Bộ giáo dục và đào tạo bộ giao thông vận tải
Trờng đại học hàng hải
Khoa đóng tàu
Thiết kế tốt nghiệp
Thiết kế tàu chở 150 khách, vận tôc 17hl/h, chạy tuyến
rạch giá - phú quốc
Chuyên ngành: vỏ tàu thuỷ
Lớp: vtt-43-đh1
Ngời thực hiện: dơng đức cự
Ngời hớng dẫn: ts.lê hồng bang
Hải phòng năm 2006
Nhiệm vụ th thiết kế
Thiết kế tàu chở 150 khách, vận tốc v =17 (hl/h), chạy tuyến
Rạch giá - Phú Quốc
Mục lục
1. Tìm hiểu tuyến đờng tàu mẫu
2. Xác định kích thớc chủ yếu.
3. Xây dựng tuyến hình.
4. Bố trí chung.
5. Các yếu tố tính nổi thuỷ lực.
6. Tính lực cản và sơ bộ chọn thiết bị đẩy.
7. Tính toán kết cấu cơ bản.
8. Tính cân bằng ổn định cho các trạng thái:
- 100% hàng và 100% dự trữ.
- Không hàng và 100% dự trữ.
- Tính toán ổn định theo tiêu chuẩn bổ sung.
Mở đầu
Đầu thế kỷ XXI, cùng với sự phát triển toàn thế giới, Việt nam cũng đang có
những bớc tiến vững chắc về mặt kinh tế. Chúng ta đang dần khẳn định vị thế của
mình đối với nền kinh tế khu vực và toàn cầu. Nền kinh tế Việt Nam đã gia nhập WTO
và trở thành viên thứ 150 của tổ chức kinh tế lớn nhất thế giới vào ngày 07/11/2006

- Thầy Nguyễn Văn Hân : Giáo viên hớng dẫn kết cấu
Do khả năng có hạn và kinh nghiệm còn thiếu nên trong thiết kế không thể
tránh khỏi những thiếu sót. Em kính mong các thầy cô hết sức giúp và góp ý để em có
thể ngày càng hoàn thiện hơn kiến thức chuyên môn của mình, sẵn sàng cho công việc
sắp tới.
Em xin chân thành cảm ơn các thầy cô.
Hải Phòng, Ngày 24 tháng 12 năm 2006
Sinh viên
Dơng Đức Cự

Nội dung thiết kế
PhÇn 1
TuyÕn ®êng tµu mÉu–
1.1: T×m hiÓu vïng ho¹t ®éng.
Phú Quốc là hòn đảo lớn nhất Việt Nam nằm trong vịnh Thái Lan thuộc tỉnh Kiên
Giang. Có diện tích 593.05 Km
2
, Xấp xỉ diện tích đảo quốc Singapore. Thị trấn Dơng
đông toạ lạc ở phía tây bắc là thủ phủ của huyện đảo. Phú Quốc nằm cách thành phố
Rạch Giá 120 Km và cách thị xã Hà Tiên 45 Km.
Đảo Phú Quốc nằm trong vịnh Thái Lan phía tây nam của Việt Nam. Phú Quốc
trải dài từ vĩ độ 9
0
53
'
đến 10
0
28
'
độ vĩ bắc và kinh độ 103

Tàu Quảng Ninh
180 khách
Tàu HP-QN
150 khách
Tàu K04
200 khách
Tàu K50
200 khách
L 33 33 33 33
B 6,4 6,4 6,4 6,4
T 1,5 1,5 1,5 1,65
H 2,8 2,73 2,5 2,8
L/B 5,156 4,96 5,156 5,156
B/T 4,267 4.267 4,267 3,879
H/T 1,867 1,82 1,667 1,697
LB/N 1,056 1,408 1,056 1,056
L/N 0,253 0,22 0,165 0,165
D 157,1 150 151,5 165
δ
0,464 0,473 0,464 0,464
v 18 15.2 16 17.8
α
0,68 0.69 0,691 0.69
PhÇn 2
kÝch thíc chñ yÕu.
2.1 Các chỉ tiêu xác định kích th ớc.
Do đặc trng thiết kế tàu khách các kích thớc chủ yếu của tàu đợc xác định dựa vào các
chỉ tiêu tiện nghi.
k
1

