TRƢỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI - VIỆN ĐÀO TẠO SAU ĐẠI HỌC

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ DU THUYỀN
CHỞ 6 KHÁCH DU LỊCH, CHẠY BẰNG ĐỘNG CƠ DIESEL

KẾT HỢP BUỒM HOẠT ĐỘNG TRÊN VỊNH HẠ LONG
Kỹ sư :
Lớp/Khoá:

Phạm Mạnh Tuấn
Kỹ thuật tàu thủy /2012-2014

Người hướng dẫn : PGS.TS. TRƢƠNG SĨ CÁP
HẢI PHÒNG - 2015

1


NỘI DUNG
MỞ ĐẦU

CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN
CHƢƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT THIẾT KẾ

CHƢƠNG 3: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

2


2. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu của đề tài.
 Đề tài tập trung nghiên cứu các mẫu du thuyền buồm có chiều

dài dưới 10m và chở được từ 4 tới 9 du khách. Từ đó tính toán

lý thuyết để lựa chọn du thuyền phù hợp chở 6 người.
3. Phƣơng pháp nghiên cứu của đề tài.

 Tổng hợp các mẫu du thuyền có buồm cỡ nhỏ trên thế giới
 Phân tích các đặc trưng thiết kế du thuyền.
 Lựa chọn mẫu du thuyền phù hợp
 Thiết kế du thuyền theo yêu cầu của quy chuẩn và quy phạm
Việt Nam.

5


MỞ ĐẦU

4. Ý nghĩa.
 Ý nghĩa khoa học.

 Tính toán thiết kế du thuyền và kiểm nghiệm thỏa mãn các
quy định của quy phạm đảm bảo hoạt động an toàn.
 Ý nghĩa thực tiễn.
 Tạo ra những du thuyền tiết kiệm nhiên liệu, thân thiện với
môi trường, thúc đẩy du lịch phát triển bền vững.

6



CHƢƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT THIẾT KẾ
1. Đặc điểm thuyền buồm
2. Một số lưu ý khi sử dụng thuyền buồm.
3. Cơ sở thiết kế cơ bản
4. Sức cản
5. Cơ sở tính áp lực gió và nghiệm sơ bộ tốc độ tàu
6. Tính ổn định
2.1 Đặc điểm thuyền buồm

Thuyền buồm di chuyển được là do áp lực gió tác dụng vào buồm tạo
nên sự tăng áp và giảm áp giữa mặt trước và sau của cánh buồm.
Chính sự chênh lệch áp suất này đã tạo ra lực đẩy đẩy tàu di chuyển.

9


CHƢƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT THIẾT KẾ

Tại sao thuyền buồm có thể chạy ngƣợc gió?
- Thuyền buồm không thể di ngược

hướng gió hoàn toàn nhưng chếch
một góc nhỏ so với hướng gió thì hoàn toàn có thể.
- Vậy gió tác dụng lên thuyền buồm nhƣ thế nào? Dù gió có thổi
theo hướng nào thì nó cũng chỉ đẩy buồm theo phương thẳng góc với
mặt phẳng của buồm mà thôi.

- Nguyên tắc chung là: để lợi thế về tốc độ thì mặt phẳng của buồm
chia góc kẹp giữa mặt cắt dọc du thuyền và hướng gió ra làm đôi.

ngược gió. Buồm cánh dơi có hình

dáng rất đẹp.
 - Ở đây lựa chọn buồm kết hợp buồm

cánh dơi và buồm tai trâu.

12


CHƢƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT THIẾT KẾ

2.3.4 Cơ sở tính diện tích buồm và kích thƣớc buồm
Có 2 phương pháp tính diện tích buồm:
 Phƣơng pháp tính theo lý thuyết
So sánh với diện tích mặt ướt của thuyền
SA / W = 2  2,5
Trong đó:
W là diện tích ngâm nước của thuyền (m2)
SA : Tổng diện tích của buồm (m2)
k = 2 với thuyền nhỏ, k = 2,5 thuyền lớn
 Tính dựa theo thống kê tàu mẫu.
Trong phạm vi đề tài tác giả lựa chọn kết hợp cả 2 phương pháp để tính
tổng diện tích buồm và tính nghiệm ổn định sau khi chọn diện tích buồm.

