BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG
KHOA KỸ THUẬT GIAO THÔNG
= = =
= = =
MAI ĐÌNH NAM THIẾT KẾÂ SƠ BỘ MẪU TÀU DU LỊCH CHỞ 50
KHÁCH BẰNG VẬT LIỆU COMPOSITE HOẠT
ĐỘNG Ở VỊNH NHA TRANG
MAI ĐÌNH NAM THIẾT KẾÂ SƠ BỘ MẪU TÀU DU LỊCH CHỞ 50
KHÁCH BẰNG VẬT LIỆU COMPOSITE HOẠT
ĐỘNG Ở VỊNH NHA TRANG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
CHUYÊN NGÀNH: ĐÓNG TÀU THỦY GVHD: ThS. HUỲNH VĂN NHU
4. Tính toán kết cấu, tính toán trang thiết bị và bố trí chung, tính trọng tâm trọng
lượng tàu, tính các trường hợp tải, kiểm tra ổn tính.
5. Tính sức cản, trên cơ sở đó lựa chọn máy chính, đảm bảo đạt tốc độ yêu cầu của
tàu (khoảng 9-11hl/h).
ii
Chương 4: THẢO LUẬN KẾT QUẢ.
III.KẾ HOẠCH THỜI GIAN:
1. Đi thực tế:
Tìm hiểu, khảo sát các mẫu tàu du lịch hoạt động tại vùng biển Nha trang:
Từ: 04/3/2013 Đến: 04/4/2013
2. Kế hoạch hoàn thành thiết kế:
Chương 1: Đặt vấn đề:
Từ: 04/04/2013 Đến: 11/04/2013
Chương 2: Yêu cầu kinh tế - kỹ thuật đối với tàu khách du lịch:
Từ: 11/04/2013 Đến: 18/04/2013
Chương 3: Xây dựng hồ sơ thiết kế sơ bộ tàu du lịch vật liệu FRP:
Xác định các đặc điểm hình học của tàu, vẽ đường hình tàu:
Từ: 18/04/2013 Đến: 05/05/2013
Tính và vẽ đường cong thủy lực và tỉ lệ bonjean:
Từ: 05/05/2013 Đến: 20/05/2013
Tính toán thiết kế bố trí chung, tính toán thiết kế kết cấu, tọa độ trọng tâm tàu, kiểm
tra ổn định:
Từ: 20/05/2013 Đến: 05/06/2013
Tính toán sức cản tàu, lựa chọn máy chính, tính toán hệ truc chân vịt:
Từ: 05/06/2013 Đến: 20/06/2013
Hoàn thành một số bản vẽ:
Từ: 20/06/2013 Đến: 30/06/2013
Chương 3: Thảo luận kết quả:
Từ: 30/06/2012 Đến: 7/07/2013
Hoàn thành bản thảo:
NhaTrang, ngày……tháng……năm 2013
Cán bộ hướng dẫn : THS.Huỳnh Văn Nhu
iv
PHIẾU ĐÁNH GIÁ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Họ tên sinh viên : Mai Đình Nam
MSSV : 51130952 Lớp : 51DT-1
Ngành : Kỹ Thuật Tàu Thủy Mã ngành : 18.06.10
Tên Đề tài : Thiết kế sơ bộ tàu du lịch trở 50 khách bằng vật liệu
Composite (FRP) hoạt động ở Vịnh Nha Trang.
Số Trang Đồ Án : 80 Số Trang Phụ: 10
Số Chương : 04 Số Tài Liệu tham Khảo: 9
Hiện Vật : 03 CD + 3 bản thuyết minh
NHẬN XÉT CỦA CÁN BỘ PHẢN BIỆN.
Đánh giá chung:
……………………………………………………………………………………….
