Đồ án thiết kế tàu nhật

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.

1


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

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]
η=

DW
D
3400
⇒D= W =
= 4857(T )
D
η
0,7

(1.1)

- Trong đó:
+ D : Lượng chiếm nước sơ bộ.
+ DW: Trọng tải tàu của tàu thiết kế. DW= 3400(T)
η
+ : Hệ số lợi dụng lượng chiếm nước.

2

Đơn vị
m
m
m
m
m
T
T

ĐỒ ÁN THIẾT KẾ TÀU
- Theo bảng 2.2- tr19[2] lấy đối với tàu hàng cỡ nhỏ và cỡ trung:
η
η
⇒
= (0,57 ÷ 0,7) Chọn = 0,7
V =

- Thể tích phần chìm:

D 4857
=
= 4738, 7( m3 )
γ 1, 025

(1.2)

- Với trọng lượng riêng của nước biển: γ = 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 = γ × 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
⇔ D = γ × CB ×

(1.3)

L
T
× 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 × B 3 × 0,38 ⇒ Btk = 14( m)
⇒

Chọn

Btk = 14( m)

3


ĐỒ ÁN THIẾT KẾ TÀU
- 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) ⇒
Btk

+

+

Btk
B
14
= 2, 6 ⇒ T = tk =
= 5, 38( m)
T
2, 6 2, 6
⇒

Chọn

Ltk = 80( m)

Chọn T =5,4 (m)

H
= 1, 27 ⇒ H = 1, 27 × T = 1, 27 × 5, 4 = 6,86( m)
⇒
T

Chọn H = 6,9 (m)

- Trị số Froude (CT 1.15/16–LTTT – Trần Công Nghị)
Fr =

Vtk

=

g.Ltk

10 × 1852
3600 × 9,8 × 80

= 0,18

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
CP =

- Hệ số đầy lăng trụ CP:

C B 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)
Btk =14(m)

CB

T = 5,4 (m)

= 0,785

CP

CM

= 0,79

= 0,99

CW

= 0,87

- Lượng chiếm nước sơ bộ của tàu theo kích thước vừa chọn:
Dsb = γ × CB × L × B × T = 1, 025 × 0, 785 × 80 × 14 × 5, 4 = 4866(T )

4


ĐỒ ÁN THIẾT KẾ TÀU
- So sánh lượng chiếm nước sơ bộ theo trọng tải với lượng chiếm nước theo kích thước
tàu vừa chọn ta có :
δ1 =

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:

  π C − 0.65 

X B = 0.022 × L sin  × B
÷± 0.5 
0.15 
 2

  π 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 × 0.87 2 ) × 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 )
L× B× H

Trong đó:
+ L = 80 (m); B=14 (m); H = 6,9 (m)

5

( CT 1.1/19 của

[ 1]

)


ĐỒ ÁN THIẾT KẾ TÀU
+

pV

: hệ số khối lượng thân tàu.

pV = 0.021 +

Với

L
80
± K = 0.021 +
± 0.045 = (0.056 ÷ 0.146) ⇒
1000
1000

K < 5% ⇒

Chọn

pv = 0.08

Chọn K = 4,5%

⇒ WV = 0.08 × 80 × 14 × 6,9 = 618(T )

1.3.2.Trọng lượng thiết bị Wtt:
ptt =

- Với
⇒

ptt

Chọn

Wtt
⇒ Wtt = ptt × L × B × H (kG / m3 )
L× B× H

( CT 1.5/24 của

: chỉ số trọng lượng trang thiết bị tàu. Đối với tàu hàng cỡ nhỏ:

[ 1]

)

ptt = (53 ÷ 47)

ptt = 47(kG / m3 ) = 0, 047(T / m3 )

⇒ Wtt = 0, 047 × 80 × 14 × 6,9 = 363, 216(T )

1.3.3 Trọng lượng máy:
- Theo phương trình Herner- Verhosek: công suất trên trục chân vịt được tính:
Ntruc =

( D) 2/3 × Vs3
CW

(CV) ( CT 2.92/ 91 của

- 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
N truc =

[ 2]

). Chọn C=200.

(4857) 2/3 × 5,143
= 194, 7(CV )
200

6

[ 2]

)


ĐỒ ÁN THIẾT KẾ TÀU
- Hiệu suất của bộ truyền chọn

ηm = 0.97

Ne =

- Ta tính được công suất máy chính:

N truc 194, 7
=
= 200, 72(CV )
ηm
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.
- 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
T1 =

tính được thời gian hành trình:

S
2050
=
= 8,54
24 × V 24 × 10

( Ngày đêm).

