Thiết kế hệ thống động lực tàu hàng khô 28000 tấn, lắp máy MAN bw 7S35MC

“LỜI MỞ ĐẦU”
LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI
“Trên con đường đổi mới, đẩy mạnh công nghiệp hoá và hiện đại hoá đất
nước, nền kinh tế nước ta không ngừng phát triển về mọi mặt. Phát triển các khu vực
kinh tế vùng biển là một vấn đề được chính phủ quan tâm rất lớn và có ý nghĩa rất
quan trọng trong việc triển khai đồng bộ chương trình công nghiệp hoá và hiện đại
hoá đất nước.”
“Ngành đóng tàu và ngành hàng hải nước ta tuy còn chưa phát triển, nhưng
được sự quan tâm và đầu tư vốn của nhà nước nhiều nhà máy đang được xây dựng,
nhiều con tàu đượng đóng mới với trọng tải lớn không kém gì các nước trên thế giới.
Nhiều tàu được đóng mới theo tiêu chuẩn quốc tế và được đăng kiểm nước ngoài
chứng nhận. Trong các ngành vận tải thì ngành vận tải đường biển được được nhiều
người quan tâm bởi lượng hàng vận chuyển rất lớn, cước phí lại rất rẻ. Do vậy việc
đóng mới những con tàu hàng để đáp ứng yêu cầu vận chuyển hàng hoá trong nước
cũng như vận chuyển hàng hoá từ nước ta với các nước trên thế giới là không thể
thiếu được. Để thược hiện được điều này trường đại học hàng hải chúng ta phối hợp
với các trừơng kỹ thuật khác đào tạo những kỹ sư phục vụ cho việc vận hành, khai
thác và đóng mới tàu thuỷ giúp cho ngành công nghiệp đóng tàu ngày một bắt nhịp
với các ngành đóng tàu khác trên thế giới.”
“Nhằm mục đích ôn tập và củng cố những kiến thức đã trang bị trên lớp, đồng
thời rèn luyện cho sinh viên khả năng khai thác tài liệu và làm quen với những công
việc thực tế sau này, em được nhận đề tài thiết kế môn học Trang trí hệ thống động
lực tàu thủy: “Thiết kế trang trí hệ thống động lực tàu chở hàng khô 28000 tấn,””
“YÊU CẦU VÀ MỤC ĐÍCH CỦA ĐỀ TÀI”
“Xác định các trang thiết bị cần thiết của hệ động lực trong buồng máy đảm
bảo các yêu cầu của hệ thống động lực, đăng kiểm, chủ tàu.”
“Tính toán các trang thiết bị này sao cho nó có khả năng đáp ứng được yêu
cầu của hệ thống động lực và còn đảm bảo cho hệ thống hoạt động an toàn, tin cậy và
kinh tế nhất.”
“Bố trí các thiết bị trong buồng máy hợp lý đảm bảo dễ lắp ráp, dễ khai thác,
dễ sửa chữa.”

1


PHẦN 1
GIỚI THIỆU CHUNG
1.1.

TỔNG QUAN VỀ TÀU

1.1.1. “Loại tàu”
“Tàu hàng khô sức chở 28000 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, kiểu 2 kỳ truyền động trực tiếp cho 01 hệ trục chân vịt.”
1.1.2. “Vùng hoạt động”
Cấp không hạn chế. Chủ yếu vận chuyển hàng rời qua các khu vực Nhật bảnMỹ và các nước Đông Nam Á với nhau.
1.1.3. “Cấp thiết kế”
Tàu hàng 28000 tấn được thiết kế thoả mãn Cấp không hạn chế theo Quy
phạm phân cấp và đóng tàu vỏ thép – 2003, do Bộ Khoa học Công nghệ và Môi
trường ban hành. Phần hệ thống động lực được tính toán thiết kế thoả mãn theo
TCVN 6259 – 3 : 2003.”
1.1.4. “Các thông số chủ yếu của tàu”
– “Chiều dài lớn nhất”

Lmax

=

161

m

–“ Chiều dài đường nước thiết kế”

Lwl

=

147

m

– “Chiều dài giữa hai trụ”

Lpp

=

155,50

m

– “Chiều rộng lớn nhất”

Bmax =

26,00

m

– “Chiều rộng thiết kế”

B

=

26

m

–“ Chiều cao mạn”

D

=

13,75

m

– “Chiều chìm toàn tải”

d

=

9,88

m

1.1.5. “Hệ động lực chính”
– “Máy chính “

MAN B&W 7S35MC

– “Công suất”

N

=

4900

kW

– “Suất tiêu hao nhiên liệu”

ge

=

176,4

g/kW.h

– “Vòng quay”

n

=

170

rpm

– “Kiểu truyền động Trực tiếp.”
–“ Chân vịt

Định bước.”

1.1.6. “Quy phạm áp dụng”
“TCVN 6259 : 2003 – Quy phạm phân cấp và đóng tàu vỏ thép, 2003.”
2


1.1.7. “Luật và công ƣớc áp dụng”
“[1]–Tàu được đóng theo quy phạm và dưới sự giám sát phân cấp của đăng
kiểm Nippon Kaji Kyokai (NK). Quy phạm đóng tàu của Nhật Bản
“[2]– Quy phạm phân cấp và đóng tàu biển vỏ thép – 2003. Bộ Khoa học
Công nghệ và Môi trường.”
“[3]– MARPOL 73/78 “Công ước ngăn ngừa ôi nhiễm do tàu gây ra”
“[4]– Bổ sung sửa đổi 2003 của MARPOL”“Công ước ngăn ngừa ôi nhiễm do
tàu gây ra”
1.2.

“TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG NĂNG LƢỢNG VÀ TRANG TRÍ ĐỘNG
LỰC”

1.2.1. “Bố trí buồng máy”
“Buồng máy được bố trí từ sườn 10 (Sn10) đến sườn 35 (Sn35). Lên xuống

buồng máy bằng 06 cầu thang chính (02 cầu thang tầng1, 02 cầu thang tầng 2 và 02
cầu thang tầng 3) và 01 cầu thang sự cố.”
“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,...”
“Buồng máy có các kích thước chính:”
– “Chiều dài:

18,75

m”

– “Chiều rộng trung bình: 20,8

m”

– “Chiều cao trung bình:

m”

10,90

1.2.2. “Máy chính”
“Máy chính có ký hiệu 7S35MC do hãng MAN B&W sản xuất, là động cơ
diesel 2 kỳ quét thẳng qua xupáp, có đầu chữ thập, tăng áp bằng tuabin khí xả, dạng
thùng, một hàng xy-lanh thẳng đứng, làm mát gián tiếp hai vòng tuần hoàn, bôi trơn
áp lực tuần hoàn kín, khởi động bằng không khí nén, điều khiển tại chỗ hoặc từ xa
trên buồng lái.”

“Thông số của máy chính:”
– Số lượng

01

– "Kiểu máy"

7S35MC

– Hãng sản xuất

MAN B&W

– Công suất định mức, [H]

4900

kW

– Vòng quay định mức, [N]

170

rpm

– Số kỳ, []

2

– Số xy-lanh, [Z]

7
3


– Đường kính xy-lanh, [D]

330

mm

– Hành trình piston, [S]

1400

mm

– Khối lượng động cơ [G]

178

tons

– Suất tiêu hao nhiên liệu

178,4

g/kW.h

– Chiều dài bao lớn nhất [Le]

7420

mm

– Chiều rộng bệ động cơ [We]

2560

mm

– Chiều cao [He]

5660

m

Tổ máy phát điện
1.2.2.1.

Số lƣợng

– 3 tổ máy phát: 2 chính và 1 dự phòng
1.2.2.2.

Diesel lai máy phát”

“Diesel lai máy phát có ký hiệu 6N165L–EN do hãng YANMAR (JAPAN)
sản xuất, 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 áp lực tuần hoàn kín, khởi động bằng điện DC

24V.”
– “Số lượng”

02

– “Kiểu máy”

6N165L–EN

– “Hãng (Nước) sản xuất”

YANMAR

JAPAN

– “Công suất định mức, [Ne]”

480

kW

– “Vòng quay định mức, [n]”

1200

rpm

– “Số kỳ, []”

4

– “Số xylanh, [Z]”

6

–“Thứ tự nổ”

1–4–2–6–3–5

1.2.2.3.

“Máy phát điện”

– “Số lượng”

02

– “Hãng (Nước) sản xuất”

TAIYO

– “Kiểu”

TWY40L–6 3 pha

– “Công suất máy phát”

700

kVA

– “Vòng quay máy phát”

1200

rpm

– “Điện áp”

450

V

– “Cường độ”

770

A

– “Tần số”

50

Hz

– “Trọng lượng”

2000

kg

JAPAN

4


1.2.3. “Két buồng máy”
1.2.3.1.

“Két dầu đốt dự trữ dầu FO”
– “Số lượng”

06

– “Dung tích”

1 x 213,14

m3

2 x 308,76

m3

2 x 218,16

m3

1 x 305,63

m3

– “Kiểu két”
1.2.3.2.

Đáy đôi

“Két dầu đốt dự trữ dầu DO”
– “Số lượng”

04

– “Dung tích”

2 x 65,25

m3

2 x 85,45

m3

– “Kiểu két”
1.2.3.3.

Đáy đôi

“Két trực nhật dầu FO”
– “Số lượng”
– “Kiểu

01
“

– “Dung tích”
1.2.3.4.

1.2.3.5.

1.2.3.6.

1.2.3.7.

1.2.3.8.

Rời
19

m3

“Két trực nhật dầu DO”
– “Số lượng”

02

– “Kiểu”

Rời

– “Dung tích”

2x6

m3

“Két lắng dầu FO”
– “Số lượng”

01

– “Kiểu”

Rời

– “Dung tích “

19

m3

“Két dầu nhờn dự trữ bôi trơn xi lanh máy chính”
–“ Số lượng”

01

– “Kiểu“

Rời

– “Dung tích “

20

m3

“Két dầu trọng lực bôi trơn xilanh”
– Số lượng

01

– Kiểu

Rời

– Dung tích

0,49

m3

“Két nƣớc thổi, vệ sinh”
– Số lượng

01

– Kiểu

Liền vỏ
5

– Dung tích
1.2.3.9.

1.2.3.10.

1.2.3.11.

3,5

m3

“Két chia nƣớc ngọt sinh hoạt”
– Số lượng

02

– Kiểu

Liền vỏ

– Dung tích

02 x 5,5

m3

“Két nƣớc giãn nở máy chính”
– Số lượng

01

– Kiểu

Rời

– Dung tích

160

lít

“Két giữ nƣớc đáy tàu”
– Số lượng

01

– Kiểu

Liền vỏ

– Dung tích

3,5

m3

1.2.4. “Các tổ bơm”
1.2.4.1.

