Thiết kế hệ thống động lực tàu thủy

ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐỘNG LỰC TÀU THỦY 2 i KHOA MÁY TÀU BIỂN – TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM. Đồ án này hướng dẫn thiết kế hệ thống động lực tàu chở hàng trọng tải 7000 tấn chạy. Tàu được thiết kế lắp đặt 01 máy chính 2 kỳ, mang nhãn hiệu 5S30MEB9 của hãng MAN BW. Hệ động lực của tàu được thiết kế với phương thức máy chính dẫn động trực tiếp 01 hệ trục chong chóng. Tàu được thiết kế và trang bị tương ứng cho vùng hoạt động của tàu: Biển Đông Nam Á. Tàu hàng khô 7068 tấn được thiết kế thoả mãn Cấp không hạn chế theo Quy phạm phân cấp và đóng tàu biển vỏ thép QCVN21: 2015BGTVT. Phần hệ thống động lực được tính toán thiết kế thoả mãn tương ứng Cấp không hạn chế theo QCVN – 21 : 2015BGTVT.

GIỚI THIỆU CHUNG

GIỚI THIỆU TÀU

Tàu hàng khô có sức chở 7000 DWT, được chế tạo từ vỏ thép với kết cấu hàn điện hồ quang Tàu bao gồm một boong chính, một boong dâng lái và một boong dâng mũi Được trang bị một máy chính 2 kỳ mang nhãn hiệu 5S30ME-B9 của hãng MAN B&W, hệ động lực của tàu được thiết kế để máy chính dẫn động trực tiếp một hệ trục chong chóng.

Tàu được thiết kế dùng để chở hàng khô b) Mô tả

Buồng máy được thiết kế từ sườn 08 đến sườn 28, bao gồm 01 máy chính và các thiết bị cho hệ thống động lực cùng hệ thống ống toàn tàu Việc điều khiển các thiết bị diễn ra tại chỗ trong buồng máy, trong khi máy chính có thể được điều khiển từ xa từ buồng lái hoặc tại chỗ Ngoài ra, buồng máy còn được trang bị 3 tổ máy phát điện và nhiều bơm chuyên dụng, có khả năng điều khiển từ xa trên boong chính, như bơm vận chuyển dầu đốt, bơm nước vệ sinh, sinh hoạt và các quạt thông gió.

2) Công dụng a) Danh mục hàng hóa chuyên chở

Tàu có thể vận chuyển nhiều loại hàng khô như ngô, sắn và đường, tùy thuộc vào kiến trúc kỹ thuật và vùng hoạt động cũng như cấp thiết kế của tàu.

Tàu được thiết kế và trang bị tương ứng cho vùng hoạt động của tàu: Biển Đông Nam Á

Tàu hàng khô có trọng tải 7068 tấn được thiết kế đáp ứng tiêu chuẩn Cấp không hạn chế theo Quy phạm phân cấp và đóng tàu biển vỏ thép QCVN21: 2015/BGTVT Hệ thống động lực của tàu cũng được tính toán và thiết kế để đạt tiêu chuẩn Cấp không hạn chế theo quy định này.

1.1.2 Các thông số cơ bản của tàu

– Chiều dài lớn nhất: Lmax = 114,1 m ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐỘNG LỰC TÀU THỦY 2 - 2 -

KHOA MÁY TÀU BIỂN – TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM

– Chiều dài thiết kế: LWL = 106,38 m

Tàu hàng khô được thiết kế theo tiêu chuẩn quy phạm và giám sát của đăng kiểm Việt Nam

Cờ đăng ký: Việt nam

Việc thiết kế và đóng tàu, cùng với việc lựa chọn thiết bị lắp đặt, cần tuân thủ các yêu cầu liên quan đến các quy định pháp lý hiện hành.

[1] Các luật lệ hàng hải của quốc gia mà tàu đăng kí

[2] Quy phạm phân cấp và đóng tàu biển vỏ thépQCVN21:2015/BGTVT

[4] Bổ sung sửa đổi 2015 của MARPOL

[5] Công ước quốc tế về an toàn sinh mạng con người trên biển 1974 với nghị định thư

1978, và những sửa đổi mới nhất bao gồm hệ thống an toàn và báo nguy hiểm (GMDSS).

