Kỹ thuật thiết kế tàu kéo, tàu đẩy

Chia sẻ: Mr Hoango9 | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:119

Thêm vào BST

Báo xấu

282
lượt xem 83
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Tài liệu Thiết kế tàu kéo, tàu đẩy có kết cấu gồm 5 chương: Tàu kéo và tàu đẩy; xác định kích thước chính; đường hình và đặc trưng thủy tĩnh; kết cấu, thiết bị boong; trang bị động lực và máy đẩy tàu. Tham khảo nội dung Tài liệu để nắm bắt nội dung chi tiết.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Kỹ thuật thiết kế tàu kéo, tàu đẩy

TRẦN CÔNG NGHỊ THIẾT KẾ TÀU KÉO, TÀU ĐẨY
2
MUÏC LUÏC Môû ñaàu CHÖÔNG 1: TAØU KEÙO VAØ TAØU ÑAÅY 1. Taøu keùo chaïy bieån 4 2. Taøu keùo chaïy soâng 17 3. Taøu ñaåy – keùo vaø taøu ñaåy 21 4. Tàu cung ứng dịch vụ dầu khí 28 CHÖÔNG 2: XAÙC ÑÒNH KÍCH THÖÔÙC CHÍNH 1. Söùc caûn vaø thieát bò ñaåy taøu 36 2. Coâng suaát caàn thieát cho taøu keùo 39 3. Ñöôøng ñaëc tính chaân vòt taøu keùo 42 4. Xaùc ñònh löôïng chieám nöôùc vaø kích thöôùc chính 46 5. Kích thöôùc chính vaø löôïng chieám nöôùc 49 CHÖÔNG 3: ÑÖÔØNG HÌNH VAØ ÑAËC TRÖNG THUÛY TÓNH 1. Heä soá beùo vaø hình daùng voû taøu 59 2. Ñöôøng hình 60 CHÖÔNG 4: KEÁT CAÁU. THIEÁT BÒ BOONG 1. Keát caáu taøu 67 2. Thieát bò keùo 73 3. Choáng va 84 CHÖÔNG 5: TRANG BÒ ÑOÄNG LÖÏC VAØ MAÙY ÑAÅY TAØU 1. Trang bò ñoäng löïc 87 2. Thieát keá chaân vòt böôùc coá ñònh 93 3. Thieát keá chaân vòt trong oáng ñaïo löu 102 Taøi lieäu tham khaûo 116 3
CHÖÔNG 1 TAØU KEÙO VAØ TAØU ÑAÅY Taøu laøm nhieäm vuï keùo hoaëc ñaåy ñöôïc xeáp chung vaøo nhoùm taøu keùo. Coù theå phaân caùc taøu nhoùm naøy thaønh caùc kieåu taøu theo chöùc naêng: taøu keùo ñi bieån, goïi taøu taøu keùo bieån, taøu keùo trong vuøng noäi ñòa hay taøu keùo soâng vaø caùc taøu chæ laøm nhieäm vuï ñaåy goïi laø taøu ñaåy. 1. Taøu keùo chaïy bieån Taøu keùo chaïy (ñi) bieån (ocean going tugboats) ña daïng, laøm nhöõng vieäc chuyeân moân khoâng hoøan toaøn gioáng nhau. Trong thöïc teá caùc taøu nhoùm naøy ñöôïc thieát keá cho nhöõng coâng vieäc nhaát ñònh vaø mang teân goïi qui öôùc cuõng khoâng truøng nhau. Taøu keùo bieån chuyeân keùo caùc phöông tieän noåi ñi bieån xa hoaëc bieån gaàn ñöôïc hieåu laø taøu vieãn döông hoaëc taøu caän haûi, gioáng caùch goïi duøng cho taøu vaän taûi. Taøu keùo kieâm coâng taùc cöùu hoûa ñuôïc duøng raát phoå bieán trong ñoäi taøu keùo bieån. Taøu khoâng chæ laøm nhieäm vuï keùo maø coøn kieâm ngheà goïi laø taøu ña muïc ñích. Taøu keùo ña muïc ñích ngaøy nay ñöôïc phaùt trieån nhaèm ñaùp öùng yeâu caàu söû duïng taïi caùc