MỤC LỤC
CHƢƠNG 1 – TỔNG QUAN ............................................................................................. 3
1.1 TỔNG QUAN VỀ TÀU ........................................................................................... 3
1.2 TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG NĂNG LƢỢNG VÀ TRANG TRÍ ĐỘNG LỰC .. 4
1.2.1 Bố trí buồng máy............................................................................................... 4
1.2.2 Máy chính ......................................................................................................... 4
1.2.3 Thông số cơ bản của máy chính ........................................................................ 4
1.2.4 Tổ máy phát điện............................................................................................... 5
1.3 CÁC THIẾT BỊ ĐỘNG LỰC KHÁC ....................................................................... 6
1.3.1 Tổ bơm .............................................................................................................. 6
CHƢƠNG 2: ...................................................................................................................... 11
TÍNH SỨC CẢN & THIẾT KẾ SƠ BỘ CHONG CHÓNG ............................................. 11
2

SỨC CẢN ............................................................................................................. 11

2.1.1 Các số liệu cơ bản ........................................................................................... 11
2.1.2 Công thức Pamiel ............................................................................................ 11
2.2 THIẾT KẾ CHONG CHÓNG ................................................................................ 13
2.2.2 Nghiệm bền chong chóng ............................................................................... 17
2.2.3 Xác định khối lƣợng và kích thƣớc chong chóng. .......................................... 19
CHƢƠNG 3 - THIẾT KẾ HỆ TRỤC............................................................................... 21
3

DỮ KIỆN PHỤC VỤ THIẾT KẾ ........................................................................ 21

3.1.1 Số liệu ban đầu ................................................................................................ 21
3.1.2 Luật áp dụng.................................................................................................... 21
3.1.3 Bố trí hệ trục ................................................................................................... 21
3.2 TRỤC CHONG CHÓNG ....................................................................................... 22
3.2.1 Đƣờng kính trục chong chóng......................................................................... 22

CHƢƠNG 5: DAO ĐỘNG XOẮN ................................................................................... 43
5

DỮ KIỆN PHỤC VỤ TÍNH TOÁN .................................................................... 43

5.1.1 Luật áp dụng và tài liệu tham khảo ................................................................. 43
5.1.2 Chong chóng ................................................................................................... 44
5.1.3 Trục ................................................................................................................. 44
5.2 MÔ HÌNH VÀ PHƢƠNG PHÁP TÍNH DAO ĐỘNG ........................................... 44
5.2.1 Mô men quán tính khối lƣợng ......................................................................... 44
5.2.2 Độ mềm không thứ nguyên ............................................................................. 50
5.2.3 Sơ đồ chuyển đổi ............................................................................................. 50
5.2.4 Tần số dao động tự do theo công thức. ........................................................... 52
5.2.5 .Số lần dao động tự do: ................................................................................... 53
5.3 DAO ĐỘNG XOẮN CƢỠNG BỨC ...................................................................... 54
5.3.1 Cấp điều hòa mô-men kích thích .................................................................... 54
5.3.2 Vòng quay cộng hƣởng ................................................................................... 55
5.3.3 Góc lệch pha giữa các xy-lanh ........................................................................ 55
5.3.4 Tổng biên độ dao động hình học tƣơng đối .................................................... 58
5.3.5 Công của mômen điều hoà cƣỡng bức ............................................................ 61
5.3.6 Công của các mô men cản............................................................................... 62
5.3.7 Biên độ cộng hƣởng A1R ................................................................................. 64
5.3.8 Tổng ứng suất xoắn trên trục khi cộng hƣởng ................................................ 65
5.4 .KẾT LUẬN VỀ VÙNG CẤM QUAY ............................................................................. 67
CHƢƠNG 6: ...................................................................................................................... 68
TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG PHỤC VỤ .......................................................... 68
6