13


CHƢƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT THIẾT KẾ


𝑁=
75𝜂ℎ𝑠 𝜂𝑡 𝜂𝑚𝑡 𝜂𝑐𝑣
R là sức cản của thuyền (KG)

V là vận tốc thuyền (m/s)
15


CHƢƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT THIẾT KẾ

2.6 Cơ sở tính ổn định
Dùng Quy phạm để kiểm tra ổn định. Nội dung kiểm tra như sau:
2.6.1 Các trạng thái kiểm tra
- Trạng thái I: Trạng thái tàu đầy tải và 100% dự trữ (Có buồm)

- Trạng thái II: Trạng thái tàu đầy tải và 10% dự trữ (Có buồm)
- Trạng thái II: Trạng thái tàu không tải và 10% dự trữ (Có buồm)

- Trạng thái IV: Trạng thái tàu đầy tải và 100% dự trữ (Không buồm)
- Trạng thái V: Trạng thái tàu đầy tải và 10% dự trữ (Không buồm)

16


CHƢƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT THIẾT KẾ

2.6.2 Kiểm tra ổn định theo tiêu chuẩn thời tiết
Mchp ≥ Mng
Trong đó: Mng : Mômen nghiêng do tác dụng của gió.
Mchp: Mômen cho phép giới hạn.

tấn

Số
khách

1

ALBATROS 570

5.70

4.95 2.00 1.15

0.4

4

2

J/70

6.93

5.99 2.25

1.5

0.81

4


7.15 2.90 1.75

2.69

5

6

HUNTER 27-2

8.10

6.83 2.74 1.07

2.26

6

7

COMPROMIS 888

8.70

7.60 3.00 1.50

3.40

8

9.85 m
 Chiều dài thiết kế
L
=
8.00 m
 Chiều rộng lớn nhất
Bmax =
2.50 m
 Chiều rộng thiết kế
B
=
1.90 m
 Chiều cao mạn
D
=
1.00 m
 Mớn nước
d
=
0.51 m
 Hệ số
CB = 0.36
 Hệ số
CM = 0.7
 Hệ số
CWP= 0.65
19


CHƢƠNG 3. TÍNH TOÁN THIẾT KẾ

STT

Vận tốc Vs Sức cản Rt (Kg)

1

2.0

20

10

5.6

125

2

2.4

36

11

6.0

132

3


7.2

182

6

4.0

82

15

7.6

211

7

4.4

95

16

8.0

242

8


Trong đó:
Sa = 11 (m2): là diên tích hứng gió của buồm, lấy theo diện tích buồm lòng.
St = 2,88 (m2): là diện tích hứng gió của thân thuyền.
Ta được: S = 13,88 (m2)
Bảng 3.4: Vận tốc thuyền khi xuôi gió.
Vận tốc gió

Áp lực gió P

Lực đẩy của gió

Vận tốc

m/s

(KG/m2)

Q = P.S (KG)

thuyền Hl/h

2

2.5

2.1

29.15

2.4

- Trạng thái I: Trạng thái tàu đầy tải và 100% dự trữ
- Trạng thái II: Trạng thái tàu đầy tải và 10% dự trữ
- Trạng thái III: Trạng thái tàu không tải và 10% dự trữ
* Bảng tính ảnh hƣởng của mặt thoáng
Chiều
STT

Tên gọi

Khối lượng
(Tấn)

Chiều

rộng bể cao bể
(m)

(m)

Hệ số ΔMh=gIqv
Cb

^0.5)
Tbt (Cb

0.01Dmin

1

Két dầu

mặt thoáng đối với ổn định

23


CHƢƠNG 3. TÍNH TOÁN THIẾT KẾ

* Bảng tính khối lƣợng trọng tâm tàu

Trạng thái I: Tàu đầy tải với 100% dự trữ
Thành phần khối
STT
%
lượng
1 Tàu không
2 Thuyền viên
3 Khách
4 Két dầu
98%
5 Két thải
10%
6 Két nước ngọt
98%
7 Dằn cứng đáy tàu
8 Xiếm ổn định tàu
9
Tổng
Lượng chiếm nước
Hoành độ trọng tâm
Cao độ trọng tâm

D =
XG =
ZG =

Mx
[Tm]
5.51
0.18
1.89
0.15
0.11
0.05
5.58
2.66
16.13

Mz
[Tm]
0.85
0.24
0.42
0.03
0.00
0.12
0.12
-0.60
1.18

4.52 T
3.569 m

Lượng chiếm nước
D
T
Mớn nước trung bình
d
m
Hoành độ trọng tâm
XG
m
Hoành độ tâm nổi
XC
m
Momen nghiêng dọc trên 1 cm
MCT
Tm/cm
Trị số nghiêng dọc
dd = (XG - Xc)D/100MCT m
Hoành độ trọng tâm mặt nước
Xf
m
Số gia mớn nước mũi
ddm =(L-Xf)*dd/L
m
Số gia mớn nước lái
ddl =Xf*dd/L
m
Mớn nước mũi
dm = ( d + ddm)
m
Mớn nước lái

0.053
3.349
0.031
0.022
0.55
0.49
0.262
0.310
1.150
1.460
0.0
0.0
1.198

TT II
4.37
0.502
3.881
3.457
0.100
0.185
3.345
0.108
0.077
0.61
0.42
0.267
0.303
1.150
1.453