọc tâm, kí hiệu PS.
- Mặt phẳng ngang thẳng đứng đi qua giữa chiều dài tính toán của tàu gọi là mặt phẳng
sườn giữa, kí hiệu .
- Hệ trục tọa độ gắn liền với vỏ tàu là hệ trục tọa độ Đêcac ngược:
+ Gốc tọa độ nằm tại giao điểm của 3 mặt phẳng trên, kí hiệu 0.
+ Trục 0x là giao giữa mặt phẳng dọc tâm và mặt phẳng cơ bản, hướng từ lái về mũi.
+ Trục 0y là giao giữa mặt phẳng sườn giữa và mặt phẳng cơ bản, hướng từ mạn trái
sang mạn phải.
+ Trục 0z là giao giữa mặt phẳng dọc tâm và mặt phẳng sườn giữa, hướng từ đáy lên
boong.
SVTH: Trần Đức Nhật – Lớp 13KTTT
Trang19
ĐỒ ÁN THIẾT KẾ TÀU
Hình 2.1: Hệ tọa độ trong khảo sát tàu
2.4.2 Bảng trị số tuyến hình:
- Dựa vào bản vẽ tuyến hình vừa xây dựng, liệt kê vị trí các mặt cắt tuyến hình và
Bảng trị số tuyến hình tàu như sau :
Bảng 2.2 :Vị trí mặt cắt tuyến hình
Vị trí các sườn lý thuyết
TT
Hoành độ
TT
Hoành độ
Vị trí các đường
Vị trí các đường cắt
nước
dọc
TT
Cao độ
TT
Tung độ
0
-40000
11
4000
0
0
0
0
1
-36000
12
8000
1
1200
1
1930
2
-32000
13
12000
2
2400
2
3860
3
-28000
14
16000
3
3600
3
5790
4
-24000
15
20000
4
4800
5
-20000
16
24000 ĐNTK
5570
6
-16000
17
28000
6000
7
-12000
18
32000
8
-8000
19
36000
9
-4000
20
40000
10
0
SVTH: Trần Đức Nhật – Lớp 13KTTT
5
Trang20
ĐỒ ÁN THIẾT KẾ TÀU
Bảng 2.3: Trị số tuyến hình theo ½ chiều rộng
Nửa chiều rộng (mm)
VT
ĐN0
ĐN1
ĐN2
ĐN3
0
-
-
-
-
ĐN4
ĐNTK
ĐN5
MBC
MBD
2945
4181
4864
5611
-
1
78
228
580
2010
4280
4970
5546
6100
-
2
165
847
2192
3883
5245
5752
6134
6464
-
3
309
2508
4107
5347
6030
6334
6549
6785
-
4
1170
4622
5705
6297
6622
6782
6863
6985
-
5
3452
6024
6695
6815
6868
6950
6961
7000
-
6
4918
6771
7000
7000
7000
7000
7000
7000
-
7
5552
6953
7000
7000
7000
7000
7000
7000
-
8
5552
6953
7000
7000
7000
7000
7000
7000
-
9
5552
6953
7000
7000
7000
7000
7000
7000
-
10
5552
6953
7000
7000
7000
7000
7000
7000
-
11
5552
6953
7000
7000
7000
7000
7000
7000
-
12
5552
6953
7000
7000
7000
7000
7000
7000
-
13
5552
6953
7000
7000
7000
7000
7000
7000
-
14
5406
6936
7000
7000
7000
7000
7000
7000
-
15
5406
6936
7000
7000
7000
7000
7000
7000
-
16
2783
5995
6591
6752
6872
6912
6945
6906
-
17
1602
4986
5595
5900
6126
6223
6315
6449
-
18
272
3192
3842
4265
4674
4829
4993
5284
5878
19
-
1358
1846
2138
2520
2700
2890
3325
4148
20
-
145
822
1925
-
-
-
-
-
Bảng trị số tuyến hình theo chiều cao
SVTH: Trần Đức Nhật – Lớp 13KTTT
Trang21
ĐỒ ÁN THIẾT KẾ TÀU
Chiều cao
VT
0
DT
CDI
CDII
CDIII
MBC
MBD
4462
4524
5196
-
7212
-
1
-
3532
4570
6396
7108
-
2
-
2220
3577
5440
7017
-
3
-
820
2160
4197
6923
-
4
-
50
646
2525
6900
-
5
-
27
90
915
6900
-
6
-
27
53
160
6900
-
7
-
27
53
97
6900
-
8
-
27
53
97
6900
-
9
-
27
53
97
6900
-
10
-
27
53
97
6900
-
11
-
27
53
97
6900
-
12
-
27
53
97
6900
-
13
-
27
53
97
6900
-
14
-
27
53
97
6900
-
15
-
27
53
97
6900
-
16
-
27
58
540
6900
-
17
-
38
209
3125
6900
-
18
-
182
2338
8857
6990
9144
19
-
2832
8604
-
7220
9380
9645
-
-
7480
9616
20
5450
2.4.3. DIỆN TÍCH SƯỜN LÝ THUYẾT.
a. Nội dung và công thức tổng quát
SVTH: Trần Đức Nhật – Lớp 13KTTT
Trang22
ĐỒ ÁN THIẾT KẾ TÀU
Hình 2.2 : mặt cắt ngang tàu
-
Diện tích đường nước 𝐴𝑤
𝑏
Aw = ∫𝑎 𝑦𝑑𝑥
-
Mô men tĩnh so với trục OY
-
𝑏
=
∫𝑎 𝑥𝑦𝑑𝑥
Mô men tĩnh so với trục OX
-
moy
mox
𝑏1
=
∫𝑎 2 𝑦 2 𝑑𝑥
Toạ độ tâm diện tích đường nước ,tính đến trục Oy
LCF =
-
𝑏
∫𝑎 𝑦𝑑𝑥
Tọa độ tâm diện tích đường nước, tính đến trục Ox
+ TCF =
-
𝑏
∫𝑎 𝑥𝑦𝑑𝑥
1 𝑏 2
∫ 𝑦 𝑑𝑥
2 𝑎
𝑏
∫𝑎 𝑦𝑑𝑥
Momen quán tính so với trục dọc .