DỮ KIỆN PHỤC VỤ THIẾT KẾ ........................................................................ 68



Cấp thiết kế

Vùng hoạt động của tàu : Biển Quốc tế .
Tàu hàng 6800 tấn đƣợc thiết kế thỏa mãn cấp Không hạn chế theo Quy phạm phân
cấp và đóng tàu vỏ thép - 2013, do Bộ Khoa học Công nghệ và Môi trƣờng ban hành.
Phần hệ thống động lực đƣợc tính toán thiết kế thỏa mãn tƣơng ứng cấp Không hạn chế
theo 6259:2013 –“ Quy phạm phân cấp và đóng tàu vỏ biển vỏ thép”
Các thông số cơ bản phần vỏ tàu

1.1.1.3

1.1.1.4

– Chiều dài lớn nhất

Lmax

=

102,79

m.

– Chiều dài đƣờng nƣớc thiết kế

LWL

=


7,20

m.

– Lƣợng chiếm nƣớc

Disp =

9105

tons.

Hệ động lực chính
– Máy chính

LH41LA

– Số lƣợng

01.

– Công suất

H

=

2684

kW

(2) Công ƣớc quốc tế về mạn khô tàu biển, 1966 (LOAD LINES, 66);
(3) Công ƣớc quốc tế về ngăn ngừa ô nhiễm biển do tàu gây ra, 73/78
(MARPOL, 73/78);
(4) Qui tắc quốc tế tránh va trên biển, 1972 (COLREG, 72);
(5) Công ƣớc đo dung tích tàu biển, 1969 (TONNAGE, 69);
(6) Nghị quyết của Tổ chức lao động quốc tế (ILO).
1.2 TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG NĂNG LƢỢNG VÀ TRANG TRÍ ĐỘNG
LỰC
1.2.1

Bố trí buồng máy

Buồng máy đƣợc bố trí từ sƣờn số 8 (Sn8) đến sƣờn số 29 (Sn29). Lên xuống buồng
máy bằng 04 cầu thang chính (02 cầu thang tầng 1 và 02 cầu thang tầng 2)
Trong buồng máy lắp đặt 01 máy chính và các thiết bị phục vụ hệ thống động lực,
hệ thống ống toàn tàu. Điều khiển các thiết bị đƣợc thực hiện tại chỗ trong buồng máy.
Điều khiển máy chính đƣợc thực hiện tại chỗ trong buồng máy hoặc từ xa trên buồng lái.
Một số bơm chuyên dụng có thể điều khiển từ xa trên boong chính nhƣ bơm vận chuyển
dầu đốt, bơm nƣớc vệ sinh, sinh hoạt, các quạt thông gió ...
1.2.2

Máy chính

Máy chính có kí hiệu LH41LA, do hãng HANSHIN - JAPAN sản xuất, là động cơ
Diezel 4 kỳ tác dụng đơn, dạng thùng, một hàng xi 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 .
1.2.3

Thông số cơ bản của máy chính


Diesel lai máy phát có ký hiệu 6NY16L-HN do hãng YANMAR sản xuất, là diesel
4 kỳ tác dụng đơn, một hàng xy-lanh thẳng đứng, tăng áp, làm mát từ một hệ làm mát
trung tâm, bôi trơn áp lực tuần hoàn kín, khởi động bằng khi nén.

1.2.4.2

– Số lƣợng:

02

– Kiểu máy:

6NY16L-HN

– Hãng (Nƣớc) sản xuất:

YANMAR (JAPAN)

– Công suất định mức, [Ne]:

360

hp

– Vòng quay định mức, [n]:

1200

rpm

0

– Hãng sản xuất:

Brushless A.C.Generator

– Kiểu:

3 pha

– Công suất máy phát:

300

kVA

– Vòng quay máy phát:

1200

rpm

– Điện áp:

450

V

– Tần số:


cụm
cụm
cụm
cụm
cụm
cụm
cụm
cụm
cụm
cụm
5


1.3 CÁC THIẾT BỊ ĐỘNG LỰC KHÁC
1.3.1
1.3.1.1

1.3.1.2

Tổ bơm
Tổ bơm nƣớc chữa cháy và dung
Số lƣợng :

01

Kiểu :

M.D.V.Cent.