………………………………………………………………………………………
Nha Trang, ngày……tháng……năm 2013
CÁN BỘ PHẢN BIỆN CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG
2.2.3.Chi phí sử dụng thấp. 11
CHƯƠNG 3: XÂY DỰNG HỒ SƠ THIẾT KẾ SƠ BỘ TÀU CHỞ KHÁCH
BẰNG VẬT LIỆU FRP HOẠT ĐỘNG Ở VỊNH NHA TRANG 12
3.1. XÁC ĐỊNH SƠ BỘ KÍCH THƯỚC CHÍNH VÀ THIẾT KẾ ĐƯỜNG
HÌNH: 12
3.1.1. Xây dựng nhiệm vụ thư: 12
vi
3.1.1.1. Nhiệm vụ chung: 12
3.1.1.2. Các yêu cầu khi xây dựng nhiệm vụ thư: 12
3.1.1.3. Nhiệm vụ thiết kế: 12
3.1.2. Giải phương trình trọng lượng và phương trình dung tích xác định
sơ bộ kích thước tàu thiết kế : 13
3.1.2.1. Xác định sơ bộ lượng chiếm nước D: 13
3.1.2.2. Lựa chọn chiều chìm thiết kế T: 15
3.1.2.3. Lựa chọn tỷ số
T
H
: 15
3.1.2.4. Lựa chọn hệ số diện tích mặt đường nước
α
: 16
3.1.2.5. Lựa chọn hệ số diện tích mặt cắt ngang
β: 17
3.1.2.6. Tính, chọn các hệ số
,
δ
tỷ số
H
B
3.4. Tính ổn định tàu thiết kế: 51
3.4.1. Kiểm tra ổn tính ban đầu: 51
3.4.1.1. Trường hợp 1: 51
3.4.1.2. Trường hợp 2: 52
3.4.1.3. Trường hợp 3: 52
3.4.1.4. Trường hợp 4: 53
3.4.2. Kiểm tra ổn tính trong trường hợp góc nghiêng lớn có tính đến ảnh
hưởng của biên độ lắc: 54
3.4.2.1. Tính diện tích và tọa độ tâm chịu gió: 55
3.4.2.2. Xác định đồ thị ổn định tĩnh và động: 55
3.4.2.2.1. Trường hợp 1: Tàu đủ khách, 100% dự trữ: 58
3.4.2.2.2. Trường hợp 2: Tàu đủ khách , 10% dự trữ: 58
3.4.2.2.3. Trường hợp 3: Tàu không khách, 100% dự trữ: 59
2.4.1.4.4. Trường hợp 4: Tàu không khách,1 0% dự trữ: 59
3.4.3. Kiểm tra theo quy phạm đóng tàu việt Nam trong vùng hạn chế III: 62
3.4.4. Kiểm tra ổn định khi khách tập trung một bên mạn: 64
3.4.4. Kiểm tra ổn định khi tàu quay vòng: 64
3.5: Tính sức cản và chọn máy tàu: 65
viii
3.5.1. Lựa chọn phương pháp tính sức cản: 65
3.5.2. Tính sức cản vỏ tàu: 66
3.5.2.1. Các thông số chính của tàu: 66
3.5.2.2. Các thông số tính sức cản: 67
3.5.3.1. Các thông số của tàu: 73
3.5.3.2. Tính và chọn các thông số mở đầu: 74
3.5.3.3. Tính để chọn máy: 74
Chương 4: THẢO LUẬN KẾT QUẢ 78
TÀI LIỆU THAM KHẢO 80
ix
DANH MỤC BẢNG
Hình 5 : Đồ thị Ne; D = f(n) 77 1
LỜI NÓI ĐẦU
Được thực hiện đồ án tốt nghiệp là mong ước của nhiều sinh viên trước khi
ra trường, nó giúp cho sinh viên có thể tổng hợp lại được rất nhiều kiến thức đã
được học ở nhà trường và giúp sinh viên có thêm nhiều kiến thức mới có thêm
nhiều kinh nghiệm hơn trong thực tế ngành nghề mình đã học. Để có được những
kiến thức mới, ôn lại được kiến thức cũ và có thêm kinh nghiệm quý báu thì đồ án
thực hiện phải đạt được chất lượng tốt nhất.