𝑏
+ IL = 2∫𝑎 𝑥 2 𝑦𝑑𝑥
-
Momen quán tính mặt đường nước so với trục ngang .
2
𝑏
+ I = ∫𝑎 𝑦 3 𝑑𝑥
3
b. Phương pháp tính
• Phương pháp hình thang
• Phương pháp simpson
• Dùng công thức Tchebyshev
❖ Dựa vào bảng trị số tuyến hình, ta lập bảng tính diện tích các đường sườn lý
thuyết theo phương pháp hình thang
Nội dung của phương pháp: Để tính diện tích của mặt phẳng giới hạn bởi đường
cong y = f(x) trong phạm vi từ a đến b, ta tiến hành chia đoạn thẳng L = b – a ra thành
SVTH: Trần Đức Nhật – Lớp 13KTTT
Trang23
ĐỒ ÁN THIẾT KẾ TÀU
nhiều đoạn bằng nhau d1, d2, … dn. Chấp nhận sai số nhất định, có thể coi đường cong
y trong phạm vi một phân đoạn ngắn di tương đương đoạn thẳng. Từ đó thay vì tính
chính xác diện tích phần đường cong hạn chế, có thể tính diện tích hình thang cạnh
đáy đai di, chiều cao các cạnh bên đúng bằng giá trị các đoạn yi-1 và yi.
Công thức tính diện tích theo phương pháp hình thang dạng khung:
A = 0,5.(y0 + y1).d1 + 0,5.(y1 + y2).d2 + 0,5.(y2 + y3).d3 + . . . + 0,5.(yn-1 + yn).dn
= 0,5.d.(y0 + 2.y1 + 2.y2 + 2.y3 + . . . + 2.yn-1 + yn)
= 0,5.d.yi.ki
Hình 2.3
Áp dụng công thức hình thang với tàu thiết kế ta có :
A = 0,5.(y0 + y1).d1 + 0,5.(y1 + y2).d2 +0,5.(y2 + y3).d3+0,5.(y3 + y4).d4+
0,5 .( y4 + y5 ) .d5
Vì d1 = d2 = d3= d4= d= 1200 mm ; d5=0,5d(d5 : Khoảng cách từ đường
nước thứ 4 đến đường nước thiết kế)
Vậy A = 0,5.d.(y0 + 2y1 +2 y2 + 2y3+ 1,5y4+0,5y5)
c. Kết quả tính toán.
❖
Dựa vào bảng trị số tuyến hình, lập các bảng tính diện tích đường sườn lý
thuyết theo phương pháp gần đúng có dạng như :
❖ Trong đó:
yi : Nửa chiều rộng tàu tại đường nước thứ i của sườn đang xét. (m)
ki : Các hệ số của phương pháp.
wi : Diện tích của sườn thứ i.
d : Khoảng cách giữa các đường nước.
Bảng 2.5 Trị số tuyến hình ta tính được diện tích đường sườn lí thuyết
Sườn 0
DN
Yi
Sườn 1
Ki
Yi.Ki
SVTH: Trần Đức Nhật – Lớp 13KTTT
DN
Yi
Ki
Yi.Ki
Trang24
ĐỒ ÁN THIẾT KẾ TÀU
0
0
1,0
0
0
78
1,0
78
1200
0
2,0
0
1200
228
2,0
456
2400
0
2,0
0
2400
580
2,0
1160
3600
0
2,0
0
3600
2010
2,0
4020
4800
2945
1,5
0
4800
4280
1,5
6420
DNTK
4181
0,5
4417,5
DNTK
4970
0,5
2485
4417,5
Tổng
Tổng
Δd
Δd
1200
Wo
5,3
Yi
1200
Wo
Sườn 2
DN
14619
17,54
Sườn 3
Ki
Yi.Ki
DN
Yi
Ki
Yi.Ki
0
165
1,0
165
0
309
1,0
309
1200
847
2,0
1694
1200
2508
2,0
5016
2400
2192
2,0
4384
2400
4107
2,0
8214
3600
3883
2,0
7766
3600
5347
2,0
10694
4800
5245
1,5
7867,5
4800
6030
1,5
9045
DNTK
5752
0,5
2876
DNTK
6334
0,5
3167
Tổng
24752,5
Δd
29,7
Yi
1200
Wo
Sườn 4
DN
36445
Δd
1200
Wo
Tổng
43,73
Sườn 5
Ki
Yi.Ki
DN
Yi
Ki
Yi.Ki
0
1170
1,0
1170
0
3452
1,0
3452
1200
4622
2,0
9244
1200
6024
2,0
12048
2400
5705
2,0
11410
2400
6695
2,0
13390
3600
6297
2,0
12594
3600
6815
2,0
13630
SVTH: Trần Đức Nhật – Lớp 13KTTT
Trang25
