BỘ GIAO THÔNG VẬN TẢI TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM KHOA:ĐÓNG TÀU BỘ MÔN : LÝ THUYẾT THIẾT KẾ TÀU THỦY THIẾT KẾ TỐT NGHIỆP Đề tài: Thiết kế tàu container sức chở 960 TEU với khối lượng trung bình của một container là 10.6 tấn, vận tốc 16.5 knots, chạy cấp không hạn chế Họ và tên: MSV: LỚP: GVHD: TRƯƠNG VĂN TƯỜNG 42489 VTT52-ĐH2 Ts.TRẦN NGỌC TÚ Hải Phòng, năm 2015 1 Mục Lục PHẦN I: TUYẾN ĐƯỜNG – TÀU MẪU 1.1 Tuyến đường Mục đích của việc tìm hiểu tàu mẫu: Xác định cấp tàu Tính toán lượng nhiên liệu dự trữ cho tàu Điều kiện khí hạu trên suốt tuyền đường mà tàu đi có ảnh hưởng lớn đến kết cấu thân tàu, độ ăn mòn và độ bền tàu… Điều kiện luồng lạch ra vào cảng có ảnh hưởng đến việc lựa chọn chiều chìm tàu Tìm hiểu cơ sở hạ tầng của cảng, nơi mà tàu cập bến nhằm trang bị cho tàu những thiết bị cần thiết như thiết bị làm hàng Giới thiệu tuyến đường: Tuyến đường mà tàu chạy là từ cảng Hong Kong – cảng Singapo 1.1.1.Cảng Hong Kong Cảng nằm ở vĩ độ 2200 11’ Bắc và 1400 11’ Đông.Cảng có thể tiếp nhận các tàu cỡ 60.000 DWT, chiều dài 288 m Tuy nhiên luồng ở cửa chỉ cho phép tàu có mớn 2 nước khoảng 10,9 m ra vào được Các bến nước sâu được tập trung ở bán đâỏ Konlum, ở đây có 12 bến cho tàu viễn dương, với độ sâu khi nước triều kiệt là 9,6 m Bến container đước bố trí ở khu Kwaichung, ở đây có 3 bến với độ sâu trước bến là 12,1 m Tổng diện tích 1.410.000 m2, tổng chiều dài cầu tàu 5.080m Cảng làm việc 24 giờ/ngày Thiết bị làm hàng bách hóa cưa cảng có sức nâng trọng từ 1-100 tấn.Cảng cung cấp lương thực, thực phẩm bất kì lúc nào Khả năng thông qua cảng khoảng 37 triệu tấn/năm trong đó chủ yếu là hàng nhập khẩu 1.1.2.Cảng Singapo Cảng nằm ở vĩ độ 10 16’ Bắc và 1030 50’ Đông Singapo án ngữ eo biển Malaca, là nơi giao lưu các đường biển đi từ Thái Bình Dương sang Ấn Độ Dương và ngược lại Vì vậy nó trở thành thương cảng lớn thứ 2 trên thế giới Cảng Singapo có 25 cầu tàu, 5 bến liền bờ với độ sâu 8 đến 12m Bến lớn nhất là Keppel với chiều dài 5 km Mực nước ở cầu tàu lớn Cảng có đầy đủ trang thiết bị hiện đại đảm bảo xếp dỡ tất cả mọi loại hàng trong đó có bến Tanjonpagar là bến trung chuyển Container lớn nhất thế giới Cảng có 110000 m 2 kho, có 26 hải lý đường sắt với khả năng thông qua hơn 22 triệu tấn 1 năm và 230000 m 2 bãi Cảng nằm ngay bờ biển nên luồng vào cảng không bị hạn chế Độ sâu luồng từ 6 đến 15 m Khả năng thông qua cảng hơn 100 triệu tấn/năm Chiều chìm lớn nhất: 15 m Kết luận: Chọn tuyến đường giữa 2 cảng Hong Kong – Singapo quãng đường 1400 hải lý Chiều chìm lớn nhất giữa 2 cảng: 12,1 m Chọn cấp tàu không hạn chế Vận tốc thiết kế là v = 16,5 knots Vậy tính thời gain hành trình là : v = 16,5 knots s = 1400 hải lý ngày Trong thời gian hành trình còn phải có thời gian