Cộng hòa xã hội chủ nghĩa việt nam
Độc lập - Tự do - Hạnh phúc
&
BỘ GIÁO GIỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ GIAO THÔNG VẬN TẢI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI
KHOA CƠ KHÍ - ĐÓNG TÀU

ĐỒ ÁN THIẾT KẾ MÔN HỌC:
THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐỘNG LỰC TÀU THỦY THIẾT KẾ TRANG TRÍ HỆ THỐNG ĐỘNG LỰC
TÀU HÀNG KHÔ 12500 TẤN LẮP MÁY
AKASAKA-MISHUBISHI-7UEC33LS ΙΙ

Giáo viên hướng dẫn: Th.s NGUYỄN ANH VIỆT
Sinh viên: TRẦN ĐẠI DƯƠNG
Lớp: MTT-44-ĐH1
Hải Phòng – 2007
MỤC LỤC

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
1.1. GIỚI THIỆU CHUNG 2
1.1.1. Loại tàu, công dụng 2
1.1.2. Vùng hoạt động, cấp thiết kế 2
1.1.3. Các thông số chủ yếu của tàu 2
1.1.4. Luật và công ước áp dụng 2
1.2. TỔNG QUAN VỀ TRANG TRÍ ĐỘNG LỰC 3
1.2.1. Bố trí buồng máy 3
1.2.2. Máy chính 3
1.2.3. Thiết bị kèm theo máy chính 3
1.2.4. Tổ máy phát điện 4
1.2.5. Các thiết bị động lực khác 4
1.2.6. Tổ máy phát điện sự cố 11
CHƯƠNG 2: SỨC CẢN VÀ THIẾT KẾ SƠ BỘ CHONG CHÓNG 12
2.1. SỨC CẢN 13
2.1.1. Các kích thước cơ bản 13
2.1.2. Sức cản tàu theo phương pháp papmiel 13
2.1.2. Xác định sơ bộ tốc độ tàu cho thiết kế chong chóng 15
2.2. THIẾT KẾ CHONG CHÓNG 15
2.2.1. Chọn vật liệu chế tạo chong chóng. 16
2.2.2. Hệ số dòng theo và hệ số hút. 17
2.2.3. Chọn số cánh của chong chóng. 17
2.2.4. Chọn tỉ số đĩa theo điều kiện bền. 17
2.2.5. Nghiệm lại vận tốc tàu để chong chóng sử dụng hết công suất. 17
2.2.6. Nghiệm bền chong chóng 18
2.2.7 Xác định khối lượng và kích thước chong chóng. 19

5.1.1. Luật áp dụng và tài liệu tham khảo 41
5.1.2. Máy chính 41
5.1.3. Chong chóng 42
5.1.4. Trục 42
5.2. MÔ HÌNH TÍNH DAO ĐỘNG 42
5.2.1. Mô-men quán tính khối lượng 42
5.2.2. Độ mềm các đoạn trục 43
5.2.3. Thành lập hệ thống dao động xoắn tương đương 44
5.3. DAO ĐỘNG XOẮN TỰ DO 45
5.3.1. Hệ thống không thứ nguyên nhiều khối lượng 46
5.3.2. Dao động 1 nút (Hệ thống 2 khối lượng) 47
5.4. DAO ĐỘNG XOẮN CƯỠNG BỨC 51
5.4.1. Cấp điều hòa mô-men kích thích 51
5.4.2. Vòng quay cộng hưởng 52
5.4.3. Góc lệch pha giữa các xy-lanh 52
5.4.4. Tổng biên độ dao động hình học tương đối 53
5.4.5. Công của mô men điều hoà cưỡng bức 55
5.4.6. Công của các mô men cản 56
5.4.7. Biên độ cộng hưởng A1R 57
5.4.8. Tổng ứng suất xoắn trên trục khi cộng hưởng 58
5.4.9. Ứng suất cho phép của trục 59
5.4.10. Kết luận về vùng cấm quay 59
CHƯƠNG 6: CÁC HỆ THỐNG 60
6.1. GIỚI THIỆU CHUNG 61
6.2. HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU 61
6.2.1. Két dự trữ 61
6.2.2. Dung tích két dầu trực nhật 62
6.2.3. Dung tích két dầu lắng 62
6.2.4. Tính chọn bơm trực nhật DO 63
6.2.5. Tính chọn bơm vận chuyển dầu đốt FO 63 CHƯƠNG 1:

TỔNG QUAN

- 2 -
1.1. GIỚI THIỆU CHUNG
1.1.1. Loại tàu, công dụng
Tàu hàng khô sức chở 12500 tấn là loại tàu vỏ thép, đáy đôi, kết cấu hàn
điện hồ quang, một boong chính. Tàu được thiết kế trang bị 01 diesel chính 2 kỳ
truyền động trực tiếp cho 01 hệ trục chân vịt.
Tàu được thiết kế dùng để chở hàng khô, hàng bách hóa.
1.1.2. Vùng hoạt đọng, cấp thiết kế
Vùng hoạt động của tàu: Tàu hoạt động trên tuyến quốc tế thuộc vùng
biển Cấp không hạn chế. Quy phạm phân cấp và đóng tàu biển vỏ thép Việt
Nam 2003, do Bộ Khoa học Công nghệ và Môi trường ban hành. Phần hệ thống
động lực được tính toán thiết kế thoả mãn tương ứng Cấp không hạn chế theo
Quy phạm phân cấp và đóng tàu biển vỏ thép Việt Nam 2003.
1.1.3. Các thông số chủ yếu của tàu
– Chiều dài lớn nhất L
max
= 136,4 m
– Chiều dài giữa hai trụ L
pp
= 126 m
– Chiều dài đường nước thiết kế L
WL

Buồng máy có các kích thước chính:
– Chiều dài: 15,84 m
– Chiều rộng trung bình: 10,05 m
– Chiều cao trung bình: 8,65 m.
1.2.2. Máy chính
Máy chính có ký hiệu 7UEC33LS do hãng AKASAKA-MISUBISHI,
Nhật Bản sản xuất, là động cơ diesel 2 kỳ tác dụng đơn, tăng áp bằng tubin,
dạng thùng, một hàng xy-lanh thẳng đứng, làm mát gián tiếp hai vòng tuần
hoàn, bôi trơn áp lực tuần hoàn kín, khởi động bằng không khí nén, tự đảo
chiều, điều khiển tại chỗ hoặc từ xa trên buồng lái.
Thông số của máy chính:
– Số lượng 01
– Kiểu máy 7UEC33LS
– Hãng sản xuất AKASAKA-MISUBISHI
– Công suất định mức, [H] 3965/5392,3 kW/hp
– Vòng quay định mức, [N] 215 rpm
– Số kỳ, [τ] 2
– Số xy-lanh, [Z] 7
– Đường kính xy-lanh, [D] 330 mm
– Hành trình piston, [S] 1050 mm
– Khối lượng động cơ [G] 68 tons
– Chiều dài bao lớn nhất [Le] 5208 mm
– Chiều rộng bệ động cơ [We] 1900 mm
– Chiều cao [He] 4301 mm
1.2.3. Thiết bị kèm theo máy chính
– Bơm LO bôi trơn máy chính 01 cụm
– Bơm nước ngọt làm mát 01 cụm
– Bơm nước biển làm mát 01 cụm
– Bầu làm mát dầu nhờn 01 cụm
– Bầu làm mát nước ngọt 01 cụm

– Bầu làm mát nước ngọt 01 cụm
– Các bầu lọc 01 cụm
– Bầu tiêu âm 01 cụm
– Ống bù hòa giãn nở 01 cụm
1.2.5. Các thiết bị động lực khác
1-Các két
1– Két dầu đốt dự trữ
2– Két dầu FO hàng ngày