Lƣu lƣợng x Cột nƣớc :

Số lƣợng :

01

Kiểu - Hãng sản xuất :

M.D.H.Cent - Naniwa

Lƣu lƣợng x Cột nƣớc :

60 m3/h x 20 m

Công suất x Vòng quay :

7,5 kW x 1750 v/p

Bơm nƣớc ngọt
Số lƣợng :

02

Kiểu - Hãng sản xuất :

M.D.H.Cent - Naniwa

Lƣu lƣợng x Cột nƣớc :

3 m3/h x 40 m

Công suất x Vòng quay :

M.D.H.G - Naniwa

Lƣu lƣợng x Áp suất :

0,5 m3/h x 0,2 MPa

Công suất x Vòng quay :

0,4 kW x 1125 v/p

1.3.1.2.3 .Bơm tuần hoàn nƣớc nồi hơi
Số lƣợng :

01

Kiểu :

M.D.H.Cent.

Lƣu lƣợng x Áp suất :

4 m3/h x 0,3MPa

Công suất x Vòng quay :

1,5 kW x 3480 v/p

Hãng sản xuất :

Naniwa

Diesel Driven - Burmhan Korea

Lƣu lƣợng x Áp suất :

11,5 m3/h x 30 kG/cm2

Công suất x Vòng quay :

6 PS x 2200 v/p

1.3.1.3.2 Máy phân li dầu HFO :
Số lƣợng :

02

Kiểu - Hãng sản xuất :

M.D - Mitsubishi

Lƣu lƣợng x Công suất :

900 l/h x 5,5 kW

1.3.1.3.3 Máy phân li dầu DO :
Số lƣợng :

01

Kiểu - Hãng sản xuất :


L.lƣợng x Áp suất x Công suất :

9000 l/h x 0,2 MPa x 0,4 kW

1.3.1.3.6 Máy phát điện nƣớc ngọt :
Số lƣợng :

01

Kiểu - Hãng sản xuất :

WM .10M - Miura, Japan

Lƣu lƣợng x Công suất :

10T/day x 5,5 kW

1.3.1.3.7 Lò đốt dầu thải :
Số lƣợng :

01

Kiểu - Hãng sản xuất :

WM .10M - Miura, Japan

Công suất :

200000 kcal/h


Số lƣợng :

02

Dung tích x Áp suất :

900 lít x 30 kG/cm2

Chai gió máy phụ :
Số lƣợng :

01

Dung tích x Áp suất :

80 lít x 30 kG/cm2

8


1.3.1.3.11

Tổ quạt :

Quạt thông gió buồng máy :
Số lƣợng :

02

Kiểu - Hãng sản xuất :


04

Kiểu - Hãng sản xuất :

M.D.Axial - Onishi, Japan

Sản lƣợng x Áp suất :

400m3/p x 300 Pa

Công suất x Vòng quay :

5,5 kW x 1740 v/p

Quạt thải buồng bơm sự cố :
Số lƣợng :

01

Kiểu

M.D.Axial - Onishi, Japan

- Hãng sản xuất :

Sản lƣợng x Áp suất
Công suất x Vòng quay :

35m3/p x 200 Pa

Sản lƣợng x Áp suất :

35 m3/p x 200 Pa

Công suất x Vòng quay :

0,4 kW x 3420 v/p

Quạt thải nhà bếp :

1.3.1.4

số lƣợng :

01

Kiểu - Hãng sản xuất :

M.D.Axial - Onishi, Japan

Sản lƣợng x Áp suất :

35 m3/p x 200 Pa

Công suất x Vòng quay :

0,4 kW x 3420 v/p

Bầu trao nhiệt :


01

Kiểu :

Dạng có áo bọc

Thông số kỹ thuật :