dự trữ để sử dụng vào công việc khác như : nghỉ, sửa chữa, bảo dưỡng, tránh bão… Do đó, ta chọn thời gain hành trình là: t = 5 ngày 3 Hình 1.1: Sơ đồ hành trình 1.2 Bảng thống kê tàu mẫu 1.2.1.Mục đích Tàu mẫu là tàu đã được đóng và đưa vào khai thác mà có những tính năng tốt, cùng loại tàu và công dụng với tàu thiết kế Có trọng tải hoặc sức chở hàng, tốc độ hoặc công suất máy và vùng khai thác tương đương với tàu thiết kế Bảng thống kê tàu mẫu là vô cùng quan trọng đối với người thiết kế trước khi bước vào công việc thiết kế một loại tàu nào đó Tàu mẫu là tàu có những thông số và tính năng quan trọng gần giống như tàu ta chuẩn bị thiết kế ví dụ như số trọng tải, số hành khách, tốc độ vị trí và phạm vi khai thác, loại máy chính v.v… Tuỳ thuộc vào từng loại tàu, mức độ phức tạp của thiết kế mà người thiết kế có thế chọn lựa ra những chỉ tiêu khác nhau Dưới đây là những chỉ tiêu cơ bản nhất Bảng 1.1: Bảng thống kê tàu mẫu STT Đại lượng 1 Đơn vị Tàu A Tàu B Tàu C Tên tàu HANEBURG SEA ARCTICA DIANA J 2 Số IMO - - 9344239 3 Năm đóng 1998 1994 2006 4 Lmax m 136 134 139.6 5 Lpp m 125.17 118.5 133.25 6 B m 21 24 22.2 7 T m 8.5 8 7.36 8 L/B 5.96 4.94 6.00 4 9 B/T 2.47 3 3.02 10 ∆m tấn 15437 13900 - 11 DW tấn 11187 9550 10986 12 nTEU 800 780 974 13 v knot 17 17 18.4 14 PE KW 6480 7800 8400 15 ηDW 0.72 0.69 - 16 CB 0.67 0.6 - 17 bmk m 2 - 1.75 18 hdd m 1.64 - 1.65 19 LBM/L - - - PHẦN II XÁC ĐỊNH CÁC KÍCH THƯỚC CHỦ YẾU CỦA TÀU 2.1 Xác định lượng chiếm nước sơ bộ của tàu: Lượng chiếm nước của tàu có quan hệ với dung tích chở container của tàu: ∆ = f(TEU) Mối quan hệ này được biểu diễn dưới đồ thị sau: Hình 2.1: Quan hệ giữa lượng chiếm nước và dung tích chở container Dựa vào đồ thị trên, với số container n = 960 TEU ta có: 5 n = 960 TEU tấn tấn tấn Lựa chọn giá trị lượng chiếm nước sơ bộ của tàu tấn 2.2 Xác định các kích thước chủ yếu: 2.2.1 Xác định chiều dài tàu: Hình 2.2: Sơ đồ tính toán chiều dài tàu container Bảng 2.1 Xác định chiều dài tàu ST Đơn Đại lượng tính T vị Lf Chiều dài khoang 1 m mũi Công thức - nguồn gốc Kết quả Lf = af.L ± a = 0,054 0,002 6.4 m La = aa.L ± a = 0,06 0,003 7.2 2.79 2 La Chiều dài khoang đuôi 3 Lml Chiều dài khoang mũi lái m Lml = aml.L ± a = 0,018 0,005 4 Lkh Chiều dài khoang hàng m Lkh=kkh.nbay.lTeu 98.34 5 lTeu m Chiều dài 1 container 20ft 6.1 6 nbay 7 kkh 8 Lm Chiều dài buồng máy m Số ô container 20ft theo chiều dài tàu ± kkh = 1,16 0,035 1.163 Lm = 0,119L+2,27 17.5 14 6 L Chiều dài tàu 9 9, 45nbay + 3, 02 m L= 130 Kết luận : Chiều dài tàu L = 130 m 2.2.2 Xác định chiều rộng tàu: Chiều rộng B của container được hợp bởi chiều rộng khoang hàng và chiều rộng mạn kép: B = Bkh + bmk Trong đó: B: chiều rộng tàu; Bkh bmk : chiều rộng khoang hàng; : chiều rộng mạn kép Bảng 