Thiết Kế Tàu Hàng: Các Yêu Cầu và Tiêu Chí Quan Trọng Từ Trường Đại Học Bách Khoa TP.HCM

Thiết kế tàu: Khám phá quy trình, nguyên tắc và công nghệ tiên tiến trong thiết kế tàu thủy hiện đại. Tìm hiểu về các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất tàu.

• Tác giả: Thượng Công Lập
• Người hướng dẫn: Gvhd: Trần Văn Tạo
• Trường học: Trường Đại học Bách Khoa Thành phố Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Kỹ Thuật Giao Thông
• Đề tài: Thiết Kế Tàu
• Loại tài liệu: Đồ án môn học
• Địa điểm: Thành phố Hồ Chí Minh

Tóm tắt

I. Tổng quan quy trình thiết kế tàu chuyên nghiệp và hiệu quả

Thiết kế tàu là một lĩnh vực kỹ thuật phức hợp, kết hợp giữa nghệ thuật và khoa học chính xác. Quá trình này không chỉ định hình nên vóc dáng của một con tàu mà còn quyết định đến hiệu suất vận hành, độ an toàn và vòng đời kinh tế của nó. Một dự án thiết kế tàu thành công đòi hỏi sự phối hợp chặt chẽ giữa các chuyên ngành từ kiến trúc hàng hải, kỹ thuật tàu thủy, thủy khí động lực học đến kết cấu và vật liệu. Nền tảng của mọi dự án bắt đầu từ nhiệm vụ thư thiết kế, một tài liệu quan trọng xác định các yêu cầu cốt lõi như trọng tải, vận tốc khai thác, vùng hoạt động và cấp tàu theo quy định của Đăng kiểm Việt Nam (VR). Ví dụ, một tàu hàng hoạt động tuyến TPHCM - Cần Thơ sẽ được thiết kế theo quy chuẩn QCVN 72:2013/BGTVT cho tàu sông cấp SI. Từ đó, các kỹ sư tiến hành qua nhiều giai đoạn, từ thiết kế sơ bộ, thiết kế kỹ thuật đến thiết kế thi công chi tiết. Mỗi giai đoạn đều tạo ra các sản phẩm cụ thể, từ việc ước tính trọng lượng, xác định kích thước chính, xây dựng tuyến hình đến hoàn thiện bản vẽ thiết kế tàu chi tiết cho quá trình đóng tàu tại xưởng đóng tàu. Quá trình này đảm bảo mọi khía cạnh của con tàu, từ độ ổn định tàu đến hệ thống động lực tàu thủy, đều được tính toán và tối ưu hóa một cách cẩn trọng.

1.1. Vai trò cốt lõi của kiến trúc hàng hải hiện đại

Kiến trúc hàng hải là nghệ thuật và khoa học về việc thiết kế và chế tạo các công trình nổi. Nó bao trùm toàn bộ quá trình từ ý tưởng ban đầu đến khi con tàu được hạ thủy và vận hành. Vai trò chính của kiến trúc hàng hải là đảm bảo con tàu đáp ứng được ba yếu tố cơ bản: tính nổi, độ ổn định tàu, và sức bền kết cấu. Các kiến trúc sư hàng hải phải cân bằng giữa các yêu cầu về không gian (bố trí khoang hàng, buồng máy, khu sinh hoạt) và các yếu tố kỹ thuật như hình dáng thân tàu để tối ưu hóa thủy động lực học tàu. Họ quyết định các kích thước chính (chiều dài, chiều rộng, mớn nước), các hệ số hình dáng (hệ số béo thể tích Cb) và bố trí chung, tạo ra nền tảng cho mọi tính toán kỹ thuật sau này. Một bản thiết kế kiến trúc tốt sẽ giúp giảm sức cản tàu, tiết kiệm nhiên liệu và tăng cường an toàn khi vận hành trên biển.

1.2. Các giai đoạn chính trong một dự án đóng tàu điển hình

Một dự án đóng tàu thường trải qua ba giai đoạn thiết kế chính. Giai đoạn đầu tiên là Thiết kế ý tưởng và sơ bộ, nơi các thông số cơ bản được xác định dựa trên nhiệm vụ thư và các tàu mẫu. Ở giai đoạn này, các tính toán sơ bộ về trọng lượng, công suất máy và độ ổn định tàu được thực hiện. Giai đoạn thứ hai là Thiết kế kỹ thuật, tập trung vào việc chi tiết hóa các hệ thống trên tàu. Các bản vẽ thiết kế tàu chi tiết về kết cấu, hệ thống đường ống, điện, và hệ thống động lực tàu thủy được phát triển. Các phân tích sâu hơn như mô phỏng CFD để kiểm tra sức cản tàu cũng được tiến hành. Giai đoạn cuối cùng là Thiết kế công nghệ thi công, tập trung vào việc chuyển đổi bản vẽ thành quy trình sản xuất thực tế tại xưởng đóng tàu, bao gồm cả việc ứng dụng công nghệ CAD/CAM trong đóng tàu để chế tạo các phân đoạn.

