CHƯƠNG 1
GIỚI THIỆU CHUNG
1
ĐẶT VẤN ĐỀ
1. Tính thời sự của đề tài
Trong quá trình thiết kế một con tàu, việc thiết kế trang trí hệ thống động lực
ảnh hưởng rất lớn tới tính kinh tế trong quá trình đóng mới và khả năng hoạt
động của tàu. Nếu việc thiết kế trang trí hệ thống động lực tàu được thiết kế
hợp lý thì thuận tiện cho quá trình đóng mới và đạt hiệu quả cao và tính tinh
cậy cao khi hoạt động. Còn nếu khi thiết kế trang trí hệ thống động lực tàu thủy
chưa phù hợp thì sẽ ảnh hưởng không nhỏ tới quá trình thi công và khả năng
hoạt động của tàu. Chính vì lý do đó, công việc thiết kế trang trí hệ thống động
lực tàu thủy luôn đặt ra nhiều vấn đề cần giải quyết nhất là khi ở Việt Nam,
trang thiết bị và cơ sở vật chất còn thiếu và yếu thì việc cải tiến công việc thiết
kế trang trí cũng được cần giải quyết. Làm được việc này sẽ dần hiện đại hóa
công tác thiết kế tàu thủy nói chung và thiết kế trang trí hệ thống động lực nói
riêng.
Sau khi học môn “Thiết kế hệ thống động lực tàu thủy” em được giao đề
tài:
THIẾT KẾ TRANG TRÍ HỆ THỐNG ĐỘNG LỰC
TÀU HÀNG 7600 TẤN LẮP MÁY MAK 8M25C
2. Mục đích của đề tài
Nhằm thiết kế trang trí hệ thống động lực cho tàu hàng tải trọng 7600 tấn và
xây dựng chương trình tính dao động xoắn hệ trục tàu thủy theo công thức thực
nghiệm cho kết quả chính xác mà không phải dùng phương pháp tra đồ thị và
phương pháp giải phương trình bằng phương pháp đồ thị.
3. Nội dung nghiên cứu
Thiết kế trang trí hệ thống động lực cho tàu hàng tải trọng 7600 tấn thỏa mãn
các yêu cầu của quy phạm phân cấp và đóng tàu biển vỏ thép – 2003 (TCVN –
6259 : 2003) do Bộ khoa học công nghệ và môi trường ban hành đồng thời
nghiên cứu tính toán dao động xoắn hệ trục tàu thủy theo phương pháp của từ

= 0,75
- Máy chính MAK 8M25C
- Công suất H = 2540/(3454)kw/(hp)
- Vòng quay N = 720 rpm
-Hộp số có tỉ số truyền động i = 2,862:1
-Lượng chiếm nước của tàu D = 9729 tons
1.1.4. LUẬT VÀ CÔNG ƯỚC ÁP DỤNG
[1]– Quy phạm phân cấp và đóng tàu biển vỏ thép – 2003. Bộ Khoa học
Công nghệ và Môi trường.
[2]– MARPOL 73/78 (có sửa đổi).
[3]– Bổ sung sửa đổi 2003 của MARPOL.
3
[4]–Công ước quốc tế về an toàn sinh mạng con người trên biển,
1974(SOLAS 74).
[5]–Công ước quốc tế về ngăn ngừa ô nhiễm biển do tầu gây ra, 73/78
(MARPOL, 73/78).
[6]– Quy tắc tránh va trên biển, 1972 (COLREG, 72)
[7]–Công ước đo dung tích tàu biển (TONNAGE,69)
1.2. TỔNG QUAN VỀ TRANG TRÍ ĐỘNG LỰC
1.2.1. BỐ TRÍ BUỒNG MÁY
Buồng máy được bố trí từ sườn 08 (Sn08) đến sườn 25
(Sn25).Chiều dài một khoảng sườn là 0,74 m.
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 kích thước chính :
Chiều dài : 12,5 m

