Đồ Án Thiết kế hệ thống động lực tàu chở container 260 TEU lắp 01 máy chính 9H25/33P công suất 2610 ( kW )

PHẦN MỞ ĐẦU

I. LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI
Vận tải thuỷ là một trong những phương tiện vận tải quan trọng trong các loại phương tiện vận tải hiện đại,dùng tàu thuỷ là phương tiện vận tải, có ưu điểm là giá thành vận tải thấp,khối lượng vận chuyển lớn,chở được nhiều hàng,phạm vi hoạt động lớn.
Ngày nay nước ta đang phát triển và hội nhập với quốc tế,là thành viên chính thức của tổ chức thương mại quốc tế WTO,ngành công nghiệp đóng tàu được coi là ngành kinh tế trọng điểm của đất nước trong tương lai.
Trên con đường đổi mới,đẩy mạnh công nghiệp hóa và hiện đại hóa đất nước, nghành vận tải biển đóng một vai trò rất quan trọng trong nền kinh tế nước ta, được Đảng và Nhà nước rất quan tâm và đã có những chính sách phù hợp để tạo điều kiện phát triển nghành kinh tế này.Do đó việc thiết kế và đóng mới tàu thủy là một trong những trọng tâm của nghành đóng tàu nước ta.
Trang trí động lực tàu thuỷ là một bộ phận quan trọng để tạo thành một con tàu hiện đại.Ở nước ta,vận tải đường biển ngày càng phát triển, để đóng được những con tàu có công suất lớn phù hợp với tình hình trong nước và thế giới ngành đóng tàu ngày càng mở rộng và trang trí động lực tàu thuỷ trở thành một vấn đề lớn mà nhiều nhà nghiên cứu,thiết kế,chế tạo đang quan tâm.
Trong quá trình tìm hiểu về những con tàu lớn với rất nhiều trang thiết bị hiện đại thì sẽ có rất nhiều vấn đề mới khi thiết kế tàu nói chung và thiết kế trang trí hệ thống động lực nói riêng.Để có cơ hội tiếp cận với những vấn đề,những trang thiết bị mới khi bố trí buồng máy.Bản thân em quyết định chọn đề tài:
" Thiết kế hệ thống động lực tàu chở container 260 TEU lắp 01 máy chính 9H25/33P công suất 2610 ( kW ), vòng quay 900 (vòng/phút) ".
làm luận văn tốt nghiệp của mình.
II. MỤC ĐÍCH.
Mục đích của đề tài là nhằm thiết kế trang trí hệ thống động lực tàu chở container,lắp máy 9H25/33P hoàn thiện dưới sự hỗ trợ của các tài liệu mẫu,sự chỉ dậy của các thầy cô giáo đặc biệt là thầy giáo hướng dẫn tốt nghiệp Hoàng Đức Tuấn.
Để đề tài được ứng dụng ngay trong các nhà máy.Tạo tiền đề cho việc tiếp cận những vấn đề mới khi đóng mới những con tàu to và hiện đại.
III. LỰA CHỌN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU.
1. Tìm hiểu và lựa chọn đề tài.
Trong suốt quá trình quá trình thực tập tốt nghiệp tại Công ty đóng tàu Nam Triệu,em đã được học hỏi rất nhiều kinh nghiệm về phương pháp đóng mới tàu của Công ty cũng như sự chỉ bảo tận tình của mọi người trong Công ty.Tại đây em đã tìm hiểu các tàu đã đóng,đang đóng và sắp sửa đóng.Em thấy tàu chở container loại 260TEU đang đóng cho công ty TNHH một thành viên vận tải biển Nam Triệu,đăng kiểm Việt Nam là loại tàu hoàn toàn mới, được đóng với công nghệ hiện đại cao và khác với các tàu trước đã đóng.Chính vì vậy mà tàu chở container 260TEU thiết kế trên các tài liệu mẫu và các trang thiết bị có sẵn.
2. Phương pháp nghiên cứu.
Khi thực hiện đề tài này em đã tuân thủ nguyên tắc:
– Việc thiết kế tàu thủy luôn tuân theo những quy phạm mới nhất do cục Đăng kiểm Việt Nam ban hành, cũng như các quy định khác của Bộ khoa học công nghệ và môi trường.
– Tính an toàn và tiện lợi cao khi sử dụng.
– Thiết kế mang tính hiện đại, kinh tế và phù hợp với khả năng thi công của Nghành Cơ khí Đóng tàu Việt Nam.
IV. Ý NGHĨA THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI.
Đề tài nhằm tạo tiền đề cho việc ứng dụng những thành tựu khoa học mới vào ngành công nghiệp đóng tàu của nước ta.Dùng làm tài liệu tham khảo cho các nhà máy đóng tàu, các sinh viên học ngành máy tàu thuỷ.
