TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐHQG TPHCM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐHQG TPHCM
KHOA KỸ THUẬT GIAO THÔNG KHOA KỸ THUẬT GIAO THÔNG
BỘ MÔN KỸ THUẬT TÀU THỦY BỘ MÔN KỸ THUẬT TÀU THỦY

LÊ HOÀNG CHÂN – HOÀNG HỮU CHUNG

LÊ HOÀNG CHÂN – HOÀNG HỮU CHUNG

HƯỚNG DẪN THIẾT KẾÁ TRANG BỊ ĐỘNG
LỰC TÀU THUỶ
HƯỚNG DẪN THIẾT KẾÁ TRANG BỊ ĐỘNG
LỰC TÀU THUỶ

không hạn chế. 18
2. THIẾT KẾ CHÂN VỊT 21
2.1 Chọn số cánh chân vòt và tỉ lệ mặt điã 21
a. Chọn số cánh chân vòt: 21
b. Tỷ lệ mặt điã 21
2.2 Tính hệ số dòng theo và hệ số lực hút 22
a. Hệ số dòng theo: 22
3
b. Hệ số lực hút 23
2.3 Thiết kế chân vòt. 25
a. Bài toán 1: Thiết kế chân vòt theo chế độ chạy tự do, đường kính không hạn
chế 25
b. Bài toán 2: Thiết kế chân vòt theo chế độ kéo 26
3. THIẾT KẾ HỆ TRỤC TÀU THỦY 29
3.1 Phương pháp tính kích thước cơ bản hệ trục tàu thủy 29
a. Kích thước cơ bản hệ trục tàu biển 29
b. Kích thước cơ bản hệ trục tàu sông 31
3.2 Bố trí hệ trục 33
a. Tính momen uốn và phản lực tại các gối đỡ trục 34
b. Nghiệm bền hệ trục 35
3.3 Bài toán ví dụ: 37
4. TÍNH CHỌN CÁC THIẾT BỊ VÀ HỆ THỐNG ĐƯỜNG ỐNG 51
4.1 Tính chọn thiết bò buồng máy 51
a. Hệ thống dầu đốt 51
b. Hệ thống dầu bôi trơn 51
c. Hệ thống chữa cháy 52
4.2 Hệ thống đường ống 52
a. Hệ thống hút khô, dằn tàu 52
b. Hệ thống thông gió buồng máy 53
PHỤ LỤC

các bản vẽ mẫu về bố trí buồng máy.
Chúng tôi xin chân thành cảm ơn các giáo sư Nguyễn Đức Ân, Trần văn Phương, thạc sỹ Lê
hồng Việt đã cung cấp bài giảng, tư liệu tham khảo, cũng như đóng góp nhiều ý kiến xây dựng
và hoàn chỉnh tài liệu này. Mặc dù đã rất cố gắng, nhưng với trình độ và năng lực có hạn nên
việc biên soạn tập “Hướng dẫn thiết kế thiết bò và hệ động lực tàu” chắc chắn còn nhiều thiếu
sót, chúng tôi rất mong nhận được sự đóng góp ý kiến của các đồng nghiệp, quý bạn đọc để tài
liệu được hoàn chỉnh hơn.

Tp. Hồ Chí Minh, ngày 27 tháng 10 năm 2001

Nhóm tác giả.
5
Chương I. NHỮNG VẤN ĐỀ CƠ BẢN TRONG THIẾT KẾ TRANG TRÍ HỆ ĐỘNG
LỰC TÀU THỦY
1. PHƯƠNG PHÁP THIẾT KẾ VÀ BỐ TRÍ BUỒNG MÁY
1.1 Các nhiệm vụ cơ bản được giải quyết khi thiết kế bố trí thiết bò năng lượng tàu

Thể tích buồng máy phải nhỏ nhất trên cơ sở đảm bảo mật độ bố trí thiết bò thích hợp.