nöôùc chöa ôû möùc chuyeân moân hoùa cao. Trong nhieàu tröôøng hôïp taøu keùo laøm vieäc taïi caùc caûng bieån ñöôïc xeáp vaøo nhoùm taøu keùo bieån. Taøu keùo ña muïc ñích hay hieåu theo caùch khaùc, taøu ña duïng ñöôïc phaùt trieån taïi nhieàu nöôùc. Taøu coù khaû naêng keùo taøu, giuùp caùc taøu lôùn quay trôû trong caûng. Taøu thöôøng ñöôïc trang bò heä thoáng chöõa chaùy coâng suaát cao laøm cho taøu trôû thaønh phöông tieän chöõa chaùy chính khi coù söï coá hoûa hoaïn treân bieån, trong caûng. Caùc taøu naøy coøn ñöôïc trang bò caùc phöông tieän cöùu hoä ñeå taøu nhanh choùng bieán thaønh phöông tieän cöùu hoä treân bieån. Hình 1 Tàu kéo đi biển 4
Hình Tàu kéo Ñaëc tröng chính cuûa caùc taøu ña duïng nhö sau: Chieàu daøi taøu töø 29 m ñeán 45 m Coâng suaát maùy chính töø 1500HP ñeán 3000HP Vaän toác taøu thoâng thöôøng naèm trong phaïm vi 12 – 14 HL/h. Ñieàu caàn neâu, söùc keùo ñôn vò tính cho tröôøng hôïp thöû taïi beán (polar pull) 13,0 – 13,5 kG/HP Taøu ña duïng coøn ñöôïc trang bò phöông tieän boác dôõ haøng vaø khoang chöùa haøng treân taøu. Baûng 1 döôùi ñaây giôùi thieäu nhöõng taøu keùo ña duïng ñaõ ñöôïc ñoùng taïi caùc nöôùc coù neàn coâng nghieäp ñoùng taøu phaùt trieån. Baûng 1 Teân taøu Nöôùc saûn L, m B, m H, m T, m D, T xuaát Bonn UK 28,26 7,92 3,96 - - Aventure Icuerr “ 32,31 8,53 3,96 3,05 - Zaberdast “ 36,58 9,60 5,03 - - Cocbern Australia 38,10 9,45 4,42 - - 5
Arzanach UK 41,10 9,60 - - - Kweetex “ 32,0 8,94 4,31 - 543 Arbil Germany 37,7 9,75 4,30 3,60 - Keverne “ 37,5 8,53 4,19 3,58 450 Vikingbank Haø lan 30,2 7,50 4,0 3,4 - Stere. Finlandia 55 11,5 5,5 4,51 1278 Nandkim. UK 34,15 9,45 4,88 4,03 - I. Plusnin Nga 43,0 10,0 5,5 4,1 - Britonia UK 43,43 9.6 4.95 - - Noord. Haø lan 43,47 10.05 5.5 4.74 - Parachaki UK 35,66 9.45 4.57 4.04 - Tamaran T.B.N 38,1 10.05 4.56 - 718 Atlant Nga 47,55 11 5.79 4.35 1128 Le Corsar UK 40,23 9.45 4.49 - - El Kaballo “ 38,7 9.75 3.96 - - KBS Finlandia 55,3 11.52 5.78 - - Mounir Nhaät baûn 45,0 10 5.15 4.39 1054 Khajashio “ 60,0 11.4 5.3 4.43 1970 Maru Tames Haø lan 47,5 10 5.1 4.5 - Tais Maru Nhaät baûn 50,0 10.4 5 4.5 - Helgoland Germany 62,0 12.4 5.9 4.1 - Pamir Thuïy 72 12.44 5.2 4.08 2032 ñieån Hecules Na uy 56,8 10.55 5.65 4.57 - Alemdar Germany 52,5 11 5.6 3.9 - Atlantic “ 58,5 10,25 5,52 3,86 - Teân taøu L/B L/H B/T H/T Coâng suaát Vaän toác, HP HL/h Bonn 3.57 7.14 - - 2x730 - Aventure Icuerr 3.8 8.15 2.8 1.3 2x745 - Zaberdast 3.81 7.26 - - 1500 12.7 Cocbern 1500 12.1 Arzanach 1500 13 Kweetex 3.58 7.43 - - 2x785 12.9 Arbil 3.87 8.76 2.71 1.2 1620 12 Keverne 4.4 8.95 2.38 1.17 1650 12.9 Vikingbank 4.03 7.55 2.21 1.18 2x825 12 6
