Bộ GIáO DụC Và ĐàO TạO bộ giao thông vận tải
TR<ờNG ĐạI HọC hàng hải
khoa đóng tàu

Thiết kế môn học

Thiết kế tàu khách chở 300 khách, vận
tốc v = 22 (hl), chạy tuyến
Hải Phòng - hồng kông Chuyên ngành: Vỏ tàu thủy
Lớp: VTT-43-ĐH1 Ng ời thực hiện: l<ơng bằng việt
Ng ời h ớng dẫn: lê hồng bang
hải phòng - năm 2006
2


Đầu thể kỷ XXI, cùng với sự phát triển toàn thế giới, Viêt Nam cũng đang có
những b ớc tiến vững chắc về mặt kinh tế. Chúng ta đang dần khẳng định vị thế của
mình đối với nền kinh tế khu vực và toàn cầu. Nền kinh tế Việt Nam đang đứng
tr ớc một cơ hội lớn khi chính thức gia nhập WTO và trở thành thành viên thứ 150
của tổ chức kinh tế lớn nhất thế giới này vào ngày 11 tháng 01 năm 2007 vừa qua.
Là một n ớc ở khu vực Đông Nam á, đ ợc thiên nhiên u đãi, với một bờ
biển dài và hải phận rộng lớn, Việt Nam đang rất chú trọng vào phát triển ngành
Hàng hải: vận tải, du lịch, đánh bắt hải sản, và đặc biệt, ngành Đóng tàu đang trở
thành ngành kinh tế mũi nhọn, đ ợc u phát triển. Việt Nam đã đặt mục tiêu phấn
đấu năm 2010 sẽ trở thành quốc gia đóng tàu đứng thứ t thế giới.
1. Lý do nhận đề tài:
Ngày nay, Việt Nam đang trở thành một điểm du lịch hấp dẫn rất nhiều du
khách thăm quan trong n ớc và đặc biệt là du khách quốc tế. Tuy vậy, số l ợng tàu
khách chạy tuyến quốc tế vẫn rất hạn chế, hầu hết phải đóng ở n ớc ngoài. Vì vậy,
việc tự thiết kế và đóng mới các tàu khách vừa và lớn, phục vụ chở khách quốc tế là
một nhu cầu thực tế và cần thiết.
2. Mục đích:
Thiết kế tàu khách chạy tuyến quốc tế, có đầy đủ các tính năng hiện đại, phù
hợp với điều kiện địa lý và khai thác của Việt Nam.
3. Ph ơng pháp thiết kế:
Để thiết kế một con tàu ta có thể áp dụng nhiều ph ơng pháp với thế mạnh
khác nhau. ở đây tàu đ ợc thiết kế theo ph ơng pháp tính chuyển từ tàu mẫu. Ưu
điểm của ph ơng pháp này là vừa có thể phát huy đ ợc thế mạnh của các tàu đã
khai thác, vừa tránh đ ợc những nh ợc điểm có thể phát sinh của ph ơng pháp thiết
5

kế mới và có thể áp dụng những tiến bộ kỹ thuật trong đóng tàu mới đ ợc nghiên
cứu gần đây.
4. ý nghĩa thực tiễn của đề tài:
Giúp ng ời thiết kế năm vững kiến thức thiết kế tàu, rút ra những kinh néi dung thiÕt kÕ
7 PhÇn I
TuyÕn ® êng - Tµu mÉu

8

1.1. Tuyến đ ờng:
Tàu chở khách chạy tuyến Hải Phòng-Hồng Kông. Đặc điểm của các cảng
nh sau:
1.1.1 Cảng Hải Phòng:
Cảng Hải Phòng bao gồm: Cảng Chính, Cảng Chùa Vẽ, Cảng Vật Cách.
1.1.1.1 Điều kiện tự nhiên và vị trí địa lý:
Cảng Hải Phòng nằm ở hữu ngạn sông Cấm ở vĩ độ 2052 Bắc và kinh độ
10641 Đông.
Chế độ thủy triều là nhật triều với mức n ớc triều cao nhất là +4.0 mét, đặc
biệt cao 4.23 mét, mực n ớc triều thấp nhất là +0.48 mét, đặc biệt thấp là +0.23
mét.

