Thiết kế tàu chở hàng bách hóa, trọng tải 17500 tấn, vận tốc 13,5 knots, chạy tuyến biển KHC

MỤC LỤC
Danh mục

Tên

Trang

Nhiệm vụ thư

Phần I

Mục lục

8

Lời nói đầu

12

TÌM HIỂU TUYẾN ĐƯỜNG, TÀU MẪU

13

1.1 Tìm hiểu tuyến đường, cảng đến, cảng đi

14

1.2 Thu thập tàu mẫu

19

Phần II

XÁC ĐỊNH KÍCH THƯỚC CHỦ YẾU

21

Xác định sơ bộ lượng chiếm nước, các kích thước chủ yếu
và hệ số béo
Sơ bộ xác định kích thước chủ yếu và hệ số béo

22

2.1.2

Sơ bộ kiểm tra tính ổn định, tính lắc của tàu

22

2.2

Tính nghiệm các thông số sơ bộ

24

2.2.1

Nghiệm lượng chiếm nước

24

2.2.2

Nghiệm các tỉ số kích thước

24

2.2.3
2.2.4

Sơ bộ kiểm tra tính ổn định
Sơ bộ kiểm tra tính lắc
Sơ bộ tính toán khối lượng tàu theo thành phần trọng
lượng
Sơ bộ kiểm tra dung tích