Việc bố trí phải dự đònh vạch tuyến ống dẫn và cáp điện hợp lý, phục vụ máy móc và
các trang thiết bò khác phải tiện lợi, có tính đến các yêu cầu kỹ thuật an toàn cũng
như việc tiến hành các công việc sửa chữa với chi phí lao động và thời gian ngắn
nhất.

Việc bố trí các trang thiết bò năng lượng tàu, đường ống cáp điện phải phù hợp với
nhau và phải đảm bảo công nghệ lắp ráp.

Việc bố trí phải đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật và thẩm mỹ.
1.2 Trình tự thiết kế và bố trí buồng máy tàu
Nhằm đáp ứng đầy đủ các điều kiện kể trên, việc thiết kế bố trí buồng máy phải được

chọn tàu thật làm mẫu, người ta tiến hành phân tích cách bố trí thiết bò năng lượng và
cải tiến cách bố trí để xây dựng bản vẽ bố trí thiết bò năng lượng cho tàu thiết kế.
2. THIẾT KẾ BỐ TRÍ THIẾT BỊ TRONG BUỒNG MÁY

Vò trí buồng máy được chọn ngay trong quá trình thiết kế thân tàu. Nó có thể ở phần
đuôi, phần giữa hay phần mũi tàu. Khi buồng máy nằm ở phần đuôi thì cho phép
nhận được hệ trục ngắn, thuận tiện cho việc bố trí khoang hàng và thao tác khai thác
xếp dỡ. Tuy nhiên, lúc này tàu không đảm bảo độ nghiêng dọc yêu cầu khi taù không
đủ hàng, chiều dài và thể tích buồng máy lớn do sự tóp lại của vòm đuôi, khó đảm
bảo tính chống chìm của buồng máy, khó đảm bảo điều kiện sống trong buồng máy
do sự tăng biên độ và gia tốc chuyển động thẳng đứng khi có sóng lừng và độ ồn,
rung động tăng lớn khi chân vòt hoạt động.

Khi buồng máy ở giữa tàu và nhích về phía mũi cho phép giải quyết được nhược
điểm nghiêng dọc, cho phép phân bố tải trọng trên vỏ đều hơn. Tuy nhiên, hệ trục
dài do đó phải mất thể tích để bố trí hầm trục.

Trong trường buồng máy được bố trí ở vò trí trung gian thì cho phép khắc phục được
nhược điểm của hai phương án bố trí trước.

Kích thước nhỏ nhất cần thiết của buồng máy được quyết đònh bởi số lượng và kích
thước của các thiết bò chủ yếu như: máy chính,trạm điện tàu và các cụm chi tiết khác.

Việc bố trí trang thiết bò trong buồng máy phải căn cứ vào số lượng trang thiết bò, vò
trí buồng máy và phải tuân thủ các qui đònh của qui phạm đóng tàu, qui tắc an toàn
kỹ thuật và tiêu chuẩn vệ sinh.
2.1 Các yêu cầu chung của việc bố trí trang thiết bò buồng máy

Tùy theo chiều cao buồng máy mà trang thiết bò được bố trí một tầng hay nhiều tầng
nhưng phải đảm bảo đủ diện tích làm việc cho người phục vụ

thì các khoang hàng sẽ bò giảm thể tích đáng kể.

Để đi lại phục vụ máy móc trong buồng máy, người ta bố trí sàn kim loại dạng tấm
có gân gờ, tháo rời được. Chúng được ghép với khung giàn, liên kết với kết cấu vỏ
tàu. Kết cấu boong buồng máy phải đảm bảo việc tháo dỡ dể dàng máy chính và các
thiết bò khác qua giếng máy hoặc cửa khoang tháo dỡ được.

Nếu trang thiết bò bố trí cao hơn sàn 2m thì cần trang bò sàn kim loại rộng ít nhất
450mm và có lan can chắc chắn với chiều cao ít nhất là 900mm.