1.2.4.2.

“Tổ bơm nƣớc biển làm mát máy chính”
“– Số lượng

02”

“– Kiểu

Ly tâm nằm ngang””

“– Ký hiệu

FEV–150D”

“– Hãng (Nước) sản xuất

NANIWA

JAPAN”

“– Lưu lượng

190

m3/h”

“– Cột áp

20

m”

“– Kiểu động cơ điện

AC, 3 pha”

“– Công suất động cơ điện

18,5

kW”

“– Vòng quay động cơ

1765

v/p”

“– Tần số

60

Hz”

Tổ bơm nƣớc biển phục vụ sinh hoạt
“– Số lượng

01”

“– Kiểu

Ly tâm nằm ngang”

“– Ký hiệu

CRD”

“– Hãng (Nước) sản xuất

NANIWA

JAPAN”

“– Lưu lượng

100

m3/h”

“– Cột áp

20

mcn”

“– Kiểu động cơ điện

AC

3 pha”

“– Công suất động cơ điện

15

kW”

“– Vòng quay động cơ

1450

v/p”

“– Tần số

60

Hz”
6


1.2.4.3.

1.2.4.4.

1.2.4.5.

Tổ bơm nƣớc ngọt phục vụ máy đèn
“– Số lượng

“– Kiểu
“– Ký hiệu

03”
Ly tâm nằm ngang”
SHR–40–2”

“– Hãng (Nước) sản xuất

NANIWA

JAPAN”

“– Lưu lượng

5

m3/h”

“– Cột áp

40

mcn”

“– Kiểu động cơ điện

AC

3 pha”

“– Công suất động cơ điện

3,7

kW”

“– Vòng quay động cơ

3500

v/p”

“– Tần số

60

Hz”

Tổ bơm nƣớc chữa cháy
“– Số lượng

01”

“– Kiểu

Ly tâm thẳng đứng”

“– Ký hiệu

FE2V–200E”

“– Hãng (Nước) sản xuất

NANIWA

JAPAN”

“– Lưu lượng

100 – 250

m3/h”

“– Cột áp

65 – 25

mcn”

“– Kiểu động cơ điện

AC

3 pha”

“– Công suất động cơ điện

45

kW”

“– Vòng quay động cơ

1750

v/p”

“– Tần số

60

Hz”

“– Cos 

0,86”

Tổ bơm cứu hoả và hút khô
“– Số lượng

01”

“– Kiểu

Ly tâm thẳng đứng”

“– Ký hiệu

FE2V–200E”

“– Hãng (Nước) sản xuất

NANIWA

JAPAN”

“– Lưu lượng

100 – 250

m3/h”

“– Cột áp

65 – 25

mcn”

“– Kiểu động cơ điện

AC, 3 pha”

“– Công suất động cơ điện

45

kW”

“– Vòng quay động cơ

1750

v/p”

“– Tần số

60

Hz”

“– Cos 

0,86”

7


1.2.4.6.

1.2.4.7.

1.2.4.8.

Tổ bơm dầu nhờn bôi trơn máy chính
“– Số lượng

02”

“– Kiểu

Bánh răng nằm ngang”

“– Ký hiệu

5RN200L04A8”

“– Hãng (Nước) sản xuất

NANIWA

JAPAN”

“– Lưu lượng

139

m3/h”

“– Cột áp

0,39

Mpa”

“– Kiểu động cơ điện

AC

3 pha”

“– Công suất động cơ điện

45

kW”

“– Vòng quay động cơ

1763

v/p”

“– Tần số

60

Hz”

“– Cos 

0,82”

Tổ bơm vận chuyển dầu DO
“– Số lượng

01”

“– Kiểu

Bánh răng nằm ngang”

“– Ký hiệu

ALG–32N”

“– Hãng (Nước) sản xuất

NANIWA

JAPAN”

“– Lưu lượng

4,0

m3/h”

“– Cột áp

0,3

Mpa”

“– Kiểu động cơ điện

AC

3 pha”

“– Công suất động cơ điện

1,5

kW”

“– Vòng quay động cơ

1130

v/p”

“– Tần số

60

Hz”

“– Cos 

0,73”

Tổ bơm vận chuyển dầu FO
“– Số lượng

01”

“– Kiểu

Bánh răng nằm ngang

“– Ký hiệu

ALG–50”

“– Hãng (Nước) sản xuất

NANIWA

JAPAN”

“– Lưu lượng

10

m3/h”

“– Cột áp

0,3

Mpa”

“– Kiểu động cơ điện

AC

3 pha ”

“– Công suất động cơ điện

3,7

kW

“– Vòng quay động cơ

1180

v/p”

“– Tần số

60

Hz”

“– Cos 

0,7”

”

8


1.2.4.9.

1.2.4.10.

