CHƯƠNG 1
GIỚI THIỆU CHUNG

1


1.GIỚI THIỆU CHUNG
1.1.Loại tàu và công dụng:
Tàu chở dầu tải trọng 12.600 tấn là loại tàu vỏ thép, kết cấu hàn điện hồ
quang. Tàu được thiết kế để chở các loại hàng hoá sau: dầu nhiên liệu, dầu
gadoan, dầu phản lực, dầu hoả (dầu kerosin). Tàu được lắp máy chính mang
nhãn hiệu 7S35MC của hãng MAN B&W, có công suất 5180 kW, vòng quay
định mức 173 v/p, truyền động trực tiếp 01 hệ trục chân vịt.
1.2.Quy phạm và phân cấp:
Tàu được thiết kế, đóng mới và lắp ráp thoả mãn các quy định của quốc gia
và quốc tế:
(1) Quy tắc hàng hải Việt Nam
(2) Công ước quốc tế về an toàn sinh mạng trên biển 1974, including Protocol,
1978 sửa đổi.
(3) Công ước quốc tế Load Lines 1966, sửa đổi.
(4) Công ước quốc tế Tonnage Measurement of Ships 1969.
(5) Công ước quốc tế về ngăn ngừa ô nhiễm từ tàu 1973, sửa đổi và The
Protocol of 1978.
(6) Công ước quốc tế về ngăn ngừa va chạm trên biển 1972, đã sửa đổi.
(7) Công ước quốc tế về truyền tín hiệu và âm thanh 1974, 1982, đã sửa đổi.
(8) Luật và công ước cho tàu nước ngoài hoạt động trên lãnh thổ Mỹ USCG.
(9) Luật và công ước áp dụng với tàu loại này cho tà u nước ngoài OPA90.
(10) Luật hàng hải kênh đào Suez, bao gồm cả đo dung tích.
(11) ISO nguyên tắc số 6954 cho mức rung động trong phòng ở.
(12) Luật về mức độ tiếng ồn trên boong tàu.
(13) IMO nghị quyết A272 đã sửa đổi bằng nghị quyết A.330(IX) về an toàn

phương tiện và làm việc trong ống ballast lớn và két hàng.
(14) IMO nghị quyết MSC.35(63) thông qua hướng dẫn cho trang bị kéo sự cố
trên tàu dầu.
Tàu được thiết kế tương ứng cho vùng hoạt động không hạn chế mà khu vực
chính là châu Á, Trung đông và vùng ven biển Việt nam.Cấp thiết kế: biển
không hạn chế.

2


1.3.Các thông số cơ bản của tàu:
- Chiều dài toàn bộ :

Lmax =

- Chiều dài giữa hai đường vuông góc:
L⊥ =
- Chiều rộng:
B =
- Chiều cao:
H =
- Mớn nước thiết kế:
T =
- Máy chính:
7S35MC
- Sức chở:
- Hệ số béo thể tích của tàu:

127,2 m;
119,5 m;

20,4 m;
11,5 m;
8,7
m;
MAN B&W;
12.600 tấn;
0,72.

1.4 Bố trí buồng máy:
Tàu được trang bị một máy chính để lai chân vịt có bước cố định. Số lượng
máy móc thiết bị động lực và các hệ thống tàu bè được thiết kế thoả mãn yêu
cầu Quy phạm phân cấp và đóng tàu biển vỏ thép cho tàu chở dầu cấp không
hạn chế.
Buồng máy được bố trí phía đuôi tàu từ sườn 5 đến sườn 30. Các thiết bị
buồng máy được điều khiển trực tiếp tại chỗ và bao gồm: máy chính, các tổ máy
phát điện, các thiết bị phục vụ cho hệ thống động lực, trang thiết bị sửa chữa nhỏ
trong buồng máy.
Trong buồng máy bố trí các két liền mạn dùng để chứa nhiên liệu, các két
trực nhật và các két lắng được bố trí trong buồng máy tại khe hở của các két dự
trữ nhiên liệu. Các két dầu nhờn được bố trí ở phía trước của buồng máy. Chiều
dài buồng máy là 21 m.
2. Bố trí chung toàn tàu.
2.1 Các khoang chính:
- Khoang mũi: được bố trí từ sườn 163 đến sườn 180;
- Khoang hàng bao gồm 5 khoang và được bố trí như sau:
+ Khoang hàng số I được bố trí từ sườn 137 đến sườn 163;
+ Khoang hàng số II được bố trí từ sườn 111 đến sườn 136;
+ Khoang hàng số III được bố trí từ sườn 89 đến sườn 110;
+ Khoang hàng số IV được bố trí từ sườn 65 đến sườn 88;
+ Khoang hàng số V được bố trí từ sườn 43 đến sườn 64;