25
26

XÂY DỰNG TUYẾN HÌNH LÝ THUYẾT

33

3.1

Đặc trưng hình dáng và phương pháp thiết kế

34

3.1.1

Phương án thiết kế

34

3.1.2

Đặc trưng hình dáng

34

3.1.3

Dạng sườn, sống mũi, sống đuôi

34

3.1.4

Xây dựng đường nước trung bình, đường nước thiết kế

36

2.1
2.1.1

2.2.5
2.2.6
Phần III

8

22

26
31


3.1.5

Xây dựng sườn lớn nhất

43

3.1.6

Xây dựng tuyến hình lý thuyết theo phương pháp
I.A.IACOVLEV

43

Nghiệm tuyến hình

48

3.2.1

Nghiệm lượng chiếm nước, hoành độ tâm nổi

48

3.2.2

Nghiệm đường nước thiết kế

49

BỐ TRÍ CHUNG

51

4.1

Những yêu cầu cơ bản về bố trí chung

52

4.2

Phân khoang

53

4.3

Biên chế thuyền viên

55

4.4

Bố trí buồng phòng

55

4.5

Bố trí thiết bị buồng phòng

58

4.6

Hệ thống của, cầu thang, hành lang, lan can

59

4.7

Hệ thống thông hơi, thông gió

60

4.8

Hệ thống cứu hỏa

61

4.9

Tính chọn trang thiết bị

61

4.10

Bố trí khoang két

69

4.11

Trang thiết bị chống ô nhiễm môi trường biển từ buồng
máy

74

4.12

Tính toán mạn khô theo LOADLINE 66

75

BỐ TRÍ CHUNG

80

5.1

Tính toán và vẽ tỉ lệ Bonjean

81

5.2

Tính toán và vẽ đường cong thủy lực

90

3.2

Phần IV

Phần V

9


TÍNH TOÁN KẾT CẤU CƠ BẢN BUỒNG MÁY VÀ
KHOANG HÀNG

108

6.1

Đặc điểm tàu thiết kế và tài liệu sử dụng

109

6.2

Vật liệu

109

6.3

Hệ thống kết cấu

109

6.4

Phân khoang, khoảng sườn

110

KHOANG HÀNG

111

6.5

Kết cấu dàn vách

111

6.6

Kết cấu dàn đáy

116

6.7

Kết cấu dàn mạn

125

6.8

Kết cấu dàn boong

130

II

KHOANG MŨI

140

6.9

Kết cấu dàn vách

140

6.10

Kết cấu dàn đáy

144

6.11

Kết cấu dàn mạn

146

6.12

Kết cấu dàn boong

151

6.13

Kết cấu sống mũi

154

6.14

Kết cấu vùng gia cường sau vách mũi

154

6.15

Tôn bao đáy ngoài vùng mũi

154

6.16

Nẹp dọc đáy

155

Phần VI

Phần VII

TÍNH TOÁN LỰC CẢN VÀ THIẾT KẾ THIẾT
BỊ ĐẨY

157

7.1

Các thông số cơ bản của tàu

158

7.2

Tính toán lực cản

158

7.3

Thiết kế chong chóng

201

10


Phần VIII

TÍNH TOÁN CÂN BẰNG TÀU VÀ KIỂM TRA
ỔN ĐỊNH

182

8.1

Giới thiệu chung

183

8.2

Tính toán thông số khoang két theo phần trăm

184

8.3

Tính toán cân bằng tàu

189

8.4

Tiêu chuẩn thời tiết

200

8.5

Kiểm tra ổn định theo yêu cầu của Quy Phạm

202

8.6

Kiểm tra ổn định theo tiêu chuẩn cơ bản

202

8.7

TÀI LIỆU THAM KHẢO

204

11

PHẦN I : TÌM HIỂU TUYẾN ĐƯỜNG - TÀU MẪU

13


1.1 TÌM HIỂU TUYẾN ĐƯỜNG , CẢNG ĐẾN , CẢNG ĐI
Mỗi con tàu được thiết kế đều phải thỏa mãn các yêu cầu thiết kế đã đưa
ra, ngoài ra nó còn phải đảm bảo an toàn và làm việc có hiệu quả trên tuyến
đường quy định. Tuyến đường cho biết đặc điểm khí tượng thủy văn, điều kiện
sóng gió, độ sâu luồng lạch, năng xuất làm hàng tại cảng… là những yếu tố có
ảnh hưởng trực tiếp đến tính hành hải của con tàu. Vì những lí do trên người
thiết kế phải lựa chọn phương án thiết kế phù hợp và tìm hiểu tuyến đường,
cảng đến, cảng đi để lựa chọn kích thước tàu hợp lý và đạt được hiểu quả thiết
kế cao.
1.1 .2 CẢNG ĐI (CẢNG HÒN GAI)
*Vị trí
- Tọa độ : Vĩ độ - 20o 57' Bắc; Kinh độ - 107o 04' Đông.
*Điều kiện khí hậu
- Chế độ thủy triều là nhật triều với mực nước triều cao nhất là + 4.00 mét,
thấp nhất là 0.00 mét, trung bình là + 3.20 mét. Biên độ dao động lớn nhất là
4.0 m, trung bình là 2.50 m.
- Cảng chịu hai mùa gió rõ rệt :
+ tháng 10 đến tháng 03 năm sau là gió Bắc - Đông Bắc.
+ tháng 04 đến tháng 09 là gió Nam - Đông Nam.
*Khả năng thông qua
- Tổng chiều dài là 36km bao gồm :
+ Từ phao số 0 đến hòn Một : dài 25.5km, rộng 300-400m
sâu -13m đến -20 m.
+ Từ hòn Một đến cảng Cái Lân : dài 10.5km, rộng 130km, sâu -10m.

- Cỡ tàu lớn nhất tiếp nhận được : 75,000 DWT
+ cảng Cái Lân : 40,000 DWT
+ bến số 5 : 40,000 DWT
+ bến số 6,7 : 30,000 DWT
+ khu vực dùng bốc hàng xuống xà lan : 45,000 DWT
+ tàu dầu : 30,000 DWT
- Năng xuất làm hàng một ngày :
+ cảng Cái Lân : 5 xe nâng và 6 xe ủi 3-5 tấn.
+ bến số 5,6 :

5 xe nâng 8-10 tấn
3 xe móc 12 tấn
5000 tấn hàng rời

14


+ bến số 7 :

20 xe nâng 2.5 tấn và 2 xe nâng 1-1.5 tấn.
66 containers/giờ

*Cơ sở hạ tầng và trang thiết bị
- Sức chứa :
+ Tổng diện tích các kho (04 kho) là 10,700 m2, trong đó:
Kho CFS :

4,600 m2

Kho chứa hàng khác :

Bến 5 :

5,400 m2

Bến 1 :

700 m2

+ Tổng diện tích bãi chứa hàng của 5 bến là 142,000 m2, gồm:
Bến 6 :

52,000 m2

Bến 5 :

26,000 m2

Bến 1 và bến phụ :

15,000 m2

- Trang thiết bị :
+ Tuyến tiền phương :
02 cẩn giàn Gantry crane, sức nâng 40 tấn, tầm với 37 m,
cao độ 31 m
01 cẩu bờ di động Liebherr LHM 250, sức nâng 64 tấn.
01 cẩu bờ di động Liebherr LHM 1300, sức nâng 100 tấn.
02 cẩu chân đế Liebherr, sức nâng 40 tấn/chiếc.
02 cẩu chân đế, sức nâng 10 tấn/chiếc.
07 cẩu bánh lốp di động bao gồm :

03 cẩu 14 tấn
02 cẩu 25 tấn
01 cẩu sức nâng 50 tấn.
01 cẩu sức nâng 36 tấn.
01 xe nâng chụp container sức nâng 40 tấn.
03 tàu kéo với công suất : 1880hp, 1200hp, 3600hp
+ Tuyến hậu phương :
04 cẩu khung ôm bánh lốp chuyên dụng, sức nâng 50 tấn xếp
container .
Xe nâng : 30 chiếc, sức nâng 1.5 - 8 tấn phục vụ đóng rút hàng
trong container và vận chuyển hàng khác.
Đầu kéo : 13 chiếc phục vụ chở hàng từ cầu tàu vào kho bãi
Cẩu cân : 05 chiếc, tải trọng 65-80 tấn.

