Thiết kế tàu chở hàng rời, trọng tải 27800 tấn, chạy cập KHC, vận tốc 13,5 knots

MỤC LỤC
LỜI NÓI ĐẦU

5

PHẦN I:TÌM HIỂU TUYẾN ĐƢỜNG - TÀU MẪU

6

1.1 TÌM HIỂU TUYẾN ĐƢỜNG

7

1.1.1. CẢNG ĐI (CẢNG HÒN GAI)

7

1.1. 2. CẢNG ĐẾN (CẢNG KASHIMA)

8

1.1.3. TUYẾN ĐƢỜNG GIỮA 2 CẢNG.

9

1.2. TÀU MẪU

10

PHẦN II:KÍCH THƢỚC CHỦ YẾU

12

2.1 XÁC ĐỊNH SƠ BỘ LƢỢNG CHIẾM NƢỚC, CÁC KÍCH THƢỚC CHỦ
YẾU VÀ HỆ SỐ BÉO
13
2.1.1 XÁC ĐịNH LƢỢNG CHIẾM NƢỚC SƠ BỘ

13

2.1.2. XÁC ĐỊNH CHIỀU DÀI TÀU.

13

2.1.3.XÁC ĐỊNH CHIỀU RỘNG TÀU

14

2.1.4.XÁC ĐỊNH CHIỀU CAO MẠN

14

2.1.5.XÁC ĐỊNH CHIỀU CHÌM TÀU

15

2.1.6 XÁC ĐỊNH CÁC HỆ SỐ BÉO.

16

2.1.7.KIỂM TRA LẠI CÁC TỈ SỐ KÍCH THƢỚC DỰA VÀO SỐ LIỆU

THỐNG TÀU MẪU

16

2.1.8 NGHIỆM LẠI LƢỢNG CHIẾM NƢỚC THEO PHƢƠNG TRÌNH SỨC
NỔI.
19
2.1.9 NGHIỆM LẠI KHỐI LƢỢNG TÀU THEO PHƢƠNG TRÌNH KHỐI
LƢỢNG
20
2.1.10.KIỂM TRA SƠ BỘ DUNG TICH KHOANG HANG :