N (ngời) : Số hành khách.
Chọn k
2
=1.408 (2.1)
\Lợng chiếm nớc sơ bộ của tàu xác định nh sau:

=== NkD
N
D
k
SB
SB
.
33
145.5 (T)
Trong đó:k
3
= 0.97 Chọn theo chỉ tiêu số khách trên tàu nội địa STKTĐTT1(trang 135)
\Tỷ số
B
L
ảnh hởng đến bố trí tính ổn định ban đầu, sức cản tàu, khả năng chịu momen
uốn chung củatàu khi tàu hành hải trên sóng. Tàu khách mẫu thống kê
B
L
=
(4,96
ữ
5,156 ) và tỷ số tối u nhất theo STKTĐT. T1 (Trang 26) là .


Trong đó : T (m) : Chiều chìm tàu.
H (m) : Chiều cao mạn.
2.2.Xác định kích th ớc chủ yếu.
Từ (2.1) (2.2) (2.3) (2.4)

N
LB
=1.408

B
L
=6.0

T
B
=4.267

T
H
=1.82
Ta có các kích thớc chính
L = 35.6 (m)
B = 5.9 (m)
T = 1,39 (m)
H = 2,53 (m)
2.3: Các hệ số béo :
2.3.1: Hệ số béo thể tích

:
Hệ số béo có ảnh hởng tới dung tích sức cản của tàu, theo thống kê tầu mẫu



= a.

3
2
= 0.985x0.65
3
2
=0.739
Trị số a xác định nh sau


=0.55-0.65 chọn a=0.985


=0.70-0.72 chọn a=0.995


=0.75-0.80 chọn a=1.015
Kích thớc sơ bộ của tàu trong lần tính thứ nhất :
L = 35.6 m) = 0.473
B = 5.9 (m) L/B = 6
T = 1.39 (m) B/T = 4.267
H = 2.53 (m) H/T = 1,82
Lợng chiếm nớc sơ bộ trong lần tính này là :
D = . . L . B . T = 142.37 (T)
=1.025 trong lợng riêng của nớc
021.0
5.145

2.4.2.3: Hiệu chỉnh theo chiều dài tàu.
Đối với tàu loại B có chiều dài (24-100)m. Do thợng tầng kín có chiều dài lớn hơn 35% chiều dài
tàu nên kh cần hiệu chỉnh theo chiều dài tàu.

2.4.2.4: Hiệu chỉnh theo độ cong dọc boong
STT Tham số tính toán ĐV Trị số
1 Mạn khô vùng giữa tàu m 2.53
2 85% chiều cao mạn m 2.15
3 Chiều dài đờng nớc tại 0,85H m 37.240
4 96% chiều dài đờng nớc tại 0,85H m 35.750
5 Chiều dài giữa 2 đờng vuông góc m 35.444
6 Chiều dài tính toán Lf m 35.750
7 Chiều dày dải tôn mép boong ( t) mm 12
8 Chiều cao tính mạn khô Hm = H + t m 2.54
9 Chiều rộng tàu B m 5.9
10 Hế số béo thể tích đo tại 0,85H 0.473
11 Chiều dài thiết thực thợng tầng E m 24.349
12 Chiều dài boong nâng mũi E1 m 3.981
13 Tổng chiều dài có ích của thợng tầng m 22.269
Ta có chiều cao thực tế của thợng tầng là : h
tt
= 3 ( m)
Chiều cao thợng tầng theo tiêu chuẩn là : h
tc
= 1,8 ( m)
Vậy lợng hiệu chỉnh Z = h
tt
h
tc
= 1.2 ( m) = 1200 (mm) Do vậy tại các tung

Tích QP
Tích thực
1 1747.92 367 1
1747.92
367
2 776.08 125 3
2328.23
375
3 194.57 2 3
583.70
6
4 0.00 0 1
0
0
5 255.93 72 3
767.80
216
6 1019.35 193 3
3058.06
579
7 2295.84 410 1
2295.84
410
Độ cong phần đuôi