Stere. 4.78 10 2.55 1.22 1700 13.5 Nandkim. 3.61 7 2.34 1.21 2x900 12 I. Plusnin 4.3 7.82 2.44 1.34 1000 13 Britonia 4.52 8.76 - - 2000 14 Noord. 4.32 7.9 2.12 1.16 1000 15 Parachaki 3.78 7.8 2.34 1.13 1048 13 Tamaran 3.79 8.35 - - 2x1050 14 Atlant 4.33 8.21 2.53 1.33 2x1100 14.4 Le Corsar 4.26 8.97 - - 2315 14.5 El Kaballo 3.97 9.79 - - 2x1200 13 KBS 4.79 9.56 - - 2520 15 Mounir 4.5 8.75 2.28 1.17 2x1600 15.8 Khajashio 5.26 11.3 2.58 1.13 3200 15.3 Maru Tames 4.75 9.32 2.22 1.14 2x1625 - Tais Maru 4.8 11.1 2.31 1.11 2x1750 14.5 Helgoland 5 10.5 3 1.44 4x970 16.6 Pamir 5.78 13.8 3.4 1.11 2x2100 17.5 Hecules 5.38 10.05 2.22 1.19 4x1100 - Alemdar 4.77 9.38 2.82 1.44 2x2500 16.5 Atlantic 5.7 10.6 2.66 1.43 2x2500 17 Taøu vieãn döông trong thöïc teá laø taøu keùo coù khaû naêng laøm vieäc taïi vuøng bieån khoâng haïn cheá, thôøi gian chuyeàn bieån thöôøng daøi, coù nhöõng tröôøng hôïp ñeán 15 – 20 ngaøy ñeâm. Taàm hoaït ñoäng taøu vieãn döông coù theå treân 15.000 haûi lyù. Taøu ñöôïc thieát keá ñeå laøm nhöõng vieäc naëng treân ñaïi döông nhö keùo taøu, keùo giaøn khoan, caùc coâng trình noåi. Taøu phaûi ñöôïc ñaûm baûo veà maët an toaøn, ñaûm baûo oån ñònh ñeå laøm vieäc trong ñieàu kieän thôøi tieát trôû neân xaáu neáu ñieàu naøy xaåy ra trong chuyeán ñi. Coâng suaát maùy taøu nhoùm naøy khoâng maáy khi döôùi 3.000 – 4.000 HP. Vaän toác chaïy töï do cuûa taøu coù luùc coøn nhanh hôn taøu vaän taûi kieåu cuõ, ñaït ñeán 16 – 17 Hl/h. Caùc taøu naøy luoân trang bò phöông tieän cöùu sinh, cöùu naïn vaø caû phöông tieän chöõa chaùy ñuû maïnh. Caùc taøu keå sau thöôøng ñöôïc coi laø taøu keùo kieâm cöùu hoä, trong ñoù nhieäm vuï cöùu hoä coù khi laán löôùt vai troø keùo. Taøu keùo - cöùu hoä ñôøi môùi trang bò maùy coâng suaát ñeán 8.000 – 10.000 HP, taàm hoaït ñoäng ñeán 20.000 haûi lyù. Taøu mang teân Zvarter Zee ñoùng taïi Netherlands giöõa nhöõng naêm saùu möôi trang bò maùy coâng suaát 9.000 HP, taàm laøm vieäc leân ñeán 19.800 haûi lyù. Cuõng thôøi gian treân taøu ngöôøi Nhaät ñoùng cho chuû taøu USA Ellis L. Morant löôïng chieám nöôùc 1970 T, coâng suaát 9.600 HP. Cuoái thập kyû saùu möôùi töø Germany ngöôøi ta haï thuûy taøu keùo kieâm cöùu hoä vôùi maùy chính coâng suaát 16.000 HP, döï tính chaïy vôùi vaän toác choùng maët trong ngaønh keùo laø 22 haûi lyù / giôø. 7
Hình 3 Tàu kéo kiêm cứu hộ 8