HỆ THỐNG ĐỘNG LỰC

Tàu được trang bị một động cơ diesel thấp tốc, 2 kỳ, tác động đơn, với cấu trúc một hàng xy-lanh thẳng đứng Động cơ này sử dụng hệ thống làm mát, phun nhiên liệu trực tiếp và có tăng áp, đồng thời được bôi trơn bằng áp lực tuần hoàn kín và khởi động bằng không khí nén.

– Công suất định mức, [H]: 3200 kW

– Số vòng quay định mức, [N]: 195 rpm

– Số xy-lanh, [Z]: 5 ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐỘNG LỰC TÀU THỦY 2 - 3 -

KHOA MÁY TÀU BIỂN – TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM

– Đường kính xy-lanh, [D]: 300 mm

– Suất tiêu hao nhiên liệu: 176 g/kWh

Máy phát diesel MAN_6L16/24 là loại động cơ diesel 4 kỳ, tác dụng đơn, với thiết kế một hàng xy-lanh thẳng đứng Động cơ này được trang bị hệ thống tăng áp và làm mát gián tiếp với hai vòng tuần hoàn, đồng thời sử dụng bôi trơn áp lực tuần hoàn kín Khởi động động cơ diễn ra thông qua khí nén áp lực cao.

– Công suất định mức, [Ne] 540 kW

– Vòng quay định mức, [n] 1000 rpm

1.2.3 Các thiết bị động lực khác

1) Các két a) Két lắng dầu đốt DO

– Số lượng 01 – Kiểu két Liền vỏ b) Két lắng dầu đốt FO

– Số lượng 01 – Kiểu két Liền vỏ c) Két dầu bẩn FO

– Số lượng 01 – Kiểu két Đáy đôi d) Két dầu bẩn DO

– Số lượng 01 – Kiểu két Rời e) Két dự trữ dầu DO

– Số lượng 02 – Kiểu két Đáy đôi f) Két dự trữ dầu FO

– Số lượng 02 ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐỘNG LỰC TÀU THỦY 2 - 4 -

KHOA MÁY TÀU BIỂN – TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM

– Kiểu két Đáy đôi g) Két dầu đốt hàng ngày DO

– Số lượng 01 – Kiểu két Liền vỏ h) Két dầu đốt hàng ngày FO

– Số lượng 01 – Kiểu két Liền vỏ i) Két nước dãn nở máy chính, máy phụ

– Số lượng 01 – Kiểu két Rời j) Két dầu LO cho xilanh

– Số lượng 01 – Kiểu két Rời

2) Các tổ bơm a) Tổ bơm vận chuyển dầu DO

– Kiểu Ly tâm nằm ngang b) Tổ bơm vận chuyển dầu FO

– Kiểu Ly tâm nằm ngang

– Tần số 50 Hz c) Tổ bơm nước chữa cháy

– Kiểu Ly tâm nằm ngang d) Tổ bơm vận chuyển dầu bẩn

– Kiểu Ly tâm nằm ngang e) Bơm nước đáy tàu

– Kiểu Ly tâm nằm ngang f) Bơm tuần hoàn nước ngọt

– Kiểu Ly tâm nằm ngang ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐỘNG LỰC TÀU THỦY 2 - 5 -

KHOA MÁY TÀU BIỂN – TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM g) Bơm phụt

3) Các thiết bị phân ly a) Máy lọc dầu nhờn

– Lưu lượng 2 m 3 /h b) Thiết bị phân li nước đáy tàu

– Lưu lượng 2 m 3 /h c) Máy lọc dầu FO

– Lưu lượng 1400 L/h d) Máy lọc dầu DO

– Lưu lượng 760 L/h e) Máy sản xuất nước ngọt

4) Các thiết bị hệ thống khí nén a) Tổ máy nén khí

– Kiểu Piston 2 cấp b) Bình chứa không khí nén khởi động máy chính

– Số lượng 02 c) Bình chứa không khí nén khởi động máy phụ

– Số lượng 01 d) Tổ máy nén khí sự cố

– Kiểu CMA- 15 ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐỘNG LỰC TÀU THỦY 2 - 6 -