QF
=4659.85



5 255.93 72 -183.93 -36.21 219.73
6 1019.35 193 -826.35 -162.66 856.69
7 2295.84 410 -1885.84 -371.21 1924.63
Thay giá trị hiệu chỉnh vào bảng
STT tung độ thay thế tung độ có ích HS Tích tổng
1 367 1526.25 1 1526.25
4539.832 125 671.57 4 2686.26
3 2 163.66 2 327.31
4 0 0.00 4 0.00
5 72 219.73 2 439.46
5790.866 193 856.69 4 3426.77
7 410 1924.63 1 1924.63
Lợng hiệu chỉnh











=

f
L
L
S


L
LF
m
=2.18 (m)

mtt
F
=2.19 (m)
Vậy mạn khô thoả mãn tiêu chuẩn.
Các kích thớc của tàu đợc thiết kế nh sau :
L = 35.6m
= 0,473
L/B = 6
B = 5.9 m
= 0,739
B/T = 4.267
T = 1.39m
= 0,73
H/T = 1.82
H = 2.53 m
= 0,65
L/H = 14.07

2.5: Kiểm tra ổn định ban đầu.
2.5.1 Chiều cao ổn định ban đầu h
0
h
0
= Z

0,8).H
Chọn Z
g
= 0,8 x H = 2.024(m)
- Bán kính tâm nghiêng ban đầu r
0
=
T
B
k
p
12
22


= 2.43 (m)
k
p
= 1.06

0.05 => Chọn k
p
=1.01
- Hệ số ảnh hởng mặt thoáng đến ổn định
h
= 0,5
=> h
0
= 0.752 (m)
Theo STKTĐTT1-trang 117 trị số h

-3
= 158 . 65 . 10
-3
= 10.27(T)
Tổn thất ổn định

h
0
=
D
HP.
= 0,183 (m) .
D =
T B. L. . .

= 142.37 (T)
Chiều cao tâm nghiêng :
h
01
= h
0
-
0
h
= 0.597 (m)
Để đảm bảo ổn định khi khách dồn về một bên mạn phải có momen nghiêng nhỏ hơn
momen hồi phục.
- Momen nghiêng do ngời dịch chuyển gây ra là :
M
n1

hp

Góc nghiêng lớn nhất của tàu => sin

= 0,238


=13.77
0
Vậy

< 13.77
0
tàu đảm bảo ổn định.
2.5.3.2: Kiểm tra ổn định khi khách dồn về một bên mạn và tàu đang lợn vòng
Tàu đảm bảo ổn định nếu

DqvKD
MMM <+
M
KD
= 20.20 ( T.m)

=








Vậy

< 15.8
0
tàu đảm bảo ổn định.
2.6: Sơ bộ chọn máy.
26.1: Xác định sức cản thân tàu :
Theo viện thiết kế Leningrad:
R = 0,17 .

. v
1,825
+ 1,45 (24 -
B
L
)
4
2
2
5
v
L
D

Theo Kapnol :

=



T
= - 0,24 + 0,75. = 0,115
t =
3
2

T
+ 0,01 = 0,087
2.6.2.1: Chọn số cánh Z theo hệ sô lực đẩy
K
DT
= v
A
.D.
T

T =
)1.(1 tZ
R
t
T
P
E

=

= 46686.1 (N)
v
A
= v.(1- t) = 7.99 (m/s) =15.52 (hl/h): tốc độ tịnh tiến của tàu

C
A
A
A
A
EE








=










C : Hệ sô phụ thuộc vật liệu C = 0,055
m = 1: Hệ số phụ thuộc vào loại tàu
D = 1.18 (m)
Z = 4 cánh


T
=
3.327
.
A
vT
= 221.33 (cv)
Trong đó T=4668.61 (KG)
v
A
=15.52 (hl/h)
Công suất máy của tàu
Ne =
DS
N