Qui phạm qui đònh: máy chính và máy phụ phải được bố trí sao cho từ trạm điều
khiển và từ chổ vận hành máy có lối đi tự do đến lối ra khỏi buồng máy. Chiều rộng
lối đi lại không nhỏ hơn 600mm và chiều cao không nhỏ hơn 1,900mm. Khoảng cách
giữa các động cơ Diesel không được nhỏ hơn 1m khi trang bò điều khiển từ xa thì cho
phép không nhỏ hơn 800mm.

Mỗi buồng máy có ít nhất 2 lối ra, một trong các lối ra đó có thể đi qua cửa kín nước
vào buồng có lối ra độc lập, còn lối ra thứ 2 phải lên thẳng boong hở và được bố trí 2
bên mạn đối diện nhau và cách nhau càng xa càng tốt. Chiều rộng cầu thang tối thiểu
là 560mm với chiều rộng bậc thang ít nhất là 100mm và có gân chống trượt. Cầu
thang phải được đặt nghiêng so với phương thẳng đứng là 30
0
. Cho phép sử dụng cầu
thang bằng thép bố trí thẳng đứng rộng 300mm và khoảng cách giữa các bậc thang tối
đa là 250mm . Kích thước của khoảng không giếng máy, trong đó có bố trí cầu thang
không được nhỏ hơn 600x600mm.
8

Cần bọc cách nhiệt che chắn các cụm máy móc, dụng cụ và đường ống mà nhiệt độ
của nó có thể lên tới 600C và có thể gây nguy hiểm cho người vận hành. Tại các vò

thẳng dọc tàu, vuông góc với mặt phẳng cắt dọc giữa và thẳng đứng. Việc bố trí phụ
tùng và mối nối đường ống phải đảm bảo dễ tiếp cận và có khả năng thực hiện việc
sửa chữa mà không phải tháo dở các trang thiết bò kế cận.

Các tuyến dẫn cáp điện trong buồng máy được bố trí cao trên mặt sàn, trên trần.
Trong trường hợp thật cần thiết phải đặt dưới sàn thì cáp phải đặt trong ống kim loại
hoặc máng dẫn cáp kín.

Qui phạm qui đònh: việc đặt cáp điện phải cách xa nguồn nhiệt ít nhất là 100mm,
cách các két đáy đôi, két nhiên liệu, dầu nhờn ít nhất là 50mm, và cách tôn vỏ, vách
kín nước, vách chống cháy và boong ít nhất 20mm.
d. Bố trí trang thiết bò của trạm điện tàu

Một cách tổng quát nhất, ở trên tàu, thì những thiết bò tiêu thụ năng lượng ở các dạng
cơ năng nhiệt năng và điện năng để hoạt động hoặc thực hiện các chức năng của
chúng thì được gọi là các hộ tiêu thụ năng lượng.
9

Thông thường trên các tàu lớn, được trang bò ở mức độ tự động hóa cao thì điện năng
là nguồn năng lượng chính của các hộ tiêu thụ năng lượng trên tàu. Các hộ tiêu thụ
điện cho phép áp dụng điều khiển từ xa và tự động hoá dễ dàng, có tính cơ động cao
và thuận tiện điều khiển, chỉ tiêu kích thước, khối lượng cùng chỉ tiêu kinh tế tốt.

Công dụng của trạm điện tàu:

Trạm điện tàu dùng để cung cấp điện năng cho các hộ tiêu thụ, đảm bảo việc điện
khí hoá các hộ tiêu thụ ở tất cả các chế độ làm viậc của tàu.

Trên các tàu hiện đại, việc điện khí hoá trang thiết bò phụ của tbnl tàu, của hệ thống
chung toàn tàu, các phương tiện tự động điều khiển và thông tin liên lạc ở mức độ

Các bảng phân phối điện của trạm điện thường được đặt trên sàn và đảm bảo lối đi ở
mặt trước và mặt sau có chiều rộng cần thiết. Trong trường hợp có trạm điều khiển
tập trung của thiết bò năng lượng thì bảng phân phối điện chính có thể được đặt trong
buồng của trạm này.
Qui phạm qui đònh:
10

Bảng phân phối điện có chiều dài hơn 1.2m thì nên đặt đứng độc lập và có lối đi phiá
sau.