II. Thách thức trong thiết kế tàu Cân bằng các yếu tố kỹ thuật

Quá trình thiết kế tàu luôn đối mặt với nhiều thách thức kỹ thuật phức tạp, đòi hỏi các kỹ sư phải tìm ra điểm cân bằng tối ưu giữa các yếu tố thường mâu thuẫn với nhau. Thách thức lớn nhất là tối ưu hóa thủy động lực học tàu để giảm thiểu sức cản tàu và chi phí nhiên liệu, trong khi vẫn phải đảm bảo không gian chứa hàng tối đa và độ ổn định tàu theo các quy phạm thiết kế tàu nghiêm ngặt. Việc lựa chọn hệ thống động lực tàu thủy và chân vịt tàu phù hợp cũng là một bài toán khó, cần cân đối giữa công suất, hiệu suất, chi phí đầu tư và bảo dưỡng. Bên cạnh đó, việc đảm bảo an toàn kết cấu là ưu tiên hàng đầu. Các kỹ sư phải tính toán chính xác kết cấu tàu thủy để chịu được các tải trọng động phức tạp từ sóng, gió và hàng hóa, đồng thời phải tối ưu hóa trọng lượng vỏ tàu để tăng trọng tải hữu ích. Việc lựa chọn vật liệu đóng tàu phù hợp, từ thép cường độ cao cho tàu cá vỏ thép đến các vật liệu composite tiên tiến cho du thuyền, cũng ảnh hưởng lớn đến trọng lượng, độ bền và chi phí của con tàu. Mỗi quyết định trong giai đoạn thiết kế đều có tác động dây chuyền đến các khía cạnh khác, đòi hỏi một cách tiếp cận tổng thể và khoa học.

2.1. Tối ưu hóa thủy động lực học tàu và sức cản tổng cộng

Thủy động lực học tàu nghiên cứu sự tương tác giữa thân tàu và nước, một yếu tố quyết định đến hiệu suất vận hành. Mục tiêu chính là thiết kế một hình dáng thân tàu (tuyến hình) có sức cản tàu thấp nhất ở vận tốc khai thác. Sức cản toàn bộ của tàu được cấu thành từ nhiều thành phần, như tài liệu gốc đã phân tích theo phương pháp Holtrop, bao gồm: sức cản ma sát, sức cản hình dáng, sức cản sóng, và sức cản phần phụ. Việc giảm sức cản không chỉ giúp tàu đạt tốc độ yêu cầu với công suất máy thấp hơn mà còn tiết kiệm đáng kể nhiên liệu trong suốt vòng đời. Các công cụ hiện đại như mô phỏng CFD (Computational Fluid Dynamics) cho phép các kỹ sư phân tích dòng chảy quanh thân tàu và tối ưu hóa tuyến hình một cách chính xác trước khi chế tạo mô hình.

2.2. Phân tích độ ổn định tàu theo tiêu chuẩn Đăng kiểm Việt Nam

Độ ổn định tàu là khả năng của tàu quay trở lại vị trí cân bằng sau khi bị tác động bởi các ngoại lực như sóng, gió. Đây là yếu tố sống còn đối với an toàn hàng hải. Các kỹ sư phải kiểm tra độ ổn định ở nhiều trạng thái tải trọng khác nhau, từ lúc đầy tải đến lúc không hàng, theo quy định của Đăng kiểm Việt Nam (VR). Tài liệu gốc đã thực hiện kiểm tra ổn định cho 3 trạng thái: tàu đầy tải, tàu không hàng có dằn và không hàng không dằn. Các tính toán này xác định chiều cao tâm nghiêng (GM), vẽ đồ thị ổn định động và kiểm tra các tiêu chuẩn cơ bản, ví dụ như khả năng chống lại moment nghiêng do gió giật. Kết quả phải đảm bảo tàu luôn có hệ số an toàn đủ lớn trong mọi điều kiện vận hành dự kiến, ngăn ngừa nguy cơ lật tàu.