26

2.2. SƠ BỘ KIỂM TRA ĐIỀU KIỆN ỔN ĐỊNH

27

2.2.1. CHIỀU CAO TÂM NGHIÊNG

27

2.2.2. CHU KỲ LẮC

28

PHẦN III:XÂY DỰNG TUYẾN HÌNH

29

3.1. CHỌN PHƢƠNG PHÁP THIẾT KẾ TUYẾN HÌNH TÀU

30

3.2. LỰA CHỌN HÌNH DẠNG MŨI VÀ ĐUÔI

30

3.2.1. LỰA CHỌN DẠNG ĐUÔI

30

3.2.2.CHỌN DẠNG MŨI TÀU

31

3.3. XÂY DỰNG ĐƢỜNG CONG DIỆN TÍCH ĐƢỜNG SƢỜN

33
1


3.4. XÂY DỰNG ĐƢỜNG NƢỚC THIẾT KẾ

36

3.5. XÂY DỰNG ĐƢỜNG SƢỜN

39

PHẦN IV:TÍNH TOÁN CÁC YẾU TỐ TÍNH NỔI

47

4.1. TÍNH TOÁN VÀ VẼ ĐỒ THỊ BONJEAN

48

4.1.1. CÔNG THỨC LÝ THUYẾT

48

4.1.2. CÔNG THỨC TÍNH GẦN ĐÖNG

48

4.1.3. BẢNG TÍNH

48

4.1.4. ĐỒ THỊ

53

4.2.TÍNH TOÁN VÀ VẼ ĐƢỜNG CONG THỦY LỰC

54

4.2.1. CÁC ĐẠI LƢỢNG TÍNH TOÁN

54

4.2.2. BẢNG TÍNH

54

4.2.3. BẢNG TÍNH

55

PHẦN V:BỐ TRÍ CHUNG

66

5.1. NHỮNG YÊU CẦU CƠ BẢN VỀ BỐ TRÍ CHUNG TOÀN TÀU

67

5.2. PHÂN KHOANG, KÉT

67

5.2.1. PHÂN KHOANG

67

5.2.2. XÂY DỰNG BIỂU ĐỒ DUNG TÍCH

68

5.2.3. BỐ TRÍ KHOANG, KÉT TRÊN TÀU

71

5.3. BIÊN CHẾ THUYỀN VIÊN

73

5.4. TRANG THIẾT BỊ BUỒNG, PHÒNG

74

5.4.1. BUỒNG Ở

74

5.4.2. BUỒNG PHỤC VỤ SINH HOẠT

76

5.4.3. CÁC BUỒNG TÁC NGHIỆP KỸ THUẬT

77

5.5. BỐ TRÍ TRÊN CÁC TẦNG BOONG

78

5.6. LỰA CHỌNG TRANG THIẾT BỊ HỆ THỐNG

80

5.6.1. THIẾT BỊ LÁI

81

5.6.2. CHỌN TRANG BỊNEO

82

5.6.THIẾT BỊ CHẰNG BUỘC

85

5.6.4. THIẾT BỊ CỨU SINH

86

5.6.5. PHƢƠNG TIỆN TÍN HIỆU

89

5.6.6. TRANG BỊ HÀNG HẢI

91

5.6.7. TRANG BỊVÔ TUYẾN DIỆN

91
2

5.6.8. HỆ THỐNG THÔNG HƠI , THÔNG GIÓ

92

5.6.9. HỆ THỐNG CỨU HOẢ

92

5.6.10. HỆ THỐNG CỨU THỦNG

94

5.6.11. TRANG THIẾT BỊ CHỐNG Ô NHIỄM MÔI TRƢỜNG

98

5.6.12. HỆ THỐNG LÀM MÁT

100

5.6.13. HỆ THỐNG DẦU ĐỐT, DẦU BÔI TRƠN

100

5.6.14. HỆ THỐNG RƢẢ HẦM HÀNG VÀ HÚT KHÔ DẰN

101

5.6.15. HỆ THỐNG NƢỚC SINH HOẠT

101

5.6.16. HỆ THỐNG HÂM NÓNG DẦU HÀNG VÀ NHIÊN LIỆU

101

5.6.17. HỆ THỐNG HÀNG RÀO, LAN CAN, CỬA, CẦU THANG,CẦU NỐI
101
5.7. KIỂM TRA MẠN KHÔ

102

PHẦN VI:KẾT CẤU THÂN TÀU

103

6.1. GIỚI THIỆU CHUNG

104

6.2. HỆ THỐNG KẾT CẤU, KHOẢNG SƢỜN, PHÂN KHOANG

104

6.2.1. HỆ THỐNG KẾT CẤU

104

6.2.2. KHOẢNG SƢỜN

104

6.2.3. PHÂN KHOANG

104

6.3.KẾT CẤU VÙNG KHOANG HÀNG

105

6.3.1. KẾT CẤU DÀN ĐÁY

105

6.3.2. KẾT CẤU DÀN VÁCH (QĐ 29.5.1[4])

111

6.3.4. KẾT CẤU KÉT DỈNH MẠN

117

6.3.5. KẾT CẤU DAN MẠN

122

6.4. KẾT CẤU VÙNG KHOANG MÁY

131

6.4.1. KẾT CẤU DÀN VÁCH

131

6.4.2. KẾT CẤU DÀN ĐÁY

135

6.4.2.2. CHIỀU DÀY TÔN

136

6.4.3. TÍNH TOÁN CƠ CẤU

137

6.4.4. KẾT CẤU DÀN MẠN

140

6.4.5. KẾT CẤU DÀN BOONG

144

PHẦN VII:THIẾT BỊ ĐẨY TÀU

150

7.1. TÍNH TOÁN LỰC CẢN VÀ CÔNG SUẤT KÉO

150
3


7.1.1. THÔNG SỐTHIẾT KẾ CỦA TÀU

150

7.1.2. SỨC CẢN TÀU VÀ CÔNG SUẤT KÉO

151

7.2. TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CHONG CHÓNG

155

7.2.1. CHỌN VẬT LIỆU CHẾ TẠO

155

7.2.2. TÍNH TOÁN HỆ SỐ HÚT T VÀ HỆ SỐ DÒNG THEO WT

155

7.2.3. CHỌN SƠ BỘ ĐƢỜNG KÍNH CHONG CHÓNG

155

7.2.4. CHỌN SỐ CÁNH CHONG CHÓNG

156

7.2.5. TÍNH TOÁN CÁC YẾU TỐ CƠ BẢN CỦA CHONG CHONG

157

7.2.6. XÂY DỰNG BẢN VẼ CHONG CHÓNG

161

7.2.7. KIỂM TRA BỀN CHONG CHÓNG THEO QUY PHẠM

167

PHẦN 8:TÍNH TOÁN CÂN BẰNG TÀUVÀ KIỂM TRA ỔN ĐỊNH THEO 174
8.1.XÁC ĐịNH TảI TRọNG, HOÀNH Độ TRọNG TÂM, CAO Độ TRọNG
TÂM CủA TÀU.
ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED.
8.2. TÍNH TOÁN ĐƢờNG CONG CÁNH TAY ĐÕN ỔN ĐỊNH HÌNH DÁNG
LΦ
ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED.
8.3. XÁC ĐịNH GÓC VÀO NƢớC ở CÁC TRạNG THÁI
BOOKMARK NOT DEFINED.

ERROR!

