i

NHẬN XÉT CỦA CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

Họ và tên SV: Nguyễn Doãn Đường Lớp: 50DLTT
Chuyên ngành: Động lực tàu thủy Khoa: Kỹ thuật giao thông
Tên đề tài: “Chế tạo mô hình hệ thống tự động hút khô nước lacanh phục vụ
đào tạo”.
Số trang: 75 Số chương: 04 Số tài liệu tham khảo: 5
Hiện vật: 01 mô hình, 2 bản thuyết minh, 2 đĩa CD.

NHẬN XÉT CỦA CÁN BỘ HƯỚNG DẪN
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………

Kết luận:……………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………… Nha Trang, ngày ……tháng……năm 2012
CÁN BỘ HƯỚNG DẪN
(Ký và ghi rõ họ tên)

Điểm chung
Bằng số Bằng chữ iii

LỜI CẢM ƠN
Sau gần bốn tháng tìm hiểu và thực hiện đề tài: “chế tạo mô hình hệ thống
tự động hút khô nước lacanh phục vụ đào tạo” nay đã hoàn thành. Có được kết
quả đó không chỉ là sự cố gắng của bản thân mà còn được sự chỉ bảo, giúp đỡ của
nhiều người.
Qua đây cho em được bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới thầy ThS. Đoàn Phước
Thọ – Người đã trực tiếp hướng dẫn, chỉ bảo tận tình trong suất quá trình em làm đồ
án. Em cũng xin chân thành cảm ơn tới các quý thầy trong trong khoa Kỹ Thuật
Giao Thông – Trường ĐH Nha Trang đã tận tình truyền đạt kiến thức trong bốn
năm học tập. Với vốn kiến thức trong quá trình học tập không chỉ là nền tảng trong
quá trình làm đề tài mà còn là hành trang quý báu để em bước vào đời một cách
vững chắc và tự tin.
Em cũng thầm biết ơn sự ủng hộ của gia đình, bạn bè – những người thân
yêu luôn là chỗ dựa vững chắc cho em.
Cuối cùng em xin kính chúc quý thầy và gia đình dồi dào sức khỏe, thành
công trong sự nghiệp cao quý. Nha Trang, Tháng 7 năm 2012
Sinh viên thực hiên

Nguyễn Doãn Đường

CHƯƠNG III: THIẾT KẾ CHẾ TẠO MÔ HÌNH HỆ THỐNG HÚT KHÔ
NƯỚC LACANH 31

v

3.1 Giới thiệu đối tượng làm mô hình 31
3.1.1 Giới thiệu về tàu hàng 56000DWT. 31
3.1.2 Hệ thống hút khô trên tàu hàng 56000DWT. ( hệ thống bilge). 34
3.2 Thiết kế chế tạo mô hình hệ thống hút khô 36
3.2.1 Thiết kế chế tạo vỏ tàu mô hình 36
3.2.2 Thiết kế chế tạo đường ống, lựa chọn bơm, van điều khiển 37
3.2.3 Thiết kế lắp đặt hệ thống đường ống, bơm, van điều khiển. 38
3.3 Thiết kế chế tạo bộ điều khiển điện tử 39
3.3.1 Sơ đồ khối bộ điều khiển điện tử 39
3.3.2 Nguyên lý làm việc của các khối 39
3.4 Mô hình sau khi chế tạo. 64
3.5 Các phương án làm việc của mô hình 65
3.5.1 Phương án mô hình hoạt động được 65
3.5.2 Phương án mô hình không hoạt động được 67
3.6 Thử nghiệm và bàn luận 72
3.6.1 Thử nghiệm. 72
3.6.2 Bàn luận. 73
CHƯƠNG IV: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT Ý KIẾN 74
4.1 Kết luận 74
4.2 Đề xuất ý kiến 74
TÀI LIỆU THAM KHẢO 76