III. Phương pháp thiết kế sơ bộ và xây dựng tuyến hình tàu

Thiết kế sơ bộ là giai đoạn nền tảng, định hình các đặc tính cơ bản của con tàu tương lai. Giai đoạn này bắt đầu bằng việc phân tích nhiệm vụ thư và nghiên cứu các tàu mẫu có cùng chủng loại và trọng tải. Dựa trên dữ liệu thống kê từ tàu mẫu, các kỹ sư có thể ước tính các thông số ban đầu như tỷ lệ kích thước chính (L/B, B/T), các hệ số hình dáng. Một công cụ quan trọng trong giai đoạn này là "phương trình trọng lượng", giúp cân bằng giữa lượng chiếm nước (thể hiện sức nổi) và tổng các thành phần trọng lượng của tàu (vỏ tàu, máy móc, trang thiết bị, hàng hóa, nhiên liệu). Giải phương trình này cho phép xác định các kích thước chính một cách khoa học. Sau khi các kích thước chính được chốt, quá trình thiết kế tuyến hình bắt đầu. Đây là quá trình tạo ra hình dáng 3D của vỏ tàu, được thể hiện qua bản vẽ thiết kế tàu gồm ba hình chiếu. Tuyến hình phải đảm bảo tính mềm mại, liên tục để tối ưu thủy động lực học tàu, đồng thời cung cấp đủ thể tích cho các khoang chức năng. Các phần mềm thiết kế tàu chuyên dụng đóng vai trò quan trọng trong việc xây dựng, tinh chỉnh và phân tích tuyến hình một cách hiệu quả.

3.1. Xác định thông số chính từ tàu mẫu và phương trình trọng lượng

Việc lựa chọn thông số từ tàu mẫu là bước khởi đầu quan trọng. Tài liệu tham khảo đã phân tích các tàu chở hàng có trọng tải từ 350T đến 450T để rút ra các tỷ lệ và hệ số phù hợp. Sau đó, phương trình trọng lượng được thiết lập: Lượng chiếm nước (D) = Tổng các thành phần trọng lượng (P). Mỗi thành phần trọng lượng như trọng lượng vỏ, trang thiết bị, buồng máy... được ước tính dựa trên các hệ số kinh nghiệm và công suất máy. Lượng chiếm nước lại là một hàm của các kích thước chính (L, B, T) và hệ số béo thể tích (Cb). Bằng cách cân bằng hai vế của phương trình, các kỹ sư có thể giải để tìm ra bộ kích thước chính (L, B, T) thỏa mãn yêu cầu trọng tải và các ràng buộc kỹ thuật khác. Đây là một phương pháp lặp đi lặp lại cho đến khi tìm được giải pháp tối ưu.

3.2. Lập bản vẽ thiết kế tàu và bố trí chung các khoang chức năng

Sau khi có tuyến hình, bản vẽ thiết kế tàu về bố trí chung được phát triển. Bản vẽ này thể hiện sự phân chia con tàu thành các khoang chức năng bởi các vách ngăn kín nước. Việc bố trí chung phải đảm bảo các nguyên tắc cơ bản: đủ dung tích cho khoang hàng, buồng máy và khu sinh hoạt; lối đi lại thuận tiện và an toàn; ảnh hưởng tốt đến cân bằng dọc và độ ổn định tàu; thuận lợi cho việc xếp dỡ hàng hóa. Ví dụ trong tài liệu gốc, tàu được phân thành các khoang chính: khoang mũi, hai khoang hàng, buồng máy và khoang lái. Việc phân khoang hợp lý không chỉ tối ưu hóa công năng mà còn tăng cường khả năng sống còn của tàu khi có sự cố.

3.3. Ứng dụng phần mềm thiết kế tàu và công nghệ CAD CAM

Công nghệ hiện đại đã thay đổi hoàn toàn ngành đóng tàu. Các phần mềm thiết kế tàu như AutoCAD, ShipConstructor, AVEVA Marine hay NAPA đã trở thành công cụ không thể thiếu. Chúng cho phép xây dựng mô hình 3D hoàn chỉnh của con tàu, từ đó dễ dàng tạo ra các bản vẽ thiết kế tàu chi tiết, kiểm tra xung đột giữa các hệ thống và thực hiện các phân tích phức tạp. Đặc biệt, công nghệ CAD/CAM trong đóng tàu (Thiết kế và Sản xuất với sự trợ giúp của máy tính) cho phép chuyển trực tiếp dữ liệu từ mô hình thiết kế đến máy cắt CNC tại xưởng đóng tàu. Điều này giúp tăng độ chính xác, giảm thiểu sai sót, rút ngắn thời gian thi công và tối ưu hóa việc sử dụng vật liệu đóng tàu.

