ĐỒ ÁN THIẾT KÉ HỆ ĐỘNG LỰC TÀU THỦY - 1 –
12-2010
MỤC LỤC
CHƯƠNG 1. GIỚI THIỆU CHUNG 2
CHƯƠNG 2. TÍNH SỨC CẢN VÀ THIẾT KẾ SƠ BỘ CHONG CHÓNG 15
CHƯƠNG 3. THIẾT KẾ HỆ TRỤC 30
CHƯƠNG 4. CÁC HỆ THỐNG PHỤC VỤ 42
CHƯƠNG 5. BỐ TRÍ THIẾT BỊ BUỒNG MÁY 60
TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI – KHOA TK & CN ĐÓNG TÀU
NGUYỄN ĐỨC TOÀN
LỚP VTT49 – ĐH1
ĐỒ ÁN THIẾT KÉ HỆ ĐỘNG LỰC TÀU THỦY - 2 –
12-2010
CHƯƠNG 1. GIỚI THIỆU CHUNG
1.1. TỔNG QUAN VỀ MÁY TÀU
1.1.1. Loại tàu, công dụng
Tàu hàng khô sức chở 10.500 tấn là loại tàu vỏ thép, kết cấu hàn điện hồ
quang, một boong chính, một boong dâng lái và boong dâng mũi. Tàu được thiết kế
trang bị 01 diesel chính 2 kỳ truyền động trực tiếp cho 01 hệ trục chân vịt.
Tàu được thiết kế dùng để chở hàng khô, hàng bách hóa.
1.1.2. Vùng hoạt động
Ven biển Việt Nam và Đông Nam Á.
1.1.3. Cấp thiết kế
Tàu hàng 10.500 tấn được thiết kế thoả mãn Cấp không hạn chế theo Quy
phạm phân cấp và đóng tàu vỏ thép – 2003, do Bộ Khoa học Công nghệ và Môi
trường ban hành. Phần hệ thống động lực được tính toán thiết kế thoả mãn tương ứng
Cấp không hạn chế theo TCVN 6259 – 3 : 2003.
1.1.4. Các thông số cơ bản phần vỏ tàu
– Chiều dài lớn nhất L
max
= 110,00m.

(4) Qui tắc quốc tế tránh va trên biển, 1972 (COLREG, 72);
(5) Công ước đo dung tích tàu biển, 1969 (TONNAGE, 69);
(6) Nghị quyết của Tổ chức lao động quốc tế (ILO).
1.2. TỔNG QUAN HỆ THỐNG NĂNG LƯỢNG VÀ TRANG TRÍ ĐỘNG LỰC
1.2.1. Bố trí buồng máy
Buồng máy được bố trí từ sườn 08 (Sn8) đến sườn 25 (Sn25). Diện tích vùng
tôn sàn đi lại và thao tác khoảng 25 m
2
. Lên xuống buồng máy bằng 04 cầu thang
chính (02 cầu thang tầng1 và 02 cầu thang tầng 2) và 01 cầu thang sự cố.
Trong buồng máy lắp đặt 01 máy chính và các thiết bị phục vụ hệ thống động
lực, hệ thống ống toàn tàu. Điều khiển các thiết bị được thực hiện tại chỗ trong buồng
máy. Điều khiển máy chính được thực hiện tại chỗ trong buồng máy hoặc từ xa trên
buồng lái. Một số bơm chuyên dụng có thể điều khiển từ xa trên boong chính như
bơm vận chuyển dầu đốt, bơm nước vệ sinh, sinh hoạt, các quạt thông gió
Buồng máy có các kích thước chính:
– Chiều dài: 12,5 m.
– Chiều rộng trung bình: 14,70 m.
– Chiều cao trung bình: 3,50 m.
1.2.2. Máy chính
Máy chính có ký hiệu 6UEC33LSII do hãng MISUBISHI – NHẬT BẢN sản
xuất, là động cơ diesel 2 kỳ, 6 xi lanh, có đầu chữ thập, quét thẳng qua xu páp, tăng
áp bằng TUABIN khí xả, cải tiến lần 2.
1.2.2.1. Các thông số cơ bản của máy chính
– Số lượng 01.
– Kiểu máy 6UEC33LSII.
– Hãng sản xuất MITSUBISHI NHẬT BẢN.
– Công suất định mức, [H] 3400/4624 kW/hp.
– Số vòng quay định mức, [N] 215 rpm.
– Số kỳ, [τ] 2