Hình 2.2. Sơ đồ điều khiển điện tử ở cấp đơn giản 26

vii

Hình 2.3. Sơ đồ hệ thống SCADA trên tàu thủ 28
Hình 2.4. Hệ thống phân cấp điều khiển tích hợp trên tàu thủy.[3] 29
Hình 3.1. Bố trí chung tàu hàng rời 56000DWT. 31
Hình 3.2 Sơ đồ hệ thống ballast 34
Hình 3.3. Sơ đồ hệ thống hút khô toàn tàu 35
Hình 3.4 Mặt cắt giữa tàu. 36
Hình 3.5. Vỏ tàu mô hình sau khi chế tạo. 37
Hình 3.6 Van một chiều 37
Hình 3.7 Van điện 220 V 37
Hình 3.8 Lắp đặt hệ thống bơm, van, đường ống. 38
Hình 3.9 Sơ đồ khối của thiết bị điều khiển hệ thống tự động. 39
Hình 3.10 Bảng điều khiển sau khi chế tạo. 39
Hình 3.11 Khối cảm biến mức nước sau khi chế tạo 40
Hình 3.12 Khối điều khiển roler sau khi chế tạo 41
Hình 3.13 Sơ đồ khối mạch roler 42
Hình 3.14 Khối điều khiển trung tâm sau khi chế tạo 42
Hình 3.15 Sơ đồ khối của ATmega16 43
Hình 3.16 Sơ đồ cấu trúc CPU của ATMEGA16 46
Hình 3.17 Thanh ghi trạng thái SREG 46
Hình 3.18. Thanh ghi chức năng chung 47
Hình 3.19. Thanh ghi con trỏ ngăn xếp . 47
Hình 3.20 Bản đồ bộ nhớ chương trình 49
Hình 3.21 Bản đồ bộ nhớ dữ liệu SRAM. 49
Hình 3.22 Sơ đồ cấu trúc bộ định thời 51
Hình 3.23 Đơn vị đếm. 52
Hình 3.24 Sơ đồ đơn vị so sánh ngõ ra 53
1
CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG
HÚT KHÔ NƯỚC LACANH
1.1 Chức năng, nhiệm vụ, yêu cầu của hệ thống tự động hút khô. [ 1]
Trong quá trình hoạt động của tàu thủy, có một lượng nước rò rỉ vào trong
boong tàu. Như nước rò rỉ qua: vỏ tàu, các cụm kín nước, các két, nước rơi từ trên
boong hoặc nắp hàm hàng xuống, hay là sự ngưng tụ của hơi nước trong tàu…
Những thành phần nước trên sẽ tích tụ lại dưới đáy tàu. Sau thời gian, lượng
nước tăng lên sẽ làm ảnh hưởng tới sự hoạt động của tàu, làm ăn mòn các thiết bị,
ngập hư hỏng hàng hóa, trong buồng máy nước ngập lên bánh đà lúc tàu hoạt động
làm vung tóe nước lên sàn buồng máy dẫn tới hư hỏng các thiết bị ở buồng máy…
Mặt khác nếu thành phần nước lacanh ở buồng máy đổ trực tiếp ra biển thì sẽ gây ô
nhiễm môi trường, ảnh hưởng tới môi trường sinh thái, gây thiệt hại tới nguồn kinh
tế biển. Hiện nay, để hạn chế ô nhiễm môi trường biển trên thế giới đang áp dụng
các công ước quy định về phòng chống ô nhiễm tàu biển như: MARPOL, IMO…
Vì vậy hệ thống tự động hút khô nước lacanh có nhiệm vụ: đảm bảo việc hút
khô nước đọng trong khoang tàu, trong quá trình hoạt động của con tàu. Hệ thống
phải đảm bảo yêu cầu: Hút toàn bộ nước lacanh khi tàu hoạt động, kể cả lúc tàu
nghiêng ngang, nghiêng dọc trên song; và xử lý nước lacanh trong buồng máy có
thành phần tạp chất theo đúng chỉ tiêu đăng kiểm cho phép trước khi đổ ra biển; đối
với hệ thống hút khô tự động phải có khả năng tự động hút khi mực nước trong mỗi
giếng hút khô đạt tới mức cần thiết, mà không cần sự can thiệp của các thuyền viên
trên tàu, lúc hoạt động phải có tín hiệu, báo động; trong qua trình hoạt động thì hệ
thống phải hoạt động an toàn, tin cậy, dễ bảo dưỡng và sửa chữa.
1.2 Những kiểu bố trí đường ống của hệ thống hút khô. [1]