IV. Hướng dẫn tính toán các yếu tố kỹ thuật tàu thủy cốt lõi

Tính toán kỹ thuật là trái tim của quá trình thiết kế, đảm bảo con tàu không chỉ đẹp về hình dáng mà còn mạnh mẽ, bền bỉ và an toàn. Lĩnh vực kỹ thuật tàu thủy bao gồm nhiều hạng mục tính toán chi tiết, tất cả đều phải tuân thủ nghiêm ngặt các quy phạm thiết kế tàu do cơ quan đăng kiểm ban hành. Một trong những phần quan trọng nhất là tính toán kết cấu tàu thủy. Các kỹ sư phải xác định chiều dày tôn, kích thước và quy cách của các cơ cấu như đà ngang, sườn, xà ngang boong để đảm bảo thân tàu đủ sức chống chịu các loại tải trọng. Module chống uốn của các cơ cấu là một thông số quan trọng được tính toán kỹ lưỡng theo công thức trong quy phạm. Bên cạnh kết cấu, việc lựa chọn hệ thống động lực tàu thủy cũng là một bài toán then chốt. Công suất máy chính được xác định dựa trên tính toán sức cản tàu ở vận tốc khai thác, có tính đến các hệ số dự trữ. Việc lựa chọn máy, hộp số và thiết kế chân vịt tàu phải đảm bảo sự đồng bộ và hiệu suất cao nhất. Toàn bộ quá trình tính toán này phải được trình duyệt và phê duyệt bởi Đăng kiểm Việt Nam (VR) để đảm bảo con tàu đủ tiêu chuẩn an toàn kỹ thuật và bảo vệ môi trường trước khi được phép hoạt động.

4.1. Phân tích kết cấu tàu thủy và module chống uốn chi tiết

Kết cấu tàu thủy được thiết kế để chịu được các lực tác động từ bên ngoài (sóng, áp lực nước) và bên trong (trọng lượng hàng hóa, máy móc). Quy phạm của Đăng kiểm Việt Nam (VR) cung cấp các công thức chi tiết để tính toán chiều dày tối thiểu của tôn vỏ và kích thước các cơ cấu gia cường. Một thông số quan trọng là module chống uốn (W), đại diện cho khả năng chống lại moment uốn của một tiết diện cơ cấu. Tài liệu gốc đã trình bày chi tiết cách tính toán module chống uốn cho các cơ cấu đáy, mạn và boong, bao gồm cả các loại cơ cấu phức tạp như cơ cấu chữ T và chữ L. Việc tính toán này đảm bảo mỗi thành phần kết cấu đều đủ bền, tránh biến dạng hoặc phá hủy trong quá trình vận hành.

4.2. Lựa chọn hệ thống động lực và chân vịt tàu phù hợp

Hệ thống động lực tàu thủy là trái tim cung cấp năng lượng cho tàu di chuyển. Quá trình lựa chọn bắt đầu từ việc tính toán công suất hiệu dụng (PE) cần thiết để thắng sức cản tàu ở vận tốc thiết kế. Từ đó, công suất máy chính (PB) được xác định sau khi tính đến hiệu suất của trục và chân vịt tàu. Trong đồ án tham khảo, sau khi tính toán sức cản, máy chính Cummins NT855-M270 công suất 270 HP đã được lựa chọn. Việc chọn máy không chỉ dựa vào công suất mà còn các yếu tố khác như suất tiêu hao nhiên liệu, độ tin cậy, kích thước và trọng lượng. Chân vịt tàu cũng phải được thiết kế hoặc lựa chọn cẩn thận để phù hợp với đặc tính của máy và hình dáng đuôi tàu, nhằm đạt được hiệu suất đẩy cao nhất.

4.3. Tuân thủ quy phạm thiết kế tàu của Đăng kiểm Việt Nam VR

Mọi hoạt động thiết kế và đóng tàu tại Việt Nam đều phải tuân thủ quy phạm thiết kế tàu do Đăng kiểm Việt Nam (VR) ban hành. Các quy phạm này, ví dụ như QCVN 72:2013/BGTVT cho phương tiện thủy nội địa, đặt ra các yêu cầu tối thiểu về an toàn kết cấu, độ ổn định tàu, phòng chống cháy nổ, và bảo vệ môi trường. Các bản vẽ và tính toán trong hồ sơ thiết kế phải được VR thẩm định và phê duyệt trước khi thi công. Trong quá trình đóng mới, các đăng kiểm viên sẽ giám sát chặt chẽ để đảm bảo việc thi công tuân thủ đúng thiết kế đã được duyệt. Việc tuân thủ quy phạm không chỉ là yêu cầu pháp lý mà còn là sự đảm bảo về chất lượng và an toàn cho con tàu.