Lối đi trước và sau bảng điện có chiều dài đến 3m phải có chiều rộng tối thiểu là
600mm và bảng điện có chiều dài hơn 3m là 800mm.

Khoảng cách phiá sau bảng phân phối điện kiểu độc lập có những phần để hở có
điện phải có rào che chắn và cửa ra vào. Cửa phải có kết cấu sao cho từ bên trong đi
ra dù cửa có bò khoá vẫn có thể mở được mà không cần chìa. Phải có chốt đònh vò cửa
ở vò trí mở.

Ở bảng phân phối điện có chiều dài lớn hơn 3m phải bố trí ít nhất 2 cửa ra vào bảng
điện ở phiá sau và cách xa nhau.
e. Hệ thống hút khô

Hệ thống hút khô có khả năng đảm bảo việc hút khô nước đọng trong các khoang tàu
trong quá trình hoạt động của con tàu.

Bơm hút khô thường là bơm ly tâm tự hút, bơm phun tia hoặc bơm tay.

Quy phạm quy đònh trên các tàu tự hành có công suất > 300ml phải có ít nhất hai bơm
hút khô được truyền động . trên các tàu có chiều dài L ≤ 25m thì một trong các bơm
hút khô có thể được dẫn động từ máy chính còn bơn thứ 2 có thể là bơm tay hoặc


Nên bố trí van thông biển ở phiá mũi buồng máy, cách xa chân vòt để tránh hút phải
không khí vào hệ thống làm mát khi tàu làm việc ở hành trình lùi và phải bố trí cách
xa miệng xả phân, ở mạn đối diện.
g. Thông gió và điều hòa không khí trong buồng máy

Sự toả nhiệt, tạo ẩm cũng như sự nhiễm bẩn không khí được đặt trưng bởi khí độc, hơi
và bụi nhiên liệu và dầu nhờn, làm xấu đáng kể thành phần môi trường không khí
bên trong buồng máy.

Sự nhiễm bẩn không khí do hơi và sự rò rỉ qua các thiết bò, chi tiết và đường ống
không kín, do sự bốc hơi của các sản phẩm dầu mỏ ở nhiệt độ cao trong buồng máy.
Đôi khi khí xả hoặc khí lò được hút trở lại buồng máy qua hệ thống thông thông gió
do màn khói phủ boong trong vùng nhận không khí của hệ thống thông gió.

Chế độ ẩm nhiệt của buồng máy được đặt trưng bởi nhiệt độ cao của không khí, đến
400C. nhiệt độ trong buồng máy đặt biệt cao khi tàu hoạt động trong vùng nhiệt đới
như ở nước ta, lúc này độ ẩm tương đối của không khí trong buồng có thể đạt tới (80-
85)%. Cường độ tỏa nhiệt trên diện tích làm việc trong buồng máy chừng (350-500)
W/m2 , đôi khi đạt tới 700W/m2. độ chênh nhiệt độ không khí theo phương thẳng
đứng và phương nằm ngang đạt đến (15-200C).

Cường độ tỏa nhiệt và bức xạ nhiệt từ các bề mặt nóng của trang thiết bò làm nâng
cao nhiệt độ và độ ẩm không khí trong buồng máy và trạm điều khiển, tính linh động
kém và độ nhiễm bẩn của không khí trong điều kiện thông gió tự nhiên có thể tác
động xấu đến nhân viên vận hành máy. Chính vì vậy, buồng máy tàu thường được
trang bò hệ thống thông gió hoặc điều hoà không khí.

Nhiệt độ và độ ẩm tương đối của không khí, cường độ tỏa nhiệt và độ tinh khiết của
không khí là các chỉ tiêu vi khí hậu trong buồng máy.

13