KHOA MÁY TÀU BIỂN – TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM

5) Các thiết bị chữa cháy buồng máy a) Bình bọt xách tay kèm đầu phun hỗn hợp

– Dung tích 20 lít b) Bình bọt dự trữ xách tay

– Dung tích 20 lít c) Bình bọt chữa cháy cố định

– Dung tích 45 lít d) Bình bọt chữa cháy AB-10

– Dung tích 20 lít e) Bình chữa cháy CO2 xe đẩy

– Dung tích 45 lít f) Bạt phủ dập cháy

– Kiểu Phớt,amiang g) Hộp rồng chữa cháy và thiết bị

– Kiểu Sợi tổng hợp tẩm cao su

– Đường kính đầu phun 13 mm

6) Các thiết bị buồng máy khác a) Máy khoan

– Số lượng 01 chiếc b) Máy mài 2 đá

– Số lượng 01 chiếc c) Ê tô nguội

– Số lượng 01 chiếc d) Bàn nguội

– Số lượng 01 chiếc e) Cửa thông biển buồng bơm chữa cháy sự cố ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐỘNG LỰC TÀU THỦY 2 - 7 -

KHOA MÁY TÀU BIỂN – TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM

– Số lượng 01 cửa f) Cửa thông biển

– Số lượng 02 cửa g) Tổ điều hoà nhiệt độ buồng đặt bảng điều chỉnh

– Lưu lượng 2400 Kcal/h h) Bàn ghi nhật ký

– Số lượng 01 Chiếc i) Bảng điện chính

– Số lượng 01 j) Tay chuông truyền lệnh

– Số lượng 02 bộ k) Pa lăng

– Số lượng 02 bộ l) Thiết bị đốt dầu cặn, rác

– Số lượng 01 bộ m) Thiết bị xử lý nước thải

– Lưu lượng 1540 l/ngày đêm n) Cầu thang buồng máy

– Tổng số lượng 06 – Cầu thang chính 04 – Cầu thang sự cố 02 ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐỘNG LỰC TÀU THỦY 2 - 8 -

KHOA MÁY TÀU BIỂN – TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM

SỨC CẢN, CHONG CHÓNG

SỨC CẢN

– Chiều dài lớn nhất: Lmax = 114,1 m

– Chiều dài thiết kế: LWL = 106,38 m

– Hệ số béo thể tích CB = 0,7

– Hệ số béo sườn giữa CM = 0,88

– Hệ số béo đường nước CWP = 0,8

2.1.2.1 Lựa chọn phương pháp tính sức cản

Bảng 2.1: Kiểm tra điều kiện, lựa chọn phương pháp tính sức cản

STT Đại lượng xác định Tàu thực thiết kế Phạm vi phương pháp

3 Hệ số béo thể tích [CB] 0,7 0,5 – 0,85

Kết luận : Vậy ta chọn phương pháp HOLTROP-MENNEN ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐỘNG LỰC TÀU THỦY 2 - 9 -

KHOA MÁY TÀU BIỂN – TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM

2.1.2.2 Công thức xác định sức cản

 Lực cản toàn bộ của tàu:

Rtotal = RF(1+k)+RAPP+RW+RTR+RA+RB (kN) Trong đó:

RF:lực cản ma sát 1+k: hệ số kể đến lực cản hình dáng

RF(1+k): lực cản nhớt cảu tàu

RAPP: lực cản phần phụ

RTR:lực cản do phần đuôi ngập nước

RA: lựccản hiệu chỉnh giữa mô hình và tàu thực

RB: lực cản do mũi quả lê

CF: hệ số cản ma sát tấm phẳng

 : trọng lượng riêng của nước biển v : vận tốc tàu

SAPP: diện tích phần phụ ngập nước

RB:Lực cản do chong chóng mũi gây ra

(SAPP)i : diện tích phần phụ

C1 "3105C7 3,78613(T/B) 1,07961 (90-iE) -1,37565 ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐỘNG LỰC TÀU THỦY 2 - 10 -

KHOA MÁY TÀU BIỂN – TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM

+C16=8,07891CP -13,8673CP 2 +6,984388CP 3 khi CP 0,8

 Lực cản do mũi quả lê:

RB=0,11exp(-3PB -2)Fri 3 ABT 1,5g/(1+Fri 2) Trong đó:

PB: liên quan đến chiều sâu ngập nước của mũi tàu

Fri:liên quan đến chiều sâu ngập nước

 Lực cản do phần đuôi ngập nước:

+C6 =0,2(1 -0,2FrT) khi FrT