V. Ứng dụng thiết kế tàu cho các loại tàu chuyên dụng hiện nay

Lý thuyết và phương pháp thiết kế tàu được ứng dụng linh hoạt để tạo ra nhiều loại tàu chuyên dụng, mỗi loại có những đặc thù riêng biệt. Đối với tàu chở hàng rời hoặc tàu container, ưu tiên hàng đầu là tối đa hóa dung tích khoang hàng và hiệu quả xếp dỡ. Thiết kế thường có hình dáng đầy đặn (hệ số béo Cb lớn) và miệng hầm hàng rộng. Ngược lại, tàu dầu và tàu chở hóa chất đòi hỏi các tiêu chuẩn an toàn cực kỳ nghiêm ngặt về kết cấu hai vỏ, hệ thống phòng chống cháy nổ và ngăn ngừa ô nhiễm. Trong lĩnh vực dân sự cao cấp, thiết kế du thuyền tập trung vào tốc độ, tính thẩm mỹ, sự tiện nghi và trải nghiệm của người dùng, thường sử dụng các vật liệu đóng tàu nhẹ và cao cấp như hợp kim nhôm hoặc composite. Đối với lĩnh vực quốc phòng, thiết kế tàu quân sự là một bài toán phức tạp hơn cả, phải cân bằng giữa tốc độ, khả năng tàng hình, sức bền kết cấu để chịu đựng các tác động khắc nghiệt, và không gian để tích hợp các hệ thống vũ khí, khí tài điện tử phức tạp. Các công cụ tiên tiến như mô phỏng CFD đóng vai trò quan trọng trong việc kiểm tra và tối ưu hóa các thiết kế chuyên dụng này, giúp dự đoán chính xác hiệu suất của tàu trước khi đưa vào sản xuất.

5.1. Đặc điểm thiết kế tàu chở hàng tàu container và tàu dầu

Thiết kế tàu chở hàng thường tối ưu hóa cho việc vận chuyển hàng hóa một cách kinh tế. Tàu container có kết cấu đặc trưng với các ray dẫn hướng trong hầm hàng và trên boong để cố định container theo tiêu chuẩn ISO, yêu cầu độ chính xác cao trong thiết kế và thi công. Thân tàu thường dài và hẹp để đạt tốc độ cao. Tàu dầu (tanker) lại có thiết kế tập trung vào an toàn. Kết cấu đáy đôi, mạn đôi là yêu cầu bắt buộc theo công ước MARPOL để ngăn ngừa tràn dầu. Hệ thống bơm và đường ống phức tạp được thiết kế để xử lý hàng lỏng một cách an toàn và hiệu quả.

5.2. Sự khác biệt trong thiết kế du thuyền và tàu quân sự

Thiết kế du thuyền là sự giao thoa giữa kiến trúc hàng hải và thiết kế nội thất cao cấp. Hình dáng thân tàu thường được tối ưu cho tốc độ và khả năng đi biển êm ái, với các đường nét thanh thoát và thẩm mỹ. Vật liệu đóng tàu thường là composite hoặc hợp kim nhôm để giảm trọng lượng. Ngược lại, tàu quân sự được thiết kế với mục tiêu thực hiện nhiệm vụ chiến đấu. Ưu tiên hàng đầu là khả năng sống sót, tốc độ, tính linh hoạt và khả năng tích hợp vũ khí. Kết cấu của chúng phải cực kỳ vững chắc, có khả năng chống chịu hư hại và được phân chia thành nhiều khoang kín nước hơn tàu dân sự. Thiết kế hình dáng cũng thường tính đến yếu tố giảm diện tích phản xạ radar (tàng hình).

5.3. Vai trò của mô phỏng CFD trong kiểm tra và tối ưu hóa

Mô phỏng CFD (Computational Fluid Dynamics - Động lực học chất lưu tính toán) là một công cụ phân tích mạnh mẽ. Thay vì phải chế tạo và thử nghiệm nhiều mô hình vật lý tốn kém, các kỹ sư có thể sử dụng CFD để mô phỏng dòng chảy của nước và không khí quanh mô hình tàu ảo trên máy tính. Công cụ này cho phép đánh giá chính xác các thành phần sức cản tàu, phân tích hiệu quả của các thiết bị tiết kiệm năng lượng như mũi quả lê, và tối ưu hóa hình dáng của chân vịt tàu. CFD giúp rút ngắn đáng kể thời gian và chi phí trong giai đoạn nghiên cứu và phát triển, đồng thời mang lại những thiết kế có hiệu suất cao hơn.