Tốc độ dòng chảy từ 4 đến 6 km/h.
1.1.1.2 Cầu tàu và kho bãi:
a. Cảng Chính:
Cảng có 11 bến đ ợc xây dựng từ năm 1967 và kết thúc năm 1981, dạng
t ờng cọc ván thép một neo với tổng chiều dài 1 787 mét. Trên mặt bến có cần trục
cổng (Kirốp và KAMYHA) có nâng trọng từ 5 đến 16 tấn. Các bến đảm bảo cho tàu
10 000 tấn cập cầu. Từ cầu 1 đến cầu 5 th ờng xếp dỡ hàng kim khí, bách hóa, thiết
bị; bến 6, 7 xếp dỡ hàng nặng; bến 8, 9 xếp dỡ hàng tổng hợp; bến 11 xếp dỡ hàng
lạnh.
Toàn bộ kho của cảng (trừ kho 2a, kho 9a) có tổng diện tích là 46 800 m
2
,
các kho đ ợc xây dựng theo quy hoạch chung của một cảng hiện đại, có đ ờng sắt
tr ớc bến, sau kho thuận lợi cho việc xuất hàng. Kho mang tính chất chuyên dụng.
Ngoài ra còn có các bãi chứa hàng với tổng diện tích 183 000 m
2
(kể cả diện tích
đ ờng ôtô), trong đó có 25 000 m
2
bãi nằm ở mặt bến 6. Tải trọng trên mặt bến 4
tấn/m
2
, dải tiếp phía sau rộng 6 mét là 6 tấn/m
2
tiếp theo đó bình quân 10 tấn/m
2
.
Đ ờng sắt trong cảng có khổ rộng 1.0 mét với tổng chiều dài 1 560 mét gồm
đ ờng sắt tr ớc bến, bãi sau kho, ga lập tàu phân loại.
b. Cảng Chùa Vẽ:


Thông số cơ
bản
Đơn vị

Abkhadia

Aivazopxki

Arcadia

Berlin

Kezman

1

Dung tích
đăng ký
T 5300 7127 5097 7800

4561
2
Chiều dài
thiết kế L
DWL

m 101 108.5 101.45

105 101.6

10

Công suất
máy Ne
KW 2x2940 7654 2x2628

7853

2x2106

11

Thuyền viên

ng ời 86 114 126 107 126
12

n/L - 2.693 3.023 3.273 3.143

2.853
13

L/B - 6.313 6.214 5.881 6 6.35
14

B/T - 3.404 4.157 3.317 3.646

3.721

12

3
=
N
D

Đối với tàu khách viễn d ơng, ta căn cứ vào chỉ số tiện nghi k
1
để xác định
các kích th ớc chủ yếu.
2.1.1. Chiều dài tàu:
Theo thống kê tàu mẫu ta có giới hạn của k
1
=
L
N
= 2.693ữ3.273
Trong đó: N: là số khách mà tàu chuyên chở.
L: là chiều dài tàu.
Chọn k
1
= 2.927 L = 102.49 (m)
Chọn L = 102.5 (m)
2.1.2. Chiều rộng tàu:
Tỉ số
B
L
đặc tr ng cho tính ổn định ban đầu của tàu, sức cản tàu và khả năng
chịu uốn dọc chung thân tàu. Theo thống kê tàu mẫu ta có giới hạn:

B

Tỉ số
T
H
đặc tr ng cho tính chống chìm của tàu, đồng thời cũng ảnh h ởng
tới ổn định của tàu khi tàu nghiêng. Ta căn cứ vào tỉ số này để xác định chiều cao
mạn. Giá trị của tỉ số này càng lớn thì l ợng dự trữ lực nổi của tàu càng lớn, tính ổn
định của tàu tăng lên, nh ng đồng thời cũng làm tăng diện tích hứng gió, dẫn đến
tăng lực cản tàu và làm giảm khả năng ổn định h ớng đi của tàu khi hành trình.
Chọn
T
H
= 1.75
H = 8.23 (m)
Chọn H = 8.2 (m)
2.1.2. Các hệ số béo:
Các hệ số béo đ ợc chọn theo tàu mẫu.
a. Hệ số béo thể tích :
Hệ số béo thể tích ảnh h ởng trực tiếp tới dung tích và sức cản tàu.
Ta chọn = 0.67
b. Hệ số béo s ờn giữa :
Hệ số béo s ờn giữa có ảnh h ởng tới tính chòng chành của tàu.
Ta chọn = 0.965
c. Hệ số béo diện tích đ ờng n ớc:
Ta chọn = 0.79