15


Xe gạt dưới hầm tàu : 05 chiếc
Ngoạm xếp dỡ hàng rời, ngoạm hoa thị : 65 chiếc, dung tích
1.2 - 16 m3
Xe xúc lật : 06 chiếc, xe quốc đào: 07 chiếc phục vụ đánh tẩy,
san hàng dưới hầm tàu.
02 xe nâng vỏ container sức nâng 7 tấn/chiếc, xếp cao 5 tầng.
1.1.3 CẢNG ĐẾN
1.1.3.1 Cảng Kobe
*Vị trí
- Tọa độ : Vĩ độ - 34o 40' Bắc ; Kinh độ - 135o 12' Đông.
- Cảng Kobe là một cảng đa chức năng, bao gồm 1 cảng đất liền, 2 cảng
đảo và đảo sân bay. Cảng Kobe, Osaka và Amagasaki kết hợp tạo thành siêu
cảng là Hanshin.

- Là phần trung tâm của quần đảo Nhật Bản, về phía tây Osaka
*Điều kiện khí hậu
- Có 2 mùa rõ rệt :
Mùa hè : khối lượng riêng của nước là 1018-1022 kg/m3
Mùa đông : khối lượng riêng của nước là 1023-1026 kg/m3
- Khi có bão, các tàu được cảng yêu cầu tiếp cận ra ngoài đê chắn sóng.
- Thủy chiều dao động ít. Mức thủy chiều chính là 1.03 m.
*Khả năng thông qua
- Tàu có thể qua :
Loại tàu

LOA(m) d (m)

Tàu hàng rời

260

11.82

Tàu hàng khô

300

11.5

Tàu Container
Tàu dầu

DWT

15
250

12.6

- Năng xuất làm hàng rời : 1400 tấn/giờ

16

70,000


17


1.1.3.2 Cảng Kashima
*Vị trí
- Tọa độ : Vĩ độ - 35o 54' Bắc ; Kinh độ - 140o 42' Đông.
- Nằm trên bờ phía đông của đảo Hunshu, cách 90km về phí đông
Tokyo.
*Điều kiện khí hậu
- Khối lượng riêng của nước là 1025 kg/m3
- Mức thủy triều yếu, dưới 0.5 hải lí/giờ
*Khả năng thông qua
- Tàu có thể qua :
Loại tàu

LOA(m)

d (m)

DWT

Tàu hàng rời

-

19

150000

Tàu hàng khô

-

12

250000

Tàu hóa chất

-

10

16000

Tàu chở gas

258

13.8

100,000

Tàu dầu thô

340

19

250,000

1.1.4 TUYẾN ĐƯỜNG GIỮA 2 CẢNG
- Tuyến Quảng Ninh - Kashima dài

648

hải lí

*Vùng biển Hồng Kông :
- Chịu ảnh hưởng của khí hậu nhiệt đới gió mùa, thủy triều đều đặn, các
dòng hải lưu rất ít ảnh hưởng đến sự đi lại của tàu, song do đi lên phía Bắc nên
chịu ảnh hưởng của gió mùa Đông Bắc từ tháng 11 đến tháng 3 năm sau, ở vùng
biển này lượng mưa tập trung vào tháng 06, 07 với lượng mưa trung bình là
1964mm. Tại vùng biển Đông có thể có bão đột ngột thường từ cấp 05 đến 07.
Từ tháng 11 đến tháng 04 năm sau thường xuất hiện sương mù nên tàu hành
trình khó khăn.
- Ở vùng biển này chịu ảnh hưởng của dòng hải lưu nóng chảy từ bờ biển
Châu Á lên phía Bắc rồi theo bờ biển về Châu Mỹ quay về xích đạo tạo thành

vòng kín và dòng hải lưu lạnh chảy ngược từ Bắc Mỹ về phía Nam theo bờ biển
Châu Á. Do có các dòng hải lưu nên tốc độ của tàu cũng bị ảnh hưởng.
*Vùng biển Nhật Bản
- Tại đây thường có gió mùa Đông Bắc vào tháng 8 và tháng 9 gây nên
biển động gió cấp 8,cấp 9. Bão ở đây thường xuất hiện từ quẩn đảo Philippin,
thời gian ảnh hưởng của một trận bão khoảng 05 ngày. Hàng năm vào khoảng từ
tháng 6 đến tháng 9 thường xuất hiện những cơn bão lớn từ 2 đến 4 lần, gây nguy
hiểm cho tàu hoạt động trên biển.

