Thạc sĩ. Nguyễn Văn Võ HỆ THỐNG TÀU THỦY DÙNG CHO NGÀNH ĐÓNG TÀU ĐẠI HỌC HÀNG HẢI - NĂM 2006 MỤC LỤC Chương, mục TÊN CHƯƠNG MỤC Trang số LỜI NÓI ĐẦU 3 MỤC LỤC 4 Chương 1 KHÁI NIỆM CHUNG VỀ HỆ THỐNG TÀU THỦY 6 1.1 Khái niệm và ý nghĩa của hệ thống 6 1.2 Phân loại và các yêu cầu đối với hệ thống tàu thủy 6 Chương 2 CÁC YẾU TỐ KẾT CẤU CỦA HỆ THỐNG 8 2.1 Đường ống 8 2.2 Các chi tiết nối ống 9 2.3 Phụ tùng, thiết bị của hệ thống 12 2.4 Dẫn động thiết bị 15 2.5 Các máy móc của hệ thống tàu thủy 17 2.6 Các dụng cụ đo - kiểm tra và thiết bị 25 Chương 3 CƠ SỞ TÍNH TOÁN THỦY LỰC ĐƯỜNG ỐNG 29 3.1 Khái niệm chung 29 3.2 Phương pháp giải tích 32 3.3 Phương pháp tổn thất cột áp trên đơn vị chiều dài ống của hệ thống ống 37 Chương 4 CÁC HỆ THỐNG HẦM TÀU 38 4.1 Tính năng của các hệ thống hầm tàu 38 4.2 Hệ thống hút khô 39 4.3 Hệ thống dằn 41 4.4 Hệ thống cứu đắm 44 Chương 5 HỆ THỐNG CỨU HỎA 47 5.1 Các hệ thống tín hiệu và các biện pháp cứu hỏa trên tàu 47 5.2 Hệ thống dập tắt bằng nước 48 5.3 Hệ thống dập tắt bằng bọt 52 Chương 6 CÁC HỆ THỐNG VỆ SINH 56 6.1 Khái niệm chung về hệ thống vệ sinh 56 6.2 Hệ thống cấp nước 56 6.3 Các hệ thống nhà vệ sinh, nước thải và thoát nước 62 Chương 7 CÁC HỆ THỐNG SƯỞI 67 7.1 Chức năng và yêu cầu cơ bản đối với hệ thống sưởi 67 7.2 Tính toán tổn thất nhiệt của các phòng được sưởi 67 7.3 Hệ thống sưởi bằng nước 70 7.4 Hệ thống sưởi bằng không khí 75 Chương 8 HỆ THỐNG THÔNG GIÓ VÀ ĐIỀU HÒA KHÔNG KHÍ 78 8.1 Vai trò của các dạng thông gió 78 8.2 Thông gió chung cho toàn tàu 80 8.3 Thông gió buồng máy 82 8.4 Tính toán mạng lưới thông gió 86 8.5 Các hệ thống điều hòa không khí 87 Chương 9 CÁC HỆ THỐNG LÀM LẠNH 94 9.1 Khái niệm chung và chức năng của hệ thống làm lạnh 94 9.2 Các máy lạnh 94 9.3 Các kiểu hệ thống làm lạnh 96 9.4 Cách nhiệt buồng lạnh 97 9.5 Thiết bị làm lạnh kiểu nén khí tự động có hệ thống làm lạnh nước muối 98 Chương 10 CÁC HỆ THỐNG CHUYÊN DỤNG TRÊN CÁC TÀU DẦU 101 10.1 Tính năng và yêu cầu chung 101 10.2 Hệ thống làm hàng của tàu dầu 103 10.3 Hệ thống hâm nóng, làm mát dầu 107 10.4 Hệ thống thông hơi, thoát khí của tàu dầu 108 10.5 Hệ thống đo lượng hàng trong két 111 10.6 Hệ thống khí trơ 113 10.7 Hệ thống làm sach và rửa két 113 TÀI LIỆU THAM KHẢO 116 LỜI NÓI ĐẦU Các hệ thống tàu thủy bố trí trên tàu nhằm mục đích phục vụ cho sự làm việc bình thường và an toàn của con tàu, cũng như đảm bảo điều kiện sống cần thiết cho hành khách và cán bộ, thuyền viên trên tàu. Nhờ có hệ thống tàu người ta có thể nhận và trả nước ballast (nước dằn), phòng, phát hiện và chữa cháy, hút khô (vét nước) các khoang, két khi có nước tích tụ trong đó, cung cấp nước ăn, nước rửa cho hành khách, thuyền viên, thải các chất bẩn và nước bẩn, giữ các thông số cần thiết của không khí trong các khoang, phòng. Ngoài ra trên một số tàu, ví dụ như tàu dầu, tàu phá băng, tàu đông lạnh và những tàu khác, do liên quan đến các điều kiện khai thác riêng. Ví dụ, như tàu dầu được trang bị các hệ thống chuyên dụng dùng để bốc rót hàng