15

Vậy các kích th ớc chính của tàu là:
Thông số Ký hiệu Trị số Đơn vị
Chiều dài thiết kế

H/T=
1.745

-
Hệ số béo thể tích
=
0.670

-
Hệ số béo s ờn giữa
=
0.965

-
Hệ số béo đ ờng n ớc
=
0.790

-
Hệ số béo dọc
=
0.694

-
Hệ số béo thẳng đứng
=
0.848

-
L ợng chiếm n ớc

Chiều cao trọng tâm Z
G
= K
g
.H = 6.314 (m)
với K
g
= 0.77
Bán kính tâm nghiêng ban đầu ==
T
BK
r
12
.

22
0
d
a
r
4.869 (m)
với K

= 1.06 0.05, chọn K

= 1.02
Trị số giảm ổn định ban đầu do ảnh h ởng của mặt thoáng chất lỏng:
h
0
= (0.1 ữ 0.5)m, chọn h

-3
= 28.5tấn
Mật độ tập trung của khách trên boong là 6 ng ời/m
2
. Từ đó ta tính đ ợc diện
tích khách chiếm chỗ là S
k
= 63.3m
2
.
Chiều dài boong khách chiếm chỗ l = 39.68 m
Chiều rộng boong khách chiếm chỗ b = 1.596 m
Ta tính đ ợc khoảng cách từ trọng tâm toàn bộ khách dồn mạn tới mặt phẳng
dọc tâm tàu: y = 7.702 m
Mômen nghiêng tàu do khách dồn về một bên mạn:
M
h1
= P . y = 219.5 T.m
Momen hồi phục: M
hp
= D . h
01
. sin
q

Tàu ổn định khi M
h1
M
hp
. Góc nghiêng cực đại của tàu khi khách dồn về

24.0
2
8.0
T
Z
gL
vD
G
= 439.3 T.m
Mômen nghiêng tổng cộng M
t
= M
h1
+ M
h2
= 658.8 T.m
Momen hồi phục: M
hp
= D . h
01
. sin
q

Tàu ổn định khi M
t
M
hp
. Góc nghiêng cực đại của tàu trong tr ờng hợp này
là: sin
q

- Hệ số béo dọc trục = 0.684
18

- Hệ số béo thẳng đứng = 0.835
- Chiều dài đoạn thon đuôi L
R
= 48.6 m
- Diện tích mũi quả lê tại đ ờng FP A
BT
= 9.677 m2
- Tung độ tâm diện tích s ờn ABT h
B
= 2.219 m
Sức cản toàn bộ của tàu đ ợc tính theo công thức:
R = R
F0
(1+k
1
)+R
APP
+R
W
+R
B
+R
TR
+R
A

trong đó

ờ
ở
ộ
+
ữ
ữ
ứ
ử
ỗ
ỗ
ố
ổ
+=+
6906,052448,0
92497,0
12131
0255,0195,093,01
C
R
x
L
B
CCk
jj

trong đó
2228446,0
12
ữ
ữ

T
C với 05,002,0 <<
WL
L
T

C
12
= 0,479948 với 02,0<
WL
L
T Ta có =
WL
L
T
0.0459, áp dụng công thức ta có :
C
12
= 0.8237
C
13
= 1+0,003C
stern
, với C
stern
tra bảng tùy thuộc vào dạng đuôi


B
BTLS 38,23696,0003467,02862,04425,0453,0)2( +
ữ
ứ
ử
ỗ
ố
ổ
+ ++=

Thay số vào ta có
S = 2024.1 (m
2
)
Hệ số ma sát tấm phẳng C
f0
đ ợc tính theo công thức ITTC-1957