Bơm cấp nƣớc nồi hơi
“– Số lượng

02”

“– Kiểu

Bơm ly tâm nằm ngang”

“– “Ký hiệu”

TLG–2M”

“– “Hãng (Nước) sản xuất”

NANIWA

JAPAN”

“– “Lưu lượng”

6,0

m3/h”

“– “Cột áp”

30

mcn”

“– “Kiểu động cơ điện”

AC

3 pha ”

“– “Công suất động cơ điện”

2,2

kW”

“– “Vòng quay động cơ”

1750

v/p”

“– “Tần số”

60

Hz”

Bơm hút vét
“– “Số lượng”

01”

“–“ Kiểu”

Piston nằm ngang”

“–“ Ký hiệu”

HP–2”

“– “Hãng (Nước) sản xuất”

NANIWA

JAPAN”

“– “Lưu lượng”

2,5

m3/h”

“–“ Cột áp”

35

mcn”

“– “Kiểu động cơ điện”

AC

3 pha”

“– “Công suất động cơ điện”

0,8

kW”

1.2.5. Các thiết bị hệ thống không khí nén
1.2.5.1.

1.2.5.2.

Tổ máy nén khí
– “Số lượng”

02

– “Ký hiệu”

HC–264A

–“ Kiểu”

Piston 2 cấp

– “Hãng (Nước) sản xuất”

SIMENS

GERMANY

–“ Lưu lượng “

136

m3/h

– “Áp suất”

30

kG/cm2

– “Kiểu động cơ điện”

AC

3 pha

– “Công suất động cơ điện”

28,5

kW

– “Vòng quay động cơ”

900

v/p

– “Tần số”

60

Hz

Tổ máy nén khí sự cố
– “Số lượng”

01

– “Ký hiệu”

CMA–15

– “Kiểu”

Piston 2 cấp
9


1.2.5.3.

1.2.5.4.

– “Hãng (Nước) sản xuất”

SIMENS

GERMANY

– “Lưu lượng”

14

m3/h

– “Áp suất”

32

kG/cm2

– “Kiểu động cơ điện”

AC, 3 pha

– “Công suất động cơ điện”

4,9

kW

– “Vòng quay động cơ”

1040

v/p

– “Tần số”

60

Hz

Bình chứa không khí nén khởi động
– “Số lượng”

02

– “Dung tích”

02 x 3500

lít

– “Áp suất”

30

kG/cm2

– “Hãng (Nước) sản xuất”

SKL

GERMANY

Bình chứa không khí phụ
– “Số lượng”

01

–“ Dung tích”

01 x 120

lít

–“ Áp suất”

30

kG/cm2

– “Hãng (Nước) sản xuất”

SKL

GERMANY

1.2.6. Quạt
1.2.6.1.

1.2.6.2.

Tổ quạt hút buồng máy
–“ Số lượng”

01

– “Kiểu”

“Hướng trục”

– “Ký hiệu”

“ACS055–024”

– “Hãng (Nước) sản xuất”

“SANSHIN JAPAN”

– “Lưu lượng “

12000

m3/h

– “Cột áp”

0,3

Kpa

– “Động cơ điện”

AC

3 pha

– “Công suất”

2,2

kW

– “Vòng quay”

1800

rpm

– “Tần số”

60

Hz

“Tổ quạt thổi buồng máy”
– “Số lượng”

02

–“ Kiểu”

Hướng trục

–“ Ký hiệu”

ACS095–124

– “Hãng (Nước) sản xuất”

JAPAN

–“ Lưu lượng”

800

m3/min

– “Cột áp”

0,3

KPa
10


– “Động cơ điện”

AC

3 pha

– “Công suất”

11

kW

– “Vòng quay”

48000

rpm

– “Tần số”

60

Hz

“PHẦN 2 – SỨC CẢN, THIẾT BỊ ĐẨY”

2.
2.1.

“SỨC CẢN”

2.1.1. “Các kích thƣớc cơ bản”
– “Chiều dài lớn nhất”

Lmax

=

161

m

– “Chiều dài đường nước thiết kế” LWL

=

147,00

m

– “Chiều dài giữa hai trụ”

Lpp

=

154,5

m

– “Chiều rộng lớn nhất”

Bmax =

26

m

– “Chiều rộng thiết kế”

B

=

25,2

m

–“ Chiều cao mạn”

D

=

13,75

m

– “Chiều chìm toàn tải”

d

=

9,50

m

– “Lượng chiếm nước”



=

26142

tons

– “Hệ số béo thể tích”

CB

=

0,72

– “Hệ số béo sườn giữa”

CM

=

0,92

– “Hệ số béo đường nước”

CW

=

0,84

– “Máy chính “

MAN B&W 7S35MC

– “Công suất”

H

=

4900

kW

– “Vòng quay”

n

=

170

v/p

– “Vòng quay chân vịt”

np

=

170

v/p

2.1.2. “Công thức Pamiel
Là công thức áp dụng để tính sức cản của tàu do sóng, gió, nước, và các yêu tố khác tác
động lên tàu trong quá trình hàng hải.
2.1.2.1.