Nhược điểm của hệ thống là: Việc điều khiển van rời rạc, nên hệ thống
không thể lắp đặt trên các con tàu điều khiển hệ thống bằng tay.

Hình 1.2. Sơ đồ nguyên lý làm việc của hệ thống hút khô theo nguyên tắc phân tán.
1- bơm hút khô; 2- van điều khiển; 3- van ba ngả;
4 – nối lên bờ hoặc công trình nổi.
1.2.3 Hệ thống độc lập.
Đặc điểm của hệ thống này là mỗi khoang có một bơm đảm nhiệm; hệ thống
đảm bảo khả năng hoạt động cho con tàu; tuy nhiên số lượng bơm quá nhiều, số
lượng ống qua mạn nhiều và việc điều khiển rất phức tạp. Hệ thống này không đảm
bảo tính kinh tế, nên nó không được ứng dụng cho các tàu dân sự, phù hợp với các
tàu hoạt động quân sự.
1.2.4 Hệ thống phân nhóm.
Đặc điểm của hệ thống này là: Bơm được bố trí ở buồng máy và được nối
với một số ống chính; mỗi ống chính được nối với một hộp van; mỗi hộp van được
nối với các ống nhánh tới các giếng hút khô ở các khoang và buồng.

4
Ở hệ thống này giảm được số lượng ống giảm hơn so với hệ thống tập trung,
số lượng máy bơm giảm và sử dụng triệt để hơn so với hệ thống độc lập. Tuy nhiên
việc điều khiển phức tạp do hệ thống van nằm rời rạc.

Hình 1.3. Sơ đồ nguyên lý làm việc của hệ thống hút khô theo nguyên tắc
phân nhóm.
1- bơm hút khô; 2- van điều khiển; 3- van ba ngả;
4 – nối lên bờ hoặc công trình nổi
1.3 Giới thiệu hệ thống hút khô lacanh ở buồng máy.
Hiện nay trên các tàu thủy hiện đại, cỡ lớn chủ yếu được lắp đặt hệ thống hút
khô theo sơ đồ:


trong quá trình hoạt động.
 Bơm ly tâm:
Cấu tạo gồm:
1. Cánh công tác.
2. Ống hút, ống đẩy.
3. Bộ làm kín.

Hình 1.5. Bơm hút khô, bơm cứu hỏa

7
4. Bộ phận dẫn hướng vào
5. Trục bơm.
6. Bộ phận dẫn hướng ra.
 Bơm piston:
- Cấu tạo:
1. Thân bơm; 2. Xilanh;
3. Thanh truyền; 4. Vòng làm kín;
5. Đệm kín; 6. Piston;
7, 16. Bulông; 8. Van hút;
9. Nắp bơm; 10. Van đẩy;
11. Khoang đẩy; 12. Con lăn;
13. Tay gạt; 14. Cụm kín trục bơm; 15.
Trục bơm; 17. Khoang hút.
b) Van điều khiển.
Chức năng của van là: đóng
mở nhằm định hướng cho chất lỏng
lưu thông qua những vị trí cần thiết,
giữ trong ống luôn có một lượng
chất lỏng điền đầy, giữ được chân
không trong ống để điều khiển hút