Trích đoạn nội dung tài liệu

TRUONG DAI HOC BACH KHOA THANH PHO HO CHI MINH KHOA KY THUAT GIAO THONG BO MON KY THUAT TAU THUY THIET KE TAU GVHD: Tran Van Tao Sinh viên thực hiện: Thượng Công Lập MSSV: G1201864 MUC LUC Chuong 1 NHIEM VU THU THIET KE 4 Chương2 GIỚI THIỆU CHUNG 4 2.1 Cảng Sải Ciờn.2 Cảng Cần Thơ.3 Tuyến đường Sài Gòn - Cần Thơ.4 Thời gian hoạt động. 1201121111 21211 1211 1115112011511 101 111511 KT kh cty 5 Chương 3 THIET KE SO BO 5 3.1 Thông số tàu mẫu.- - S1 SE 1 1121111 1121121111 111112121111 ng ro 5 3.2 Trọng lượng vỏ tàu PỊ.3 Trọng lượng trang thiết bị tàu P%. ng Tn ng ng HH Hee 6 3.4 Trọng lượng buồng máy P¿.5 Trọng lượng thuyền viên, lương thực, thực pham, NUGC NOt Pa.6 Trọng lượng hàng hóa Ps. cece cece ccc cece eececeseeeceeeeceeesseeceteccseeseesensateeseieene 7 3.7 Trọng lượng nhiên liệu, dầu mỡ, nước cấp DU 7 3.8 Phương trình trọng lượng.9 Ước tính trọng lượng.- --- S1 1c 1211212111101 11 5215 0101 1101001010 H1 HH nghe 10 Chương 4 THIẾT KẾ TUYẾN HÌNH 12 Chương 5 SỨC CÁN VÀ CÔNG SUÁT MÁY CHÍNH 12 `.1 Sức cản ma sát của {ầU.2 Sức cản phần phụ.

L1 S11 HH TH HS TH TH TH TH n1 1111111111811 1krku 14 5.4 Sức cản phần đuôi ngập nước.5Sức cản tương quan mô hình và tàu thật. - - k2 121121121121 11210111 1 1 H11 21211 Chương6 BÓ TRÍ CHUNG 19 6. 2c n9 1211211121111 1111 1111011111111 2111 211011112111 E1 2T 2tr re 19 19 Chương 7 ON DINH NGUYEN VEN 7.1 Cae trang that timhe ee.2 Can bang doc va 6n dinh ban dau.3 On dinh theo tidu Chuan CO DAN.1 Moment nghiéng bOI 810.2 Biên độ lắc ngang.-- St TT 1111 1 110121211 121 1tr 7.3 Moment cho phép tới hạn. - L2 2221221112111 121 1211121111511 1811 181111 xe Chuong 8 KET CAU TAU 8.1 Chiều dày kết cầu tôn tàu.2 VUNG Bria TAU -“-31DỤŨỮ.1 Ket cau day don.2 Két cau TOAD.3 Kết cầu boong.--- - sc tt 112112111111 1 1 11012111 1 111 trau 8.

c1 1121111 1111121 111111111111 11 1111111111 111011 11111 KHE ng x kg 8.1 Nẹp đứng vách.2 SOng ding Vache cececccccsscscssesessessesvssessessesvssvsscsrcevseesevsessesevareeesesevesaseveees 36 8.5 Két cau viing mili, ving GuOi tau.6 Kết CAU KDA Cee ccccccccesssesssessesssesvussvsssssssesssesbessessisissssesstetiseseteesssetentssetentecseeess 37 8.7 Module chong u6n cla CO CAUL.1 Cơ cầu chữ T có mép kèm, không khoét 16.2 Cơ cầu chữ L có mép kèm.3 Cơ cầu chữ T có mép kèm, có lỗ khoét.-- ¿52s EEEEE22121EE1EE1212Ecre.8 Bảng tổng hợp quy cách mối hàn. 5-5 S1 1 x1 E121 11111111 1111 ke 42 Tài liệu tham khảo 44 Chuong 1 NHIEM VU THU THIET KE Thiết kê tàu hàng với các yêu câu như sau: 1. Trọng tai 400 tan. Vận tốc khai thác 18 km/h.

Kết cấu vỏ thép. Vùng hoạt động: TPHCM - Cần Thơ, phân cấp tàu sông SI. Số lượng thuyền viên: 4 người. Thiết kế theo QCVN 72:2013/BGTVT.

Dn Chương 2 GIỚI THIỆU CHUNG 2.1 Cảng Sài Gòn Nằm ở hữu ngạn sông Sài Gòn, trực thuộc Tổng công ty Hàng hái Việt Nam. Vị trí cảng. Khu vực cảng nằm giữa hai sông Thị Nghè và Kinh Tô, dài 85 km, sâu 8. Cảng Sài Gòn có chế độ bán nhật triều không đều, chênh lệch bình quân 2.2 Cảng Cần Thơ Nằm ở trung tâm đồng bằng Sông Cửu Long, trực thuộc Tổng công ty Hàng hải Việt Nam.