“Phạm vi áp dụng của Pamiel”
“Bảng 2.1.2. Phạm vi áp dụng của Pamiel”

No

Đại lƣợng xác định

Tàu thực tế

Phạm vi của
Pamiel

1

“Tỷ số kích thước [B/d]”

2,84

1,5 – 3,5

2

“Tỷ số kích thước [L/B]”

6

4 – 11

3

“Hệ số béo thể tích [CB]”

0,75

0,35 – 0,8
11


Kết luận: “Thoả mãn các điều kiện của phương pháp Papmiel.”
2.1.2.2.
“Công suất kéo theo Pamiel”
VS
EPS 
; (hp)
LC0
3

(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 Pamiel”.
2.1.3. “Kết quả xác định sức cản tàu theo Pamiel”
Bảng 2.1.3. “Kết quả xác định sức cản tàu theo Pamiel”
N0

Đại lƣợng xác định

Công thức
tính

1

“Tốc độ tính toán VS, (knots)

Dự kiến thiết

kế

10

11

12

13

14

2

“Tốc độ tính toán VS, (m/s) ”

Tính theo
m/s

5,145

5,66

6,174

6,689

7,203

3

“Hệ số béo thể tích CB”

Theo thiết kế

0,72

0,72

0,72

0,72

0,72

4

“Lượng
(tons) ”

Theo thiết kế

26142

26142

26142

26142

26142

5

“Hệ số hình dáng ”

  10 C B

1,23

1,23

1,23

1,23

1,23

6

“Tốc độ tương đối V1”

V1  VS

0,915

1,01

1,098

1,2

1,281

7

“Hệ số tính CP, Theo đồ thị”

98

96

95,4

94

92,6

8

“Hệ số hình dạng X1”

1 đường trục

1

1

1

1

1

9

“Hiệu chỉnh chiều dài tàu ”

  0,7  0,03 L

1,064

1,064

1,064

1,064

1,064

10

“Hệ số tính theo Pamiel C0”

C0 

94,02

92,1

91,52

90,18

88,84

chiếm

nước

,

B
L


L

C P  f (V1 ,  )

CP 
X1 

Kết quả

12


Đại lƣợng xác định

Công thức
tính

11

“Công suất kéo EPS, (hp) ”

VS
EPS 
LC0

1891,5

2570

3357,8 4332,5 5492,8

12

“Sức cản toàn phần Rt,
(kG”)

Rt 

75EPS
VS

27572

34058

40789

N0

Kết quả

3

48581

57193

2.1.4. “Đồ thị sức cản R = f(v) Và công suất kéo EPS = f(v) ”
“Căn cứ vào kết quả tính toán các giá trị R và EPS xây dựng đồ thị R = f(v) và
EPS = f(v) cho tra cứu tính toán. Đồ thị được trình bày dưới đây. ”

Hình 2 – 1: Đồ thị sức cản và công suất kéo”
2.2.

THIẾT BỊ ĐẨY”
“– Hiệu suất chong chóng (lấy gần đúng)
“– Hiệu suất đường trục (lấy gần đúng)
“– Dự trữ công suất máy chính
“– Công suất của máy chính
“– Công suất kéo của tàu
“– Kết quả
“Tương ứng (gần đúng) trên đồ thị sức cản có”
R
= 44600

(kG)
VS
= 11,6 (Knots)

p
= 0,5”
t
= 0,97”
15%Ne”
Ne
=4900 (hp) ”
EPS = 0,85Netp”
EPS = 3492,6
(hp) ”

2.2.1. “Chọn vật liệu chế tạo chong chóng”
“Vật liệu chế tạo chong chóng là loại hợp kim đồng - nhôm - niken, giới hạn
bền b = 48 (kG/cm2). ”
13


2.2.2. “Hệ số dòng theo và dòng hút”
2.2.2.1.

“Hệ số dòng theo”

Theo Taylor  = 0,5CB – 0,05;
CB = 0,72
 = 0,31
2.2.2.2.

Hệ số dòng hút”

(2.2)

t = k1;
(2.3)
“Với k1 = (0,7  1,05) là hệ số phụ thuộc vào dạng profin cuả bánh lái. Với
profin bánh lái có dạng động học thì k1 = 0,85. ”
Vậy t = 0,26.
2.2.3. “Chọn số cánh của chong chóng ”
“Bảng 2.2.3. Chọn số cánh của chong chóng”
Ký
hiệu

Đơn vị

Công thức – Nguồn gốc

Kết quả

Vòng quay động cơ

ndc

v/p

Theo M.E

158

2

Vòng quay
chóng

np

v/s

ndc /60

2,63

3

Hệ số dòng theo



–

0,5CB – 0,05

0,31

4

Hệ số dòng hút

t

–

0,85

0,26

5

Sức cản tàu

R

kG

Theo đồ thị sức cản

44600

6

Lực đẩy chong chóng

P

kG

R
1 t

60270

7

Vận tốc dòng chảy
đến chong chóng

Vp

m/s

(1-)VS

4,40

8

Mật độ chất lỏng



kGs2/m4

Nước biển

104,5

9

Đường kính sơ bộ

chong chóng

D

m

(0,10,8)d

5,4

10

Hệ số lực đẩy theo
đường kính

Kd’

–

11

Hệ số lực đẩy theo
vòng quay

Kn’

–

N0

Hạng mục tính

1

chong



Vp D

Vp
np

P
4


P

0,98

0,55

14


N0

Hạng mục tính

12

Số cánh chong chóng

Ký
hiệu

Đơn vị

Công thức – Nguồn gốc

Kết quả

Z

Cánh

Kd’< 2
Kn’< 1

4

Kết luận: Chọn số cánh chong chóng Z = 4 cánh.
2.2.4. Chọn tỉ số đĩa theo điều kiện bền

   min

 C' Z
 0,375 3 
 D max

2

  m' P 
  4 
  10 

(2.4)

Bảng 2.2.4. Chọn tỉ số đĩa theo điều kiện bền
N0

Hạng mục tính

Kí
hiệu

Đơn
vị

Công thức – Nguồn gốc

Kết quả

1

Đường kính chong
chóng

D

m

Theo trên

5,4

2

Số cánh

Z

Cánh

Theo trên

4

3

Chiều
dày
cánh
tương đối tại tại bán
kính R = 0,6

max

cm

Chọn (0,08  0,1)