18


- Vùng biển này cũng chịu ảnh hưởng của chế độ nhật triều với biên độ dao
động khoảng 2m và cũng chịu ảnh hưởng của hai dòng hải lưu như ở vùng biển
Hồng Kông.
- Qua Hồng Kông từ vùng biển Đông Hải phía trên đảo Đài Loan về mùa
đông chịu ảnh hưởng của áp thấp nhiệt đới của sóng nên tốc độ tàu chậm lại,
nếu đi xuôi dòng hải lưu và xuôi gió thì tốc độ tàu tăng lên khoảng 3 hải lý/giờ.
1.2 TÀU MẪU
- Việc tìm hiểu tàu mẫu có vai trò quan trọng ban đầu trong xây dựng
phương án.Mục đích của việc tìm hiểu tàu mẫu là để thông qua các thông số cơ
bản của tàu mẫu đánh giá tính năng, của tàu trong quá trình đóng mới, khai thác
từ đó rút kinh nghiệm khuyết điểm và áp dụng ưu điểm vào tàu được thiết kế.
Với mục đích đó, tàu mẫu phải thỏa mãn điều kiện sau :
+ cùng công dụng, loại tàu
+ cùng câp vùng hoạt động, cấp thiết kế
+ cùng vật liệu đóng
+ các thông số phải gần sát nhau

19

Nguồn tàu mẫu theo Đăng kiểm Việt Nam

Bảng 1.1 - Tàu mẫu
Đại lượng

Đơn vị

Dabrowski

Long Phú

Amazonmaru

1

Vận tốc

knot

15.5

12,5

14.6

2

LOA

m

156.36

152.2

150

3

LPP

m

144.5

144.7

143

4

B

m

20.4

21.9

22.7

5

D

m

12.55

12.32

13.15

6

d

m

9.16

9.1

9.75

7

DW

tấn

15440

16480

18494

8

Ne

cv

7200

9600

6200

9

n

rpm

135

-

145

10

L/B

7.083

6.607

6.299

11

B/T

2.227

2.407

2.328

12

D/T

1.37

1.354

1.349

13

ηD

-

0.7

0.7

No

20


PHẦN II: XÁC ĐỊNH KÍCH THƯỚC CHỦ YẾU

21


2.1. XÁC ĐỊNH SƠ BỘ LƯỢNG CHIẾM NƯỚC, CÁC KÍCH
THƯỚC CHỦ YẾU VÀ HỆ SỐ BÉO
2.1.1. LƯỢNG CHIẾM NƯỚC SƠ BỘ
Hệ số lợi dụng lượng chiếm nước theo trọng tải.



DW


Trong đó :
ηDW = 0.64 - 0.73

,hệ số lợi dụng lượng chiếm nước theo trọng tải với
tàu hàng cỡ lớn ( tra Bảng 2.2/[1]1/trang 18)

ηDW =

0.7

DW =

17500

- trọng tải (tấn).

Δ - lượng chiếm nước sơ bộ (tấn).
→ Δm = DW/η =

(tấn)

25714

2.1.2. SƠ BỘ XÁC ĐỊNH KÍCH THƯỚC CHỦ YẾU&HỆ SỐ BÉO
2.1.2.1. Chiều dài tàu
Chiều dài tàu xác định thông qua chiều dài tương đối:

l

L

3

L

l
.
3



Trong đó :
l - chiều dài tương đối, xác định theo công thức 9.43/[2]/T170

l  7.2
với vs =

vs

vs  4.3
13.5

5.46

tốc độ tàu, (knot).

Δm =

25714

(tấn) - lượng chiếm nước sơ bộ.

ρ=

1.025

(tấn/m3) - khối lượng riêng của nước.

→L=

160.0

(m)

Chọn chiều dài sơ bộ là: L =

160.0

(m)

2.1.2.2. Hệ số béo thể tích
Tính số Fr và hệ số béo CB theo vs và L :
Số Frude :

Fr 

v 0.514 vS



gL
gL

0.18

22


Hệ số béo thể tích: CB = 1.09 - 1.68Fr ± 0.12=

0.80

±0.12

(công thức 9.64/[2]-T175)
Chọn hệ sơ bộ hệ số béo thể tích là CB =

0.75

2.1.2.3. Hệ số béo sườn giữa
Đối với những tàu chạy tốc độ chậm ( Fr < 0.28 )
Mối quan hệ giữa CB và CM được tuyến tính hóa như sau :
CM = 0.926 + 0.085CB ± 0.004 =

0.99

± 0.004

(công thức 6.20/[2]-trang 115)
Chọn hệ sơ bộ hệ số béo sườn giữa CM =

0.99

2.1.2.4. Hệ số béo dọc
Hệ số béo dọc được xác định bởi tỷ số giữa CB và CM.
CP = CB/CM =

0.76

2.1.2.5. Hệ số béo đường nước thiết kế
Giá trị trung bình của hệ số này được xác định theo công thức
CWPtb = (a+Δa).CP2/3

(công thức 6.24/[2]-trang 115)

Trong đó :
a = 0.985
Δa = ± 0.075 - phụ thuộc vào dạng sườn, Δa càng lớn thì sườn
càng có hình dáng gần với dạng chữ V.
CWP =

0.76 - 0.88

Chọn CWP =

0.86

2.1.2.6. Hệ số béo thẳng đứng

Hệ số béo thẳng đứng được xác định bởi tỷ số giữa CB và CWP:
CVP = CB/CWP =

0.87

2.1.2.7. Chiều rộng tàu,chiều chìm tàu và chiều cao mạn
Ta có :
Δsb = k.ρCBLBT
Trong đó :
Δsb =

25714

(tấn) - lượng chiếm nước sơ bộ

k=

1.007

- hệ số để ý tới phần nhô,chiều dày tôn thuộc bề
mặt ngâm nước của tàu.