– Nội dung chính của đề tài bao gồm:
Chương 1: Giới thiệu chung.
Chương 2: Tính sức cản và thiết kế sơ bộ chong chóng.
Chương 3: Thiết kế hệ trục.
Chương 4: Tính nghiệm dao động ngang hệ trục.
Chương 5: Tính nghiệm dao động xoắn hệ trục.
Chương 6: Tính chọn các thiết bị và hệ thống phục vụ.
Trong suốt 3 tháng làm việc, tìm hiểu tài liệu và được sự hướng dẫn nhiệt tình của thầy giáo Hoàng Đức Tuấn,cùng các thầy cô giáo trong khoa và bộ môn,đến nay em đã hoàn thành nhiệm vụ thiết kế tốt nghiệp của mình.
Đây là kết qủa tổng hợp quá trình học tập và rèn luyện của em trong nhà trường và ngoài thực tế.
Tuy nhiên với những bước đi ban đầu của một người thiết kế cũng như sự cọ sát với thực tế không nhiều chắc chắn không tránh khỏi những thiếu sót,em mong muốn nhận được sự giúp đỡ,chỉ bảo của các thầy cô giáo có nhiều kinh nghiệm để giúp em được hoàn thiện đề tài hơn nữa.
Em xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo,Ban chủ nhiệm khoa,Nhà trường,các bạn sinh viên trong và ngoài lớp đã giúp đỡ và tạo điều kiện cho em hoàn thành đề tài này.


MỤC LỤC
CHƯƠNG 1 1
GIỚI THIỆU CHUNG 1
1.1. GIỚI THIỆU CHUNG VỀ TÀU 2
1.1.1. Loại tàu 2
1.1.2. Quốc tịch tàu 2
1.1.3. Vùng hoạt động và cấp tàu 2
1.1.4. Phân cấp,quy phạn,quy định và chứng chỉ 2
1.1.5. Chứng chỉ do đăng kiểm Việt Nam cấp gồm các 3
1.1.6. Kích thước chủ yếu 3
1.1.7. Ổn định 4
1.1.8. Tầm hoạt động 4
1.1.9. Máy chính 4
1.1.10. Tải trọng 4
1.1.11. Định biên thuyền viên 4
1.2. BỐ TRÍ CHUNG 4
1.2.1. Phân khoang dưới boong chính. 4
1.2.1.1. Các két dưới đáy đôi: 4
1.2.1.2. Không gian từ máy đến boong chính: 5
1.2.1.3. Bố trí trên boongchính: 6
1.2.1.4. Bố trí trên boong nâng lái đến boong A: 7
1.2.1.5. Bố trí từ boong A đến boong B: 7
1.2.1.6. Bố trí từ boong B đến boong lầu lái: 7
1.2.1.7. Bố trí boong lầu lái 7
1.2.1.8. Bố trí trên lóc lầu lái 8
1.3. Kết cấu 8
1.3.1. Vật liệu 8
1.3.2. Hệ thống kết cấu: 8
1.3.3. Số lượng vách ngang: 8
1.3.4. Khoảng cách sườn thực : 8
1.3.5. Các đặc điểm kết cấu chính 8
1.3.6. Kết cấu mạn: 9
1.3.7. Kết cấu boong chính: 9
1.4. Kết cấu thiết bị boong 10
1.4.1. Hệ thống lái: 10
1.4.1.1. Máy lái dạng thủy lực: 10
1.4.1.2. Bánh lái: 10
1.4.2. Hệ thống neo 10
1.4.2.1. Hệ thống mũi 10
1.4.3. Hệ thống chằng buộc 11
1.4.4. Trang bị cưu sinh 11
1.4.5. Trang bị hàng hải: 12
2. CHƯƠNG 2 – SỨC CẢN, THIẾT BỊ ĐẨY 14
2.1. SỨC CẢN 15
2.1.1. Các số liệu cơ bản 15
2.1.2. Công thức Pamiel 15
2.1.2.1. Phạm vi áp dụng của Pamiel 15
2.1.2.2. Công thức xác định sức cản của Pamiel 16
2.1.3. Kết quả xác định sức cản tàu theo Pamiel 16
2.1.4. Đồ thị R–v, EPS–v 17
2.1.5. Xác định sơ bộ tốc độ tàu cho thiết kế chong chóng 17
2.2. THIẾT KẾ CHONG CHÓNG 18
2.2.1. Chọn vật liệu cho chong chóng 18
2.2.2. Hệ số dòng theo và dòng hút 18