0,1

4

Hệ số phụ thuộc vào
vật liệu làm chong
chóng

C’

–

Đồng nhôm niken

0,058

5

Hệ số phụ thuộc vào
loại tàu

m’

–

Với tàu hàng

1,15

6

Tỷ số đĩa nhỏ nhất

7

Chọn tỷ số đĩa theo
điều kiện bền

2

min

–



–

 min

 C ' Z   m' P 
  4 
 0,375 
 D max   10 

0,41

3

Chọn  = 0,55

0,55

Kết luận: Tỷ số đĩa  = 0,55.
2.2.5. Nghiệm lại vận tốc tàu
Bảng 2.2.5. Nghiệm lại vận tốc tàu
N0

Hạng
mục tính

1

Vận tốc
tàu

Ký
hiệu

Đơn vị

Công thức –
Nguồn gốc

VS

hl/h

Giả thiết

Kết quả
12

12,6

13

15


N0

Hạng
mục tính

Ký
hiệu

Đơn vị

Công thức –
Nguồn gốc

2

Vận
tàu

VS

m/s

0,514VS

6,168

6,48

6,68

3

Vận tốc
tịnh tiến

VP

m/s

(1- )VS

4,26

4,47

4,61

4

Sức
tàu

R

kG

Đồ thị sức cản

40850

44460

48570

5

Hệ số hút

t

–

Theo trên

0,26

0,26

0,26

6

Lực đẩy
chong
chóng

P

kG

R
1 t

55202

60081

65635

7

Vòng
quay
chong
chóng

np

v/s

Theo trên

2,63

2,63

2,63

8

Hệ số lực
đẩy theo
vòng
quay

Kn ’

–

0,547

0,56

0,568

9

Độ trượt
tương đối

p

–

Tra đồ thị
p= f(Kn’)

0,347

0,35

0,36

Tỷ
số
bước thực
tế kể đến
10
ảnhhưởng
của chân
vịt

 p’

–

p’= 1,05p

0,364

0,367

0,378

Đường
11 kính chân
vịt tối ưu

Dopt

m

VP
npp '

4,3

4,6

4,64

12 Hệ số

K1

–

2

 n p Dopt 4

0,178

0,182

0,196

H/D

–

Tra đồ thị
f (p’,K1)

0,75

0,76

0,78

Hiệu suất
14 đẩy
lý
thuyết

p

–

Tra đồ thị
p= f(Kn’)

0,51

0,55

0,56

Hiệu suất
15 đẩy thân
tàu

k

–

k 

1,07

1,07

1,07

13

Tỷ

bước

tốc

cản

số

Vp

4


P

np

P

1 t
1 

Kết quả

16


Ký
hiệu

Đơn vị

Công thức –
Nguồn gốc

Hiệu suất
chong
16
chóng khi
làm việc



–

pk

Công suất
tiêu thụ
17
của chong
chóng

Np ’

cv

N p '

Công suất

tiêu thụ
18
sơ bộ ban
đầu

Np

cv

19 Sai số

N

%

N0

Hạng
mục tính

Kết luận:

Kết quả

0,54

0,55

0,557

Rv
75

6142

6965

7759

0,85Net

6985

N p ' N p
Np'

100%

6985

12,06

6985

0,29

11,1

N = 0,29% < 2% nên chọn vận tốc tàu v = 12,6 (knots).

2.2.6. Kiểm tra chong chóng theo điều kiện bền
2

 C ' Z   m'.P 
min =0,375 
  4 
 D. max   10 

(2.5)

3

Trong đó:
Z – Là số cánh của chong chóng Z = 4.
C‟ – Hệ số phụ thuộc vào vật liệu chế tạo chong chóng C‟ = 0,058
m‟ – Hệ số phụ thuộc vào loại tàu, với tàu hàng m‟ = 1,15.
Dopt – Đường kính tối ưu của chong chóng Dopt = 4,3 (m).
max – Chiều dày tương đối lớn nhất của cánh chong chóng
tại bán kính (0,6 – 0,7)R, Chọn max = 0,1.
P – Lực đẩy của chong chóng .
Thay vào công thức:  = 0,25 < 0,55.
Kết luận: Chong chóng thiết kế thoả mãn điều kiện bền.
2.2.7. Kiểm tra độ bền xâm thực của chong chóng

   min  1301

kc
(n p D p ) 2
p1

(2.6)

Bảng 2.2.7 Kiểm tra độ bền xâm thực của chong chóng
N0

Hạng mục tính

Kí
hiệu

Đơn
vị

Công thức – Nguồn gốc

Kết
quả

17


1

Hệ số đặc trưng cho
chế độ tải

1

–

(1,3  1,6)

1,5

2

Hệ số đặc trưng cho
độ xâm thực

kc

–

Tra đồ thị

0,24

3

Đường kính chong
chóng tối ưu

Dopt

m

Theo trên

4,3

4

Áp suất mặt thoáng

pa

kG/m2

5

Áp suất hơi bão hoà

pd

kG/m2

6

Trọng lượng
nước biển



kG/m3

7

Độ sâu chong chóng
so với mặt nước biển

hb

m

8

Áp suất thuỷ tĩnh tại
vị trí đặt chân vịt

P1

kG/m2

9

Tỷ số đĩa

min

–

10

Chọn tỷ số đĩa theo
điều kiện chống xâm
thực
Kết luận:

riêng



10330
Ở 200C

238
1025

d (

Dopt
2

 0,2)

Pa + hb - Pd
1301

7,0
17267

kc
(n p D p ) 2
p1

0,39

Chọn

0,55

min = 0,39 < 0,55 điều kiện xâm thực được thoả mãn.