- 5 -
3– Két dầu DO hàng ngày
4– Két dầu cặn FO
5– Két dự trữ dầu bôi trơn
6– Két lắng dầu FO
7– Két tuần hoàn dầu bôi trơn 8– Két lắng dầu bôi trơn
9– Két dầu thải
10– Két nước ngọt giãn nở
11– Két dầu bẩn 2-Các tổ bơm
a–Bơm nước biển làm mát
– Số lượng 02
– Kiểu M.D.V.Cent
– Ký hiệu FEV–150E
– Lưu lượng 180 m
3

– Lưu lượng 2,4 m
3
/h
– Cột áp 1,0 MPa – Công suất động cơ điện 1,5 kW
– Vòng quay động cơ 2900 v/p
e–Bơm dầu bôi trơn máy chính
– Số lượng 02
– Kiểu M.D.V.G
– Lưu lượng 120 m
3
/h
– Cột áp 0,4 MPa
– Công suất động cơ điện 30 kW
– Vòng quay động cơ 1000 v/p
f–Bơm vận chuyển dầu FO
– Số lượng 01
– Kiểu M.D.H.G
– Lưu lượng 8,0 m
3
/h
– Cột áp 0,3 MPa
– Công suất động cơ điện 3,7 kW
– Vòng quay động cơ 970 v/p
g–Bơm vận chuyển dầu DO
– Số lượng 01
– Kiểu M.D.H.G
– Lưu lượng 3,0 m

/h
– Cột áp 20 - 60 m.c.n
– Công suất động cơ điện 30 kW
– Vòng quay động cơ 2900 v/p
m–Bơm nước ngọt sinh hoạt
– Số lượng 02
– Kiểu M.D.H.Cent
– Lưu lượng 5 m
3
/h
– Cột áp 50 m.c.n
– Công suất động cơ điện 3,7 kW
– Vòng quay động cơ 2900 v/p

n–Bơm dầu cặn
– Số lượng 01
– Kiểu M.D.H.Monros
– Lưu lượng 4 m
3
/h
– Cột áp 40 m.c.n
– Công suất động cơ điện 2,2 kW
– Vòng quay động cơ 970 v/p
p–Bơm nước đáy tàu
– Số lượng 01
– Kiểu M.D.H.Piston
– Lưu lượng 2 m
3
/h
– Cột áp 20 m.c.n

3- Các tổ quạt
a- Quạt thông gió buồng máy
– Số lượng 02
– Kiểu M.D.V.Axial(có thể đổi chiều)
– Lưu lượng 36000 m
3
/h
– Cột áp 0,3 kPa
– Công suất 7,5 kW
– Vòng quay 1000 rpm
b-Quạt thông gió khu vực máy lọc
– Số lượng 01
– Kiểu M.D.V.Axial
– Lưu lượng 3000 m
3
/h
– Cột áp 0,3 kPa
– Công suất 0,75 kW
– Vòng quay 1500 rpm

- 9 -
4-Thiết bị phân ly
a–Máy phân ly nước đáy tàu
– Số lượng 01
– Ký hiệu HSN–2F
– Lưu lượng 2,0 m
3
/h
– Công suất động cơ điện 30 kW
– Vòng quay động cơ 1000 v/p
b–Máy nén khí sự cố
– Số lượng 01

- 10 -
– Kiểu M.D.Vertical (2 cấp)
– Lưu lượng 20 m
3
/h
– Áp suất 2,5 MPa – Công suất động cơ điện 5,5 kW
– Vòng quay động cơ 1000 v/p
c–Bình khí nén chính
– Số lượng 02
– Loại Hình trụ
– Áp suất 3,0 MPa – Lưu lượng 1500 lít
d–Bình khí nén phụ
– Số lượng 01
– Loại Hình trụ
– Áp suất 3,0 MPa – Lưu lượng 150 lít
6-Các thiết bị buồng máy khác

xuất, là diesel 4 kỳ tác dụng đơn, một hàng xy-lanh thẳng đứng, không tăng áp,
làm mát gián tiếp hai vòng tuần hoàn, bôi trơn áp lực tuần hoàn kín, khởi động
bằng điện DC 24V, hoặc không khí khởi động
– Số lượng 01
– Kiểu máy 4HAL2
– Hãng (Nước) sản xuất YANMAR JAPAN
– Công suất định mức, [Ne] 89 Kw
– Vòng quay định mức, [n] 1500 rpm
– Số kỳ, [τ] 4
– Số xy-lanh, [Z] 4
2-Máy phát điện
– Số lượng 01
– Công suất máy phát 90 kVA
– Vòng quay máy phát 1500 rpm
– Điện áp 390 V