Thiết kế tàu là một công đoạn khó trong ngành tàu thủy, nó đòi hỏi người
thiết kế phải có kiến thức vững về các môn học: Lý thuyết tàu, sức bền tàu, kết cấu
tàu và có kinh nghiệm thực tế trong tính toán thiết kế.
Để tạo điều kiện cho sinh viên tiếp cận với thực tế, làm quen với việc giải
quyết những vấn đề cụ thể, sau thời gian học tập em đã được nhà trường giao cho
thực hiện đề tài với nội dung: “Thiết kế sơ bộ tàu du lịch trở 50 khách bằng vật
liệu Composite (FRP) hoạt động ở Vịnh Nha Trang”.
Qua thời gian tìm hiểu, được sự hướng dẫn tận tình của thầy giáo
ThS.Huỳnh Văn Nhu, cùng với sự động viên giúp đỡ của các thầy cô giáo và các
bạn, em đã hoàn thành nội dung đề tài.
Nội dung đề tài gồm bốn phần:
Chương 1: Đặt vấn đề.
Chương 2: Yêu cầu kinh tế - kỹ thuật đối với tàu du lịch.
Chương 3: Xây dựng hồ sơ thiết kế sơ bộ tàu chở khách bằng vật liệu
Composite hoạt động ở Vịnh Nha Trang.
Chương 4: Thảo luận kết quả.
Song với thời gian thực hiện không nhiều cùng với trình độ còn hạn chế nên
đề tài của em không tránh khỏi những thiếu sót, em mong nhận được những ý kiến
đóng góp của thầy cô và các bạn để đề tài được hoàn thiện hơn.
Yêu cầu thường xuyên đưa tàu vào ụ hoặc lên đà để bảo dưỡng Sự phát triển mạnh
mẽ của công nghệ hiện đại dẫn đến nhu cầu to lớn về những vật liệu đồng thời có
nhiều tính chất cần thiết mà các vật liệu truyền thống khi đứng riêng rẽ không thể
3
có được. Vật liệu kết hợp hoặc vật liệu Composite ra đời vừa đáp ứng được nhu cầu
cấp bách đó vừa là sản phẩm của những công trình nghiên cứu trong nữa sau của
thế kỷ XX nhằm khai thác, phát triển quy luật kết hợp – một quy luật phổ biến
trong tự nhiên. Đồng thời với kết quả đó, ngành khoa học hiện đại về Composite
cũng xuất hiện.
1.2.1. Định nghĩa và phân loại.
a. Định nghĩa:
Composite là một hỗn hợp gồm ít nhất hai pha hay hai thành phần vật liệu.
Sự kết hợp này nhằm hạn chế nhược điểm của vật liệu này bằng ưu điểm của vật
liệu kia, tạo nên sản phẩm có cơ tính khác hẳn các vật liệu ban đầu. Tuy nhiên định
nghĩa này không đầy đủ. Vật liệu Composite phải được xác định theo ba tiêu chuẩn.
- Cả hai chất thành phần phải có tỷ lệ hợp lý (ví dụ như hơn 5%).
- Chỉ khi các pha thành phần có cơ tính khác nhau và cơ tính của vật liệu
Composite khác một cách đáng kể với cơ tính của vật liệu thành phần. Ví dụ như
chất dẻo, mặc dù trong thành phần có một lượng các chất bôi trơn, chất chống tia
cực tím, các chất vì mục tiêu thương mại như giảm giá thành và dễ chế biến…,
nhưng không thỏa mãn tiêu chuẩn thứ hai do vậy không được xem là vật liệu
Composite.
- Trong vật liệu Composite, các vật liệu thành phần không được hòa tan hẳn
vào nhau. Do vậy một hợp kim có vi kết cấu hai pha được tạo ra trong quá trình
đông rắn của kim loại nóng chảy đồng nhất không được xem là vật liệu Composite.
Tuy nhiên nếu các phần tử gốm, không biết vì một lý do nào đó được hòa trộn với
kim loại để tạo nên vật liệu bao gồm kim loại có chứa các phần tử gốm, thì vật liệu
đó chính là vật liệu Composite.