- 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

7

( Ngày đêm)


ĐỒ ÁN THIẾT KẾ TÀU
⇒ 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 = k M × t × pnl × N e

- 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)
= 0,19

[ kg / HP.h ]

theo trang 33-

[ 1] ⇒

[ 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

⇒ WWT = 0, 2 × WNL = 0, 2 × 13,13 = 2, 626(T )

8

⇒

Chọn WBT/WNL = 0,2

Chọn pnl


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

i =1 i

= 4965.186

So sánh tổng trọng lượng thành phần với lượng chiếm nước sơ bộ tàu :
4965,186 − 4857
.100% = 2, 2%
4965,186

δ2 =
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 :
h0 = zc + rc − z g − ∆h ≤ h

* Chiều cao ổn định ban đầu h0:

( CT 2.106/ 110 của

- Trong đó:
B2
142
rc = a ×
= 0, 074 ×
= 2, 69(m)
T
5, 4

+ rc(m): bán kính ổn định ngang:

•
•

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

9

[ 2]

)


ĐỒ ÁN THIẾT KẾ TÀU
+ 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• z g / H = (0, 62 ÷ 0, 68) ⇒

[ 2]

:

z g / H = 0, 65 ⇒ z g = 0, 65 × H = 0, 65 × 6,9 = 4, 485( m)

Chọn

+ Trị số giảm chiều cao ổn định ban đầu do ảnh hưởng của mặt thoáng
÷

chở hàng khô Δh = (0,25 0,3)
⇒

Chiều cao ổn định ban đầu:

- Tra bảng 2.60/111- Vậy

[ 2]

⇒

. Đối với tàu

Chọn Δh = 0,25(m)

h0 = 2, 754 + 2, 69 − 4, 485 − 0, 25 = 0,71(m)

ta được tàu hàng:

h0 = 0, 71 < h = (0, 3 ÷ 1)

∆h

h

÷

=(0,3 1)(m)

: kết luận tàu ổn định.

1.4.2 Kiểm nghiệm chu kì lắc ngang:
Tθ = 0,58 ×

B 2 + 4 z g2
h0

* Chu kỳ lắc ngang của tàu:

( CT 2.130/132 của

[ 2]

)

- Trong đó:

+

Tθ

(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).

⇒

Tθ = 0,58 ×

142 + 4 × 4, 4852
0, 71

= 11, 4( s)

Vậy chu kỳ lắc ngang:

- Chu kì lắc ngang cho phép của tàu được xác định theo Qui phạm: [T] = (712)s.
Tθ = 11, 4( s ) ≤ [ T ] = (7 ÷ 12)( s)

10


ĐỒ ÁN THIẾT KẾ TÀU
⇒

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 − K 3lm ) × 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).
+ 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.
⇒

Vậy

lm = (0,12 ÷ 0, 2) L = 0,12 × 80 = 9, 6( m)

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 = µ × Ph = 1,3 × 3532 = 4591, 6(m3 )

+ Với µ: dung tích chở hàng tổng hợp, µ= 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 + K 2 + K 3 + K 4 + K 5

11


ĐỒ ÁN THIẾT KẾ TÀU
- Trong đó:
+
+
+
+
+

F0

: Chiều cao mạn khô tiêu chuẩn theo chiều dài tàu.

K1

: Gia số hiệu chỉnh theo hệ số béo thể tích

K2

CB

: 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

:
Lf

phụ thuộc vào loại tàu “A hoặc B” và phụ thuộc vào chiều dài

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
Lf

+

.

Lf

= min(LPP mũi-lái tại 0,85D; 0,96L0,85D) = min(82,985;79,67). Vậy

⇒ Lf

= 79,67 (m) ta tra bảng 11/4.1.3-2 của

- Bảng trong vi phạm
béo

[ 4]

CB = 0, 68

[ 4]

[ 4]

được

F0

= 887 (mm).

dành cho tàu với độ cong dọc boong tiêu chuẩn với hệ số

; L/H=15 vì vậy tàu có các thông số khác cần phải hiệu chỉnh.

b. Hiệu chỉnh theo hệ số béo:
- Nếu

= 79,67 (m).

CB > 0, 68

thì phải nhân

- Với tàu thiết kế

CB = 0, 785

F0

với hệ số K1.

nên ta nhân

F0

với hệ số K1.