14m2

1.3.1.4.5 Bầu làm mát dầu LO máy chính :
Số lƣợng :

01

Kiểu :

Dạng có áo bọc

Diện lích trao nhiệt :

60 m2

1.3.1.4.6 Bầu làm mát dầu xả :
Số lƣợng :

01

Kiểu :


LWL

=

94,50

m

– Chiều rộng thiết kế

B

=

17,0

m

– Chiều cao mạn

D

=

9,10

m

– Chiều chìm toàn tải


2684

– Số vòng quay chong chóng

np

=

240

kW
rpm

Công thức Pamiel

2.1.2.1

Phạm vi áp dụng của Pamiel

№

Đại lƣợng xác định

Tàu thực thiết kế

Phạm vi của Pamiel

1

Tỷ số kích thƣớc [B/d]


Công thức xác định sức cản của Pamiel

VS3
EPS 
LC 0

, (hp)

(2.1)

Trong đó:
VS – Tốc độ tàu tƣơng ứng với giá trị EPS cần xác định, (m/s);

 – Lƣợng chiếm nƣớc của tàu, (tons);
L–

Chiều dài tàu thiết kế, (m);

C0 – Hệ số tính toán theo Pamiel.

11


2.1.2.3

Kết quả xác định sức cản tàu theo Pamiel
Đại lƣợng
xác định


6,168

6,682

3

Hệ số béo thể
Theo thiết kế
tích CB

0,71

0,71

0,71

0,71

4

Lƣợng chiếm
nƣớc
, Theo thiết kế
(tons)

9105

9105

9105

90,5

1

1

1

1

1,004

1,004

1,004

1,004

91,8

89,9

87,9

87,5

965

1312


đối V1
Hệ số tính
Cp, theo đồ C p  f V1 ,  
thị
Hệ số hình Cho một đƣờng
dạng X1
trục
Hiệu chỉnh   0,7  0,03 L
chiều dài tàu



Hệ số tính C  C p 
0
X1 
theo Pamiel
C0
Công
suất EPS  Vs3
LC 0
kéo
EPS,
(hp)
Sức cản toàn Rt  75 EPS
Vs
phần Rt, (kG)

12



– Công suất kéo của tàu:

EPS

= 0,85.Nept

Kết quả:

EPS

= 1724

hp
hp

Tƣơng ứng (gần đúng) trên đồ thị sức cản có:

2.2

Vs

= 12,1

knots

Rt

= 11000

kG


Hạng mục tính

K
hiệu

Đơn vị

1

Vòng quay động cơ

ndc

v/p

Theo M.E

240

2

Vòng quay chong
chóng

np

v/s

np = nhs/60


R

kG

Theo đồ thị sức cản

6

Lực đẩy
chóng

P

kG

P

R
1 t

14356

7

Vận tốc dòng chảy
đến chong chóng

Vp


11000

104,5
2,7
14


10

Hệ số lực đẩy theo
đƣờng kính

11

Hệ số lực đẩy theo
vòng quay

12

Số cánh
chóng

chong

–

Kd '  Vp D

Kn’



Kết luận: Chọn số cánh chong chóng Z = 4 cánh.

13

2.2.1.5

Chọn tỉ số đĩa theo điều kiện bền.
Điều kiện bền theo tỉ số đĩa:

Ae  Ae 

    0,375. 3  C '.Z
θ=
 D.
A0  A0  min
max


2

 m'.P
 . 4
 10

Bảng 2.4: Tính chọn tỉ số đĩa theo điều kiện bền
N0

Hạng mục tính


Theo mục 2.2.1.4

4

3

Chiều dày cánh tƣơng đối
tại tại bán kính R = 0,6

max

cm

Chọn (0,08  0,1)

0,1

4

Hệ số phụ thuộc vào vật
liệu làm chong chóng

C’