1.2.4. TỔ MÁY PHÁT ĐIỆN
1.2.4.1. Diesel lai máy phát
Diesel lai máy phát có ký hiệu 6L 16/24 (MAN B&W), 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
– Số lượng 02
– Kiểu máy 6L 16/24
– Công suất định mức, [Ne] 484 kW
– Vòng quay định mức, [n] 1000 rpm
– Số kỳ, [τ] 4
– Số xy-lanh, [Z] 6
– Đường kính xi lanh , D 160 mm
– Hành trình piston , S 240 mm
1.2.4.3. Thiết bị kèm theo mỗi tổ máy phát điện
– Bơm LO bôi trơn máy 01
– Bơm nước ngọt làm mát 01 cụm
– Bơm nước biển làm mát 01 cụm
– Bầu làm mát dầu nhờn 01 cụm
5
– Bầu làm mát nước ngọt 01 cụm
– Máy phát điện một chiều 01 cụm
– Mô-tơ điện khởi động 01 cụm
\
6
CHƯƠNG 2:
TÍNH SỨC CẢN VÀ THIẾT KẾ
SƠ BỘ CHONG CHÓNG
7
2.
1- SỐ LIỆU BAN ĐẦU

] 1,16 0,33-1,5
2.2.2- Công thức xác định sức cản theo Pamiel
Công suất kéo theo Pamiel:

3
0
.
EPS
.
S
DV
L C
=
(hp)
Trong đó:
V
S
– Tốc độ tàu tương ứng với giá trị EPS cần xác định, (m/s) ;
D – Lượng chiếm nước của tàu, (tons);
L –Chiều dài tàu thiết kế, (m);
C
0
–Hệ số tính toán theo Pamiel.
8
Bảng 2.2 : Bảng kết quả xác định súc cản tàu theo
Pamiel
№ Đại lượng xác
định
Công thức tính Kết quả
1 Tốc độ tính toán

L
VV
S
ϕ
=
1
0,58 0,633 0,686 0,738
7 Hệ số tính C
p
, theo
đồ thị
( )
ϕ
,
1
VfC
p
=
92 93 94 95
8 Hệ số hình dạng X
1
Cho một đường
trục
1 1 1 1
9 Hiệu chỉnh chiều
dài tàu
λ
Do L > 100m 1 1 1 1
10 Hệ số tính theo
Pamiel C

R
75
=
18248 21482 24944 28624
9
Hình 2.1 : Đồ thị sức cản
2.1.2. Xác định sơ bộ tốc độ tàu cho thiết kế chong chóng.
Hiệu suất chong chóng (lấy gần đúng)
P
η
=0,55
Hiệu suất đường trục (lấy gần đúng)
t
η
= 0,97
Dự trữ công suất máy chính 10% Ne
Công suất máy chính Ne =3454 (hp)
Công suất kéo của tàu EPS = 0,9.Ne.
P
η
.
t
η
Kết quả EPS = 1658,44 (hp)
Tương ứng trên đồ thị ta có :
R
t
= 20540 (kG)
V
S

chọn K
t
= 0,7
Vậy t = 0,7. 0,3 = 0,21
2.3.5- Chọn số cánh chong chóng:
11
Bảng 2.3 Bảng tính chọn số cánh chong chong
stt Đại lượng tính
Ký
hiệu
Đơn vị Công thức tinh Kết quả
1 Vận tốc tàu V
hl/h
m/s
Theo kết quả phần A
11,72
6,024
2 Hệ số béo thể tích
δ
0,75
3
Hệ số dòng hút
dòng theo
Dòng theo
Dòng hút
Ψ
t
Theo Schiff Bauka
Ψ = 0,7 . δ - 0,05
t = 0,7. Ψ

t
R
kG Tra đồ thị sức cản 20540
8
Lực đẩy chong
chóng
P kG
(1 )
t
R
P
t
=
−
30772
9
Hệ số lực đẩy
theo vòng quay
K
n
’
'
4
.
p
n
V
K
P
n

A
A








=






==
δ
θ
Trong đó:
m’, C’ là hệ số thực nghiệm
m’: là hệ số phụ thuộc vào chế độ điều kiện làm việc của chong chóng;
Với tàu đang thiết kế m’= 1,15
12
C’: là hệ số phụ thuộc vào vật liệu chế tạo chong chóng; với chong chóng
bằng đồng C’ = 0,055
D: Đường kính sơ bộ của chong chóng. Chọn D = (0,1 – 0,8)d
Với d : là chiều chìm trung bình của tàu T= 6,9 m
chọn D

= =
 
 ÷
 
 
Chọn θ = 0,55
2.3.7 Xác định các thông số kỹ thuật của chong chóng để sử dụng hết
công suất
13
Bảng 2.4 Bảng tính chong chóng sử dụng hết công suất.
stt Đại lượng Tính
Ký
hiệu
Đơn
vị
Công thức
tính
Kết quả
1
Tốc độ tính
toán
V
S
knot
Dự kiến thiết
kế
11,5 11,72 12
2 Vận tốc tàu
'
s