8.4. XÁC ĐỊNH DIỆN TÍCH VÀ TRỌNG TÂM MẶT HỨNG GIÓ. ERROR!
BOOKMARK NOT DEFINED.

8.5. TÍNH TOÁN GÓC LắC.

ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED.

8.6. KIỂM TRA ỔN ĐỊNH THEO TIÊU CHUẩN CƠ BảN.
BOOKMARK NOT DEFINED.

ERROR!

4


LỜI NÓI ĐẦU
Ngày nay nền kinh tế Việt Nam đang bƣớc vào một giai đoạn mới, giai đoạn
hoà nhập mạnh mẽ vào nền kinh tế khu vực và thế giới.
Song song với việc hội nhập của nền kinh tế thì ngành hàng hải Việt Nam đã và
đang giữ một chức năng quan trọng trong việc lƣu thông hàng hoá, giao lƣu
chính trị, khoa học kỹ thuật cùng với tiến trình hoà nhập chung của các thành
phần kinh tế khác.
Trong chức năng đó không thể không kể đến vai trò to lớn của ngành đóng tàu,
một ngành công nghiệp mũi nhọn đƣợc Đảng và Nhà nƣớc chọn làm một trong
những ngành công nghiệp hàng đầu làm động lực cho sự phát triển chung của
nền kinh tế Việt Nam trong thế kỷ mới.
Từ chức năng quan trọng đó mà mỗi kỹ sƣ, cán bộ và công nhân của ngành
Đóng tàu Việt Nam đều mong muốn đóng góp một phần nhỏ công sức của mình
vào sự phát triển chung của ngành và lớn hơn nữa là của nền kinh tế đất nƣớc.
Là một trong những sinh viên của ngành đóng tàu bản thân em nhận thức đƣợc
vai trò, trách nhiệm của một kỹ sƣ đóng tàu trong tƣơng lai.
Sau thời gian học tập ở trƣờng Đại học Hàng Hải Việt Nam, em rất vinh dự
đƣợc khoa Đóng tàu và Nhà trƣờng giao đề tài thiết kế tốt nghiệp là:

“Thiết kế tàu hàng rời, trọng tải 27.800 tấn, chạy cấp KHC, vận tốc 13,5
knots”
Để hoàn thành tốt đề tài này, em xin chân thành cảm ơn sự hƣớng dẫn tận
tình và giúp đỡ quý báu của các thầy cô trong tổ môn Lý thuyết thiết kế tàu thuỷ,
đặc biệt là cô Th.s Đỗ Thị Hải Lâm.
Vì khả năng và kinh nghiệm còn hạn chế cho nên khi hoàn thành đề tài này
sẽ không thể tránh khỏi những thiếu sót nhất định. Em kính mong các thầy cô
giúp đỡ và góp ý để đề tài của em hoàn thiện hơn, đồng thời giúp em có thêm
kiến thức, vững vàng hơn trong công việc sắp tới của mình.
Em xin chân thành cảm ơn!

5


PHẦNI
TÌM HIỂU TUYẾN ĐƢỜNG–THU THẬP TÀU MẪU

6


1.1 TÌM HIỂU TUYẾN ĐƢỜNG
Đề tài thiết kế là: “Thiết kế tàu hàng rời, trọng tải 27.800 tấn, chạy cấp
KHC, vận tốc 13,5 knots”.Qua nghiên cứu thực tế,nƣớc ta có ngành công nghiệp
khai thác và xuất khẩu than đá tập trung chủ yếu tỉnh Quảng Ninh và Nhật Bản
là thị trƣờng tiềm năng với thống kê giá trị xuất khẩu vào thị trƣờng này 9 tháng
đầu năm 2014 là 780.305 tấn trị giá 95.728 triệu USD. Nên chọn loại hàng
chuyên chở là than đá cho tuyến Việt Nam - Nhật Bản.
1.1.1. Cảng đi (Cảng Hòn Gai)
*Vị trí;
- Tọa độ: Vĩ độ - 20057' Bắc; Kinh độ - 1070 04' Đông.

*Điều kiện khí hậu:
- Chế độ thủy triều là nhật triều với mực nƣớc 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 -20 m.
+ Từ hòn Một đến cảng Cái Lân: dài 10.5km, rộng 130km, sâu 10m.
- Cỡ tàu lớn nhất tiếp nhận đƣợc: 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
- Năng suất làm hàng một ngày:
+ Cảng Cái Lân: 5 xe nâng và 6 xe ủi 3-5 (t).
+ Bến số 5,6: 5000 (t) hàng rời
+ Bến số 7: 20 xe nâng 2.5 (t) và 2 xe nâng 1-1.5 (t).
*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:
7

Bến 6: 52,000 m2
Bến 5: 26,000 m2
Bến 1 và bến phụ: 15,000 m2
1.1. 2. Cảng đến (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 lƣợng riêng của nƣớc là 1025 kg/m3.
- Mức thủy triều yếu, dƣới 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

- Sản lƣợng than nhập vào cảng này là 339755 (t)/năm, lớn nhất cả nƣớc.