Hình 3 giôùi thieäu taøu keùo kieâm cöùu hoä coù teân goïi Alice L. Moran ñöôïc ñoùng vaøo nhöûng naêm baûy möôi. Taøu keùo côõ nhoû Taøu côõ nhoû hoaït ñoäng vuøng ven bieån hoaëc vöøa keùo bieån vaø coøn tham gia keùo tuyeán pha soâng – bieån. Moät trong caùc taøu kieåu naøy ñöôïc giôùi thieäu taïi hình 4. Taøu Sadko trong hình ñöôïc trang bò maùy chính coâng suaát 750 HP. Hình 4. Taøu keùo ñi bieån Sadko, laép maùy coâng suaát 750 HP. Taøu nhoùm naøy thöôøng coù maïn khoâ khaù lôùn, ñaëc bieät maïn khoâ phaàn muõi lôùn hôn möùc bình thöôøng. Taøu coù tính ñi bieån toát, ít bò nöôùc traøn boong. Tính oån ñònh höôùng cuûa taøu phaûi cao hôn caùc taøu keùo caûng. Ñaëc tröng chung cuûa nhoùm taøu côõ nhoû naøy: coâng suaát maùy chính khoaûng 220 – 750 HP, chieàu daøi taøu khoaûng 20 – 30m. Söùc keùo treân tang töø 3,5 T ñeán 8 T. Vaän toác taøu khoâng quaù 10 – 11 HL/h. Nhöõng taøu ñaëc tröng cho nhoùm côõ nhoû ñöôïc giôùi thieäu taïi baûng 2. Taøu keùo chaïy bieån côõ nhoû kyù hieäu MB-301 trang bò maùy chính 225 HP, chaân vòt trong oáng ñaïo löu ñöôïc trích daãn vaø giôùi thieäu taïi hình döôùi ñaây, hình 3. Trong hình 1 – laàu laùi ñaëc tröng cuûa taøu keùo, 2 – forepeak, 3 – thuøng xích, 4 – phoøng ôû boán ngöôøi, 5 – buoàng phaùt ñieän, 6 – phoøng 2 ngöôøi, 7 – phoøng aên, 8 - keùt nhieân lieäu, 9 – buoàng maùy, 10 – keùt nöôùc ngoït, 11 – buoàng maùy laùi. 9
10
11
Maët caét doïc qua giöõa taøu cho pheùp chuùng ta nhìn nhaän roõ hôn profile taøu keùo ñaëc tröng. Laàu laùi thoâng leä naèm tröôùc maët caét giöõa taøu, chieám vò trí cao vaø ñeïp 12
nhaát treân taøu. Tyû leä giöõa chieàu daøi laàu laùi vaø chieàu daøi taøu thöôøng lôùn, treân 25%. Muõi taøu cao hôn haün nhöõng phaàn coøn laïi cuûa boong, maïn chaén soùng phía muõi thöôøng cao vaø ñuû chaéc choáng va ñaäp thöôøng xuyeân soùng bieån, nöôùc phuû. Hình 5. Boá trí taøu keùo ñi bieån côõ nhoû. Trong phaàn tieáp theo seõ giôùi thieäu nhöõng taøu keùo ñi bieån côõ trung bình trôû leân giuùp baïn ñoïc quan saùt kyõ hôn boá trí taøu. Taøu keùo trong caûng Tàu kéo thuộc nhóm này (harbour tugs) đông nhất. Ñaëc tröng cuûa nhoùm taøu naøy: coâng suaát maùy chính ñuû maïnh song kích côõ taøu khoâng lôùn, chieàu cao maïn khoâ chæ ñaït giaù trò toái thieåu. Khaû naêng quay trôû taøu keùo caûng (goïi taét cuûa taøu keùo hoaït ñoäng chuû yeáu trong caûng) raát cao. Taát caû ñieàu vöøa neâu ñaûm baûo taøu coù theå an toaøn vaø deã daøng thao taùc trong khoûang khoâng gian chaät choäi, luoàng laïch haïn heïp giöõa caùc taøu trong caûng, giöõa taøu vaø beán, giöõa caùc chöôùng ngaïi khoù traùnh trong caùc caûng vv… Taøu coù kích thöôùc nhoû cho neân boá trí taøu nhoùm naøy ñoøi hoûi chaët cheõ, chi li. Caùc buoàng ñieàu khieån phaûi ñaûm baûo thoâng, thoaùng; taàm quan saùt ñuû lôùn, trong khi ñoù caùc buoàng sinh hoaït khoâng ñöôïc thoùang roäng nhö taøu bieån khaùc. Döï tröõ nhieân lieäu, löông thöïc, thöïc phaåm, nöôùc vv… ôû möùc thaáp nhaát. Thoâng thöôøng döï tröõ ñuû cho taøu trong voøng 3 – 5 ngaøy. 