- Khu vực động cơ (buồng máy) được bố trí từ sườn 10 đến sườn 30;
- Khoang đuôi được bố trí từ sườn 0 đến sườn 10;
- Khoang bơm (buồng bơm) được bố trí từ sườn 30 đến sườn 42.
3


Khoảng cách giữa các sườn trong khoang hàng là 800 mm, ở trong buồng
máy và khoang mũi là 700 mm. Khu vực hàng hoá được ngăn cách với khu vực
máy móc phía sau bởi ngăn cách ly và buồng bơm. Khu vực hàng hóa được
ngăn cách với vách chống va bởi các két nước dằn và buồng chân vịt mũi.
2.3. Đáy đôi:
- Đáy đôi trong buồng máy:
Đáy đôi trong buồng máy có chiều cao 2115 mm được chia làm một số két
với số lượng thích hợp như: két dầu MDO, GO, LO, các két dầu thải, ngăn cách
ly và giếng đáy…
- Đáy đôi trong khu vực hàng hóa: có chiều cao là 1400 mm chạy suốt khu vực
khoang hàng.
2.4. Dung tích các két:
- Các két hàng (100%)
- Các két nước dằn
- Các két nước ngọt
- Két dầu FO
- Két dầu DO
- Két dầu gadoan
- Két dầu nhờn

min 15000
6000
120
750

170
50
20

m3 ;
m3 ;
m3 ;
m3 ;
m3 ;
m3 ;
m3 .

3. Kết cấu thân tàu:
3.1. Hệ thống kết cấu:
Thân tàu được đóng gồm nẹp dọc và sườn ngang trong khu vực khoang hàng.
Ngoài khu vực khoang hàng sử dụng kết cấu ngang.
3.1. Vật liệu:
Tàu có kết cấu hoàn toàn là kết cấu hàn hồ quang. Việc thi công thân tàu và
thượng tầng phải phù hợp với yêu cầu của đăng kiểm. Tàu được đóng bằng thép
mềm.
4. Máy chính:
4.1. Giới thiệu chung.
Tàu được lắp một động cơ chính mang nhãn hiệu 7S35MC của hãng MAN
B&W là động cơ diesel hai kỳ thấp tốc, tác dụng đơn, phun nhiên liệu trực tiếp,
4


có tăng áp, hành trình lớn có đầu chữ thập. Động cơ có chiều quay cùng chiều
kim đồng hồ nhìn từ phía lái về phía mũi, lai một chân vịt có bước cố định.
Các thông số kỹ thuật của động cơ:

- Kí hiệu
7S35MC MAN B&W;
- Công suất định mức
Ne =
5180 kW;
- Vòng quay
n
=
173 v/p;
- Số xi lanh
Z = 6;
- Đường kính xilanh
D = 350
mm;
- Hành trình piston
S = 1400 mm;
- Nhiên liệu sử dụng
dầu FO;
- Suất tiêu hao nhiên liệu
ge =
178 g/kw.h;
- Thứ tự nổ
1 – 7 – 2 – 5 – 4 – 3 – 6;
Động cơ có tính năng tự động điều chỉnh áp suất cháy lớn nhất để đảm bảo
hiệu suất tối ưu trong dải hoạt động. Động cơ được điều khiển và vận hành từ
buồng điều khiển và buồng chỉ huy. Ngoài ra động cơ còn được vận hành sự cố
với điều khiển tại chỗ theo tiêu chuẩn của nhà sản xuất và yêu cầu của quy
phạm.
4.2.Các thiết bị kèm theo máy chính:
- Bơm dầu nhờn tuần hoàn cho máy chính:

Số lượng:
2
Áp suất:
0,4
Lưu lượng:
120
- Bơm vận chuyển dầu HFO cho máy chính:
Số lượng:
1
Áp suất:
0,3
Lưu lượng:
20
- Bơm vận chuyển dầu MDO cho máy chính:
Số lượng:
1
Áp suất:
0,3
Lưu lượng:
20
- Két tuần hoàn dầu bôi trơn máy chính:
Số lượng:
1;
Dung tích:
9,5
- Bơm nước biển làm mát máy chính:
Số lượng:
2
5


chiếc;
MPa;
m3 .
chiếc;
MPa;
m3/h.
chiếc;
MPa;
m3/h.

m3 .
chiếc;


Áp suất:
Lưu lượng:
- Két dầu MDO máy chính:
Số lượng:
Dung tích:
- Máy phân ly dầu HFO cho máy chính:
Số lượng:
Lưu lượng:
- Bộ gia nhiệt dầu phân ly:
Số lượng:
Lưu lượng:
- Máy phân ly dầu LO cho máy chính:
Số lượng:
Lưu lượng:
- Bộ gia nhiệt dầu phân ly:
Số lượng:

Lưu lượng:
- Sinh hàn dầu bôi trơn máy chính:
Số lượng:
Áp suất:
Lưu lượng:
- Bơm nước ngọt làm mát nhiệt độ thấp:
Số lượng:
Áp suất:
Lưu lượng:
- Bơm nước ngọt làm mát nhiệt độ cao:
Số lượng:
Áp suất:
Lưu lượng:
- Sinh hàn nước ngọt làm mát máy chính:
Số lượng:
Công suất:
- Bộ gia nhiệt nước ngọt cho máy chính:
Số lượng:
Diện tích bề mặt trao đổi nhiệt:
6

0,25
400

MPa;
m3/h.

1;
82,7


m3 .

2
1500

chiếc;
l/h.

2
1500

chiếc;
l/h.

2
1100

chiếc;
l/h.

2
950

chiếc;
l/h.

2
0,25
400


chiếc;
MPa;
m3/h.

2
0,35
370

chiếc;
MPa;
m3/h.

2
0,25
50

chiếc;
MPa;
m3/h.

1
820

chiếc;
kw.

1
1

chiếc;

m2 .


- Bơm cấp nước cho bộ gia nhiệt máy chính:
Số lượng:
1
Áp suất:
0,25
Lưu lượng:
2
- Chai CO2 dập lửa:
Số lượng:
2
Dung tích:
67,5
- Palăng phục vụ sửa chữa máy chính:
Số lượng:
2
Tải trọng tối đa:
1
- Két thoát khí nhiên liệu máy chính:
Số lượng:
1
Dung tích:
0,7
- Máy nén khí chính:
Số lượng:
2
Áp suất:
3

Lưu lượng:
85
- Két chứa khí nén khởi động cho máy chính:
Dung tích:
2
Áp suất:
3
- Bơm nước biển làm mát máy chính:
Số lượng:
2
Áp suất:
0,25
Lưu lượng:
400

chiếc;
MPa;
m3/h.
bình;
l.
bình;
t.
két;
m3 .
chiếc;
MPa;
m3/h.
bình;
MPa.
chiếc;

MPa;
m3/h.

5. Nồi hơi:
- Số lượng:
1
chiếc;
- Kiểu loại:
composite;
- Năng suất đốt dầu:
1,4
t/h hơi bảo hoà;
- Năng suất tận dụng nhiệt khí xả:
0,7
t/h;
- Áp suất:
0,7
MPa;
- Nhiên liệu sử dụng:
FO.
Nồi hơi có dạng hình trụ đứng, kết cấu hàn. Có khả năng làm việc cả hai
phần, đốt dầu và tận dụng nhiệt khí xả. Phần tận dụng nhiệt khí xả có thể sinh
hơi khô trong trường hợp sự cố. Lượng hơi dư thừa được dẫn tới bình ngưng tụ
thông qua một van hãm.
7


6. Tổ máy phát điện:
Tổ máy phát điện gồm 3 tổ máy phát diesel và 1 tổ máy phát điện sự cố.
6.1. Tổ máy phát diesel:

6.1.1. Động cơ diesel:
- Số lượng:
Z = 3
chiếc;
- Kiểu:
6L 16/24;
- Hãng sản xuất:
MAN B&W;
- Công suất:
Ne = 540
kW;
- Vòng quay:
n
= 1000 v/p.
Động cơ máy phát điện là động cơ diesel 4 kỳ, 6 xilanh, có tăng áp, được
khởi động bằng khí nén và làm mát bằng nước ngọt. Nhiên liệu sử dụng là dầu
FO.
6.1.2. Máy phát điện:
- Số lượng:
3
chiếc;
- Điện áp:
400
V;
- Tần số:
50
Hz;
- Công suất:
515
kW.

Máy phát điện là máy phát điện xoay chiều và được nối mềm với động cơ
trên cùng 1 bệ máy.
6.2. Tổ máy phát sự cố:
Tổ máy phát điện sự cố được bố trí trong buồng máy phát sự cố trên boong
dâng lái 1.
6.2.1. Động cơ diesel phát điện sự cố:
- Số lượng:
- Kiểu loại:
- Vòng quay:
- Nhiên liệu sử dụng:

1
máy;
diesel 4 thì;
1500
v/p;
MDO.

6.2.2. Máy phát điện sự cố:
- Số lượng:
- Công suất:
- Điện áp:
- Tần số:

1;
150
kW;
400
V;
3 pha, 50 Hz.