lỏng, làm mát hoặc hâm nóng để làm loãng nó, thuận tiện cho bốc rót hàng, rửa két và lọc sạch chúng. Ngoài những hệ thống dùng chung cho toàn tàu, trên tàu còn có các hệ thống khác phục vụ cho hệ thống động lực, các hệ thống này cung cấp nhiên liệu, dầu nhờn, nước làm mát và khí nén cho máy chính. Bài giảng Hệ thống tàu sẽ đề cập đến các sơ đồ nguyên lý, kết cấu và các cơ sở tính toán các hệ thống tàu thủy và cả những yêu cầu đối với các hệ thống này. Bài giảng dùng làm tài liệu học tập cho sinh viên ngành đóng tàu hoặc sinh viên học ở các trường đường thủy. Ngoài ra còn có thể sử dụng cho các cán bộ kỹ thuật nghiên cứu và khai thác hệ thống tàu. Chương 1 KHÁI NIỆM CHUNG VỀ CÁC HỆ THỐNG TÀU THỦY 1.1. KHÁI NIỆM VÀ Ý NGHĨA CỦA HỆ THỐNG 1.1.1. Định nghĩa Hệ thống tàu thủy là một hệ bao gồm các máy, các thiết bị, các đường ống, các van, các bộ phận nối ghép ống, các dụng cụ đo (nhiệt độ, tốc độ, áp suất) của dòng chảy trong ống, v.v. tất cả chúng phải được nối ghép phù hợp với chức năng, công dụng của mỗi hệ thống. 1.1.2. Các yếu tố kết cấu của hệ thống Như định nghĩa, hệ thống tàu là tập hợp các yếu tố: Các máy: các bơm (bơm thể tích, bơm cánh dẫn, v.v.), các quạt gió, máy thủy lực, máy nén khí, v.v.… Các đường ống: ống cứng, ống mềm, v.v.… Các chi tiết nối ống: đai ốc-ống lồng, ống lồng, mặt bích, v.v.… Các van dùng để đóng mở hoặc hướng dòng chất lỏng trong ống đi theo một phương nào đó. Bể chứa: khoang, két, xitéc, bình, v.v. để giữ công chất. Các thiết bị khác (bộ hâm, làm mát, bay hơi, v.v.) phục vụ cho việc làm thay đổi trạng thái của công chất. Các phương tiện điều khiển hệ thống và kiểm tra sự làm việc của nó. Các bộ phận như trên tạo thành hệ thống tàu gọi là các yếu tố kết cấu của hệ thống. Trong mỗi hệ thống cụ thể, có thể chỉ có một vài máy móc, thiết bị đã kể trên. Điều này phụ thuộc vào tính năng của hệ thống và đặc điểm của chức năng mà nó thực hiện. 1.1.3.Ý nghĩa của hệ thống Trên mỗi một con tàu thường được trang bị các hệ thống khác nhau nhằm đảm bảo tính hàng hải, tính an toàn cho nó. Ngoài ra hệ thống còn phục vụ cho việc chuyên chở, vận chuyển, bảo quản hàng hoá trên tàu và phục vụ cho các nhu cầu sinh hoạt của hành khách, thuyền viên. Vì vậy để nâng cao hiệu suất và tính kinh tế của hệ thống thì mỗi hệ thống cần phải được cơ giới hoá, tự động hoá và điều khiển từ xa. 1.2. PHÂN LOẠI VÀ CÁC YÊU CẦU ĐỐI VỚI CÁC HỆ THỐNG TÀU THỦY Các hệ thống tàu thủy thường được phân loại hoặc là theo công chất chuyển động trong đường ống, hoặc theo vai trò, chức năng mà nó đảm nhiệm. 1.2.1. Phân loại theo công chất lưu chuyển hệ thống Theo loại công chất lưu chuyển trong ống, các hệ thống được chia ra thành hệ thống ống dẫn: nước (nước ngọt, nước mặn, nước nóng, nước lạnh), ống dẫn hơi, ống khí, ống gas và ống dẫn dầu. Ưu điểm của sự phân loại này là, thuận tiện cho việc tính toán thủy lực đường ống, nó phụ thuộc chủ yếu vào loại công chất mà hệ thống vận chuyển và chế độ dòng chảy. Nhược điểm, kiểu phân loại như trên sẽ không thuận tiện cho việc nghiên cứu hệ thống, vì đôi khi ở một hệ thống này hay ở hệ thống khác người ta sử dụng cả các đường ống nước, hơi, khí, v.v. Ví dụ hệ thống điều hoà không khí bao gồm cả ống hơi, ống nước mặn và ống không khí. 1.2.2. Phân loại theo chức năng và công dụng của hệ thống Theo chức năng và công dụng mà nó đảm nhiệm, hệ thống tàu thủy được chia thành các nhóm: Hệ thống hầm tàu. Hệ thống phòng, phát hiện và chữa cháy. Hệ thống vệ sinh và chất thải. Hệ thống vi khí hậu nhân tạo và hệ thống chuyên dụng trên tàu dầu. Ưu điểm của phương pháp phân loại này là, nó thuận tiện cho việc phân biệt, so sánh giữa các hệ thống về kết cấu và đặc điểm làm việc. 1.2.3. Các yêu cầu đối với hệ thống tàu thủy Mặc dù có sự đa dạng về hình thức kết cấu, nguyên lý hoạt động cũng như chức năng, công dụng của nó, các hệ thống tàu thủy vẫn có những yêu cầu chung đối với chúng. Những yêu cầu chung đó là: Các hệ thống nhất thiết phải đơn giản, dễ sử dụng, làm việc tin cậy trong mọi điều kiện khai thác bình thường của tàu cũng như khi tàu nghiêng, chúi, hoặc ngay cả khi gặp tai nạn. Khi thiết kế, chế tạo hệ thống phải dựa vào các tiêu chuẩn hoá để lựa chọn các yếu tố kết cấu của hệ thống, cũng như các đặc trưng của dòng chảy (nhiệt độ, tốc độ, áp suất, v.v.) để đảm bảo tính lắp lẫn khi sửa chữa, thay thế. Để chế tạo hệ thống cần phải chọn các vật liệu đủ bền, có tính chống gỉ, chống xâm thực cao, chịu mài mòn, chịu được nhiệt độ, áp suất, tốc độ cao trong điều kiện khai thác lâu dài của một dòng chất lỏng nhất định chuyển động trong hệ thống. Bố trí hệ thống phải gọn nhẹ, kích thước phải là tối thiểu, không chiếm nhiều diện tích, thể tích khoang, khối lượng phải không lớn. Đồng thời phải đảm bảo tính thẩm mỹ cho con tàu, việc khai thác, sửa chữa, thay thế phải thuận tiện, lắp [...]... thực Việc bố trí hệ thống phải ảnh hưởng không nhiều đến khả năng làm hàng và phải loại bỏ được những hư hỏng về mặt cơ học của chúng trong khi làm hàng của tàu Sự làm việc của hệ thống phải đảm bảo không làm ô nhiễm môi trường vùng biển, vùng bến mà tàu neo đậu do nước có chứa cặn dầu và các chất có hại khác Các thiết bị máy móc của hệ thống phải có tính kinh tế Ngoài ra, đối với mỗi hệ thống riêng, do... chứa cặn dầu và các chất có hại khác Các thiết bị máy móc của hệ thống phải có tính kinh tế Ngoài ra, đối với mỗi hệ thống riêng, do đặc điểm làm việc của chúng còn có những yêu cầu riêng, được nói ở các chương sau . mát dầu 10 7 10 .4 Hệ thống thông hơi, thoát khí của tàu dầu 10 8 10 .5 Hệ thống đo lượng hàng trong két 11 1 10 .6 Hệ thống khí trơ 11 3 10 .7 Hệ thống làm sach và rửa két 11 3 TÀI. có hệ thống làm lạnh nước muối 98 Chương 10 CÁC HỆ THỐNG CHUYÊN DỤNG TRÊN CÁC TÀU DẦU 10 1 10 .1 Tính năng và yêu cầu chung 10 1 10 .2 Hệ thống làm hàng của tàu dầu 10 3 10 .3 Hệ thống. của hệ thống ống 37 Chương 4 CÁC HỆ THỐNG HẦM TÀU 38 4 .1 Tính năng của các hệ thống hầm tàu 38 4.2 Hệ thống hút khô 39 4.3 Hệ thống dằn 41 4.4 Hệ thống cứu đắm 44 Chương 5 HỆ