2.2.8. Xác định khối lƣợng và kích thƣớc của chong chóng
Khối lượng chong chóng được xác định theo công thức
G

b
Z
 m D 3 0, 6
4
D
4.10


d 0  e0 , 6 
4
2
6,2  2.10  0,71  
  0,59. m l 0 d 0
D D 



(2.7)

Bảng 2.2.8. Xác định khối lượng và kích thước của chong chóng
N0

Hạng mục tính

Ký
hiệu

Đơn vị

Công thức – Nguồn gốc

Kết
quả

1

Đường kính chong
chóng

Dp

m

Theo trên

4,3

2

Đường kính củ chong
chóng

d0

m

(0,167  0,22)Dp

0,8

18


N0

Hạng mục tính

Ký
hiệu

Đơn vị

Công thức – Nguồn gốc

Kết
quả

3

Chiều dày lớn nhất
của cánh chong chóng
tại tiết diện 0,6R

e0,6

m

(0,045  0,055)Dp

0,2

4

Chiều dài củ chong
chóng

l0

m

(1,5  1,7)d0

1,2

5

Số cánh

Z

Thiết kế

4

6

Chiều rộng cánh tại
bán kính 0,6 R

b0,6

7

Khối lượng riêng của
hợp kim đồng

m

kG/m3

8

Trọng lượng chong
chóng

G

kG

b0,6 = bm

m

D
;
Z

1,3

bm = 1,1 – 1,3

Kết luận:
– Đường kính chong chóng
– Số cánh
– Chiều dài củ chong chóng
– Đường kính trung bình củ
– Trọng lượng chong chóng
– Tỉ số đĩa
– Tỉ số bước

8600
Đã tính

D
Z
l0
d0
G


H/D

=

=
=
=
=
=
=

4,3
4
1,2
0,8
14422
0,55
0,76

14422

m
cánh
m
m
kG

19


3.

“PHẦN 3 – THIẾT KẾ HỆ TRỤC”

Mục đích nhằm thiết kế, kiểm nghiệm lại một hệ trục sao cho phù hợp nhất với tàu và các
yếu tố môi trường, con người. Đảm bảo cho tàu hoặt động hiệu quả, an toàn nhất
3.1.

“DỮ KIỆN PHỤC VỤ THIẾT KẾ”

3.1.1.

“Số liệu ban đầu”
“– Công suất tính toán:
“– Vòng quay tính toán:
“– Vật liệu làm hệ trục:
“+ Giới hạn bền kéo
“+ Giới hạn chảy
“+ Giới hạn mỏi
“+ Độ cứng
“+ Hệ số đàn tính”
“+ Tỷ trọng”
– “Trọng lượng chong chóng: ”
– “Vật liệu làm chong chóng: ”

3.1.2.

H
=
4900
N
=
170
Thép rèn 45

Ts
=
520
Tc
=
320
Tm
=
208
HB =
180
E
=
2,1.106

=
7,85.10-3
G
=
14422
Đồng – Niken

kW”
v/p”
(KSF45) ” ”
N/mm2”
N/mm2”
N/mm2”
Rw”
kG/cm4

kG/cm3
kG

“Luật áp dụng”
3.1.2.1. “Luật áp dụng”
“Quy phạm phân cấp và đóng biển vỏ thép - 2003: Phần 3: Hệ thống máy tàu
- TCVN 6259-3: 2003 [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) 1100 mm. ”
“Hệ trục bao gồm 01 đoạn trục chong chóng,với tổng chiều dài 4100 mm. ”
“Mặt bích xuất lực của động cơ được đặt trong khoảng sườn số 09, cách vách
sau buồng máy (vách sườn số 6) 1650 mm về phía mũi. ”

20


“”Trục chong chóng kết cấu bích rời, được đặt trên hai gối đỡ có kết cấu kiểu
bạc cao su. Hai gối đỡ này được bố trí trong ống bao trục, bôi trơn và làm mát gối
bằng nước ngoài tàu trích từ hệ thống nước làm mát chung. Trục chong chóng
được chế tạo bằng thép rèn SF45, có chiều dài 4100 mm. ”
”

3.2.

TRỤC CHONG CHÓNG

3.2.1.

Đƣờng kính trục chong chóng

Hình 3.2.1. Trục chong chóng.

Bảng 3.2.1. Đường kính trục chong chóng
Hạng mục tính

Ký
hiệu

Đơn vị

Công thức - Nguồn gốc

Kết quả

1.

Công suất liên tục lớn
nhất của động cơ

H

kW

Được xác định theo lý lịch
máy

4900

2.

Vòng quay của trục
chong chóng ở công suất
liên tục lớn nhất

N

v/p

Được xác định theo lý lịch
máy

170

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.

Giới hạn bền kéo danh
nghĩa của vật liệu trục

Ts

N/mm2

Lấy giá trị nhỏ nhất của thép
SF45

520

№

Theo 6.2.4, [1]
6.