ρ=

1.025

(tấn/m 3 ) - khối lượng riêng của nước

23

CB=

0.75

- hệ số béo thể tích

L=

160.0

(m) - chiều dài tàu

→BT =
h



(m 2 )

203.44
h
B



b

T

=

B
T

=
6
h



3
,
4
7

k

g

h

T



C
C

W

P

C
B

W
P

Theo thống kê tàu hàng hiện đại, ta có: B/T = 2,0 - 2,5
Chọn bT =

2.26

Theo bảng 2-8/[1], tàu hàng có mạn khô tối thiểu: D/T= 1.15-1.45
Chọn D/T = 1,31
Từ các phương trình ta giải ra được :
B=

21.46 (m)

Chọn B =

21.50 (m)

d=

9.48 (m)

D=

9.50 (m)

D=

12.44 (m)

D=

12.50 (m)

Vậy kích thước chủ yếu sơ bộ của tàu là:
L = 160 (m)
B = 21.5 (m)
D = 12.5 (m)
d = 9.5 (m)
CB = 0.75
CM = 0.99
2.2. TÍNH NGHIỆM CÁC THÔNG SỐ SƠ BỘ
2.2.1. NGHIỆM LƯỢNG CHIẾM NƯỚC
Theo phương trình sức nổi

Δ = k.ρCBLBT

Trong đó :
k=

1.007

- hệ số để ý tới phần nhô,chiều dày tôn thuộc bề
mặt ngâm nước của tàu

ρ=

1.025

(tấn/m 3 ) - khối lượng riêng của nước

CB=

0.75

- hệ số béo thể tích

L=

160.0

(m) chiều dài tàu

B=

21.5

(m) chiều rộng tàu

d=

9.50

(m) chiều chìm tàu

→Δ=

25299

(tấn)

Δsb =

25714

(tấn)

Xét : [(Δsb - Δ)/Δsb].100%=

1.6%

< 3%

Kết luận : thông số của tàu thoả mãn phương trình sức nổi
2.2.2. NGHIỆM CÁC TỈ SỐ KÍCH THƯỚC

24


2.2.2.1. Tỷ số L/B
Tỷ số L/B biểu diễn bằng quan hệ B = f(L), ảnh hưởng đến sức cản
toàn tàu và là yếu tố quyết định đến tính quay trở, tính ổn định hướng đi
của tàu.
Theo bảng 2-7/[1] đối với tàu hàng ta có : L/B = 5.5 - 8.0

Theo số liệu tàu mẫu khai thác : L/B = 6.30- 7.58
Theo tính toán ta có: L/B =

- thỏa mãn

7.44

2.2.2.2. Tỷ số D/d
Tỷ số D/T ảnh hưởng tới khả năng chống chìm và chống hắt nước lên
boong của tàu.
Theo bảng 2-8/[1], tàu hàng có mạn khô tối thiểu: D/T= 1.15-1.45
Theo số liệu thống kê tàu mẫu khai thác : D/T = 1.32 - 1.37
Theo tính toán ta có: D/d =

- Thỏa mãn

1.32

2.2.2.3. Tỷ số B/d
Tỷ số B/d có quan hệ với tính ổn định và sức cản của thân tàu.
Theo thống kê tàu hàng hiện đại : B/d = 2.0 - 2.5
Theo thống kê tàu mẫu : B/T = 2.23 - 2.41
Theo tính toán : B/d =

2.26

- Thỏa mãn

2.2.3. SƠ BỘ KIỂM TRA TÍNH ỔN ĐỊNH
Tính ổn định là một đặc tính hàng hải của tàu, nó cho biết khả năng

trở về vị trí cân bằng cảu tàu sau khi ngoại lực gây nghiêng ngừng tác dụng
Chiều cao tâm nghiêng ngang h được coi là một đặc trưng ổn định của
tàu khi nghiêng góc nhỏ, do đó ta kiểm tra ổn định của tàu thông qua chiều
cao tâm nghiêng ban đầu.
Chiều cao ổn định ban đầu, GM là : GM = KB + BM - KG - ΔGM ≥ GMm
Trong đó :
KB - cao độ tâm nổi, tính theo công thức của Normand (T84/[2])

 CWP 
KB  
d 
 CWP  CB 

5.07

(m)