.
0
= 456.35 (cv)
D

: hiệu suất đẩy chân vịt
D

= 0,5
S

: hiệu suất đờng trục
S


ữ
0,45) chọn p
v
= 0,45.
2.7.2: Trọng lợng hành khách và hành lý P
k

Theo bảng (2-1) STKTĐT - T1 trang 17 khối lợng bình quân cho mỗi hành
khách trên tàu là 90
ữ
100 (kg/ng). Theo điều kiện phát triển của xã hội và công
dụng của tàu khách nên chọn 100 kg/ng.
P
k
= n
k
. 100 = 15000(kg) =15 (T)
n
k
= 150 là số khách.
2.7.3: Trọng lợng thuyền viên
Biên chế thuyền viên trên tàu gồm 8 ngời
1 thuyền trởng
1 máy trởng
2 thuỷ thủ
4 phục vụ viên
Khối lợng trung bình cho mỗi ngời là 180 kg.
P
tv
= 8. 180 = 1440 (kg) =1.44 (T)

= 0.54 (kg/ h)
- Trọng lợng nhiên liệu máy phụ:
P
n12
= (5
ữ
10%). P
nl1
Chọn P
n12
=10% P
nl1
= 309.825(kg) =0.31 (T)
P
nl
= P
nl1
+ P
nl2
+ P
bt
= 2.42 (T)
- Trọng lợng dự trữ lợng chiếm nớc
P
dt
= (4
ữ
5)% D Chọn P
dt
=5%D (T)

Chọn thiết bị lái là bánh lái :
Diện tích bánh lái đợc xác đợc xác định theo công thức sau :
A
bl
= à.LT , (m
2
)
Trong đó: à : Hệ số diện tích bánh lái
à = (1,7
ữ
2,2)% Đối với tàu khách cỡ nhỏ ( Tra bảng 11-2 trang 704 STKTĐTT1 )
Chọn à = 2,2%
A
bl
= 0.022. 35,6. 1,39 = 1,1 ( m
2
)
- Mặt khác : A
min
=






+
+
75L
150


C¸c th«ng sè chñ yÕu cña tµu
ChiÒu dµi lín nhÊt : L
max
= 40.315 (m)
Chiều dài hai đờng vuông góc : L

= 35.6 (m)
Chiều rộng lớn nhất: B
max
= 6.146 (m)
Chiều rộng thiết kế B
TK
= 5.9 (m)
Chiều chìm thiết kế : T = 1.39 (m)
Chiều cao mạn : H = 2,53 (m)
Hệ số béo thể tích

= 0,473.
Tuyến hình lý thuyết biểu diễn bề mặt của thân tàu và cho đặc trng chung nhất
hình dáng của nó, đợc xây dựng trên cơ sở kích thớc chính đã đợc xác định trong
thiết kế và các đặc trng khác về hình dáng tàu .
Tuyến hình của tàu quyết định sức cản của tàu, khả năng hành hải trên biển và
khả năng chở hàng của nó .
Chọn phơng pháp xây dựng tuyến hình tàu theo phơng pháp của I.A.Ia-kov-lev.
Các bớc xây dựng tuyến hình theo phơng pháp của Ia-kov-lev nh sau:
- Có các kích thớc chủ yếu của tàu
- Xây dựng đờng cong diện tích đờng sờn
- Dựng đờng nớc thiết kế
3.1: Các đặc tr ng liên quan đến tính di động của tàu.

sin011,0

L
X
C
(9.72-LTTKTT trang 169)
X
C
= -0.77
ữ
0.02 (m)
Vậy chọn X
C
= -0.2 (m) =-200 (mm)
- Diện tích sờn lớn nhất của tàu :

max
= .B.T = 8,262 ( m
2
)
- Tính Z :
3
.
2
14
max



=Z

6 7.134 4 28.536 1 28.536
7 5.319 4 21.277 2 42.554
8 3.171 3 9.513 3 28.538
8.5 2.127 2 4.255 3.5 14.892
9 1.288 2 2.576 4 10.303
9.5 0.610 2 1.219 4.5 5.487
10 0.0 1 0.0 5 0
Σ= 182.184 -37.144
D = 0,5. 1,007. 1,025. 182,184. 1,780 = 145.32 ( T)
∆L = 1,780 m
D = (145,32 142,54)/145,32 . 100% = 1.91 % <3%
Xc =
ii
ii
k
ik