12


ĐỒ ÁN THIẾT KẾ TÀU
K1 =

CB + 0,68 0, 785 + 0, 68
=
= 1,077
1,36
1,36

- Hệ số K được tính như sau:
c. Hiệu chỉnh theo chiều cao mạn:
D>

- Vì

L
15

nên hiệu chỉnh gia số K2 như sau:
L
80 


K 2 =  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:
Lf

+ Khi

= 24 (m) thì K3 = 350 (mm).
Lf

+ Khi

= 85 (m) thì K3 = 860 (mm).
Lf

+ Khi

> 122 (m) thì K3 = 1070 (mm).
Lf

- Dùng nội suy tuyến tính ta tính được K=815(mm) đối với

= 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%.
⇒ K 3 = 21% × 815 = 171( mm)

.

e. Hiệu chỉnh mạn khô với độ cong dọc boong tiêu chuẩn:

l
K 4 = ∆C ×  0, 75 −

2Lf


- Trong đó:
13


÷
÷



ĐỒ ÁN THIẾT KẾ TÀU

Lf

+

Lf

: Chiều dài tàu.

=79,67 (m)

+ l: tổng chiều dài thượng tầng. l =21,4(m)

+

1
∆C = × (∆Cm + ∆Cl )
2

∆Cm =

∑ K × Z that − ∑ K × Z tieuchuan
8

∆Cl =

∑ K × Z that − ∑ K × Z tieuchuan
8

Vị trí

(3)x(4)

∑(5)

(6)/8

Σ(7) / 2

(4)

(5)

(6)

(7)

(8)

914

1

914

2438

406

3

1218

2438

102
0
0

3
1
1

306
0
0

2438
0
0

304
0
0

152
0
0

205

3

615

4879

812

3

2436

4879

1828

1

1828

4879

610

305

Toạ độ

Hệ
số

Công thức

Giá

(2)

trị

(1)

(3)
Trụ lái AP

1/6 từ Ap

1/3 từ AP

Giữa tàu
Giữa tàu
1/3 từ FP

1/6 từ FB

Trụ mũi FB

L

25 ×  f + 10 ÷
 3


L

11,1 f + 10 ÷
 3

L

2,8  f + 10 ÷
 3


0
0
L

5, 6  f + 10 ÷
 3

L

22, 2  f + 10 ÷
 3

L

50  f + 10 ÷
 3


⇒ ∆C = 305( mm)

14


ĐỒ ÁN THIẾT KẾ TÀU

- Vậy

21, 4 

K 4 = 305 ×  0.75 −
= 188(mm)
79,67.2 ÷



f. Hiệu chỉnh cho tàu hàng tổng hợp có L < 100m:
0,35 L f = 28(m)

- Với thượng tầng có chiều dài E = 21,4 (m) <
một khoảng:

E
K 5 = 7,5 × (100 − L f ) ×  0,35 −

Lf

⇒

thì tăng mạn khô lên


21, 4 

= 7,5 × (100 − 79,67) ×  0,35 −
= 12, 4(mm)
÷
÷
79,67 ÷




Chiều cao mạn khô sau khi hiệu chỉnh:

F = F0 × K1 + K 2 + K 3 + K 4 + K 5 = 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 chi ều
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:

15


ĐỒ ÁN THIẾT KẾ TÀU
- 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.
- 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
trị mạn khô của tàu thiết kế:

[ 4]

, mạn khô tối thiểu mùa hè lấy bằng giá

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:

16


ĐỒ ÁN THIẾT KẾ TÀU
 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)
- 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 m ột phần
bốn tám (1/48) chiều chìm mùa hè đo từ mặt trên của dải tôn gi ữa 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/

m3

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


17


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:

18


ĐỒ ÁN THIẾT KẾ TÀU

* 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.
- 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
K2
K3

: tỷ số đồng dạng theo chiều dài.
: tỷ số đồng dạng theo chiều rộng.
: 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.

19


ĐỒ ÁN THIẾT KẾ 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
1
Chiều dài thiết kế LTK
2
Chiều rộng B
3
Chiều cao mạn H
4
Chiều chìm T
5
Hệ số béo thể tích CB
6
Hệ số béo đường nước CW
7
Hệ số béo sườn giữa CM
8
Hệ số béo lăng trụ CP

9
Tỉ số L/B
10
Tỉ số B/T
11
Tỉ số H/T
12
Lượng chiếm nước D
* Các thông số của tàu mẫu :

Trị số
80
14
6,9
5,4
0,785
0,87
0,99
0,79
5,7
2,59
1,28
4857

Đơn vị
m
m
m
m
T

STT
Thông số
1
Chiều dài thiết kế LTK
2
Chiều rộng B
3
Chiều cao mạn H
4
Chiều chìm T
5
Hệ số béo thể tích CB
6
Hệ số béo đường nước CW
7
Hệ số béo sườn giữa CM
8
Hệ số béo lăng trụ CP
9
Tỉ số L/B
10
Tỉ số B/T
11
Tỉ số H/T
12
Lượng chiếm nước Δ
- Các tỉ số đồng dạng :

Trị số

83,5
14,5
7,1
5,57
0,785
0,87
0,99
0,79
5,76
2,6
1,27
5426

Đơn vị
m
m
m
m
T

K1 =

K2 =

K3 =

Ltk
80
=
= 0,96

Lm 83,5
Btk
14
=
= 0,97
Bm 14,5
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:

20


ĐỒ ÁN THIẾT KẾ TÀU
- 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.
- 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.