2.2.2.1. Hệ số dòng theo 18
2.2.2.2. Hệ số dòng hút 18
2.2.3. Chọn số cánh chong chóng 18
2.2.4. Chọn tỷ số đĩa theo điều kiện bền 19
2.2.5. Nghiệm lại tốc độ tàu để chong chóng sử dụng hết công suất động cơ 20
2.2.6. Nghiệm bền chong chóng 21
2.2.6.1. Nghiệm bền về tỷ số đĩa 21
2.2.6.2. Kiểm tra độ bền xâm thực của chong chóng 21
2.2.7. Xác định khối lượng và kích thước của chong chóng 22
3. CHƯƠNG 3 – THIẾT KẾ HỆ TRỤC 24
3.1. DỮ KIỆN PHỤC VỤ THIẾT KẾ 25
3.1.1. Số liệu ban đầu 25
3.1.2. Luật áp dụng 25
3.1.2.1. Luật áp dụng 25
3.1.2.2. Cấp tính toán thiết kế 25
3.2. TRỤC CHONG CHÓNG 26
3.2.1. Đường kính trục chong chóng: 26
3.3. CÁC CHI TIẾT CHÍNH CỦA HỆ TRỤC 27
3.3.1. Khớp nối trục chong chóng 27
3.3.2. Bulông khớp nối 28
3.3.3. Ống bao trục chong chóng 29
3.3.4. Gối đỡ(bạc đỡ) 29
3.3.4.1. Gối đỡ trục chong chóng 29
3.3.5. Then chân vịt: 30
3.3.6. Then bích nối: 31
3.3.7. Bố trí trục 31
3.4. TÍNH PHỤ TẢI TÁC DỤNG LÊN GỐI TRỤC 32
3.4.1. Hệ phương trình 3 mô men 32
3.4.2. Phản lực tại các gối đỡ 33
3.4.2.1. Nghiệm lại kết quả theo điều kiện : 33
3.5. NGHIỆM BỀN HỆ TRỤC 34
3.5.1. Nghiệm bền trục theo hệ số an toàn 34
3.5.2. Nghiệm bền dạng xoắn của hệ trục 35
3.5.3. Kiểm tra độ võng lớn nhất do uốn 36
3.5.4. Nghiệm độ ổn định dọc trục: 37
3.5.5. Nghiệm bền ổ đỡ 38
3.6. NGHIỆM BỀN CÁC CHI TIẾT LẮP TRÊN TRỤC 39
3.6.1. Nghiệm bền bulông bích nối 39
3.6.1.1. Nghiệm bền theo điều kiện cắt 39
3.6.1.2. Nghiệm bền theo điều kiện nén 39
3.6.1.3. Nghiệm bền theo điều kiện kéo 40
3.6.2. Nghiệm bền bích nối 41
4. CHƯƠNG 4 – DAO ĐỘNG NGANG 42
4.1. PHƯƠNG PHÁP VÀ SƠ ĐỒ TÍNH 43
4.1.1. Phương pháp tính 43
4.1.2. Sơ đồ tính 43
4.1.2.1. Mô hình tính 43
4.1.2.2. Số liệu thiết kế 43
4.1.2.3. Toán đồ dùng cho tra cứu ( - a) 44
4.1.3. Các bước tính toán và thành lập bảng tính 44
4.2. BẢNG TÍNH VÀ KẾT QUẢ 46
4.2.1. Tần số dao động ngang 46
4.2.2. Bảng kết quả tính 48
4.2.3. Kết luận 49
5. CHƯƠNG 5 – DAO ĐỘNG XOẮN 50
5.1. DỮ KIỆN PHỤC VỤ THIẾT KẾ 51
5.1.1. Luật áp dụng và tài liệu tham khảo 51
5.1.1.1. Luật áp dụng 51
5.1.1.2. Tài liệu tham khảo chính 51
5.1.2. Số liệu máy chính 51
5.1.3. Số liệu chong chóng 52
5.1.4. Số liệu trục và bích nối 52
5.1.4.1. Trục chong chóng 52
5.1.4.2. Bích nối 52
5.2. MÔ HÌNH TÍNH DAO ĐỘNG 53
5.2.1. Mô-men quán tính khối lượng 53
5.2.1.1. Mô men quán tính khối lượng nhóm piston - biên khuỷu 53
5.2.1.2. Mô men quán tính khối lượng của bánh đà 53
5.2.1.3. Mô men quán tính khối lượng của chong chóng 53
5.2.1.4. Mômen quán tính khối lượng của các đoạn trục : 54
5.2.1.5. Mômen quán tính khối lượng của bích nối trục 55
5.2.1.6. Mômen quán tính khối lượng hộp số 56
5.2.2. Độ mềm các đoạn trục 56
5.2.2.1. Độ mềm xoắn giữa các cơ cấu biên khuỷu: 56
5.2.2.2. Độ mềm xoắn các đoạn trục : 56