=-0.204 (m)
Xc =
%100
2.0
204.02.0

+
= -1.409% <3%
Do đó đờng cong diện tích sờn vừa dựng là thoả mãn.
3.1.2 : Xây dựng đờng nớc thiết kế.
Ta có X
f


- Góc vào nớc đuôi :
o
d
55=

Đờng nớc thiết kế của tàu đợc xây dựng bằng phơng pháp cân băng hình thang .Ta có
hình vẽ nh sau :
Bảng tính cân bằng diện tích đờng nớc
Sờn yi ki yiki i ikiyi
0 0 1 0 -5 0
0.5 0.845 2 1.69 -4.5 -7.605
1 1.441 2 2.882 -4 -11.528
1.5 1.955 2 3.91 -3.5 -13.685
2 2.363 3 7.089 -3 -21.267
3 2.821 4 11.284 -2 -22.568
4 2.943 4 11.772 -1 -11.772
5 2.959 4 11.836 0 0
6 2.812 4 11.248 1 11.248
7 2.357 4 9.428 2 18.856
8 1.638 3 4.914 3 14.742
8.5 1.259 2 2.518 3.5 8.813
9 0.830 2 1.66 4 6.64
9.5 0.423 2 0.846 4.5 3.807
10 0 1 0 5 0

81.077 -24.319
S = 1,78. 81,077 = 151.023 ( m
2
)

Sn
tbi
y
(mm)
0 70.935
0.5 568.583 6 3263.511
1 1040.180 7 2505.604
1.5 1590.050 8 1561.799
2 2165.482 8.5 1095.094
3 3118.216 9 686.115
4 3591.770 9.5 336.698
5 3587.245 10 11.741

3.1.4: Xây dựng các đờng sờn lý thuyết
Sau khi có đờng cong diện tích đờng sờn và đờng nớc thiết kế ta xây dựng gần
đúng hình dáng của tất cả các sờn bằng 2 đoạn thẳng. Để thực hiện công việc đó tại
mỗi sờn ta đặt các giá trị :
- Chiều chìm T
- Tung độ đờng nớc thiết kế: y
WLi
- Tung độ đờng nớc trung bình:
T
y
i
TBi
2

=
Nội dung đợc thực hiện nh sau :
Ta vẽ dờng cong AB sao cho diện tích giới hạn bởi đờng cong bằng diện tích của

DWL 1.441 1 1.441 DWL 1.955 1 1.955
Σ 5.216 Σ 8.776
ϖ 1.773 ϖ 2.984
Sên 2 Yi ki YiKi Sên 3 Yi ki YiKi
§N0 0.069 1 0.069 §N0 0.069 1 0.069
§N278 0.540 2 1.08 §N278 1.348 2 2.696
§N556 1.061 2 2.122 §N556 2.029 2 4.058
§N834 1.563 2 3.126 §N834 2.409 2 4.818
§N1112 2.011 2 4.022 §N1112 2.656 2 5.312
DWL 2.363 1 2.363 DWL 2.821 1 2.821
Σ 12.782 Σ 19.774
ϖ 4.346 ϖ 6.723
Sên 4 Yi ki YiKi Sên 5 Yi ki YiKi
§N0 0.069 1 0.069 §N0 0 1 0
§N278 2.052 2 4.104 §N278 2.052 2 4.104
§N556 2.527 2 5.054 §N556 2.527 2 5.054
§N834 2.753 2 5.506 §N834 2.753 2 5.506
§N1112 2.880 2 5.76 §N1112 2.880 2 5.76
DWL 2.943 1 2.943 DWL 2.959 1 2.959
Σ 23.436 Σ 23.383
ϖ 7.968 ϖ 7.950
Sên 6 Yi ki YiKi Sên 7 Yi ki YiKi
§N0 0 1 0 §N0 0 1 0
§N278 1.698 2 3.396 §N278 1.002 2 2.004
§N556 2.207 2 4.414 §N556 1.557 2 3.114
§N834 2.497 2 4.994 §N834 1.916 2 3.832
§N1112 2.683 2 5.366 §N1112 2.169 2 4.338
DWL 2.812 1 2.812 DWL 2.357 1 2.357
Σ 20.982 Σ 15.645
ϖ 7.134 ϖ 5.319