13
Hình 6. Tàu kéo trong cảng đang kéo tàu Hình 7. Công việc thường ngày Hoaït ñoäng trong vuøng nöôùc haïn cheá, taàm hoaït ñoäng chæ goïn trong khu vöïc caûng vaø vuøng laân caâïn do vaäy trang thieát bò cho taøu ñöôïc pheùp mieãn giaûm ñeán möùc toái ña. Treân nhieàu taøu khoâng trang bò tôøi keùo, heä thoáng naâng haï xuoàng cöùu sinh. Thay vì tôøi keùo treân caùc taøu nhoùm naøy phaûi coù ñuû moùc keùo, coïc keùo, caùc coïc bích buoäc taøu, chaèng taøu. Nhöõng taøu ñaõ ñöôïc ñoùng vaø söû duïng coù hieäu quaû ñöôïc giôùi thieäu toùm taét sau ñaây. Hình 8 giôùi thieäu taøu trang bò thieát bò ñaåy cycloidal do maùy chính coâng suaát 600HP lai. Trong hình 5 caùc ghi chuù mang yù nghóa sau. 1 – laàu laùi, 2 – forepeak, 3 - thuøng 14
xích, 4 - buoàng caát giöõ aùo quaàn lao ñoäng, 5 – buoàng maùy ñaåy, 6 – buoàng aên, 7 – keùt nhieân lieäu, 8 - buoàng maùy, 9 – buoàng noài hôi phuï, 10 – phoøng giaûi trí, 11 – keùt nöôùc maùy, 12 – keùt nöôùc ngoït, 13 - kho, 14 – phoøng chöùa bình choáng chaùy, 15 – phoøng chöùa accu. Taøu keùo cuøng coâng suaát nhö taøu “Sao Hoûa” song trang bò maùy diesel coâng suaát 600HP, chaân vòt trong oáng ñaïo löu, hoaït ñoäng xöù laïnh ñöôïc giôùi thieäu taïi hình 8. Hình 8. Taøu keùo trong caûng mang teân “Sao Hoûa” Trong hình 8 caùc ghi chuù mang yù nghóa sau. 1 – laàu laùi, 2 – forepeak, 3 - thuøng xích, 4 – keùt nhieân lieäu, 5 - buoàng caát giöõ aùo quaàn lao ñoäng, 6 – buoàng giaûi trí, 7 - buoàng maùy, 8 – thuøng daàu tröïc, 9 - kho, 10 – keùt nöôùc ngoït, 11 – buoàng maùy laùi. Hình 9. Thiết bị đẩy tàu cycloid 15
Hình 10. Taøu Reid cong suaát maùy 600 HP Hình 11. “Sao Thoå” vôùi maùy chính coâng suaát 1200 HP. Taøu keùo “Sao Thoå” laép maùy coâng suaát 1200 HP ñöôïc trình baøy taïi hình 11. Nhöõng ghi chuù trong “Sao Thoå”: 1 – laàu laùi, 2 – kho, 3 – thuøng xích, 4 – boàng giaûi trí, 5 – buoàng coâng coäng, 6 – keùt nhieän lieäu, 7 – buoàng taém, 8 – buoàng maùy, 9 – keùt daàu tröïc, 10 – buoàng maùy laùi. 16