5.2.3. Thành lập hệ thống dao động xoắn tương đương 58
5.3. DAO ĐỘNG XOẮN TỰ DO 58
5.3.1. Hệ thống không thứ nguyên nhiều khối lượng 59
5.3.1.1. Nguyên tắc chuyển đổi 59
5.3.1.2. Mômen quán tính khối lượng không thứ nguyên 60
5.3.1.3. Độ mềm không thứ nguyên 60
5.3.1.4. Sơ đồ chuyển đổi 61
5.3.1.5. Chuyển hệ thống không thứ nguyên nhiều khối lượng 61
5.3.2. Tần số dao động tự do 62
5.3.2.1. Tính bình phương tần số dao động tự do 62
5.3.2.2. Tính chính xác tần số dao động tự do theo phương pháp Tolle 63
5.4. DAO ĐỘNG XOẮN CƯỠNG BỨC 65
5.4.1. Cấp điều hòa mô-men kích thích 65
5.4.2. Vòng quay cộng hưởng 66
5.4.3. Góc lệch pha giữa các xy-lanh 66
5.4.3.1. Xác định cấp K trong dãy cấp điều hòa 66
5.4.3.2. Xác định góc pha giữa các xy-lanh 67
5.4.4. Tổng biên độ dao động hình học tương đối 67
5.4.5. Công của mô men điều hoà cưỡng bức 69
5.4.6. Công của các mô men cản. 70
5.4.6.1. Công cản của động cơ. 70
5.4.6.2. Công cản đàn tính của trục. 71
5.4.6.3. Công cản của chong chóng. 71
5.4.7. Biên độ cộng hưởng A1R 72
5.4.8. Tổng ứng suất xoắn trên trục khi cộng hưởng 74
5.4.8.1. Ứng suất xoắn do cộng hưởng τR 74
5.4.8.2. Ứng suất do mô men xoắn trung bình τtb 74
5.4.8.3. Tổng ứng suất trên trục khi cộng hưởng 75
5.4.9. Kết luận về vùng cấm quay 75
6. CHƯƠNG 6 77
CÁC HỆ THỐNG PHỤ VÀ PHỤC VỤ 77
6.1. DỮ KIỆN PHỤC VỤ THIẾT KẾ 78
6.1.1. Số liệu ban đầu 78
6.1.2. Luật áp dụng 78
6.1.3. Cấp thiết kế 78
6.2. HỆ THỐNG DẦU ĐỐT FO 79
6.2.1. Các thiết bị cơ bản trong hệ thống 79
6.2.1.1. Bơm cấp dầu 79
6.2.1.2. Thiết bị hâm dầu chính 79
6.2.1.3. Các loại van 79
6.2.2. Két dầu đốt dự trữ 81
6.2.6. Bơm vận chuyển 84
6.2.7. Bơm dầu bẩn 85
6.2.8. Nguyên lý hệ thống 85
6.2.8.1. Nhiệm và yêu cầu 85
6.2.8.2. Nguyên lý hoạt động 85
6.3. HỆ THỐNG DẦU BÔI TRƠN 88
6.3.1. Dự trữ dầu bôi trơn 88
6.3.2. Két tuần hoàn dầu bôi trơn máy chính 89
6.3.3. Bơm dầu bôi trơn 89
6.3.3.1. Bơm vận chuyển dầu bôi trơn 89
6.3.3.2. Bơm cấp dầu bôi trơn máy chính 90
6.3.4. Thiết bị hệ thống 90
6.3.4.1. Máy lọc dầu nhờn 90
6.3.4.2. Bầu sinh hàn dầu 90
6.3.4.3. Bầu hâm dầu nhờn 91
6.3.4.4. Bầu lọc 91
6.3.5. Phụ tùng và đường ống 91
6.3.5.1. Đường ống của hệ thống dầu bôi trơn máy chính 91
6.3.5.2. Đường ống vận chuyển 91
6.3.5.3. Đường ống thông hơi của các két 92
6.3.6. Nhiệm vụ, yêu cầu và nguyên lý hoạt động 92
6.3.6.1. Nhiệm vụ và yêu cầu 92
6.3.6.2. Nguyên lý hoạt động 92
6.4. HỆ THỐNG LÀM MÁT NHIỆT ĐÔ CAO 93
6.4.1. Sự cần thiết của hệ thống làm mát nhiệt độ cao 93
6.4.2. Chức năng và nhiệm vụ 94
6.4.3. Các thiết bị sử dụng trong hệ thống 94
6.4.4. Yêu cầu cơ bản của hệ thống 95
6.4.5. Nguyên lý làm việc của hệ thống làm mát 95
6.4.6. Tính toán hệ thống làm mát 96
6.4.6.1. Dung tích két giãn nở 96
6.4.6.2. Bơm tuần hoàn nước ngọt 98