Đường kính tính toán
của trục chong chóng

ds

mm

d s  100 k2 3

H
N

 560 

K
 Ts  160 

402

Kết luận:
Đường kính cơ bản của trục chong chóng thiết kế
ds

=

410

mm

21


3.2.2.

Chiều dày áo bọc trục
Bảng 3.2.2. 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 tại cổ
trục

Công thức - Nguồn gốc

Đã tính

410

Theo thiết kế (Xem bản vẽ
Toàn đồ trục chong chóng)
t1

Theo 6.2.8, [1]

mm

Kết quả

t1  0,03 d s  7,5

Đồng
thanh
19,8

Kết luận:
Chiều dày áo bọc trục được xác định (được thiết kế)
t

=

3.3.

CÁC CHI TIẾT CHÍNH CỦA HỆ TRỤC

3.3.1.

Chiều dày khớp nối trục

19,8

mm

Hình 3.3.1. Khớp nối trục chong chóng.

22


Bảng 3.3.1. Xác định chiều dày khớp nối trục
№

Hạng mục tính

Ký
hiệu

Đơn vị

Công thức - Nguồn gốc

Kết quả

1

Công suất liên tục lớn
nhất của động cơ

H

kW

Được xác định theo lý lịch
máy

4900

2

Vòng quay của trục
chong chóng ở công suất
liên tục lớn nhất

N

v/p

Được xác định theo lý lịch
máy

170

3

Hệ số tính toán đường
kính trục

k1

_

Được xác định theo 6.2.9-4,
[1]

1,0

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

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

d 0  F1k1 3

H
N

 560 


K
T

160
 s


319

Theo thiết kế (Xem bản vẽ
Toàn đồ trục chong chóng)
b

mm

b = 0,27b0

SF45
86,14

Kết luận:
Chiều dày các khớp nối trục được xác định (được thiết kế)
b

=

90

mm

3.3.2. Then khớp nối
Bảng 3.3.2. Then khớp nối
No

Hạng mục tính

Ký
hiệu

Đơn
vị

Công thức - Nguồn gốc

Kếtquả

1

Vật liệu làm then bích
nối

d0

kW

Theo thiết kế

Thép 45
23

No

Hạng mục tính

Ký
hiệu

Đơn
vị

Công thức - Nguồn gốc

Kếtquả

2

Chiều rộng then bích
nối

B

cm

Theo thiết kế

3.6

3

Chiều cao then bích
nối

H

cm

Theo thiết kế

2

4

Đoạn cắt vát của then

r

cm

Theo thiết kế

0.05

5

Độ côn trục nơi lắp
then

k

cm

Theo thiết kế

1:12

6

Đường kính trung
bình của đoạn côn
trục lắp bích

d

cm

Theo thiết kế

13

7

Công suất truyền liên
tục lớn nhất

H

cv

Được xác định theo lý lịch
máy

578

8

Vòng quay tính toán
của hệ

n

v/p

Theo thiết kế

500

9

Giới hạn chảy của vật
liệu

kg/cm2

Theo thiết kế

2700

10

Chiều dài tính toán
toàn bộ của then bích
nối

lb

ls 

cm

28,648.10 4.H
b
0,5. .n.d .(h  2r )

13.53

Kết luận:
Chiều dày các khớp nối trục được xác định (được thiết kế)
lb

=

15

cm

3.3.3. Bu lông khớp nối
Bảng 3.3.3. Xác định đường kính buloong khớp nối
No

Hạng mục tính

Ký
hiệu

Đơn
vị

Công thức - Nguồn gốc

Kếtquả

1

Đường kính trục
trung gian

d0

kW

Đã tính

319

2

Số bu lông

n

chiếc

Lựa chọn

8

3

Đường kính vòng
chia

D

mm

Đã tính

586
24


No

Hạng mục tính

Ký
hiệu

Đơn
vị

Công thức - Nguồn gốc

Kếtquả

4

Giới hạn bền kéo
danh nghĩa của vật
liệu làm trục trung
gian

Ts

N/mm2

Thép KSF 45

520

5

Giới hạn bền kéo
danh nghĩa của vật
liệu làm bu lông

Tb

N/mm2

Thép rèn

520

6

Đường kính tính toán
của bu lông

d 0 (Ts  160)
3

db

d b  0,65

mm

61,8

nDTb

Kết luận:
Đương kính tính toán của bu lông được xác định (được thiết kế)
db

=

65

mm

3.3.4. Gối đỡ (bạc đỡ)
Bảng 3.3.4. Kích thước bạc đỡ
No

Hạng mục tính

Ký
hiệu

Đơn
vị

Công thức - Nguồn gốc

Kếtquả

1

Vật liệu chế tạo

–

–

Thiết kế

Bạc
babit

2

Đường kính tính toán
của trục chân vịt

ds

mm

Đã tính

402

3

Đường kính trục chân
vịt (thiết kế)

dcc

mm

Đã tính

410

804

530

4

Chiều dài tính toán
của gối đỡ sau trục
chân vịt

ls

mm

Lớn hơn 2 lần đường kính
tính toán trục chân vịt hoặc
1,5 lần đường kính thực
trục chân vịt (lấy giá trị
lớn)

5

Chiều dài gối đỡ
trước

lt

mm

Thiết kế

Kết luận:
Chiều dày bạc trước trục chân vịt (được thiết kế)
lt
=
Chiều dày bạc sau trục chân vịt (được thiết kế)

350

mm

25