Vị trí , gồm hai cảng Cái Cui và Hoàng Diệu. Luồng vào cảng dài 65 hải lý, sâu 7. Chế độ bán nhậ triều, chênh lệch bình quân 3. Mớn nước cao nhất cho tàu ra vào 7.3 Tuyến đường Sài Gòn - Cần Thơ Dài khoảng 149 km, quy hoạch cấp II.

Gồm các đoạn: sông Cần Giuộc — kênh Nước Mặn - sông Vàm Cỏ — rạch Lá — kênh Chợ Gạo — rạch Kỳ Hôn — sông Tiền.4 Thoi gian hoat dong Thời gian hoạt động liên tục 24 giờ. Chương 3 THIET KE SO BO 3.1 Thông số tàu mẫu - Thôngkêtàu | Ký Đơnvị | Tàu hàng | Tàu hàng | Tàu hàng | Tàu hàng mầu cùng chủng hiệu 350T 420T 440T 450T loại theo bảng - sau:X Thông số Chiêu dài lớn nhât Lim Jm 35,5 39,0 39,3 40,0 Chiêu dài thiệt kê La m 34,0 36,9 37,4 38,0 Chiêu rộng lớn nhat Bmax |Jm 83 7,4 7,75 7,4 Chiêu rộng thiết kê Bx m 8,1 7,2 7,5 7,2 Chiêu cao mạn H m 2,5 2,6 2,8 2,7 Món nước thiệt kê T m 2,2 2,31 2,45 2,4 Tỷ lệ B/T B/T 3,68 3,12 3,06 3,00 Ty lé L/B L/B 4.3 Ty lé T/H H/T 1,14 1,13 1,14 1,13 Trong tai p ltấn 350 420 440 450 Luong chiếm nước D tan 445 518 565 550 Hệ số béo thể tích Ce 0,738 0,822 0,830 0,838 May chinh YANMAR |CUMMIN |CUMMIN |CUMMIN 5 5 5 Công suật máy PE HP 260 250 290 290 Sô thuyên viên n người 4 4 4 4 3.2 Trọng lượng vô tau P, - chỉ số trọng lượng vỏ tàu đối với tàu hàng cỡ nhỏ theo tài liệu [2] Chọn 3.3 Trọng lượng trang thiết bị tàu P; - chỉ số trọng lượng thiết bị đối với tàu hàng cỡ nhỏ theo tài liệu [2] Chọn 3.4 Trọng lượng buồng máy P; — chỉ số trọng lượng buồng máy, [5] Nguyễn Đức Ân — “ Số tay kỹ thuật đóng tàu thủy”, hệ số khối lượng máy diesel kèm hộp giảm tốc 3.5 Trọng lượng thuyền viên, lương thực, thực phẩm, nước ngọt P¿ trọng lượng thuyền viên. Số thuyền viên 4 người. Trọng lượng trung bình một người cùng vật dụng mang theo là 100 kg.

trọng lượng nước ngọt. Nước ngọt cần cho sinh hoạt mỗi thuyền viên là 100 kg mỗi ngày đêm. Thời gian hoạt động liên tục là l ngày. trọng lượng thực phâm.

Lương thực, thực phẩm tính bình quân là 3 kg người/ngày đêm.6 Trọng lượng hàng hóa P; — theo nhiệm vụ thư thiết kế 3.7 Trọng lượng nhiên liệu, dầu mỡ, nước cấp Ps 3.8 Phương trình trọng lượng Trong đó về đâu Về bên phải có dạng Hai phương trình trên bằng nhau. Sau khi chuyên về ta có dạng phương trình bậc ba của chiều rộng khai triển từ phương trình trên Trong đó: — hệ số hải quân, theo “ Số tay kỹ thuật tàu thủy tập 1”, chọn — theo bảng tàu mẫu, chọn - theo bảng tàu mẫu, chọn - theo bảng tàu mẫu, chọn - theo bảng tàu mẫu, chọn Phương trình mang dạng: Chiều rộng tàu Từ đó xác định các kích thước chính của tàu , chon , chon Lượng chiêm nước của tàu: 3.9 Ước tính trọng lượng Trọng lượng vỏ tàu Trọng lượng trang thiết bị Trọng lượng buồng máy Trọng lượng nhiên liệu Trọng lượng dầu bôi trơn và nước làm mát Trọng lượng nước dẫn Trọng lượng tàu không Trọng lượng dự trữ Chuong 4 THIET KE TUYEN HINH Thiết kế đường hình tàu theo tàu mẫu, giữ nguyên các hệ số đầy thân tàu, thay đối các tỷ lệ kích thước, đồng thời tuân thủ các hệ số đồng dạng. Chiều dải , chiều rong , chiéu chim Chuong5 BÓ TRÍ CHUNG 5.1 Yêu cầu Bồ trí chung tàu đảm bảo những nguyên tắc cơ bản sau đây: - Dung tích các khoang có đủ hay không. - Ảnh hưởng bồ trí các khoang đối với nghiêng dọc, nghiêng ngang và chiều cao trọng tam tau.