Về phương diện hóa học, Composite có hai pha (hoặc nhiều hơn) riêng biệt,
được phân ra bởi mặt phân cách riêng biệt. Thành phần liên tục tồn tại với khối
5
1.2.2. Ưu nhược điểm của vật liệu FRP.
a. Ưu điểm:
- Có độ bền vững cao, trọng lượng nhẹ.
- Có độ cứng hóa học tốt, tính cơ học cao.
- Chịu được biến dạng uốn, chịu tác dụng liên tục.
- Không thấm nước.
- Riêng nhựa polyester có độ bền chịu nhiệt cao, chịu ẩm và xâm thực của
môi trường.
b. Nhược điểm:
- Modun đàn hồi thấp.
- Sức chịu ma sát và va đập thấp.
- Bị giòn khi nhiệt độ thay đổi cao.
Do đó để khắc phục nhược điểm trong kết cấu vật liệu FRP người ta dùng các loại
nhựa polyester theo mục đích sử dụng, kết hợp các tỉ lệ pha trộn giữa nhựa và các
chủng loại vải sợi cốt thủy tinh. Sử dụng các loại cấu trúc chất làm độn vật liệu cốt
(các loại vải thủy tinh).
c. Ưu điểm của việc ứng dụng vật liệu FRP trong chế tạo tàu thủy.
Xét một trọng lượng vật tư cần đưa vào tàu cùng kích thước và tính năng có
thể nhận thấy nhờ tỉ trọng bản thân nhỏ, còn giới hạn bền không quá nhỏ so với
thép nên số lượng vật tư cần của FRP sẽ nhỏ hơn. Tính chất này cho phép làm giảm
lượng giãn nước của tàu FRP và điều này có lợi cho việc làm tăng tốc độ tàu hoặc
làm giảm công suất máy.
Vật liệu FRP ra đời đã 50 năm, những vỏ tàu đầu tiên bằng vật liệu FRP trong
những năm 1940 – 1950 trên cơ sở công nghệ chưa tiên tiến vẫn còn bền vững cho
đến ngày nay. Từ thực tế cho thấy vật liệu FRP phù hợp trong việc đóng mới tàu
thủy, FRP không bị thẩm thấu, không bị lão hóa nhanh, sinh vật biển không có khả
FRP XMLT
Trọng lượng riêng (t/m
3
) 0,78 – 0,82 7,8 1,6 – 1,7 2,6
Chiều dày vỏ (mm) 35 5 9 - 10 28
Trọng lượng vật liệu /m
2
(kg) 50 56 24 76 7
1.3. PHÂN LOẠI TÀU KHÁCH.
Theo quy định của “ Quy phạm phân cấp và đóng tàu biển vỏ thép, phần IA
quy định chung về hoạt động và giám sát kỹ thuật ” tàu khách là tàu biển chở hơn
12 hành khách. Trong đó hàng khách là bất kì người nào có mặt trên tàu trừ thuyền
trưởng, thuyền viên hoặc những người có mặt trên tàu và trẻ em dưới một tuổi.
Nhóm 1: Tàu cỡ nhỏ hoạt động ở vùng biển gần bờ, sức chở không quá 50 khách.
Có kết cấu một boong , đơn giản, dùng để vận chuyển khách phục vụ du lịch biển
đảo và vận chuyển khách ở quãng đường gần.
Nhớm II: Tàu cao tốc có lượng chiếm nước lớn, sức chở 100 khách chạy với vận
tốc lớn ≥ 22hl/h. Có kết cấu và hình dáng đặc trưng và tương đối phức tạp.
Nhóm III: Tàu khách viễn dương, với sức chở có thể lên đến nghìn người vục vụ
việc du lịch và vận chuyển khách giữa các châu lục trên thế giới. Tàu được trang bị
hệ thống trang thiết bị và nội thất tương đối hiện đại.
1.4. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU.