−
29558 30771 32210
6
Hệ số lực đẩy
chong chóng
theo vòng quay
'
n
K
'
4
p
n
p
V
K
P
n
ρ
=
0,3779 0,381 0,386
7
Tỷ số bước
thiết kế
p
λ
'
( )
p n
f K

D
m
'
.
p
opt
P
V
D
n
λ
=
2,852 2,86 2,922
1
0
Hệ số K
1
K
1
1
2 4
. .
opt
P
k
n D
ρ
=
0,268 0,276 0,242
11

k
η
1
1
k
t
η
ψ
−
=
−
%
1,27 1,27 1,27
14
Hiệu suất
chong chóng
làm việc sau
tàu
η
.
p k
η η η
=
0,56 0,554 0,544
15
Công suất tiêu
thụ chong
chóng
'
p

'
p p
p
N N
N
N
−
∆ =
7,89 1,23 7,8
Kết Luân : ∆ = 1,23 % < 3 % nên vận tốc thiết kế của tàu là v = 11,72 (knots)
2.3.8 Nghiệm lại tỉ số truyền theo điều kiện xâm thực
Điều kiện xâm chống xâm thực:
θ ≥θ’’
min
=130.ξ
1
c
1
k
P
(n
p
.D
p
)
2
Trong đó :.
ξ
1
Hệ số đặc trưng cho chế độ làm việc của chân vịt .Chọn ξ

s
Độ ngập sâu chong chóng so với mặt thoáng: H
b
= 0,75.d = 6
P
d
: Áp suất hơi bão hoà ,ở 20
0
C thì P
d
= 238 kG/m
2

γ Trọng lượng riêng của nước γ = 1025 KG/m
3
vậy P
1
= 10330 + 1025.6 – 238 = 16242 KG /m
2
15
=> θ’’
min
= 0,351<0,55
Kết luận : Chong chóng thoả mãn điều kiện xâm thực
2.3.9- Tính trọng lượng chong chóng
Theo Kopijcki
G =
0,6 0,6
3 4 2
0

chóng
m
γ
kg/m
3
Theo vật liệu 8600
2
Đường kính
chong chóng
D m Theo tính toán 2,86
3
Số cánh chong
chóng
Z Theo tính toán 4
4
Đường kính củ
chong chóng
d
0
m (0,14-0,22).D 0,44
5 Tỉ số đĩa
θ
Theo tính toán 0,55
6
Chiều rộng tại
cánh 0,6R
b
0,6
m
0,6

d
2
m d
2
= 0,125.D 0,358
10
Độ côn phía sau
củ chong chóng
K 1:12
11
Đường kính phía
sau củ chong
chóng
d
1
m
1 2
12
l
d d= −
0,29
12
Trọng lượng
chong chóng
G kg
0,6
3
4
0,6
4

2103
17
CHƯƠNG 3
TÍNH THIẾT KẾ HỆ TRỤC
18
3.1. DỮ KIỆN PHỤC VỤ THIẾT KẾ
3.1.1.Máy chính
_ Công suất định mức của máy: H = 2540 kW
_ Vòng quay định mức của máy: N = 720 v/p
_ Hộp số có tỉ số truyền động i = 2,862:1
_ Vật liệu làm hệ trục: Thép rèn 35 (KSF60)
+ Giới hạn bền kéo T
s
= 590 N/mm
2
+ Giới hạn chảy T
c
= 320 N/mm
2
+ Giới hạn mỏi T
m
= 208 N/mm
2
+ Độ cứng HB > 180 Rw
+ Hệ số đàn tính E = 2,1.10
6
kG/cm
4
+ Tỷ trọng γ = 7,85.10
-3

= (0,12÷ 0,17)D
0pt
= (336÷476) . Chọn l
mũ
= 400 mm
- Chọn kiểu làm kín phía lái là kiểu simplex.của hãng : Compact loại A được
thiết kế dành cho các loại tàu nhỏ.Với đường kính chân vịt 300 mm chọn
được loại làm kín như sau :

φ
φ
φ
φ
φ
φ
φ
Hình 2.1. Kết cấu bộ làm kín trước simplex hãng Compact loại A
φ
φ
φ
φ
φ
φ
φ
φ
Hình 2.2. Kết cấu bộ làm kín sau simplex hãng Compact loại A
A W
min-
max
B C D E F G H I K L 0 P Q R S