- Đảm bảo điều kiện làm việc thuận lợi. - Thuận lợi cho việc dan tau và điều chính trạng thái cân bằng. - Lỗi đi lại dễ dàng và an toàn. - Thiết bị lắp đặt hợp lý, thao tác dễ dàng và an toàn.

- Sinh hoạt thoải mái. - Hình dạng bắt mắt giảm sức cản và hợp lý thiết bị bồ trí.2 Phân khoang Từ sườn 0 đến sườn số 6, bố trí két dẳn, trục lái. Từ sườn 6 đến sườn 15, buồng máy tàu bố trí động cơ chính, két dầu từ sườn 6 đến sườn 9 nằm trong buồng máy. Từ sườn 15 đến sườn 39: khoang chứa hàng.

Từ sườn 39 đến sườn 63: khoang chứa hàng Từ sườn 63 đến sườn 74: khoang mũi, bố trí hầm chứa xích từ sườn 66 đến sườn 68.3 Bồ trí Theo chiều dải, tàu thiết kế được phân thành các khoang chức năng riêng biệt bởi các vách ngăn. Số lượng vách khoang được chọn nhằm bảo đảm tính nổi và ôn định, đồng thời đề thoả mãn nhu cầu về bồ trí. Theo chiều đài tàu thì ta có 4 vách ngăn chính: giữa khoang lái và buồng máy đây, giữa buồng máy và khoang hàng, giữa hai khoang hàng, giữa khoang hàng và khoang mũi. Theo chiều rộng, bố trí 2 vách phân khoang ở khoang lái để bồ trí két dan.

Chương6 SỨC CÁN VÀ CÔNG SUÁT MÁY CHÍNH 6.1 Swe can Ước tính sức cẩn theo phương pháp Holtrop, do pham vi ap dụng của phương pháp phù hợp với tàu theo tài liệu [7] Pham vi áp dụng: Tính sức cản toàn bộ của tàu: Trong đó: : sức cắn ma sat tam phang tinh theo công thức ITTC 1957 : hệ số hiệu chỉnh có tính đến hình dáng tàu : sức cản ma sát tàu : sức cản phần phụ : SỨC cản sóng : sức cản do phần đuôi ngập nước : sức cản tương quan giữa mô hình và tàu thật 6.1 Sức cản ma sát của tàu Trong đó : hệ số sức cản theo công thức [TC 1957 Š: diện tích mặt ướt v: vận toc m/s Với phản ánh chiều dài tàu khi chạy (với ) Diện tích mặt ướt 6.2 Sức cản phần phụ Với: : tính theo công thức ITTC 1957 : điện tích phần phụ : hệ số cho theo bảng Ky lái hoặc bánh lái sau ky lái 1.5-2 Bánh lái sau đuôi tàu 1.5 Bánh lái cân bằng tàu hai chân vịt 2.5-2 Ong bao truc 2.0 Ong bao giá đỡ trục 3.0 Ky ổn định 2.8 qo) Ống đạo lưu 1.4 Ky hông Phan tăng thêm do chân vịt mũi gây ra Với: : đường kính chan vit mũi 6.3 Sức cản sóng : điện tích mặt cắt ngang phần đuôi chìm trong nước : goc vào mũi tau vào nước : hệ sô ảnh hưởng của mũi quả lê tới sức can sóng : diện tích mặt cắt ngang mũi quả lê tại đường vuông góc mũi : chiêu cao tâm diện tích mặt cắt ngang mũi quả lê so với đường chuân 6.4 Sức cản phần đuôi ngập nước : hệ số Froude phụ thuộc chiều chìm lái 6.5 Sức cản tương quan mô hình và tàu thật Bảng tính sức cản tàu từ vận tốc + Thành phan Đơn vị Giá trị 1 | Vận tốc km/h 10 12 14 16 18 20 2_ | Sức can ma sat kG 5.38 3 ig cán do thành phần kG 0.45 4 | Suc can sóng kG 0.58 5 Sức c can cản do phan đuôi kG 10622 | 14873| 19668 | 24936| 30606| 3660.9 ngap nude 8 4 0 0 8 8 6 tc can tương quan mo kG 1.09 eee 7 | Sức cản toàn bộ kG 1068.48 8 | Công suất so bộ PS 39.2 Công suất máy Công suất sơ bộ tại vận tốc khai thác Chọn máy chính diesel thủy hiệu Cummins NT§55-M270 công suất 270 HP để đảm bảo tàu có thê chạy vận tốc lớn hơn vận tốc khai thác trong thời gian ngắn.