8


7. Các thiết bị khác trong buồng máy:
- Bơm cấp dầu hàng
Số lượng:
Áp suất:
Lưu lượng:
- Bơm ballast
Số lượng:
Áp suất:
Lưu lượng:
- Bơm cứu hoả và phục vụ chung:
Số lượng:
Áp suất:
Lưu lượng:
Kiểu:
Nguồn:
- Bơm cấp dầu lắng:
Số lượng:
Áp suất:
Lưu lượng:
- Bơm cấp dầu lắng:
Số lượng:
Áp suất:
Lưu lượng:
- Bộ phân ly dầu thải:
Số lượng:
Lưu lượng:
- Bơm hút cạn:

Số lượng:
Áp suất:
Lưu lượng:
- Bơm nước lacanh hàng ngày:
Số lượng:
Áp suất:
Lưu lượng:
- Bơm hoá chất tẩy rửa:
9

3
0,8
600

chiếc;
MPa;
m3/h.

2
0,25
300

chiếc;
MPa;
m3/h.

2
chiếc;
0,3/1
MPa;

210/110 m3/h;
ly tâm, thẳng đứng, tự mồi;
môtơ điện.
1
0,4
15

chiếc;
MPa;
m3/h.

1
0,4
65

chiếc;
MPa;
m3/h.

1
3

chiếc;
m3/h.

1
0,8
60

chiếc;

MPa;
m3/h.

1
0,3
3

chiếc;
MPa;
m3/h.


Số lượng:
Áp suất:
Lưu lượng:
- Két hoá chất tẩy rửa:
Số lượng:
Dung tích:
- Bơm cho máy chưng cất nước ngọt:
Số lượng:
Áp suất:
Lưu lượng:
_ Máy chưng cất:
Số lượng:
Lưu lượng:
- Bơm dầu bôi trơn hệ trục:
Số lượng:
Áp suất:
Lưu lượng:
- Bầu sinh hàn trung tâm:

Số lượng:
Công suất:
- Quạt cấp khí thông gió buồng máy:
Số lượng:
Áp suất:
Lưu lượng:
- Quạt đẩy khí thông gió buồng máy:
Số lượng:
Áp suất:
Lưu lượng:
- Bơm vận chuyển dầu LO cho xilanh:
Số lượng:
Áp suất:
Lưu lượng:
- Két đọng nước mưa:
Số lượng:
Dung tích:
10

1
0,3
1

chiếc;
MPa;
m3/h.

1
0,3


chiếc;
m3 .

1
0,25
49

chiếc;
MPa;
m3/h.

1
chiếc;
20t/24h.
1
0,3
2

chiếc;
MPa;
m3/h.

2
2575

chiếc;
kW.

1
0,5

3500

chiếc;
MPa;
m3/h.

1
0,5
3500

chiếc;
MPa;
m3/h.

1
0,3
1

chiếc;
MPa;
m3/h.

1
0,4

chiếc;
m3 .


- Bộ ngưng tụ khí quyển:

Số lượng:
1
chiếc;
Diện tích bề mặt trao đổi nhiệt:
12
m2 .
- Bình chứa không khí nén phục vụ boong:
Số lượng:
1
bình;
Dung tích:
0,16
m3 ;
Áp suất:
3
MPa.
- Bình chứa không khí nén cho hệ thống điều khiển:
Số lượng:
1
bình;
Dung tích:
0,25
m3 ;
Áp suất:
1
MPa.
- Máy tạo bọt chữa cháy:
Số lượng:
1
máy.

- Buồng xử lý nước thải:
Số lượng:
1
máy;
Thể tích:
đủ dùng cho 30 người.
- Hệ thống nước lạnh sinh hoạt:
Số lượng:
1;
Thể tích:
1,5
m3 ;
Áp suất:
0,5
MPa;
Sử dụng bơm:
5 m3/hx0,5 MPa.
- Hệ thống nước uống:
Số lượng:
1;
Thể tích:
1,5
m3 ;
Áp suất:
0,5
MPa;
Sử dụng bơm:
3 m3/h x 0,5 MPa.
- Hệ thống nước nóng sinh hoạt:
Số lượng:

1;
Thể tích:
0,45
m3 ;
Áp suất:
0,5
MPa;
Sử dụng bơm:
0,5 m3/h x 0,1 MPa.
- Máy khử trùng:
Số lượng:
1;
- Két nước biển chưng cất:
Số lượng:
1;
11


Thể tích:
Áp suất:
- Palăng:
1000 kg:
500 kg:

12

1
0,5

m3 ;

MPa;

2
1

cái;
cái.


CHƯƠNG 2
SỨC CẢN VÀ CHONG CHÓNG

13


Trong tính toán thiết kế hệ thống động lực tàu thuỷ việc tính sức cản tàu từ
đó xác định các kích thước cơ bản của chong chóng sao cho sử dụng một cách
có hiệu quả công suất của động cơ chính là việc hết sức cơ bản và cần thiết. Vì
nó có ảnh hưởng rất lớn đến tính an toàn và tính kinh tế của tàu. Sức cản tàu bao
gồm: sức cản ma sát, sức cản sóng, sức cản hình dáng.
1. Tính sức cản tàu.
1.1. Các thông số cơ bản của tàu.
- Chiều dài toàn bộ :

Lmax =

127,2 m;

- Chiều dài giữa hai đường vuông góc:
L⊥ = 119,5 m;

- Chiều rộng:
B = 20,4 m;
- Chiều cao:
H = 11,5 m;
- Mớn nước thiết kế:
T = 8,7
m;
- Máy chính:
7S35MC MAN B&W;
- Sức chở:
12.600
tấn;
- Hệ số béo thể tích:
0,72.
1.2. Các thông số cơ bản của máy chính:
- Kí hiệu
- Công suất định mức
- Vòng quay
- Số xi lanh
- Đường kính xilanh
- Hành trình piston
- Nhiên liệu sử dụng
- Suất tiêu hao nhiên liệu
- Thứ tự nổ

7S35MC MAN B&W;
Ne = 5180 kW;
n
= 173
v/p;

Z = 7;
D = 350
mm;
S = 1400 mm;
dầu FO;
ge =
178 g/kw.h;
1 – 7 – 2 – 5 – 4 – 3 – 6;

1.3. Chọn phương án tính sức cản.
1.3.1. Công thức Seri 60

1.3.1.1. Phạm vi áp dụng của Seri 60
No
1
2
3

Bảng 2.1-1: Phạm vi áp dụng của Seri 60
Đại lượng xác định
Tàu thực thiết kế
Phạm vi của Seri 60
Tỷ số kích thước [B/d]
2.18
2-5
Tỷ số kích thước [L/B]
6.37
6.0 - 8.5
Hệ số béo thể tích [Cb]
0,7

0.6 - 0.8

14


2.1.2.2. Công thức xác định sức cản của Seri 60
EPS = R.v

, (hp )

Trong đó:
V–

Tốc độ tàu tương ứng với giá trị EPS cần xác định, (m/s);

R –

Lực cản, (kN);

2.1.3. Kết quả xác định sức cản tàu theo Seri 60
Bảng 2.1-2: Kết quả xác định sức cản của tàu
№

Đại lượng xác định

Đơn vị

1

Tốc độ tính toán V,


(knots)

12

13

14

15

2

Tốc độ tính toán VS,

m/s

6,174

6,688

7,203

7,717

3

Fr = v/ gL

-


0,18

0,20

0,21

0,22

4

CRo = f (CB,Fr) – Đồ thị 6.9

-

0,87

0,88

0,89

0,9

5

l0 = l0 (Cb )

-

5,75


5,75

5,75

5,75

6

al = al (l , Fr )

-

1,23

1,22

1,21

1,20

7

al0 = al (l0 , Fr )

-

1,09

1,11


1,1

1,08

-

1,11

1,09

1,1

1,11

8

0

k1 =

al
al0

Kết quả

9

kb / d = kb / d ( B / d , Fr )


-

0,97

0,97

0,97

0,97

10

ab / d = ab / d ( B / d , Fr )

-

0,87

0,88

0,88

0,88

11

CR..103 = [4].[8].[9].[10]

0,749


0,809

0,845

0,872

15


Bảng 2.1-2: Kết quả xác định sức cản của tàu
№

Đại lượng xác định
Re .10−6 =

12

v.L
v.10−6

Đơn vị

Kết quả

-

759. 10 6
1,63

823.10 6


886.10 6

950.10 6

1,61

1,59

1,58

0,3

0,3

0,3

0,3

0,15

0,15

0,15

0,15

0,05

0,05


0,05

0,05

-

2,88

2,91

2,94

2,95

13

CF0 .103 = [0, 455 / (lg Re) 2,58 ].103

-

14

CN.103

-

15

CNH.103


-

16

CKK.10

3

17

C.10 =[11]+[13]+[14]+[15]+[16]

18

R = (ρ/2).[17].[2] .S

KN

313,1

379,2

449,4

527,5

19

PE = [18].[2]


kw

2157,4

2569,1

3279,3

4123,7

-

3

2

Căn cứ vào kết quả tính toán các giá trị R và N 0, xây dựng đồ thị R = f(V) và
N0 = f(V) cho tra cứu tính toán. Đồ thị được trình bày dưới đây:

16


R(kN)

EPS(kW)
4500

550


4000

500

R(kN)

3500

450
EPS(kW)

3000

400

2500

350

2000
10

300

12

13

14


Hình 2.1

17

15

16

Vs


2. Xác định vận tốc tàu.
Các giá trị công suất ở trên là giá trị công suất của thiết bị đẩy ở các chế độ
vận tốc giả thiết. Do đó ta phải tiến hành xác định lại công suất kéo của thiết bị
đẩy, với công suất có ích của máy chính là Ne = 5180 kW = 7044,8 (cv) .
Để đảm bảo tốc độ cần thiết cho tàu hoạt động an toàn ta phải dự trữ một
phần công suất là do trong quá trình vận hành tàu sẽ tăng thêm sức cản như: hàn
gỉ vỏ tàu, hà bám, biển động…Phần này chiếm từ 10 - 15 % công suất có ích của
máy chính.
Do đó công suất của máy chính dùng để truyền cho thiết bị đẩy là:
N = Ne – 15% Ne;
ta chọn lượng dự trữ là 15% Ne → N = 0,9.Ne = 6340,32 (cv).
Trong quá trình làm việc công suất truyền từ động cơ chính tổn thất một
phần do các thành phần sau:
+ Hiệu suất của thiết bị đẩy: ηcc = 0,35 → 0,65;
ta chọn ηcc = 0,6;
+ Hiệu suất khớp nối: với khớp nối cứng ηkn = 1;
+ Hiệu suất gối trục: ηgt = 0,98.
Vậy công suất có ích thực tế do động cơ truyền để đẩy tàu đi là:
No = EPS = N.ηcc .ηkn .ηgt = 3728,11(cv) = 2779 (kW).

(2.3);
Với giá trị công suất No = 2779 (kW)tra đồ thị EPS–VS và R–VS ta được
vận tốc sơ bộ của tàu là 13,5 knots, tương ứng với sức cản của tàu là:
R = 395 (KN) = 40295,2 (kG).
3. Thiết kế chong chóng.
3.1. Giới thiệu.
Theo thiết kế phần vỏ tàu có chiều chìm là T = 8,45 (m) nên yêu cầu thiết bị
đẩy phải có kết cấu sao cho phù hợp với kích thước vòm đuôi tàu mà vẫn đảm
bảo công suất đẩy tàu đồng thời phát huy hết công suất của máy và nâng cao
hiệu suất thiết bị đẩy.
Tàu được lắp máy chính: 6S35MC;
Ne = 5180 kW = 7044,8 (cv); n = 173 (v/p).

18


3.2. Chọn vật liệu.
Yêu cầu:
Vật liệu chế tạo chong chóng cần phải đảm bảo những yêu cầu sau:
+ Có độ bền cao;
+ Độ dai, chịu va đập cao, độ chống mài mòn tốt
+ Khả năng chống xâm thực tốt;
+ Tính đúc tốt, độ ngót nhỏ;
+ Dễ gia công trên máy công cụ.
Với các yêu cầu trên ta chọn vật liệu chế tạo chong chóng là đồng thau
nhôm – niken đúc cấp 3 ALBC3 (theo Quy phạm).
Vật liệu trên có các cơ tính sau:
+ Ứng suất cho phép: [δK] ≥ 590 kG/cm2;
[δc] ≥ 245 kG/cm2.
+ Khối lượng riêng: 8600 kG/cm3.

3.3 Hệ số dòng theo - hệ số dòng hút.
Theo Taylor: (công thức 6.21 sách “Thiết bị đẩy tàu”).
Hệ số dòng theo:
ψ = 0,5.δ - 0,05
với δ = 0,755 là hệ số béo thể tích của tàu;
ψ = 0,327;
t = kt.ψ với kt = 0,5 – 0,7 khi các thiết bị bố trí sau chong chóng tạo
thành tổ hợp thoát nước, chọn kt = 0,7 → t = 0,229.
3.4. Chọn số cánh chong chóng.
Đường kính sơ bộ của chong chóng:
Dp = (0,6 ÷ 0,7).T
trong đó: T _ chiều chìm của tàu T = 8,45 (m).
Vậy Dp = (0,6 ÷ 0,7).T = 5,07 ÷ 5,91 (m)
Chọn Dp = 5,5 m.
Giả thiết vận tốc của tàu là Vs = 13,5 hl/h tương ứng với 6,94 m/s.
Vận tốc dòng chảy đến chong chóng là:
V p = V .(1 − ψ ) = 4,67 (m/s).