1.4.1. Đối tượng nghiên cứu:
Tàu chở 50 khách, vỏ Composite (FRP).
1.4.2. Phạm vi nghiên cứu:
Lập hồ sơ thết kế sơ bộ cho tàu chở 50 khách, vật liệu FRP.
- Đảm bảo được diện tích và khoảng không gian cần thiết để bố trí chỗ ngồi
của hành khách và các thành phần tải trọng có mặt trên tàu như hàng hoá,
trang thiết bị, các dự trữ khác.
- Các kích thước chính của tàu nên có giá trị nhỏ nhỏ vừa phải nhằm đảm bảo
trọng lượng và giá thành tàu là thấp nhất.
- Tỷ số giữa các kích thước chính nằm trong giới hạn cho phép nhằm đảm bảo
các tính năng hàng hải của tàu, nhất là tính năng ổn định.
Chiều dài L của tàu có ảnh hưởng quyết định đến mọi công việc bố trí trên
tàu và có ảnh hưởng đến trọng lượng vỏ tàu được thiết kế. Chiều dài L lớn thì công
việc bố trí tàu, bố trí trang thiết bị trên tàu dễ dàng hơn, tuy nhiên sẽ làm tăng khối
lượng vỏ tàu ảnh hưởng đến tốc độ của tàu. Nếu chiều dài L của tàu nhỏ thì sẽ làm
cho công việc bố trí các phương tiện trên tàu trở nên khó khăn hơn. Vì vậy cần phải
9
lựa chọn chiều dài L của tàu một cách hợp lý, phải đảm bảo kết hợp hài hòa giữa
yêu cầu về sức chở của tàu và yêu cầu về tốc độ của tàu.
Chiều rộng B của tàu có ảnh hưởng quyết định đến tính năng của tàu. Chiều
rộng B lớn thì làm cho việc cân bằng dễ dàng hơn, ổn định động khá tốt, tuy nhiên
ổn định dọc và tính êm sẽ giảm. Chiều rộng B nhỏ đưa đến những điều tệ hại cho
phương tiện, B quá nhỏ sẽ không đảm bảo ổn định ban đầu như mong đợi, ổn định
động của tàu kém.
Đồng thời tỷ lệ L/B có ảnh hưởng lớn đến chọn chiều rộng B. Như vậy có
thể thấy được rằng chọn chiều rộng B cho tàu cỡ nhỏ chạy nhanh là công việc
mang tính chất dung hòa, theo đó B được chọn trên cơ sở thỏa mãn rất nhiều điều
kiện khá ngược nhau.
Tỷ lệ H/T có ảnh hưởng đến tính ổn định và sức cản của con tàu. Lựa chọn
tỷ lệ H/T phải đảm bảo đủ mạn khô theo yêu cầu của quy phạm, phải đủ lực nổi dự
trữ. Do vậy cần phải lựa chọn tỷ số H/T một cách hợp lý vì:
- Nếu mớn nước T không thay đổi, tăng chiều cao mạn H thì lúc này trọng
tâm tàu bị nâng cao, ổn định ban đầu của tàu giảm, giảm bớt tình trạng hắt sóng lên
mặt boong, làm tăng chiều cao kiến trúc thượng tầng, lực cản do gió tác dụng vào
phạm vi của đề tài này và ở khu vực Việt Nam, thì các kích thước chính, các tỷ lệ
giữa các kích thước chính và các hệ số hình dáng của tàu sẽ được lựa chọn trên cơ
sở xử lý số liệu thống kê các tàu mẫu đang hoạt động có hiệu quả đồng thời phân
tích các ưu nhược điểm của các mẫu tàu.
2.1.2. Các yêu cầu với đường hình.
Yêu cầu kỹ thuật đối với tàu bằng vật liệu FRP là đường hình tàu phải tạo
được lực nâng lớn khi chạy để có thể chuyển sang chế độ lướt nhanh chóng và
đường hình tàu phải đơn giản để quá trình chế tạo vỏ tàu dễ dàng hơn.