– Lưu lượng 140 m
3
/h
– Cột áp 20 m.c.n
– Kiểu động cơ điện AC, 3 pha
– Công suất động cơ điện 15 kW
– Số vòng quay động cơ 2950 rpm
– Tần số 50 Hz
2. Bơm nước ngọt làm mát nhiệt độ thấp
– Số lượng 02
– Kiểu Ly tâm nằm ngang
– Lưu lượng 170 m
3
/h
TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI – KHOA TK & CN ĐÓNG TÀU
NGUYỄN ĐỨC TOÀN
LỚP VTT49 – ĐH1
ĐỒ ÁN THIẾT KÉ HỆ ĐỘNG LỰC TÀU THỦY - 5 –
12-2010
– Cột áp 12 m.c.n
– Kiểu động cơ điện AC, 3 pha
– Công suất động cơ điện 15 kW
– Số vòng quay động cơ 2950 rpm
– Tần số 50 Hz
3. Bơm nước ngọt làm mát nhiệt độ cao
– Số lượng 02
– Kiểu Ly tâm nằm ngang
– Lưu lượng 29 m
3
/h

TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI – KHOA TK & CN ĐÓNG TÀU
NGUYỄN ĐỨC TOÀN
LỚP VTT49 – ĐH1
ĐỒ ÁN THIẾT KÉ HỆ ĐỘNG LỰC TÀU THỦY - 6 –
12-2010
– Cột áp 1,8 Mpa
– Kiểu động cơ điện AC, 3 pha
– Công suất động cơ điện 0,75 kW
– Số vòng quay động cơ 750 rpm
– Tần số 50 Hz
7. Bầu làm mát dầu bôi trơn
– Số lượng 01
– Kiểu RX- 125B- NPM- 141
1.2.3. Tổ máy phát điện
Diesel lai máy phát có ký hiệu 6N 165L- EN là diesel 4 kỳ tác dụng đơn, một
hàng xy-lanh thẳng đứng, tăng áp, làm mát gián tiếp hai vòng tuần hoàn, bôi trơn áp
lực tuần hoàn kín, khởi động bằng không khí nén.
1.2.3.1. Các thông số cơ bản của động cơ Diesel lai máy phát
– Số lượng 02
– Kiểu máy 6N 165L- EN
– Công suất định mức, [Ne] 720 hp
– Số vòng quay định mức, [n] 1200 rpm
– Đường kính xylanh, [D] 330 mm
– Hành trình piston, [S] 232 mm
– Số kỳ, [τ] 4
– Số xy-lanh, [Z] 6
1.2.3.2. Các thiết bị kèm theo động cơ Diesel lai máy phát
– Bơm LO bôi trơn máy 01 cụm
– Bơm nước ngọt làm mát 01 cụm
– Bơm nước biển làm mát 01 cụm

– Số lượng 01
– Dung tích 01x 1 m
3
– Kiểu két Rời
1.3.1.5. Két dự trữ dầu DO
– Số lượng 02
– Dung tích 02x 90m
3
– Kiểu két Đáy đôi
1.3.1.6. Két dự trữ dầu HFO
– Số lượng 02
– Dung tích 02x 350 m
3
– Kiểu két Đáy đôi
1.3.1.7. Két dầu đốt hàng ngày DO
– Số lượng 01
– Dung tích 01x 1 m
3
– Kiểu két Liền vỏ
TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI – KHOA TK & CN ĐÓNG TÀU
NGUYỄN ĐỨC TOÀN
LỚP VTT49 – ĐH1
ĐỒ ÁN THIẾT KÉ HỆ ĐỘNG LỰC TÀU THỦY - 8 –
12-2010
1.3.1.8. Két dầu đốt hàng ngày HFO
– Số lượng 01
– Dung tích 01x 6,5 m
3
– Kiểu két Liền vỏ
1.3.1.9. Két nước dãn nở máy chính, máy phụ

– Số vòng quay động cơ 1450 rpm
– Tần số 50 Hz
1.3.2.3. Tổ bơm nước chữa cháy
– Số lượng 01
TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI – KHOA TK & CN ĐÓNG TÀU
NGUYỄN ĐỨC TOÀN
LỚP VTT49 – ĐH1
ĐỒ ÁN THIẾT KÉ HỆ ĐỘNG LỰC TÀU THỦY - 9 –
12-2010
– Kiểu Ly tâm nằm ngang
– Lưu lượng 55/180 m
3
/h
– Cột áp 70/25 m.c.n
– Kiểu động cơ điện AC, 3 pha
– Công suất động cơ điện 37 kW
1.3.2.4. Tổ bơm dùng chung
– Số lượng 01
– Kiểu Ly tâm nằm ngang
– Lưu lượng 55/180 m
3
/h
– Cột áp 70/25 m.c.n
– Kiểu động cơ điện AC, 3 pha
– Công suất động cơ điện 37 kW
1.3.2.5. Tổ bơm nước ngọt sinh hoạt
– Số lượng 02
– Kiểu Ly tâm nằm ngang
– Lưu lượng 5 m
3