BM- bán kính tâm nghiêng ngang, theo Normand(T408/[1])

25


BM  kr

2
CWP
B2

CB 12d

5.60

(m)

kr : Hệ số điều chỉnh phụ thuộc hình dáng đường nước.Đối với
đường nước có dạng lồi (không có điểm uốn): kr = 1.03 ± 0.05
chọn kr =

1.05

KG - cao độ trọng tâm tàu
KG = kg.D =

7.88

(m)

kg = 0,62 - 0,65 (bảng 2.8/[1]-T34), chọn kg = 0,63
ΔGM - trị số giảm chiều cao ổn định ban đầu do ảnh hưởng của mặt
nước tự do. Với tàu hàng Δh = 0.25 - 0.3 m
chọn ΔGM=

0.3 (m)

GMm - chiều cao tâm nghiêng tối thiểu, theo công thức Nogid với tàu
hàng có B > 12 m
GMm= (0.04-0.05)B =
→ΔGM =

2.50

0.86 - 1.08

(m)

(m) > GMm

Kết luận : thông số của tàu thoả mãn điều kiện ổn định
2.2.4. SƠ BỘ KIỂM TRA TÍNH LẮC
Trong giai đoạn lựa chọn kích thước của tàu, chu kì lắc ngang của tàu
được xác định bằng công thức sau :

T  0.58

B 2  4 zG2
h0



9.8

(s)

Trong đó :
B=

21.50

(m)

KG =

7.88

(m)

ΔGM =

2.50

(m)

Chu kì lắc của tàu cho trọng tải 17300T, tra bảng 2.74/[1]1 ta được:
Tθth = 7-12 (s)
Kết luận : thông số của tàu thoả mãn điều kiện chòng chành
2.2.5. SƠ BỘ TÍNH TOÁN KHỐI LƯỢNG TÀU THEO CÁC THÀNH
PHẦN KHỐI LƯỢNG
2.2.5.1. Sơ bộ tính sức cản
* Seri áp dụng
Với bộ thông số đã có và loại tàu, ta chọn tính toán lực cản theo sê-ri các

26


tàu có hệ số béo vừa phải (sê-ri 60). Với các đặc trưng như sau:
Bảng 2.1 - Giới hạn của phương pháp
Thông số

Giới hạn của sê-ri

Tàu thiết kế

1

Dạng sườn

U, V, trung gian

-

2

L/B

5.50 - 8.50

7.44

3

B/T

2.13 - 3.50

2.26

4

l = L/V1/3

4.5 - 7.5

5.50

5

Fr

0.16 - 0.30

0.18

6

CB

0.60 - 0.80

0.75

7

CP

0.614 - 0.805

0.76

No

Vậy đặc trưng của tàu thiết kế thỏa mãn sê-ri đã chọn.
Khi đó sức cản được tính như sau :
R = RF + RR + RA + RAP

(kN)

Trong đó :
R

- lực cản toàn phần

RF

- lực cản ma sát , RF = 1/2*ρ*CF*v2*S
Với CF = 0.455/(lgRe)

RR

(kN)
(kN)

2.58

- lực cản dư , RR = 1/2*ρ*CR*v2*S

(kN)

Với CR = CR(CB; Fr).kl.kB/T.aB/T.kxB
CR(CB;Fr) - hệ số lực cản dư đối với giá trị hệ số béo CB của bài
toán và số Fr

kl - hệ số để ý tới ảnh hưởng của chiều dài tương đối l = L/V1/3
kB/T và aB/T - hệ số ảnh hưởng của sự khác nhau giữa B/T tính
toán và giá trị tiêu chuẩn B/T = 2.5
kxB - hệ số ảnh hưởng của hoành độ tâm nổi
- lực cản do nhám , RA = 1/2*ρ*CA*v2*S

(kN)

RAP - lực cản do phần nhô , RAP = 1/2*ρ*CAP*v2*S

(kN)

RA

→ R = 1/2*ρ*(CF+CR+CA+CAP)*v2*S
S

(kN)

- diện tích mặt ướt của tàu
Theo công thức V.A.Cemeki với tàu vận tải biển có hệ số béo CB lớn
(CB > 0.65) thì:
S = LT[2+1.37(CB - 0.274)B/T] =

27

5283

(m2)

Quá trình tính toán được thể hiện dưới bảng sau:
Bảng 2.2 - Tính sức cản
Đại lượng

Đơn vị

1

vs

knot

2

v=0.5147vs

m/s

TT

2

13.5
6.9
2

3

v

(m/s)

4

Fr = v/(gL)1/2

-

0.175

3

48.3

5

CR0.10 = CR0(CB;Fr)

-

1.30

6

l0 = l0(CB)

-

5.34

7

al = al(l;Fr)

-

1.16

8

al0 = al0(l0;Fr)

-

1.44

9

kl = al/al0

-

0.81

10

kxB = kxB(CB; Fr)