2.2 Xác định chiều rộng tàu ST Đơn Đại lượng tính T vị Bkh Chiều rộng khoang 1 m hàng 2 k1 Hệ số có tính đến khe hở container 3 nrow 4 bcon 5 bmk Chiều rộng mạn kép 6 Công thức - nguồn gốc Kết quả Bkh=k1.nrow.bcon 18.2 k1=1,1- 0,0048.nrow 1.07 m Số dãy container theo chiều ngang Chiều rộng 1 container 2.438 m bmk = 1,2 - 1,8 1.5 B m B = Bkh+2.bmk Chiều rộng tàu Kết luận : Chiều dài rộng tàu B = 21.2 m 7 21.2 2.2.3 Xác định chiều cao mạn: 7 Hình 2.3: Sơ đồ tính toán chiều cao mạn tàu container Bảng 2.3 Xác định chiều cao mạn ST Đơn Đại lượng tính T vị hkh 1 Chiều cao khoang m hàng Công thức - nguồn gốc Kết quả hkh=ntier.hcon-hmq 8.6 3 hcon m Số lớp container trong khoang hàng Chiều cao 1 container 4 hmq Chiều cao miệng quầy m ± hmq=1,7 0,1 5 hdđ Chiều cao đáy đôi m 6 D Chiều cao mạn m 2 ntier 0.16 hdd = 0.49ncon ± 0.15 D = hkh+hdđ 4 2.591 1.8 1.6 10.1 Kết luận : Chiều cao mạn D = 10.1 m 8 2.2.4 Xác định các hệ số béo: Bảng 2.4 Xác định các hệ số béo ST Đơn Đại lượng tính T vị 1 vs knots 2 v m/s 3 L m/s 4 Fr 5 CB Hệ số béo thể tích 6 7 Công thức - nguồn gốc Kết quả Yêu cầu thiết kế Yêu cầu thiết kế Theo bảng 2.1 16.5 8.4 130 Fr = CWL Hệ số béo đường nước CM Hệ số béo sườn giữa v gL 0.23 1  23 − 100 Fr  CВ = 0, 7 + arctg  ÷ 8 4   0.7 C WL = 0,98.C1/2 B ± 0,06 0.82 CM = 0,926 + 0,085.C B ± 0,004 0.98 8 CP Hệ số béo dọc tàu Cp = CB CM 0.71 9 CVP Hệ số béo thẳng đứng CVP = CB CWL 0.853 2.2.5 Xác định chiều chìm tàu: Bảng 2.5 Xác định chiều chìm tàu ST Đơn Đại lượng tính T vị ∆ msb 1 T 2 3 4 5 6 ρ k L Chiều dài tàu B Chiều rộng tàu CB Hệ số béo thể tích Công thức - nguồn gốc Kết quả Theo phần 2.1 14900 Khối lượng riêng của nước 1.025 Hệ số 1.005 m Theo bảng 2.1 130 m Theo bảng 2.2 21.2 m Theo bảng 2.4 0.7 T/m3 9 7 T Chiều chìm tàu m T= ∆ msb k ρ CB LB 7.51 Kết luận : Chiều chìm tàu T = 7.51 m 2.2.6 Kiểm tra các tỉ số kích thước: Bảng 2.6 Kiểm tra tỉ số STT Tỉ số Min Thiết kế Max 1 L B 4.9 6.13 7.9 2 B T 2.1 2.82 3.55 3 L D 9.5 12.81 15.5 4 B D 1.6 2.09 2.75 5 D T 1.15 1.35 1.5 Kết luận : Các tỉ số đều thỏa mãn các giới hạn Bảng 2.7 Kích thước của tàu STT 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Thông số Chiều dài thiết kế Chiều rộng thiết kế Chiều cao mạn Chiều chìm thiết kế Hệ số béo thể tích Hệ số béo sườn giữa Hệ số béo dọc tàu Hệ số béo đường nước Hệ số béo thẳng đứng Ký hiệu L B D T CB CM CP CWL CVP Đơn vị m m m m Giá trị 130 21.2 10.1 7.51 0.7 0.98 0.71 0.82 0.85 10 Xác định các yếu tố hình học của bánh lái như sau: Diện tích bánh lái không được nhỏ hơn trị số tính theo công thức sau: Amin = p.q L.T  150  2  0, 75 + ÷ = 14, 47 m 100  L + 75  Trong đó: p =1 q =1 L =130 m T = 7,71 m Diện tích bánh lái Abl = µ L.T = 20m 2 Trong đó: µ 3 : Hệ số hiệu chỉnh diện tích bánh lai 0, 023