– Số lượng 01
– Kiểu Ly tâm nằm ngang
– Lưu lượng 1 m
3
/h
– Cột áp 0,15 Mpa
– Kiểu động cơ điện AC, 3 pha
– Công suất động cơ điện 0,4 kW
1.3.2.9. Bơm tuần hoàn nước ngọt
– Số lượng 01
– Kiểu Ly tâm nằm ngang
– Lưu lượng 25 m
3
/h
– Cột áp 20 m.c.n
– Kiểu động cơ điện AC, 3 pha
– Công suất động cơ điện 3,7 kW
1.3.2.10. Bơm dầu thải LO
– Số lượng 01
– Kiểu Ly tâm nằm ngang
– Lưu lượng 5,5 m
3
/h
– Cột áp 0,49 Mpa
– Kiểu động cơ điện AC, 3 pha
– Công suất động cơ điện 2,2 kW
1.3.2.11. Bơm Ejector
– Số lượng 01
– Lưu lượng 10 m
3

– Số lượng 01
– Kiểu HC80E- 427AS/CX
1.3.3.6. Bầu lọc dầu HFO số 2
– Số lượng 01
– Kiểu AF110- TF- X
1.3.3.7. Bầu lọc dầu HFO số 3
– Số lượng 01
– Kiểu ROT- EF- 14BES
1.3.3.8. Bộ chưng cất nước ngọt
– Số lượng 01
– Lưu lượng 10 ton/ngày
1.3.4. Các thiết bị hệ thống khí nén
1.3.4.1. Tổ máy nén khí
– Số lượng 01
– Kiểu Piston 2 cấp
– Lưu lượng 65 m
3
/h
– Áp suất 24,5 kG/cm
2
– Kiểu động cơ điện AC, 3 pha
– Công suất động cơ điện 18,5 kW
TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI – KHOA TK & CN ĐÓNG TÀU
NGUYỄN ĐỨC TOÀN
LỚP VTT49 – ĐH1
ĐỒ ÁN THIẾT KÉ HỆ ĐỘNG LỰC TÀU THỦY - 12 –
12-2010
1.3.4.2. Bình chứa không khí nén khởi động máy chính
– Số lượng 02
– Dung tích 02x1300 lít

NGUYỄN ĐỨC TOÀN
LỚP VTT49 – ĐH1
ĐỒ ÁN THIẾT KÉ HỆ ĐỘNG LỰC TÀU THỦY - 13 –
12-2010
1.3.5.7. Hộp rồng chữa cháy và thiết bị
– Số lượng 02
– Kiểu Sợi tổng hợp tẩm cao su
– Đường kính đầu phun 13 mm
1.3.6. Các thiết bị buồng máy khác
1.3.6.1. Máy khoan
– Số lượng 01 chiếc
1.3.6.2. Máy mài 2 đá
– Số lượng 01 chiếc
1.3.6.3. Ê tô nguội
– Số lượng 01 chiếc
1.3.6.4. Bàn nguội
– Số lượng 01 chiếc
1.3.6.5. Cửa thông biển buồng bơm chữa cháy sự cố
– Số lượng 01 cửa
1.3.6.6. Cửa thông biển
– Số lượng 02 cửa
1.3.6.7. Tổ điều hoà nhiệt độ buồng đặt bảng điều chỉnh
– Số lượng 01
– Lưu lượng 2400 Kcal/h
1.3.6.8. Bàn ghi nhật ký
– Số lượng 01 Chiếc
1.3.6.9. Bảng điện chính
– Số lượng 01
1.3.6.10. Tay chuông truyền lệnh
– Số lượng 02 bộ

Tàu thiết kế
0,75
5,85
2,04 4,54 1.5 %
Giới hạn
0,65 ÷ 0,8 2,02 ÷ 3,96 4,232 ÷ 6,36 -2% ÷ +3,54%
-
Trong đó : V = L.B.d. C
B
(m
3
) là lượng chiếm nước thể tích của tàu.
-
Tàu thiết kế sườn mũi quả lê, lựa chọn phương pháp Holtrop tính sức cản cho tàu.
2.1.2. TÍNH LỰC CẢN VÀ CÔNG SUẤT KÉO TÀU :
Sức cản toàn bộ :