- 12 - CHƯƠNG 2:


– Chiều cao mạn D = 11,3 m
– Chiều chìm toàn tải d = 8,35 m
– Hệ số béo thể tích C
B
= 0,77
– Máy chính 7UEC33LSII
– Công suất H = 3965/5392,3 (kw/hp)
– Vòng quay N = 215 rpm
– Vòng quay chong chóng n
p
= 215 rpm
2.1.2. Sức cản tàu theo phương pháp papmiel
1- Phạm vi áp dụng của Pamiel
No. ĐẠI LƯỢNG XÁC ĐỊNH
TÀU THỰC
THIẾT KẾ
PHẠM VI CỦA
PAMIEL
1 Tỷ số kích thước [B/d] 2,419 1,5 – 3,5
2 Tỷ số kích thước [L/B] 6,46 4 – 11
3 Hệ số béo thể tích [C
B
] 0,77 0,35 – 0,8
4
Hệ số thon đuôi tàu [ϕ]
1,192 0,33 – 1,5
2- Công thức xác định sức cản của Pamiel
Công suất kéo theo Pamiel
)(,
0

S
,(knots) Dự kiến thiết kế
12

13

14

15

2 Tốc độ tính toán V
S
, (m/s) Tính theo m/s
6.168

6.682

7.196

7.710

3 Hệ số béo thể tích C
B
Theo thiết kế
0.77

0.77

0.77


1

L
VV
S
ϕ
=
1

1.147

1.242

1.338

1.433

7 Hệ số tính C
p
, theo đồ thị
(
)
ϕ
,
1
VfC
p
=

95

10 Hệ số tính theo Pamiel C
0

ϕ
λ
1
0
X
C
C
p
=

87.01

83.99

82.89

82.34

11 Công suất kéo EPS, (hp)
0
3
LC
V
EPS
s
∇
=

Căn cứ vào kết quả tính toán các giá trị R và EPS xây dựng đồ thị R =
f(v) và EPS = f(v) cho tra cứu tính toán. Đồ thị được trình bày dưới đây:
11 12 13 14 15
6,168 6,682 7,196 7,710 8,2245,654
16
15000
20000
25000
30000
10000
2000
6000
5000
4000
3000
R(kG)
ESP(cv)
ESP=f(v)
R=f(v)
(knot)
(m/s)
Hình2.1:Đường cong sức cản
2.1.2. Xác định sơ bộ tốc độ tàu cho thiết kế chong chóng
– Hiệu suất chong chóng (lấy gần đúng) η
p
= 0,58
– Hiệu suất đường trục (lấy gần đúng) η
t
= 0,98
– Dự trữ công suất máy chính 10%Ne

a- H ệ số dòng theo
Theo Taylor ψ = 0,5.δ-0,05
Với δ = C
B
= 0,77 => ψ = 0,335
b- H ệ số hút
t = C
1
.ψ
C
1
= (0,5÷0,7) khi bánh lái có profin dạng động học, Chọn C
1
=0,7
⇒ t = 0,7.0,335 = 0,2345
2.2.3. Chọn số cánh của chong chóng.
Vận tốc dòng chảy đến chong chóng v
p
= (1-ψ)v = 4,243 (m/s)
-Sức cản tàu R= 16980(kG)
-Lực đẩy chong chóng ứng với vận tốc v = 6,374 (m/s)
P =
t
-
1
R
=
2345,01
16980
−