-

1.02

11

kB/T = kB/T(B/T;Fr)

-

0.984

aB/T = aB/T(B/T)

-

1.00

-

1.051

-

1052.8

12

3

13 CR.10 =[5].[9].[10].[11].[12]

6

6

Re/10 =vL/(υ.10 )

14

3

15CF0.10 =[0.455/(lgRe)

2.58

]/10

3

-

1.561

16

CA.10

3

-

0.2

17

CAP.103

-

0.1

3

18 C.10 =[9]+[11]+[12]+[13]

m

19S=LT[2+1.37(CB-0.274)B/T]

2.9
2

5283

20

R=1/2.ρ.[14].[3].[15]

kN

483

21

PE=[20].[2]

kW

3350

Vậy ta có :

R=

483

kN

PE =

3350

kW

2.2.5.2. Sơ bộ tính toán chong chóng để lựa chọn động cơ chính
(1) Lựa chọn sơ bộ các yếu tố cơ bản của chong chóng
*Vật liệu
Chọn vật liệu chế tạo là đồng thau
Tên vật liệu

Giới hạn chảy

(kG/cm 2 )

Đồng thau

2500

Giới hạn bền
Ứng suất cho
Độ kéo dài (%)
2
(kG/cm )
phép(kG/cm 2 )
6400

22

*Chọn dạng thiết bị đẩy

28

650


Lựa chọn dạng thiết bị đẩy là chong chóng vì lượng chiếm nước nhỏ,
đơn giản và kinh tế.
Ta lựa chọn chong chóng có bước cố định vì có hiệu suất cao, kết
cấu và sự truyền công suất từ động cơ tới đơn giản, giá thành chế tạo
tương đối thấp, tin cậy trong khai thác. Hơn nữa sự bố trí chong chóng
với thân tàu không đòi hỏi sự phức tạp.
*Lựa chọn số lượng và chiều quay chong chóng

Lựa chọn số lượng chong chóng là :

ZP = 1

Chiều quay của chong chóng là chiều quay phải
*Hệ số dòng theo và hệ số dòng hút
Với tàu vận tải biển 1 chong chóng,theo Taylor:
WT = 0.5CB - 0.05 =

0.33

t = kT.WT =

0.23

CB =

0.75

- hệ số béo thể tích

kT =

0.7

- khi các thiết bị bố trí sau chong chóng tạo thành tổ

Trong đó :

hợp thoát nước

*Đường kính sơ bộ của chong chóng
Đường kính sơ bộ của chong chóng có thể tính theo tích số tối ưu
với vòng quay của nó,theo công thức sau:
Dnm1/2 = 11.8T1/4
Trong đó:
T = R/[Zp(1-t) =

kN, lực đẩy của chong chóng.

625

nm - số vòng quay của chong chóng, rpm. Căn cứ vào dự đoán vùng
vòng quay theo công suất của động cơ theo Catalogue của hãng chế
tạo diesel.
Công suất sơ bộ của động cơ:

PS = PE/η =

5583

PE =

3350

(kN) - công suất sau chong chóng.

η=

0.6

- hiệu suất chung của bộ truyền.

(kN)

Tra Catalogue,sơ bộ chọn máy:
Tên máy

Hãng

4S50MC

Công suất

Số vòng quay

Khối lượng

kW

rpm

ton

5720

127

171

Man B&W

Đường kính sơ bộ của chong chóng:
D = 11.8T1/4/nm1/2 =
d

d

H


e
m
a
x
D
H



A

A
E
0







A
E
A
0






K



K

M
I
N


!

D
T





0
,

D
T



1
.
0
8


D
.
V

2
4
.



D
.
V

A

.

A

.



T
T

5.24


d

H








2

(m)
/


Z

3
Z



Z

4
D
.
e
M
A
X


2.0
2.0

29

P
.
3
D

3

1
0



*



m

*



T




d

d

H


e

m
a
x
D
H



A

A
E
0








K



K

M
I
N



!





A
E
A
0

D
T





0
,

D
T



1
.

0
8


D
.
V

2
4
.



D
.
V

A

.

A

.



T



d

H


T







2

/


Z

3
Z



Z

4

D
.
e
M
A
X


2.0
2.0

P
.
3
D

3

1
0



*



m

*



T



2.2.5.3. Nghiệm lượng chiếm nước theo các thành phần tải trọng
* Các số liệu tính toán
Bảng 2.3 Số liệu
Đơn vị

Miền giá trị

Nguồn gốc

Giá trị

1

Kí hiệu
Δ

tấn

-

Tính toán

25714

2

m'01

-

17.1-25.6

[2]

0.256

3

m"02

-

49±6

[2]

0.55

4

m"03

-

21±4

[2]

0.25

[2]

0.04

No

1/4

5

m'04

tấn/kW

6

m"05

-

23±5

[2]

0.28

7

m'11

-

1÷2

[2]