8


1.1.3. TUYẾN ĐƢỜNG GIỮA 2 CẢNG.
- Tuyến Hòn Gai (Quảng Ninh) - Kashima dài 2093 hải lý
*Vùng biển Hồng Kông;
- Chịu ảnh hƣởng của khí hậu nhiệt đới gió mùa, thủy triều đều đặn, các
dòng hải lƣu rất ít ảnh hƣởng đến sự đi lại của tàu, song do đi lên phía Bắc nên
chịu ảnh hƣởng của gió mùa Đông Bắc từ tháng 11 đến tháng 3 năm sau, ở
vùng biển này lƣợng mƣa tập trung vào tháng 06, 07 với lƣợng mƣa trung bình
là 1964mm. Tại vùng biển Đông có thể có bão đột ngột thƣờng từ cấp 05 đến07.
Từ tháng 11 đến tháng 4 năm sau thƣờng xuất hiện sƣơng mù nên tàu hành trình
khó khăn.
- Ở vùng biển này chịu ảnh hƣởng của dòng hải lƣu 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 lƣu lạnh chảy ngƣợc từ Bắc Mỹ về phía Nam theo bờ biển
Châu Á. Do có các dòng hải lƣu nên tốc độ của tàu cũng bị ảnh hƣởng.
*Vùng biển Nhật Bản:
- Tại đây thƣờng có gió mùa Đông Bắc vào tháng 8 và tháng 9 gây nên biển
động gió cấp 8,cấp 9. Bão ở đây thƣờng xuất hiện từ quẩn đảo Philippin, thời
gian ảnh hƣởng của một trận bão khoảng 05 ngày. Hàng năm vào khoảng từ
tháng 6 đến tháng 9 thƣờng xuất hiện những cơn bão lớn từ 2 đến 4 lần, gây
nguy hiểm cho tàu hoạt động trên biển.
- Vùng biển này cũng chịu ảnh hƣởng của chế độ nhật triều với biên độ dao
động khoảng 2m và cũng chịu ảnh hƣởng của hai dòng hải lƣu nhƣ ở vùng biển
Hồng Kông.
- Qua Hồng Kông từ vùng biển Đông Hải phía trên đảo Đài Loan về mùa
đông chịu ảnh hƣởng của áp thấp nhiệt đới của sóng nên tốc độ tàu chậm lại, nếu

đi xuôi dòng hải lƣu và xuôi gió thì tốc độ tàu tăng lên khoảng 3 hải lý/giờ.
- Trên tuyến đƣờng này, tàu thiết kế đƣợc xếp vào cấp hạn chế I, khoảng
cách xa nhất tới nơi chú ẩn xa nhất là 162 hải lý - tại khu vực biển phía Đông
Trung Quốc, cách đảo Kume Is, Đài Loan, Trung Quốc 1 khoảng cách nhỏ hơn
200 hải lý (162 hải lý).
Kết luận:Tàu chạy tuyến đƣờng giữa 2 cảng Hòn Gai và Kashima (Nhật
Bản),S=2093 hải lý
Vận tốc của tàu thiết kế v= 13,5 knots,vậy thời gian hành trình là:
S
t
 6,5 (ngày)
24v
Trong thời gian hành trình còn phải có thời gian dự trữ để sử dụng các công
việc khác nhƣ:nghỉ,bảo dƣỡng,sữa chữa,tránh bão…do đó ta chọn thời gian hành
trình là 7 ngày.
9


1.2. TÀU MẪU
Bảng 1.1. Bảng thống kê tàu mẫu:
Đơn
vị

NG-BULK 20

ATLANTIC JAPAN

Đại lƣợng
Chiều dài tàu Lpp

m

151,5

169,4

162

Chiều rộng thiết kế B

m

23,2

27,5

27

Chiều cao mạn D

m

12,5

13,3

14,1

Chiều chìm tàu T
Vận tốc v

Công suất máy Ne
Trọng tải DW
D/T
B/T
L/B

m

9

knot
kw
Tấn
-

14
5920
21000
1,389
2,578
6,530

9,42
14
6087
27860
1,412
2,919
6,16

9,97
14,5
6303
29952
1,414
2,708
6

Tên tàu

10


 Tàu mẫuNG-BULK20 trọng tải 21000 tấn
(nguồn Significant Ships of 2006, trang 52)
 Tàu mẫuATLANTIC trọng tải 27860 tấn
(nguồn Significant Ships of 1995, trang 15)
 Tàu mẫuJAPAN trọng tải 29950 tấn
(nguồn Significant Ships of 1998, trang 116)