Đường hình tàu có ảnh hưởng rất lớn đến tính năng hàng hải của tàu, đặc
biệt là tính năng tốc độ. Vì vậy công việc quan trọng nhất của người thiết kế là phải
phân tích để lựa chọn được đường hình tàu phù hợp với yêu cầu của nhiệm vụ thư.
2.2. YÊU CẦU KINH TẾ.
2.2.1. Tồng giá thành chế tạo con tàu.
Tổng giá thành của con tàu phụ thuộc vào các giá thành thành phần như: giá
thành chế tạo vỏ tàu, giá thành máy chính và máy phụ cho tàu, giá thành các trang
thiết bị tàu.
Để tổng giá thành của tàu là thấp nhất thì cần phải giảm các giá thành thành
phần, hình dáng – kích thước của tàu là yếu tố ảnh hưởng lớn nhất đến giá thành
11
thành phần. Vì vậy, ta cần phân tích lựa chọn các đặc điểm hình học của tàu hợp lý
để giảm vật liệu chế tạo vỏ tàu, giảm chi phí đóng mới.
Để giảm vật liệu chế tạo vỏ tàu thì cần phải lựa chọn đường hình đơn giản
và cần tính toán kết cấu sao cho vừa đủ bền để giảm vật liệu chế tạo kết cấu thân
tàu. Lúc này việc chế tạo vỏ tàu và các kết cấu thân tàu không mất nhiều thời gian,
tốn vật liệu ít hơn, vừa giảm được chi phí vật liệu vừa giảm được thời gian hoàn
thành con tàu, nâng cao hiệu quả kinh tế.
2.2.2. Chi phí bảo dưỡng.
Vật liệu làm vỏ tàu có ảnh hưởng đến quy trình bảo dưỡng vỏ tàu. Mỗi lần
bảo dưỡng rất tốn chi phí nhiều và tốn thời gian nên rất ảnh hưởng đến hiệu quả
kinh tế của tàu. Các vật liệu đóng tàu như gỗ và thép thường có khối lượng nặng và
+ Căn cứ vào đặc điểm các khu du lịch và luồng lạch.
+ Căn cứ vào công dụng và cỡ loại.
+ Căn cứ vào yêu cầu qui phạm hiện hành.
3.1.1.3. Nhiệm vụ thiết kế:
Công dụng và loại hình tàu:
+Tàu được thiết kế chở 50 khách phục vụ du lịch biển tại vịnh NHA TRANG.
+Vật liệu : composite.
+Vùng hoạt động: Tàu được thiết kế cho phép hoạt động trong vùng hạn chế
III, cách nơi cư trú không quá 20 hải lý.
+Bố trí buồng máy: Phần đuôi tàu.
+Boong và thượng tầng : Tàu thiết kế có 2 lầu, buồng lái bố trí boong tầng
một phía mũi.
+Đuôi và mũi tàu: Đuôi kiểu đuôi tuần dương hạm, mặt cắt ngang mũi tàu
hình chữ V mũi tàu thông dụng hiện nay. 13
Qui phạm áp dụng:
+ Qui phạm kiểm tra và chế tạo các tàu làm bằng chất dẻo cốt sợi thủy tinh
TCVN 6282:2003.[1]
+ Qui phạm phân cấp và đóng tàu biển vỏ thép TCVN6259:2003.[2]
Tính năng kỹ thuật:
+ Sức chở: Khoảng 50 khách.
+ Tốc độ hành trình : 9- 11hl/g.
+ Trang bị : Trang bị cho tàu phương tiện tín hiệu, trang thiết bị hàng hải, vô
tuyến điện, trang bị cứu hỏa, cứu đắm đấy đủ…
Đặc điểm hệ động lực:
+ Máy chính : Dùng động cơ diesel.
+ Chân vịt: Tàu thiết kế bố trí 1 chân vịt.
Thiết bị sinh hoạt, thuyền viên:
0
.
Như vậy trong DWT có cả thành phần hành khách và hành lý mang theo
Copyright: Tài liệu đại học ©