ATBBwAPPFT
RRRRRkRR ++++++= )1(
10
(KN )
Trong đó :
R
FO
(1+k
1
)_Sức cản ma sát tương đương (KN)
R
APP
_Sức cản phần nhô (KN)

ρ
=
1.025(tấn/
3
m
) - nước mặn
V: tốc độ tàu (m/s)
TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI – KHOA TK & CN ĐÓNG TÀU
NGUYỄN ĐỨC TOÀN
LỚP VTT49 – ĐH1
3
V
L
T
B
B
L
ĐỒ ÁN THIẾT KÉ HỆ ĐỘNG LỰC TÀU THỦY - 16 –
12-2010

Ω
:diên tích mặt cắt ướt của vỏ bao thân tàu (
2
m
)
*/ Hệ số sức cản ma sát tính theo công thức ITTC – 1957

2
0,075
(lg Re 2)

121563,046106,006806,1
)1()()()()(
−
−
∆
ϕ
L
L
L
L
T
L
B
R
= 1,298
Trong đó:
L =110(m) _Chiều dài đường nước
d = 9,2 (m) _Chiều chìm thiết kế của tàu
B = 18,8 (m)_Chiều rộng thiết kế của tàu

ϕ
_ Hệ số béo thân ống tính ở chiều dài đường nước thiết kế L
C
P
=
β
δ
ϕ
=
= 0,7614

C
AP
= 10_Với sườn hình chữ U
V =14269,2 (m
3
)-Lượng chiếm nước của tàu
*/ Ω_diện tích mặt ướt của tàu xác định theo công thức :

(2 ) (0,453 0,4425 0,2862. 0,03467 0,3696. ) 2,38
BT
AB
L T B
T
β δ β α
δ
Ω = + + − − + +
= 3320,62 (m
2
)

Trong đó:A
BT
= 5 (m
2)
:diện tích ngâm nước mũi cầu(quả lê).

δ
= 0,75 _ hệ số béo thể tích

β

S
APP
_Diện tích mặt ướt của phần phụ (m
2
).
1+k
2
_yếu tố hình dáng của phần phụ.
(1+k
2
)
eq
được xác định theo công thức :
(1+k
2
)
eq
=
∑
∑
+
APP
APP
S
Sk )1(
2
= 1,9143
Lập bảng:
Tên bộ phận 1+k
2


[ ]
)cos(exp
2
4
9.0
1521
−−
+∆= FrmFrmgCCCR
w
λρ
Trong đó:
*/
( )
37565.1
07961,1
78613,3.
71
90.2223105
−
−






=
E
i

B
LL
x
B B L
α ϕ
 
∆
 
   
+ − − − −
 
 ÷  ÷
 ÷
    
 
 
= 33,7(
o
)
*/
2 3
exp( 1,89 )C C= −
= 0,85
Hệ số C
3
được tính:

[ ]
=
−+

T
8,0
1
5
−=
= 0,967
A
T
= 6 (m
2
) : Diện tích phần đuôi vuôngngập nước .
*/
=−−
∆
−=
16
3/1
1
79323,475254,10140407,0 C
L
B
LT
L
m
-2,221
Trong đó:

2 3
16
8,07981. 13,6873. 6.984388. . 1,196

2.1.2.4. R
B
_Sức cản áp suất bổ sung do mũi quả lê tạo ra :
)1(
)3exp(11.0
2
5,132
i
BTiB
B
Fr
gAFrP
R
+
−
=
−
ρ
(KN)
Trong đó :
P
B
:liên quan đến chiều sâu ngập nước của mũi tàu :
P
B
= 0,56.
A
BT
.(T
F

TTR
ρ
=
(KN)
Trong đó :A
T
= 5 (m
2
)
Hệ số: C
6
= 0,2(1-0,2.Fr
T
) khi Fr
T
< 5
C
6
= 0 khi Fr
T
≥ 5
Fr
T
= v/ (2g.A
T
/(B+B.C
WL
))
1/2
2.1.2.6. Sức cản bổ sung do tính chuyển từ mô hình sang tàu thực

C
2
= 0,85 : Tính trong phần (2.2.3)
Từ số liệu ta lập được bảng tính lực cản và công suất kéo của tàu như sau:
Bảng 2.1: Tính lực cản và công suất kéo của tàu theo phương pháp Holtrop-Mennen
STT
Đại lượng tính
toán
Đơn vị Các giá trị tính toán
1 v
S
hl/h 12 12.5 13 13.5 14
2 v m/s 6.173 6.430 6.687 6.944 7.202
3 v
2
m
2
/s
2
38.103 41.345 44.719 48.225 51.863
4 Fr - 0.188 0.196 0.204 0.211 0.219
5 C
P
- 0.7614 0.7614 0.7614 0.7614 0.7614
6 lcb %L -3.3 -3.3 -3.3 -3.3 -3.3
7 L
R
m 18.140 18.140 18.140 18.140 18.140
8 c
13