5, 9. Vòng đệm kín; 6. Xilanh;
7. Somi xilanh; 8 Piston;
10. Nắp; 11. Bích nén; 12. Vít cấy có vạch chỉ vị trí van; 13. Tay vặn điều khiển
bằng tay; 14. trục van; 15. cửa cấp khí; 17 lò xo.
 Van điều khiển bằng điện:
- Van hoạt động bằng solenoid
Nguyên lý : Ta cấp dòng điện cho cuộn dây, thì cuộn dây sinh ra từ trường
kéo thanh sắt non được bố trí trong van. Thanh sắt dịch chuyển, liên kết cơ khí với
ty van làm cho van mở ra. Khi ta ngắt điện cuộn dây mất từ trường, thanh sắt non
liên kết với lò xo hồi về, lò xo kéo ty van trở lại vị trí ban đầu làm cho van đóng lại.
- Van hoạt động bằng động cơ điện.
Nguyên lý: Ta cấp dòng điên cho van thì động cơ trong van làm việc theo
chiều thuận đồng thời kéo ty van làm van mở ra. Lúc ty van mở tới giới hạn thì tác
động vào công tắc làm ngắt điên động cơ, lúc này van vẫn giữ nguyên vị trí mở. Khi
cần van đóng lại, ta cấp điện cho động cơ quay theo chiều ngược lại.

Hình 1.8. Cấu tạo van dẫn động bằng khí nén.9
c) Van điều khiển bằng
thủy lực:
Nguyên lý làm việc: Van
được mở nhờ áp lực của dầu.
Chúng ta muốn mở van thì cấp
dầu cao áp vào lỗ dẫn dầu 3,
piston số 7 đi lên làm cho lưỡi
chêm đi lên, van được mở ra. Lúc
chúng ta cấp dầu vào lỗ dẫn dầu 4
thì dầu thủy lực đẩy piston đi


10
d
c
: đường kính trong của ống hút khô chính hoặc nhánh được
nối trực tiếp với bơm (mm).
d
n
đường kính trong của ống nhánh nối với ống chính hoặc ống
của bơm tay (mm).
Tiết diện đường ống nối với hộp van, hoặc đường ống chính không được nhỏ
hơn tổng diện tích tiết diện của 2 nhánh ống lớn nhất được nối với hộp van này.
Việc bố trí đường ống hút khô chính và các ống nhánh, phải đảm bảo hút khô
được bất kì khoang kín nước nào, bằng những bơm bất kì trong những bơm đã nêu.
Việc bố trí hệ thống hút khô không được để nước ở ngoài mạn chảy vào trong tàu,
cũng như không để nước từ khoang này chảy sang khoang khác, nhờ việc sử dụng
van một chiều.
Cách bố trí số lượng ống nhánh hút khô, phải lựa chọn cụ thể tùy thuộc vào
hình dạng và kích thước của các khoang. Trong mỗi khoang, phải bố trí ít nhất hai
nhánh hút khô. Riêng đối vối khoang ngắn và hẹp, có thể bố trí một nhánh hút khô
nếu nó đảm bảo cho việc hút khô trong khoang đó.
d) Giếng hút khô.
Các miệng hút khô được bố trí ở nơi thấp nhất trong mỗi khoang, phải đảm
bảo hút hết lượng nước trong khoang, kể cả khi tàu nghiêng 5
0
về bất kỳ mạn nào.

Hình 1.10. Cách bố trí miệng hút khô.
a) Bố trí theo mặt phẳng cắt dọc giữ b) Bố trí theo rãnh hút khô.
c) Bố trí theo rãnh bên mạn và giếng hút khô.