11


PHẦN II
KÍCH THƢỚC CHỦ YẾU

12


2.1 XÁC ĐỊNH SƠ BỘ LƢỢNG CHIẾM NƢỚC, CÁC KÍCH THƢỚC

CHỦ YẾU VÀ HỆ SỐ BÉO
2.1.1 Xác định lƣợng chiếm nƣớc sơ bộ
Căn cứ vào số liệu thống kê tàu mẫu, mối quan hệ giữa trọng tải và
lƣợng chiế nƣớc, ta có:
∆m, tan

250000
200000
y = 1.1528x
R2 = 0.9983

150000
100000
50000
0
0

40000

80000

120000

160000

200000 DW, t

Hình 2.1: Quan hệ giữa lƣợng chiếm nƣớc và trọng tải tàu
∆m = 1,1528.DW

(2.1)

Trong đó:
DW: trọng tải tàu bằng 27800(tấn)
∆ : lƣợng chiếm nƣớc (tấn)
∆m = 1,1528.DW = 1,1528.27800 = 32050(tấn)
Chọn:  sb  34200 (tấn)
2.1.2. Xác định chiều dài tàu.
Căn cứ vào số liệu thống kê tàu mẫu, mối quan hệ giữa trọng tải và
lƣợng chiếm nƣớc, ta có:

13


L, m
400
350
300
250

y = 6.6x0.310
R2 = 0.9669

200
150
100
50
0

25000 50000 75000 100000 125000 150000 175000 200000 DW, t

0

Hình 2.2: Quan hệ giữa chiều dài và trọng tải của tàu
L = 6,6.DW0,310(2.2)
Trong đó:
DW: trọng tải,tấn
L : chiều dài tàu, m
0,310
L = 6,6.DW = 6,6.27800.0,310 = 158 m
Kết hợp tàu mẫu chọn chiều dài tàu L = 160 m
2.1.3.Xác định chiều rộng tàu
Căn cứ vào số liệu thống kê tàu mẫu, mối quan hệ giữa trọng tải và chiều rộng
tàu, ta có:
B, m
70
60
50
40
30
20
10
0
0

25000

50000

75000 100000 125000 150000 175000 200000 DW, t

Hình 2.3: Quan hệ giữa chiều rộng và trọng tải tàu
Với trọng tải DW = 27800 tấn, chọn B = 27 (m)
2.1.4.Xác định chiều cao mạn
14


Căn cứ vào số liệu thống kê tàu mẫu, mối quan hệ giữa trọng tải và chiều cao
mạn tàu, ta có:
D, m
35
30
25
20
y = 0.488x0.326
R2 = 0.955

15
10
5
0
0

25000 50000 75000 100000 125000 150000 175000 200000 DW, t

Hình 2.4: Quan hệ giữa chiều cao mạn và trọng tải tàu
D = 0,488.DW0,326= 13,7 (m)
Kết hợp với thông số tàu mẫu chọn D = 13,8 m
2.1.5.Xác định chiều chìm tàu

(2.3)

Căn cứ vào số liệu thống kê tàu mẫu, mối quan hệ giữa trọng tải và chiều
chìm, ta có:
T, m
25

20

15
y = 0.358x0.324
R2 = 0.9514

10

5

0
0

25000

50000

75000 100000 125000 150000 175000 200000 DW, t

Hình 2.5: Quan hệ giữa chiều chìm và trọng tải của tàu
T = 0,358.DW0,324= 9,8(m)
Kết hợp với thông số tàu mẫu chọn T=9,8 m

(2.4)

15


2.1.6 Xác định các hệ số béo.
2.2.6.1. Tính số Froude:

Fr 

v
g.L (2.5)

Trong đó
v : tốc độ tàu, v = 13,5 (knot) = 6,944 (m/s)
L : chiều dài tàu, L = 160 (m)
g : gia tốc trọng trƣờng, g = 9,81 (m/s2)
Fr = 0,175
2.2.6.2. Xác định các hệ số béo.
+Hệ số béo thể tích CB tính theo công thức:
CB = 1,09 – 1,68. Fr ± 0,12 (Công thức 9.64/Lý thuyết thiết kế trang 125) (2.6)
CB = 1,09 – 1,68.0,175 ± 0,12=(0,676  0,916)
Chọn: CB = 0,78
+Hệ số béo sƣờn giữa :
CM  0,926  0,085.CB  0,004  0,992 ± 0,004(2.7)
Chọn CM = 0,99
+ Hệ số béo đƣờng nƣớc:
CWP = 0,205+ 0,85.CB = 0,868
Chọn: CWP = 0,868
Hệ số béo dọc tàu:

CP 

(2.8)

CB 0,78

 0,787 (2.9)
CM 0,99

Chọn :CP = 0,787
+ Hệ số béo thẳng đứng:
CVP 

CB
0,78

 0,898
CWP 0,868

(2.10)

Chọn: CVP=0,898
2.1.7.Kiểm tra lại các tỉ số kích thƣớc dựa vào số liệu thống tàu mẫu
Kiểm tra lại các tỉ số dựa vào số liệu thống kê của tàu hàng rời:

2.1.7.1 Tỉ số L/D
16


L/D

14
13
12
11
10
9
8
7
0

25000 50000 75000 100000 125000 150000 175000 200000 DW, t

Hình 2.6: Quan hệ giữa tỷ số L /D và trọng tải của tàu
L 160

 11,59  (10,5 13)
D 13,8

2.1.7.2. Tỉ số L/B
L/B
9.00
8.00
7.00
6.00
5.00
4.00
3.00
2.00
1.00
0

25000 50000 75000 100000 125000 150000 175000 200000 DW, t

Hình 2.7: Quan hệ giữa tỷ số L/B và trọng tải tàu

L 160

 5,92  (5,5  6,5)
B 27

17


2.1.7.3. Tỷ số B/D
B/D
3
2.8
2.6
2.4
2.2
2
1.8
1.6
1.4
1.2
1
0

25000

50000 75000 100000 125000 150000 175000 200000 DW, t

Hình2.7: Quan hệ giữa tỷ số B /D với trọng tải tàu
B 27

 1,95  (1,6  2, 2)
D 13,8

2.1.7.4. Tỉ số B/T
B/T
4.50
4.00
3.50
3.00
2.50
2.00
1.50
1.00
0

25000 50000 75000 100000 125000 150000 175000 200000 DW, t

Hình 2.9: Quan hệ giữa tỷ số B/T với trọng tải tàu
B 27

 2,75  (2, 48  3,1)
T 9,8

2.1.7.5.n Tỉ số D/T
18

D/T
1.6
1.5
1.4
1.3
1.2
1.1
1
0

25000 50000 75000 100000 125000 150000 175000 200000 DW, t

Hình 2.10: Quan hệ giữa tỷ sốD/T với trọng tải tàu
D 13,8

 1, 4  (1,35 1, 45)
T 9,8

Ta thấy các tỷ số kích thƣớc đều thỏa mãn miền giới hạn tỷ số kích thƣớc.

Vậy kích thƣớc chủ yếu sơ bộ của tàu nhƣ sau:
Chiều dài tàu:
L = 160(m)
Chiều rộng tàu:
B = 27 (m)
Chiều cao mạn:
D = 13,8 (m)
Chiều chìm:

T = 9,8(m)
Hệ số béo thể tích:
CB= 0,78
Hệ số béo đƣờng nƣớc:CWP= 0,868
Hệ số béo sƣờn giữa: CM= 0,99
2.1.8 Nghiệm lại lƣợng chiếm nƣớc theophƣơng trình sức nổi.
1  k..CB .LBT (2.11)

Trong đó:
k  1,006 - hệ số kể đến phần nhô
L, B, T: chiều dài, chiều rộng, chiều chìm tàu
  1,025 (t/m3) – khối lƣợng riêng của nƣớc
CB - hệ số béo thể tích
1  1,006.1,025.0,78.160.27.9,8  34050 t
sb  34200(tấn)

19


Kiểm tra sai số :  

1  sb
 0,43% <2%
sb

Vậy các kích thƣớc đã chọn là thỏa mãn.
2.1.9 Nghiệm lại khối lƣợng tàu theophƣơng trình khối lƣợng
∆m = mi = ∆0 + DW

(2.12)

Trong đó:
∆0 – là khối lƣợng tàu không
DW – trọng tải tàu
Trong giai đoạn thiết kế ban đầu, khối lƣợng tàu không đƣợc chia ra thành
ba thành phần khối lƣợng sau:
∆0 = mvt+ mtbht+ mm + m∆, tấn

(2.13)

Trong đó:
mvt– khối lƣợng thân tàu
mtbh – Khối lƣợng các trang thiết bị, hệ thống
mm – khối lƣợng trang thiết bị năng lƣợng
m∆– Khối lƣợng dự trữ lƣợng chiếm nƣớc
2.1.9.1. Khối lượng thân tàu mvt :
mvt = mv+mtt ,tấn(2.14)
Trong đó:
mv – Khối lƣợng phần thân chính của vỏ tàu;
mtt– Khối lƣợng phần thƣợng tầng.
Khối lƣợng phần thân chính của vỏ tàu có thể đƣợc xác định theo công thức:
mv = k1Lk2Bk3Dk4, tấn(2.15)
Giá trị của các hệ số k đƣợc xác định dựa vào bảng sau:

Tàu chở hàng rời

k1

k2

k3

k4

0,0328

1,6

1

0,12

20


mv  0,0328.1601,6.271.13,80,12  4079 (tấn)