7
0.1709 0.1709 0.1709 0.1709 0.1709
17 i
E
®é 31.38 31.38 31.38 31.38 31.38
18 c
1
4.730 4.730 4.730 4.730 4.730
19 c
3
0.0074 0.0074 0.0074 0.0074 0.0074
20 c
2
0.850 0.850 0.850 0.850 0.850
21 c
5
0.967 0.967 0.967 0.967 0.967
22 c
16
1.196 1.196 1.196 1.196 1.196
23 m
1
-2.221 -2.221 -2.221 -2.221 -2.221
24 c
15
-1.694 -1.694 -1.694 -1.694 -1.694
25 m
4
0.000 0.000 -0.001 -0.002 -0.005
26

A
32 35 38 41 44
37 R
total
kN 205.71 229.65 257.17 288.72 324.60
38 P
E
kW 1270 1477 1720 2005 2338
- Ta có đồ thị quan hệ giữa lực cản và công suất kéo có ích theo vận tốc :
TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI – KHOA TK & CN ĐÓNG TÀU
NGUYỄN ĐỨC TOÀN
LỚP VTT49 – ĐH1
ĐỒ ÁN THIẾT KÉ HỆ ĐỘNG LỰC TÀU THỦY - 21 –
12-2010
Hình 2.1 : Đồ thị sức cản và công suất kéo theo vận tốc
TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI – KHOA TK & CN ĐÓNG TÀU
NGUYỄN ĐỨC TOÀN
LỚP VTT49 – ĐH1
ĐỒ ÁN THIẾT KÉ HỆ ĐỘNG LỰC TÀU THỦY - 22 –
12-2010
2.2. TÍNH CHONG CHÓNG
2.2.1. Chọn vật liệu
- Theo quy phạm phân cấp và đóng tàu biển vỏ thép TCVN 6259-2003
(Bảng 7A/7.3), chọn vật liệu làm chong chóng là hợp kim đồng.
+ Loại: Đồng thau mangan đúc cấp 1.
+ Cấp: HBsC 1
+ Giới hạn chảy:
[ ]
175
≥

T B
V
C Fr
D
= − − =
- Hệ số hút : t = 0.7* w
T
= 0,235
- Hệ số ảnh hưởng của dòng không đều đối với moomen quay và lực đẩy được
lấy : i
T
=1 ; 1/i
Q
=1+ 0,125(w
T
-0,1) =1,029
- Hiệu suất ảnh hưởng của thân tàu
1 1
. 1,185
1 w
H
T Q
t
i
η
−
= =
−
- Ở tốc độ 12,5 knot , ta xác định được R
TB

=
[ ]
2/3
3
0 ax
min
2/3
3
4
10. .
0.24.(1,08 )
.
4 10.1,15.303,13
0.24.(1,08 0,167). 0,52
3,3.0,08 6.10
E
H
m
A Z mT
d
A D
δ σ
   
= −
 ÷  ÷
   
 
= − =
 ÷
 

Lực đẩy của chong chóng T = 303,13 kN
Số chong chóng Zp = 1
Áp suất khí quyển Pa = 101 kN/m
2
Tỉ trọng nước biển γ = 10 kN/m
3
Độ ngập sâu của trục hs = d – 0,55D
sb
7,385 m
Áp suất hơi bão hòa Pv = 2,3 kN/m
2
- Chọn tỉ số đĩa A
E
/Ao = 0,7
2.2.6. Tính toán chong chóng, đảm bảo tốc độ tàu đã cho :
- Vận tốc tàu V
s
= 12,5 knot hay v = 6,425 m/s
- Vận tốc dòng chảy đến chong chóng :
.(1 w ) 6,425.(1 0,335) 4,27( / )
A T
v v m s= − = − =
- Kết quả tính toán chong chóng được thể hiện trong bảng sau :
TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI – KHOA TK & CN ĐÓNG TÀU
NGUYỄN ĐỨC TOÀN
LỚP VTT49 – ĐH1
ĐỒ ÁN THIẾT KÉ HỆ ĐỘNG LỰC TÀU THỦY - 24 –
12-2010
Bảng 2.2 : Tính toán chong chóng đảm bảo tốc độ đã cho
- Theo kết quả tính toán , ta xây dựng được đồ thị biểu diễn quan hệ P