2
0
)2Re(lg
075,0
-
=
f
C

Sức cản ma sát t ơng đ ơng:
S
v

là diện tích phần nhô
S
APP
= 59.08 m
2

(1+k
2
)
eq
là hệ số sức cản phần nhô đ ợc tính theo công thức

APP
APP
eq
S
Sk
k
S
+
S
=+
)1(
)1(
2
2

20
2
)
eq
=2.111
L ợng tăng sức cản phần nhô do lỗ các dòng n ớc

R
APP
= v
2
d
2
C
BTO

trong đó
C
BTO
là hệ số có giá trị 0,003 ~ 0,012
C
BTO
=0.005
d là đ ờng kính lỗ
d = 0 (m)
Sức cản sóng của tàu đ ợc tính theo công thức

trong đó
[
]
)cos(

ç
è
æ
-
÷
ø
ö
ç
è
æ
=
w
B
T
CC
a33333,0
7
229577,0
÷
÷
ø
ö
ç
ç
è
æ
=

L
B3
89,1
2
10
C
C
-
=

M
T
BTC
A
C
8,0
1
5
-=)31,0(
.56,0
5,1
3
BFBT
BT

W
< 12

36,0446,1 -=
P
C
l
víi
B
L
W
> 12

32
16
984388,68673,1307981,8
PPP
CCCC +-= víi C
P
< 0,8

P
CC 7067,073014,1
16
-= víi C
P
> 0,8
C
15
= -1,69385 víi 512

-=
22

36,2/)8/(69385.1
3/1
15
-ẹ+-=
W
LC với 1727512
3
<
ẹ
<
W
L

Thay số vào ta có
C
7
= 0.1659 =0.8080917
C
1
= 2.6281 C
5
= 1
C
2
= 0.3406 C
3
= 0.0612

3
1
10.1,0
2
i
BTi
P
B
Fr
g
FrR
B
+
D=
-
r

trong đó:

2
15,0)25,0(/ vAhTgvFr
BTBFi
+-=
)5,1/(56,0
BFBTB
hTAP -=

BT
là thể tích ngâm n ớc của mũi quả lê
Thay số vào ta có

WT
T
BCBgA
v
Fr
+
=

Hiệu chỉnh sức cản do sự hiệu chỉnh mô hình với tàu

AA
SCvR
2
2
1
r
=

Hệ số C
A
đ ợc xác định theo công thức
)04,0(.5,7/003,000205,0)100(006,0
42
4
16,0
CCCLLC
BWWA
-+-+=
-


tìm đ ợc lực cản của tàu tại vận tốc đã cho v = 22 hl/g:
R= 52975.32 KG
P
E
= 7993.48 cv = 5879.21 KW
Hiệu suất chong chóng sơ bộ là:

D
= 0.63
Hiệu suất đ ờng trục và hộp số:

S
= 0.97
Công suất cần thiết của động cơ có kể đến 15% công suất dự trữ:
P
S
=
D
.
S
. P
E
.115% = 13805 cv = 10154 KW
24 Đại l ợng tính
toán
Đơn
vị

LC phần nhô
R
APP

kG 1112.53 1218.98 1329.972 1445.483 1565.49
m
2
-0.08890 -0.10895 -0.12995 -0.15155 -0.17345
LC sóng R
W
kG 16656.60 19842.06 23706.22 28944.09 36145.12

Fr
i
1.53 1.58 1.63 1.67 1.71
LC áp suất bổ
sung mũi quả
lê R
B

kG 133.87 140.61 147.02 153.09 158.84
Fr
T
- - - - -
C
6
- - - - -
LC áp suất bổ
sung đuôi
tuần

= (0,19 ữ 0,23), chọn q
v
= 0.23
2.2.6.2. Trọng l ợng hành khách và thuyền viên:
Theo Quy phạm phân cấp và đóng tàu thủy vỏ thép khối l ợng bình quân
cho mỗi hành khách trên tàu là 75 kg/ng.
P
1401
= (300 + 80). 75 = 28.5(T)
2.2.6.3. Trọng l ợng l ơng thực và dự trữ n ớc ngọt.
L ợng l ơng thực và n ớc ngọt dự trữ cho mỗi khách hàng hoặc thuyền viên
là 5 kg l ơng thực và 100 kg n ớc ngọt / ng ời / ngày . Dự trữ cho 3 ngày.
P
1402
= 5 x 3 x (300 + 80) = 5.7 (T)
P
1403
= 100 x 3 x (300 + 80) = 114(T)
2.2.6.4. Trọng l ợng máy và trang thiết bị buồng máy
p
m
= (0,06 ữ 0,15) T/cv chọn p
m
= 0.15 (T/cv)
ị P
04
= pm . N
e
= 2141.4(T)
2.2.6.5. Trọng l ợng nhiên liệu và dầu bôi trơn