Taøu keùo côõ lôùn trong nhoùm, laép maùy 2520 HP coù daïng nhö taïi hình 12. Trong hình: 1 – laàu laùi, 2 – forepeak, 3 – thuøng xích, 4 – phoøng nguû hai ngöôøi, 5 – keùt nöôùc ngoït, 6 – keùt nöôùc ballast, 7 - buoàng ñöïng bình boït chöõa chaùy, 8 – keùt nhieâ lieäu, 9 – buoàng maùy, 10 – kho daây, 11 – kho duïng cuï cô khí, 12 – afterpeak. Hình 12. Taøu Dingl Bai laép maùy coâng suaát 2520 HP. Hình 13. Tàu của hãng Dame thử quay vòng 17
2 Taøu keùo chaïy soâng Taøu keùo chaïy soâng chieám soá löôïng ñaùng keå trong danh saùch taøu thuûy. Coù theå noùi, taøu keùo soâng vôùi kích côõ voâ cuøng ña daïng, töø taøu raát nhoû ñeán taøu khaù coàng keành coù maët haàu nhö treân taát caû soâng, hoà. Hình 14. Tàu kéo cảng Hình 15. Tàu sông (river tug) 18
Ñoäi taøu keùo hoaït ñoäng trong soâng vaø vuøng bieån gaàn bôø coù theå coi goàm ba chuûng loaïi: taøu keùo ñôn thuaàn, taøu ñaåy ñôn thuaàn vaø taøu laøm ñöôïc caû hai vieäc laø taøu keùo-ñaåy. Daáu hieäu giuùp phaân bieät caùc nhoùm laø cô caáu gheùp noái hay coøn goïi cô caáu lieân keát giöõa taøu keùo hoaëc ñaåy vôùi phöông tieän bò keùo, ñaåy cuøng phöông tieän keùo treân taøu. Coâng suaát maùy chính treân taøu soâng tuøy thuoäc nhieàu vaøo ñieàu kieän luoàng, laïch maø taøu phaûi laøm vieäc, phuï thuoäc vaøo söùc chôû cuûa caùc ñoái töôïng bò keùo. Ngöôøi ta ñaõ ñoùng nhöõng taøu keùo laép maùy chæ vaøi möôi söùc ngöïa song ñaõ coù taøu xuaát xöôûng vôùi maùy chính treân ñoù xaáp xæ 2000 HP. Caàn noùi roõ hôn, coâng suaát maùy cho taøu keùo-ñaåy khoâng lôùn song vôùi taøu ñaåy coâng suaát maùy ñaõ ñaït ñeán 9000 HP cho moät taøu. Taøu keùo vaø ñaåy Taøu nhoùm naøy trong chöøng möùc gioáng taøu keùo trong caûng, kích thöôùc bò haïn cheá ñeán möùc toái thieåu vaø theo ñoù boá trí thieát bò, boá trí taøu noùi chung phaûi tieán haønh trong khoâng gian haïn heïp. Hình 16 Tàu đẩy Taøu soâng trang bò maùy khoâng lôùn, hieám khi ñeán 600 HP, söùc keùo treân tang chöøng 4 – 5 T. Chieàu daøi taøu khoâng muoán vöôït quaù 20 m. Vaän toác taøu trong soâng theo cheá ñoä chaïy töï do chæ vaøo khoaûng 15 – 20 km/h. 19
Tieän ñaây löu yù baïn ñoïc caùch gaùn ñôn vò ño vaän toác cho taøu. Taøu bieån luoân phaûi ñöôïc ño baèng ñôn vò truyeàn thoáng trong ngaønh haøng haûi laø “nuùt”, dòch ra tieáng Vieät laø “haûi lyù / giôø”, vieát taét HL/h. Moät daëm bieån, dòch töø tieáng Anh NM (haûi lyù) daøi 1852 m. Trong khi ñoù vaän toác taøu chaïy trong soâng, baát keå loaïi taøu naøo, ñeàu ñöôïc ño baèng ñôn vò km /h, vôùi 1 km = 1000 m. Nhöõng taøu ñaõ ñöôïc khai thaùc coù ñaëc tính nhö neâu taïi baûng 4. Baûng 4 Hình 17 döôùi ñaây giôùi thieäu maët caét doïc taøu soâng laøm nhieäm vuï keùo – ñaåy- cöùu hoä, coâng suaát maùy 600 HP. 20