(2.4)

Vòng quay của chong chóng là:
Vì động cơ lai trực tiếp chong chóng nên np = nđc = 173 v/p.
Sức cản của chong chóng tại Vs = 13,5 knots là: R = 40295,2 (kG).
19


Lực đẩy của chong chóng tại Vs = 13,5 knots là:
P=

R

;
x.(1 − t )

(2.5)

trong đó:
R _ Lực cản tương ứng với Vs = 13,5 knots
R = 40295,2 (kG);
x_ hệ số phụ thuộc số chân vịt
với tàu 1 chân vịt ta có: x = 1;
t _ hệ số dòng hút.
Vậy → P = 52280,5 kG.
Hệ số lực đẩy theo vòng quay: kn
kn =

Vp
np

.4

ρ
P;

(2.6)

trong đó:
np - vòng quay của chong chóng np = 173 v/p = 2,88 v/s;
Vp - vận tốc dòng chảy đến chong chóng Vp = 4,84 m/s;
ρ - mật độ nước biển ρ = 104,5 (kG.s2/m4);
P - lực đẩy chong chóng P = 52280,5 kG.

thay vào 2.6 ta có kn = 0,581< 1;
Vậy cho nên ta chọn số cánh chóng là: Z = 5 cánh.
3.5. Chọn tỷ số đĩa.
Theo điều kiện bền của chong chóng thì tỷ số đĩa θ phải thoả mãn điều kiện
sau:
 C '.Z
θ ≥θmin =0,375. 3 
 D p .δ max

2

  m.P 
 .
  10 4 


(2.7);

trong đó:
Z - số cánh chong chóng Z = 5;
P - lực đẩy chong chóng P = 52280,5 kG;
Dp - đường kính sơ bộ của chong chóng Dp = 5,5.m;
m - hệ số thực nghiệm phụ thuộc vào điều kiện làm việc của chân vịt,
(tra bảng 9.11 sách “Sổ tay kỹ thuật đóng tàu tập 1”) m = 1,15;
C ′ - Hệ số phụ thuộc vào vật liệu làm chong chóng.
C ′ =0,058;
Với vật liệu là hợp kim đồng nhôm niken
20



δmax - Chiều dày tương đối lớn nhất của tiết diện cánh tại bán kính
0,6R chọn δmax= 0,1.
θmin = 0,384;

Thay giá trị vào 2.7 ta có:
Vì θ ≥ θmin nên ta chọn θ = 0,55.

3.6. Tính toán chong chóng sử dụng hết công suất động cơ.
Công suất tiêu thụ của chong chóng là:
Np = 0,9.Ne.ηdt.ηhs;
trong đó:
Ne = 7044,8 (cv) - là công suất động cơ chính;
ηdt = 0,98 - là hiệu suất đường trục;
ηhs = 1 - là hiệu suất hợp số;
Np = 6213,5 (cv);
Vòng quay của chong chóng là
N = 173 v/p = 2,88 v/s.
Lập bảng tính:
Bảng 2.1
Kí
No Đại lượng tính
Đ.vị
hiệu
1 Vận tốc tàu
v
Knots
Vận tốc tịnh
2
vp
m/s

tiến
Lực đẩy chong
3
P
kG
chóng
4

5

6
7

Hệ số lực đẩy
chong chóng K n′
theo vòng quay
Độ trượt tương
λp
đối
Tỷ số bước
thực tế kể đến ′
λp
ảnh hưởng của
chân vịt
Đường
kính Dopt
chong chóng

Công thức tính


Kết quả

Giả thiết

13,5

14

vp=v(1-ω)

4,67

4,84

P=

R
1−t

K 'n =

-

Vp

52280,5 59466,2
4

n


ρ
P

np=2,88 m/s

0,581

0,583

0,37

0,375

ρ=104,5 KGs2/m4
-

Tra đồ thị λp=f( K n′ )
λ ′p =λp.a

m

Với tàu một chong 0,388
chóng a=1,05
vp

Dopt= n .λ ′
p
p
21


4,3

0,393
4,32


No Đại lượng tính

Kí
hiệu

Đ.vị

Công thức tính

Kết quả

tối ưu
8

Hệ số

K1

9

Tỉ số bước
H/D
Hiệu suất đẩy lí
10

ηp
thuyết
Hiệu suất đẩy
11
η
thực
Công suất tiêu
12 thụ của chong
chóng
So sánh 2 kết
13 quả của công ∆N
suất tiêu thụ

-

K1 =

P
ρ .n .D 4 opt
2

0,2

0,21

-

Tra đồ thị (K1,λp)

0,755


0,773

-

Tra đồ thị (K1,λp)