- Với mục đích tạo ra một hệ trục đặt trong mặt phẳng dọc tâm tàu, hệ trục
được đặt song song và cách đường cơ bản 2500 mm.Nên ta bố trí máy
chính trên bệ máy cao 450 mm .Mặt bích ra của động cơ tại sườn sn 14.
- Vậy hệ trục có thông số cơ bản sau :
Góc lệch so với đường cơ bản :
0
o
λ
=

Chiều dài : l
total
= 7654 mm
3-Bố trí hệ trục
a .Đường kính trục chong chóng.
Theo quy phạm thì đường kính các trục chong chóng cũng như trục trung
gian được tính bằng công thức:
3
1
560
100.
160
tg
s
H
d k K
N T
 
≥
 

1 Công suất tính toán H kw Theo lý lịch máy
2540
2 Vòng quay của trục chong
chóng ở công suất liên tục
lớn nhất.
N v/ph Theo lí lịch máy
252
3
Hệ số tính toán đường kính
trục.
k
2
- Xác định theo bảng 1,26
4
Hệ số xét đến trục rỗng
K _ Với trục đặc 1,0
5
Giới hạn bền kéo danh
nghĩa của vật liệu làm trục
T
s
N/mm
2
Với trục là thép C35 590
6
Đường kính tính toán của
trục chong chóng
d
s
mm

Công thức - nguồn
gốc
K.
quă
(1) (2) (3) (4) (5) (6)
1 Công suất tính toán H kw Theo lý lịch máy 2540
2
Vòng quay của trục chong
chóng ở công suất liên tục
lớn nhất.
N v/ph Theo lí lịch máy 252
3
Hệ số tính toán đường kính
trục.
k
2
- Xác định theo bảng 1,00
22
4
Hệ số xét đến trục rỗng
K _ Với trục đặc 1,0
5
Giới hạn bền kéo danh
nghĩa của vật liệu làm trục
T
s
N/mm
2
Với trục là thép C35 590
6

Bảng 3.1. Tính chiều dày áo bọc trục
№ Hạng mục tính
Ký
hiệu
Đơn vị Công thức - Nguồn gốc Kết quả
1
Đường kính tính toán
quy định của trục
chong chóng
d
s
mm Đã tính
3
280
2
Vật liệu chế tạo áo bọc
trục

Theo thiết kế (Xem bản vẽ
Toàn đồ trục chong chóng)
Đ
Đồng
thanh
3
Chiều dày lớp áo bọc
bằng đồng thanh tại cổ
trục theo tính toán
t
1
mm

H kW
Được xác định theo lý
lịch máy
2540
2
Vòng quay của trục
chong chóng ở công
suất liên tục lớn nhất
N rpm
Được xác định theo lý
lịch máy
252
3
Hệ số tính toán đường
kính trục
k
1
_
Được xác định theo 6.2.9-
4, [1]
1,0
4
Hệ số xét đến trục
rỗng
K _ Theo 6.2.9-4, [1] 1,0
5
Giới hạn bền kéo danh
nghĩa của vật liệu trục
T
s

b mm
0
.22,0 db =
61,6
10 Chiều dầy bích nối b mm Thiết kế chỉ định 65
Kết luận: Chọn chiều dày bích nối trục là 65 mm.
Bulông bích nối trục
Bảng 3.3. Tính bu lông bích nối trục
№ Hạng mục tính
Ký
hiệu
Đơn
vị
Công thức - Nguồn gốc Kết quả
1 Vật liệu bu-lông Thiết kế chỉ định SF45
24
№ Hạng mục tính
Ký
hiệu
Đơn
vị
Công thức - Nguồn gốc Kết quả
2
Đường kính trục
chong chóng
d
s
mm Theo thiết kế 280
3 Số bulông n Chiếc Thiết kế chỉ định 8
4 Đường kính vòng chia D mm (1,56-1,75)D

)160(
.65,0
3
0
+
46,15
8 Đường kính thiết kế d
b
mm Thiết kế chỉ định 50
Kết luận: Chọn đường kính của bu lông bích nối trục là 50 mm.
Chiều dài bạc đỡ
Bảng 3.4. Tính chiều dài bạc đỡ
№ Hạng mục tính
Ký
hiệu
Đơn
vị
Công thức - Nguồn gốc Kết quả
1 Vật liệu làm bạc trục Thiết kế chỉ định Cao su
2
Đường kính tính toán
trục chong chóng
d
s
m
mm
Mục 3.1-6 247
3
Chiều dài tối thiểu bạc
đỡ sau cùng trục