Khối lƣợng phần thƣợng tầng có thể đƣợc xác định sơ bộ dựa vào khối lƣợng
phần thân chính của vỏ tàu và loại tàu:
Đối với tàu hàng rời: mtt = (6÷7)%mv= 0,06.4079= 244,4(tấn)
mvt = 4079+244,7=4323,4 (tấn)
2.1.9.2 Khối lượng thiết bị tàu.
Khối lượng các trang thiết bịvà hệ thống mtbht tính theo công thức:
mtb = k1(L.B.D)k2, tấn
(2.16)
Giá trị của các hệ số k trong công thức đƣợc xác định dựa vào bảng sau:
k1
k2
Tàu chở hàng rời
6,179

0,46
mtb= 6,179.(160.27.13,8)0,46= 972 (tấn)
2.1.9.3. Khối lượng trang thiết bị năng lượng.
mm = k1.Nek2 (tấn)
Trong đó:
Ne – công suất của tổ hợp thiết bị năng lƣợng, cv.
k1 và k2: phụ thuộc vào loại máy chính và đƣợc xác định dựa vào bảng
sau:

Động cơ diesel (2 kỳ)

k1
2,41

k2
0,62

*Tính sơ bộ lực cản
a)Lựa chọn phương pháp:
Với bộ thông số đã có và loại tàu, ta chọn tính toán lực cản theo sê-ri các tàu
có hệ số béo vừa phải. Với các đặc trƣng nhƣ sau:
TT Thông số

Giới hạn của sê-ri

Tàu thiết kế

1

Dạng sƣờn

U, V, trung gian

-

2

L/B

5,0 – 8,50

5,71

3

B/T

2,0 – 3,50

2,85

4

ψ = L/∆1/3

4,5 – 7,5

4,84
21

5

Fr

0,15 – 0,30

0,175

6

CB

0,60 – 0,80

0,78

7

CP

0,614 – 0,809

0.787

Vậy đặc trƣng của tàu thiết kế thỏa mãn sê-ri đã chọn. Khi đó sức cản đƣợc tính
nhƣ sau:
R =RF+RR+RA+RAP (kN)(2.17)
Trong đó:
R- Lực cản toàn phần, (kN)

RF- Lực cản ma sát,
1
RF  . .CF .v 2 .S (kN)
2

Với CF=0,455/(lgRe)2,58
RR – Lực cản dƣ
1
RR  . . CR v 2 .S
2

Với CR = CR(CB;Fr).kψ.kB/d.aB/d.kxB
CR(CB;Fr) – Hệ số lực cản dƣ đối với giá trị hệ số béo CBcủa bài toán và
số Fr.
kψ – Hệ số để ý tới ảnh hƣởng của chiều dài tƣơng đối.
kB/dvà aB/d - Hệ số ảnh hƣởng của sự khác nhau giữa B/T
tính toán và giá trị tiêu chuẩn B/T = 2,5.
kxB– Hệ số ảnh hƣởng của hoành độ tâm nổi.
RA – Lực cản do nhám:
1
RA  . .C A .v 2 .S
2

RAP – Lực cản do phần nhô:
1
RAP  . .CAP .v 2 .S (kN )
2
1
 R  .(CF  CR  CA  CAP )..v 2 .S (kN )
2

Trong đó: S – Diện tích mặt ƣớt của tàu.
S = LT[2+1,73.(CB-0,274)B/T]
=160.9,8[2+1,73.(0,78-0,274).28/9,8]= 7057 m2
Qúa trình tính toán đƣợc thể hiện dƣới bảng sau:
Bảng 2.1: Lực cản và công suất kéo.
22


TT Đại lƣợng tính toán

Đơn
vị

Vận tốc giả thiết

1

Tốc độ tính toán vs

hl/g

12

13

13,5

14

15

2

v = vs . 0,5147

m/s

6,18

6,69

6,95

7,21

7,72

3
4

vs2
Fr=v/(gL)^1/2

44,77
0,17

48,28
0,18

51,92
0,18

59,61
0,19

5

CRo.10^3= CRo(δ , Fr)

0,96

1,06

1,18

1,55

6

ψo=ψo(δ)

(m/s)2 38,15
_
0,16
_
0,88
_
5,54

5,54

5,54

5,54

5,54

7

aψ=aψ(ψ;Fr)

_

1,20

1,20

1,20

1,20

1,20

8

aψo=aψo(ψo;Fr)

_

1,44

1,42

1,35

1,30

1,25

9

kψ=(aψ/aψo)

_

0,83

0,85

0,89

0,92

0,96

10

kxc=kxc(δ , Fr)

_

1,78

1,73

1,70

1,45

1,25

11

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

_

1,20

1,20

1,20

1,20

1,20

12

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

_

1,00

1,00

1,00

1,00

1,00

13

CR

_

1,56

1,68

1,92

1,90

2,23

14
15

Hiệu chỉnh CR
Re

1,290
830,4

1,34
899,6

1,51
934,2

1,46
968,8

1,67
1038,1

16

CFo.10^3

_
10^6
_

1,61

1,59

1,58

1,58

1,56

17

CA.10^3

_

0,20

0,20

0,20

0,20

0,20

18
19
20
21

CAP.10^3
C.10^3
R=1/2ρ.C.Ω.v^2
PE=R.v

_
_
kN
kW

0,10
3,20
397,86
2457,32

0,10
3,24
472,44
3161,12

0,10
3,39
533,90
3709,76

0,10
3,34
565,11
4072,06

0,10
3,53
686,23
5298,03

c) Sơ bộ chọn máy
Công suất sơ bộ của động cơ:

PS 

PE





3709,78
 5707kW (2.18)
0,65

Trong đó:
PE – Công suất kéo của tàu, kW.
η - Hiệu suất chung của bộ truyền.
Ta sơ bộ chọn đƣợc máy có các thông số sau:

23


Mác máy

PSH
kW

n
rpm

G
t

L
mm

MAN B&W 9S35MC

6300

170

103

6520

Dựa vào tàu mẫu chọn máy công suất PS = 6300kW
mm = k1.Nek2 = 546,6 (tấn)
2.1.9.4 Dự trữ lượng chiếm nước và ổn định.
M11 = ( 0,001 ÷ 0,02 )
Ta lấy: M11= 0,007.34200=240 (tấn)
Vậy: khối lƣợng tàu không
∆0= mvt+ mtbht+ mm + m∆= 4323,4+ 972+ 546,6+240=6082(tấn)
2.1.9.5 Khối lượng thuyền viên, dự trữ lương thực, thực phẩm, nước ngọt.

Khối lƣợng thuyền viên, lƣơng thực, thực phẩm, nƣớc uống:
m14 = m1401 + m1402 + m1403

(2.19)

m1401- khối lƣợng thuyền viên và hành lý:
m1401 = nTV.a (tấn)
Trong đó:
nTV = 20 - số thuyền viên (lựa chọn theo tàu mẫu)
a - khối lƣợng thuyền viên và hành lý (a = 130 -150 kg/ngƣời)
m1401=20 x 150 = 3000 kg = 3 t
m1402: khối lƣợng lƣơng thực, thực phẩm
m1402=nTV.b.t
Trong đó:
b - dự trữ thực phẩm cho một thuyền viên trong một ngày đêm.
b =(35) kg/ngƣời/ngày;
t - thời gian hành trình của tàu.
Tàu chạy tuyến Quảng ninh – Nhật Bản chiều dài tuyến hành trình là
2093hải lý, hết 6,5 ngày với vận tốc 13,5 knots . Chọn thời gian đi và thời gian
làm hàng, dự trữ là 7 ngày đêm.
m1402= 4 × 20 × 7 = 560 (kg) = 0,56 (t)
m1403 - khối lƣợng nƣớc uống và nƣớc sinh hoạt:
m1403 = nTV.c.t(tấn)

24


Trong đó:
c- dự trữ nƣớc ngọt cho một ngƣời trong một ngày đêm,
c= (100  150) lít/ngƣời/ ngày

m1403= 100 × 20 × 7 = 14000 (lít) =14 (t)
Vậy:m14=3+0,56+14=17,56 (t)
2.1.9.6.Khối lượng dự trữ nhiên liệu, dầu mỡ bôi trơn
m16 = m1601 + m1602 + m1603 = knl.m1601

(2.20)

Trong đó:
knl =1,09 ± 0,03, hệ số nhiên liệu
m1601 = kMt.m’nl.Ne , khối lƣợng chất đốt
kM- hệ số dự trữ hàng hải để ý đến thời gian đỗ bến hành trình, gặp bão, dòng
chảy và rong rêu hà rỉ: km = 1,13  1,3
t - thời gian hành trình: (giờ)
Ne - công suất tổ hợp TBNL:
Ne =6300 (kW)
m’nl - suất tiêu hao nhiên liệu.với động cơ Diesel
m’nl =(0,11÷0.14) kg/kW.h
m1601 = 1,13.168.0,14.6300/1000 = 167,4(tấn)
m16 = 1,09.167= 182,44 tấn
2.1.9.7Khối lượng hàng hóa
m15 = DW– m14–m16 = 27800-(17,56+182,44)=27600tấn
Sau khi thu tính toán đƣợc tất cả các thành phần khối lƣợng, ta lập bảng tổng
hợp các khối lƣợng thành phần theo bảng 2.1:
Bảng 2.2. Bảng tổng hợp các khối lượng thành phần
STT Khối lƣợng thành phần

Kí hiệu

Đơn vị

Giá trị

mvt

tấn

4323,4

1

Khối lƣợng thân tàu

2

Khối lƣợng các thiết bị và hệ
mtbh
thống..

tấn

972

3

Khối lƣợng TBNL

m04

tấn

546,6

4

Khối lƣợng dự trữ LCN

m11

tấn

240

5

Khối lƣợng tàu không

M0

tấn

6082

6

Khối lƣợng thuyền viên, dự trữ m14

tấn

17,56
25