0,51

0,53

0,585

0,61

6378,2

7239,6

2,6 %

16,5%

-

η=

1−t
ηp
1− w


t=0,229; w=0,327
R.v
75η

hp

N'p =

%

N' − N
N'
p

p

100 0

p

0

Ta thấy: ∆ = 2,6 % < [∆] = 3%;
Vậy đường kính chong chóng là D = 4,3 m.
3.7. Kiểm tra chong chóng theo điều kiện xâm thực.
Hiện tượng xâm thực trong chong chóng là bề mặt chong chóng sau một
thời gian làm việc sẽ xuất hiện các vết tróc rỗ, ta phải kiểm tra xem chong chóng
có thoả mãn điều kiện xâm thực hay không.
Theo điều kiện chống xâm thực:

θ ≥ θ "m = 130.ξ .

kc
.(n.D) 2
P1

(2.8);

trongđó:
ξ _ hệ số thực nghiệm đặc trưng cho khả năng làm việc của chong chóng
ξ = (1,3 – 1,6). Với tàu chở nặng tải ta lấy
ξ = 1,6;
kc _ hệ số ảnh hưởng cuả xâm thực, được tra theo đồ thị f(H/D,Z,λp)
với Z = 4, H/D = 0,755, λp = 0,388 ta tra được kc = 0,26;
n _ vòng quay chong chóng n = 2,88 v/s;
D _ đường kính chong chóng D = Dopt = 4,3 m;
P1 _ áp suất tĩnh tuyệt đối tại vị trí đặt chong chóng
22


P1 = P0 + γ .hb - Pd
P0 _ áp suất trên mặt thoáng
P0 = 10330 kG/m2;
Pd _ áp suất hơi bão hoà ở 200C
Pd = 238
kG/m2;
γ _ trọng lượng riêng của nước biển
γ
= 1025 kG/m2;
hb _ độ ngập sâu của trục chong chóng so với mặt nước,

hb = 0,7.T
T= 8,45 _ là chiều cao mớn nước của tàu;
→ hb = 5,915 (m).
P1 = 16154,9 (kG/m2).
Thay vào 2.8 có: θ min "0,445 < θ
Vậy chong chóng thiết kế thỏa mãn điều kiện chống xâm thực.
3.8. Tính trọng lượng chong chóng.
Ta tính trọng lượng chong chóng theo công thức BB.Komeyku:
G=

b
Z
γ m D 3 0,6
4
D
4.10


d0
4
6,2 + 2.10  0,71 −
D



trong đó :
Z _ số cánh

 e0 , 6 
2


 + 0,59.γ m l 0 d 0
 D 

(2.9);

Z = 5;

γm _ Trọng lượng riêng của vật liệu làm chân vịt, với hợp kim đồng nhôm
niken γm = 8600 (KG/m3);
D_ đường kính chong chóng
b0,6 _ Chiều rộng cánh tại 0,6R
có

D =
b0,6 =

4,3
m;
bm.D/Z

Với bm _ Chiều rộng tương đối lớn nhất của tiết diện cánh.Với θ =0,55
bm = (1,1 - 1,3) => Chọn bm=1,2;
b0,6 = 1,28;
e0,6 _ Chiều dày lớn nhất của tiết diện cánh tại bán kính R0,6
e0,6 = e0 - 0,6(e0 - eR);
e0 _ Chiều dày giả định của cánh tại củ chong chóng.
e0 = (0,04 - 0,055).D => chọn eo = 0.04.4,28 = 0,172 (m);
eR _ Chiều dày đỉnh cánh
eR =


0,08(50 − D) D
= 0,0156 (m);
1000

e0,6 = 0,078 (m);
d0 _ Đường kính trung bình của củ chong chóng
d0 = (0,17 – 0,2).D = 0,727 – 0,856 => Chọn d0 = 0,75 (m);
l0 _ Chiều dài củ chong chóng l0 = 810 (mm) = 0,81 (m);
23


Thay số được G = 6510 (KG);
Đường kính phía trước củ chong chóng dt =0,225.D = 0,942 (m);
Đường kính phía sau củ chong chóng ds = 0,18.D = 0,535(m);
Vậy chong chóng được thiết kế với các thông số cơ bản sau:
_ Đường kính chong chóng:
D = 4,3
m;
_ Chiều dài chong chóng:
lo = 0,81 m;
_ Đường kính trung bình của củ:
do = 0,755 m;
_ Đường kính phía sau của củ:
ds = 0,7
m;
_ Đường kính phía trước của củ:
ds = 0,81 m;
_ Tỷ số bước:
H/D = 0,755;

θ

_ Tỷ số đĩa chong chóng:

_ Hiệu suất làm việc của chong chóng: ηD

24

=

0,55;

=

0,585.


CHƯƠNG 3
TÍNH THIẾT KẾ HỆ TRỤC

25