ρ
.
'
=
n
p
-vòng quay của hệ trục trên 1 giây n
p
=
60
dc
n
= 3,58 (v/s).
⇒
n
K
′
= 0,587
Nhận thấy
n
K
′
<1,
d
K
′
<2 ⇒ Chọn số cánh chân vịt là Z = 4.
2.2.4. Chọn tỉ số đĩa theo điều kiện bền.
- 17 -










δ

Trong đó:
Z - Là số cánh của chong chóng: Z = 4
C’- Hệ số phụ thuộc vào vật liệu chế tạo chong chóng với đồng thau:
C’ = 0,06
D - Đường kính chong chóng sơ bộ
D = (0,7÷0,9).T = 5,9 m
m’- Hệ số kể đến khả năng quá tải của chong chóng phụ thuộc loại
tàu với tàu hàng: m = 1,15
δ
max
- Chiêù dày tương đối của tiết diện cánh tại bán kính
(0,6 ÷0,7)R : δ
max
= 0,08 ÷0,1, Chọn: δ
max
= 0,1 m
P - Lực đẩy của chong chóng P = 22181,6 kG
Kết quả: θ
min
= 0,317 ,Chọn θ = 0,55.

4,448

3 Lực cản toàn phần P KG
1
R
t
−

22670,23

25359,95

4 Mật độ nước biển
γ
Kg/m
3
1025 5
Hệ số lực đẩy theo
vòng quay
K
n
’
−
4
.
p
V

’
−
λ
p
’
=λ
p
.1,05
0,389

0,399

8
Đường kính chong
chóng tối ưu
D
opt
m
'
.
p
pp
V
n
λ

3,05

3,114


0,78

11
Hiệu suất đẩy của
chong chóng
η
p
−
Tra đồ thị

η
p
= f(K
n
’
)
0,48

0,49

12
Hiệu xuất đẩy thân
tàu
η
k
−
η
k
=
1

N
p
’
=
.
75.
Rv
η

4890

5966,2

15
Sai số công suât
giưa N’pvà Np
∆N
%
'
'
.100
pp
p
NN
N
−
%
2,7

20,3

( )
2
1
130

C
pp
K
nD
P
ζ

No. HẠNG MỤC TÍNH
KÝ
HIỆU

ĐƠN
VỊ
CÔNG THỨC
CÁCH XÁC ĐỊNH
GIÁ TRỊ

1
Hệ số đặc trưng cho
chế độ tải
ξ
_ ( 1,1 ÷ 1,6 ) 1,6

2
Hệ số đặc trưng cho

5 Áp suất hơi bão hòa P
d
Kg/m
2
ở 20
0
C 238

6 Trọng lượng nước biển

γ
Kg/m
3

1025

7
Độ sâu chong chóng
so với mặt biển
h
b
m
d-(
Dopt
2
+0,2)
6,625

8
Áp suất hủy tĩnh tại vị

10
Chọn tỉ số đĩa theo
điều kiện chống xâm
thực
θ
Chọn 0,55

Suy ra θ
min
= 0,266 < 0,55
Kết luận : Điều kiện xâm thực được thỏa mãn.
2.2.7 Xác định khối lượng và kích thước chong chóng.
Khối lượng chong chóng được xác định theo công thức :
G =
342
0.600.6
00
4
6,22.10.0,71.0,59
4.10
mm
bde
Z
Dld
DDD
γγ


+−+


e
m
m 0,0035.D
p
0,0107

4 Độ côn củ chong chóng
∆

Thiết kế 1:12

5
Chiều dầy giả thiết cánh
tại củ chong chóng
e
0
m (0,014÷0,055)D
p
0,14

6 Chiều dài củ chong chóng l
0
m (0,2÷0,8)D
p
0,885

7 Tỉ số đĩa
θ
Theo trên 0,55


D
θ
−

0,915

9 Chiều dày profin tại 0,6R e
0.6
m e
0
-0,6.(e
0
-e
m
) 0,063

10
Khối lượng riêng của
đồng
γ
KG/m
3

Hợp kim đồng 2868,9Kết quả : G = 2868,9 KG
Kết luận :
Đường kính củ chong chóng D = 3,05 m
S ố cánh Z = 4