–

Đồng thau

0,055


 min



–

Chọn  = 0,55





2

 m' P 
 4 
 10 

0,312

0,55
15


2.2.1.6

Nghiệm lại vận tốc tàu để chong chóng sử dụng hết công suất.
Bảng2.5: Tính nghiệm lại vận tốc tàu để chong chóng sử dụng hết công suất

N0

13

2

Vận tốc dòng nƣớc
chảy đến chong chóng

vp

m/s

V.(1-)

5,654

6,682

14356

14356

1025

1025

0,6

0,6

3


Độ trƣợt tƣơng đối

p



Tra đồ thị
p = f(Kn’)

0,385

0,395

7

Tỉ số bƣớc thực tế với
tàu một chong chóng
a=1,05

p’



p’=p.1,05

0,39

0,4


2,5

2,7

K1



P
 .n .D 4 opt

0,21

0,17

H/D



Tra đồ thị
p = f(Kn’)

0,65

0,66

Dopt

2


Hiệu suất đẩy
chong chóng

12

15

của

Np ’

N

Sai số công suất

0,65

0,67

k =  1  

1,08

1,08



 = p. k

0,701

2.2.2.1 Nghiệm bền theo tỉ số đĩa
2

 min

 C '.Z   m '. p 
 0,375. 
 . 4 
 D.   10 
3

Trong đó:
Z– Là số cánh của chong chóng, Z = 4.
C’– Hệ số phụ thuộc vào vật liệu chế tạo chong chóng, C’ = 0,055
m'– Hệ số phụ thuộc vào loại tàu, với tàu hàng, m’ = 1,15.
Dopt– Đƣờng kính tối ƣu của chong chóng, Dopt = 2,17 m.
max– Chiều dày tƣơng đối lớn nhất của cánh chong chóng tại bán
kính (0,6 – 0,7)R, chọn max = 0,1.
P– Lực đẩy của chong chóng, P 14356 kG
Kết quả:

min = 0,43 <  = 0,55

Kết luận: chong chóng thỏa mãn điều kiện bền về tỉ số đĩa.

17


2.2.2.2 Kiểm tra độ bền xâm thực của chong chóng.
   min =


2

Hệ số đặc trƣng
cho chế độ xâm
thực

KC

_

Tra đồ thị

0,21

3

Đƣờng
chong
tối ƣu

Dopt

m

Theo bảng 2.5

2,7

4

kG/m2 ở 200C

238



kG/m3

1025

Độ sâu chong
chóng so với
mặt biển

hb

m

Áp suất hủy
tĩnh tại vị trí
đặt
chong
chóng

P1

Tỉ số đĩa

’’


2.2.3
2.2.3.1

Chọn tỉ số đĩa
theo điều kiện

chống
xâm
thực
Suy ra  min = 0,009 < 0,55

Chọn

0,55

Kết luận : Điều kiện xâm thực đƣợc thỏa mãn.

Xác định khối lƣợng và kích thƣớc chong chóng.
Xác định khối lƣợng chong chóng.
Khối lƣợng chong chóng đƣợc xác định theo công thức :
G=

b 
d  e 
Z

 .D3 0.6 . 6, 2  2.104.  0, 71  0  . 0.6   0,59. m .l0 .d 20
4 m
4.10
D 

tại bán kính 0,6 R

K
hiệu

Đơn vị Công thức xác định

Giá trị

Dp

M

Theo trên

2,7

d0

M

(0,167  0,22)Dp

0,43

e0,6

M

(0,044  0,055)Dp

của hợp kim
Đồng-NhômNiken



kG/m3

8

Trọng lƣợng
chong chóng

G

kG

8600

Tính theo công thức (*)

2130

19


2.2.3.2

Xác định kích thƣớc cơ bản của chong chóng.
– Đƣờng kính phía trƣớc củ chong chóng: dt = 0,125.D = 0,337



m

Số cánh:

Z

=

4

Tỉ số đĩa:



=

0,55

Tỉ số bƣớc:

H/D

=

0,66

Chiều dài củ chong chóng:

lo

Số liệu ban đầu
_ Công suất tính toán

H

=

2864

kW

_ Vòng quay tính toán

N

=

240

v/p

_ Vật liệu làm hệ trục

Thép rèn KSF45

+ Giới hạn bền kéo

Ts

=


Rw

+ Hệ số đàn tính

E

=

2,1.106

kG/cm4

+ Tỷ trọng



=

7,85.10-3

kG/cm3

_ Trọng lƣợng chong chóng

Q

=

2130

21


3.2 TRỤC CHONG CHÓNG
3.2.1

Đƣờng kính trục chong chóng

№

Hạng mục tính

Ký
hiệu

Đơn vị

Công thức - Nguồn gốc

Kết quả

1

Công suất liên tục lớn
nhất của động cơ

H

kW


3/6.3, [1]

1,26

4

Hệ số xét đến trục rỗng

K

_

Theo 6.2.4-1, [1]

1,0

5

Giới hạn bền kéo danh
nghĩa của vật liệu trục

Ts

N/mm2

Lấy giá trị nhỏ nhất của thép
KSF65

520



=

300

mm

Chiều dày áo bọc trục

№

Hạng mục tính

Ký
hiệu

Đơn vị

1

Đƣờng kính tính toán
quy định của trục chong
chóng

ds

Mm

2



Chiều dày lớp áo bọc
bằng đồng thanh tại cổ
trục

t1

Mm

Công thức - Nguồn gốc

Kết quả

Theo 6.2.8, [1]

13,8

t1  0,03 d s  7,5

Kết luận:
Chiều dày áo bọc trục đƣợc xác định (đƣợc thiết kế)
t
3.2.3

=

25

mm



N

v/p

Ứng với ME

240

3

Hệ số tính toán đƣờng
kính trục

k1

–

Đƣợc xác định theo bảng
3/6.2, [1]

4

Hệ số xét đến trục rỗng

K

–

Theo 6.2.2, [1]

Đƣờng kính trục trung
gian

dtg

Mm

Thiết kế chỉ định

Công thức xác định

H  560 

K
N  Ts  160 

Giá trị

1

209,6

260

23


3.3 CÁC CHI TIẾT CHÍNH CỦA HỆ TRỤC
3.3.1



Vòng quay của trục
chong chóng ở công suất
liên tục lớn nhất

N

v/p

Đƣợc xác định theo lý lịch
máy

240

3

Hệ số tính toán đƣờng
kính trục

k1

_

Đƣợc xác định theo 6.2.9-4,
[1]

1,1

4



_

Đƣợc xác định theo bảng
3/6.1, [1]

100

Theo 6.2.2, [1]
7

Đƣờng kính trục trung
gian tính toán

8

Vật liệu chế tạo bích
trục

9

Chiều dày các khớp nối
trục

d0

Mm

d 0  F1k1 3



70

mm

24


3.3.2

Đƣờng kính bu lông khớp nối trục trung gian và trục chong chóng
Bảng 3.4: Tính đường kính bu lông khớp nối trục trung gian và trục chong chóng

No

Hạng mục tính

K
hiệu

Đơn
vị

Công thức xác định

1

Vật liệu bu lông

–

Mm

Thiết kế chỉ định

445

5

Giới hạn bền kéo vật
liệu làm trục

Ts

Theo vật liệu

520

6

Giới hạn bền kéo danh
nghĩa vật liệu làm
bulông

Tb

Theo vật liệu, [2]-bảng 17,
trang 56

680



Đƣờng kính thiết kế

db

Mm

Thiết kế chỉ định

3

3.3.3

55

Chiều dày bích nối trục
Bảng 3.5: Tính chiều dày bích nối trục
Hạng mục tính

K hiệu

Đơn
vị

1

Chiều dày bích nối trục
theo đƣờng kính bulông
nối trục


bd = 0,2 .d0

52,8

No

Công thức xác định

Kết quả

25