21


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
0
1
2

3
4
5

Hoành độ
-40000
-36000
-32000
-28000
-24000
-20000

TT
11
12
13
14
15
16

Hoành độ
4000
8000
12000
16000
20000
24000

6
7

8
9
10

-16000
-12000
-8000
-4000
0

17
18
19
20

28000
32000
36000
40000

Vị trí các đường
Vị trí các đường cắt
nước
dọc
TT
Cao độ
TT
Tung độ
0
0

0
0
1
1200
1
1930
2
2400
2
3860
3
3600
3
5790
4
4800
ĐNT
5570
K
5
6000

Bảng 2.3: Trị số tuyến hình theo ½ chiều rộng
Nửa chiều rộng (mm)
VT

ĐN0

ĐN1

ĐN2

ĐN3

0

-

-

-

-

ĐN4
2945

22

ĐNTK
4181

ĐN5
4864

MBC
5611

MBD
-

ĐỒ ÁN THIẾT KẾ TÀU
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
Chiều cao7000

7000

7000

7000

-

9

5552

6953

7000

7000

7000

-

10

5552

VT
6953

DT
7000

7000CDII 7000
7000
MB
CDI
MBC 7000
D
7000 CDII7000 I 7000

7000

-

11

5552

0
6953

4462
7000

4524
7000 5196

7000 - 70007212 7000

7000

-

12

5552

1
6953

7000

3532
7000 4570
7000639670007108 7000

7000

-

13

5552

2
6953

7000

2220
7000 3577
7000544070007017 7000

7000

-

14

5406

3
6936

7000

820
7000 2160
7000419770006923 7000

7000

-

15

5406

4
6936

7000

50
646
7000
7000252570006900 7000

7000

-

16

2783

5
5995

6591

27
6752

90
6872 91569126900 6945

6906

-

17

1602

6
4986

5595

27
5900

53
6126 16062236900 6315

6449

-

18

272

7
3192

3842

27
4265

53
4674 9748296900 4993

5284

5878

19

-

8
1358

1846

27
2138

53
2520 9727006900 2890

3325

4148

20

-

- 9

--

27
-

53-

97 -

6900 145
-

822

1925

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

-

DIỆN 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

Bảng trị số
theo chiều cao

2.4.3.
LÝ

a. Nội dung

tổng quát

20

5450

23

tuyến hình

TÍCH SƯỜN
THUYẾT.
và công thức


ĐỒ ÁN THIẾT KẾ TÀU

Hình 2.2 : mặt cắt ngang tàu
-

Diện tích đường nước
+ Aw =
Mô men tĩnh so với trục OY
+ moy =
Mô men tĩnh so với trục OX
+ mox =
Toạ độ tâm diện tích đường nước ,tính đến trục Oy
+ LCF =
Tọa độ tâm diện tích đường nước, tính đến trục Ox
+ TCF =

Momen quán tính so với trục dọc .
+ IL = 2

-

Momen quán tính mặt đường nước so với trục ngang .
+I=

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
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 d i 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.Σyi.ki

24

ĐỒ ÁN THIẾT KẾ TÀU

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
DN
0
1200
2400

3600
4800
DNTK
Tổng
Δd
Wo

DN
0

Sườn 0
Yi
0
0
0
0
2945
4181

Ki
1,0
2,0
2,0
2,0
1,5
0,5

Yi.Ki
0
0

0
0
0
4417,5
4417,5

DN
0
1200
2400
3600
4800
DNTK
Tổng
Δd
Wo

1200
5,3

Sườn 2
Yi
165

Ki
1,0

Yi.Ki
165

DN
0
25

Sườn 1
Yi
78
228
580
2010
4280
4970

Ki
1,0
2,0
2,0
2,0
1,5
0,5

Yi.Ki
78
456
1160
4020
6420
2485
14619

1200
17,54

Sườn 3
Yi
309

Ki
1,0

Yi.Ki
309