đoạn ống. Các mối nối ống có dạng tháo được và không tháo được. Trên hệ thống
thường dùng các loại mỗi nối: Mỗi nỗi bích, mỗi nối ren có chi tiết nối, mỗi nỗi ống
lồng, mỗi nối ống vải cao su.
 Các phần tử định hình của đường ống.
Đường ống của hệ thống tàu có hình dáng phức tạp: phân nhánh, đổi
hướng,… Vì vậy để đáp ứng yêu cầu lắp đặt, người ta chế tạo những phần tử định

12
hình chuyên dùng, nghĩa là những đoạn ống ngắn có hình dáng và kích thước nhất
định, phù hợp với những nhu cầu đổi hướng, phân nhánh… thông dụng nhất. Hình 1.11 Các phần tử định hình đường ống.
a) Khuỷu ống cong;
b) Khuỷu ống 3 ngả;
c) Khuỷu ống 4 ngả;
d) Đoạn ống qua vách
f) Bộ bù trừ giãn nở nhiệt và các phần tử kẹp chặt ống.
Lúc tàu chuyển vùng hoạt động thì nhiệt độ có thể chênh lệch làm quá trình
giãn nở giữa các chi tiết ống với thân tàu không bằng nhau dẫn tới phá hủy các chi
tiết ống nên người ta sử dụng các bộ phận giãn nở để khắc phục nhược điểm trên.
g) Thiết bị tách dầu và xử lý nước lacanh.
Nguyên tắc hoạt động: Làm sạch nước lacanh hai cấp. Các pha rắn, dầu,
nước được tách ở tầng thứ nhất (MPS). Tầng thứ hai tách nước với những hạt dầu
nhỏ nhơn 1 micromet.
Tầng thứ nhất: ( tách đa pha)
Nước lacanh được bơm qua bề mặt MPS và được gia tốc với tốc độ cao. Tạo
ra các hạt dầu nhỏ, kết tụ thành các giọt lớn hơn và sau đó bám vào bề mặt bởi lực

13

13) Đường xả cạn: xả cặn góp được và các thành phần hạt lớn về két bẩn.
14) Cabin điều khiển: tự dộng điều khiển chức năng bộ lọc lacanh và khởi
động bơm.
15) Kiểm tra mức dầu trong nước: Liên tục đo hàm lượng dầu trên đường
nước sạch ra khỏi bộ lọc.
16) Van ba ngả: xả nước sạch ra mạn và tái tuần hoàn nước dầu về két lacanh
khi mà hàm lượng dầu trong nước vượt quá 15 phần triệu.
17) Van điều khiển cảng: cho phép kiểm tra bằng tay máy lọc nước lacanh
trong khi tàu ở cảng.

15
15Hình 1.13. Sơ đồ hệ thống lọc nước lacanh

16
1.4 Các loại hình điều khiển hệ thống hút khô được áp dụng cho tàu thủy.
Tùy thuộc vào mức độ hiện đại của con tàu mà hệ thống được lắp đặt các loại
hình điều khiển khác nhau. Sau đây em xin giới thiệu một số hệ thống điều khiển
điển hình.
1.4.1 Điều khiển bằng tay.
Đây là loại hình điều khiển khá phổ biến, được áp dụng rất nhiều trên các tàu
hàng nội địa, tàu kéo, tàu đánh cá…
a) Điều khiển bơm do động cơ máy chính lai.
Kiểu điều khiển này được áp dụng
trên các tàu cá cỡ nhỏ, ghe của các ngư dân
đánh bắt gần bờ.
Cấu tạo: gồm bơm được điều khiển
bằng máy chính và hệ thống đường ống dẫn

- Thiết bị giám sát mức nước (bộ điều khiển).
- Thiết bị báo mức hoặc còi, đèn.
Nguyên tắc hoạt động : Cảm biến mức luôn cung cấp thông tin cho bộ điều
khiển. Bộ điều khiển sẽ cung cấp tín hiệu cho thiết bị báo mức hoặc còi, đèn khi
lượng nước trong giếng đạt tới mức cho phép. Thủy thủ có nhiệm vụ thường xuyên
kiểm tra các thiết bị chỉ báo, đèn để kịp thời điều khiển bơm hút tại các giếng có
lượng nước lacanh đầy lên.
1.4.3 Điều khiển tự động.

Trích đoạn Nguyên lý làm việc của các khối Phương án mô hình không hoạt động được Thử nghiệm và bàn luận

---