0.015

8

a

kg/người

100

[2]

100.0

9

b

kg/người/ngày

5

[2]

5.0

10

c

lít/người/ngày

100

[2]

100.0

11

Z

người

-

Biên chế

21

12

knl

-

1.09±0.03

[2]

1.09

13

km

-

1.16

[2]

1.16

14

wnl

tấn/kW/ngày

0.11÷0.14

[2]

0.13

15

N

kW

-

Tính toán

5720

16

t

ngày

-

Tính toán

6

17

ηh

-

60 ÷ 69

[2]

0.6

18

v

knot

-

Đề tài

16.0

w04=(600±60)/N

Bảng 2.4 - Các thành phần khối lượng

Thân tàu

Kí Đơn
hiệu vị
m01 tấn

Thiết bị

m02 tấn

3

Hệ thống

m03 tấn

4

Thiết bị năng lượng

m04 tấn

5

Hệ thống điện&điều khiển

m05 tấn

6

Lớp thép bảo vệ

m06 tấn

-

0

7

Trang thiết bị,vũ khí

m07 tấn

-

0

8

Vũ khí đánh trả

m08 tấn

-

0

9

Dự trữ phụ tùng,vật tư

m09 tấn

-

10

10

Dằn cố định

m10 tấn

-

0

Thành phần

No
1
2

30

Giá trị

Cách tính

m01=m'01.Δ

6583

m02=m"02.

2/3

471

m03=m"03.

2/3

214

m04=m'04.N
m05=m"05.

2/3

244
240


11

Dữ trữ LCN

m11 tấn

m11=m'11.Δ

386

12

Hàng lỏng cố định

m12 tấn

-

0

13

Trang thiết bị thuyền viên

m13 tấn

-

30

14

Tv,lt,tp,nước uống

m14 tấn

m14=(a+bt+ct)Z

15

15

Hàng hóa

m15 tấn

DW-m14-m16-m17m18

17250

16

Dự trữ nhiên liệu,…

m16 tấn

m16 = knlkmwnltN

235

17

Hàng lỏng thay đổi

m17 tấn

-

-

18

Nước dằn

m18 tấn

-

-

Tổng : Δ1
Xét : (Δ1-Δ)/Δ =

25678

0.14%

Kết luận : thông số của tàu thỏa mãn lượng chiếm nước
2.2.6. SƠ BỘ KIỂM TRA DUNG TÍCH
*Dung tích hàng theo khối lượng hàng :
VTT = μh.m15 =

21735

(m3)

Trong đó :
μh - hệ số dung tích của hàng hoá
μh =

m3/tấn - Bảng 2.63/[1]1

1.26

m15 - khối lượng hàng
m15 =

17250

tấn

*Dung tích khóng hàng tính theo kích thước tàu
VTK =(K1K2L - K3lm)BH =

26571

(m)

Trong đó :
K1 - hệ số , với tàu mạn khô tối thiểu lấy K1 = 0.95CWP + 0.05 =
K2 - hệ số , K2 =

0.96

K3 - hệ số , K3 =

1.00

L - chiều dài tàu,

có L =

160.0

(m)

B - chiều rộng tàu, có B =

21.5

(m)

H - Chiều cao khoang hàng, H = D - h đ =
D- chiều cao mạn, D =

12.50

11.43

Chọn chiều cao đáy đôi hđ = 1.3 (m)
lm - chiều dài buồng máy, tra bảng 2-69/[1]1
lấy lm=

25

24 - 27.2

(m)

Xét : VTK > VTT
Kết luận : các thông số của tàu thỏa mãn dung tích

31

(m)

(m)

h đ -chiều cao đáy đôi, h đ ≥ max(B/20;760) =

lm = (0.15-0.17)L =

0.867

(m)

1.08

(m)


Bảng 2.5 - Các thông số chủ yếu
Thông số cơ bản

Ký hiệu

Đơn vị

Giá trị

1

Chiều dài tàu

L

m

160.0

2

Chiều rộng tàu

B

m

21.50

3

Chiều chìm tàu

d

m

9.50

4

Chiều cao mạn

D

m

12.50

5

Hệ số béo thể tích

CB

-

0.75

6

Hệ số béo sườn giữa

CM

-

0.99

7

Hệ số béo đường nước

CWP

-

0.86

8

Hệ số béo dọc

CP

-

0.76

9

Hệ số béo thẳng đứng

CVP

-

0.87

10

Tỉ số L/B

L/B

-

7.44

11

Tỉ số B/T

B/T

-

2.26

12

Tỉ số D/T

D/T

-

1.32

13

Trọng tải

DW

tấn

17500

14

Công suất

N

kW

5720

15

Vận tốc

vs

knot

13.50

16

Lượng chiếm nước

Δ

tấn

25678

No

32


PHẦN III: XÂY DỰNG TUYẾN HÌNH LÝ THUYẾT

33