thiết kế tàu kéo 600 hp phục vụ công tác lai dắt tại cảng nha trang

1

LỜI NÓI ĐẦU

Đất nước ta có những thuận lợi về mặt vị trí địa lý : bờ biển dọc theo chiều

dài của đất nước, có nhiều cảng nước sâu, tiếp giáp với vùng biển Đông rộng lớn

và là nơi giao nhau của hệ thống giao thông đường biển Quốc Tế. Hằng năm có

khoảng 90% lượng hàng hóa trên thế giới vận chuyển bằng đường biển. Với

lượng tàu thông thương với các nước trên thế giới ngày càng tăng. Đòi hỏi các

cảng phải có đội tàu lai dắt các tàu khi cập cảng. Cảng Nha Trang cũng không

tránh khỏi những đòi hỏi đó.

Cảng Nha Trang là một đầu mối giao thông quan trọng của tỉnh Khánh

Hòa. Hằng năm, lượng hàng hóa luân chuyển ra vào cảng ngày càng tăng dẫn đến

lượng tàu ra vào cảng cũng tăng theo. Cảng Nha Trang với mực n ước có chiều

sâu trung bình nên phần lớn các tàu vào cập cảng là những tàu có trọng lượng

trung bình. Đòi hỏi cảng Nha Trang phải có những t àu lai dắt có kích thước phù

hợp để lai dắt những tàu ra vào cảng.

Trước những yêu cầu cấp thiết đó, để tạo điều kiện tiếp cận với thực tế, l àm

quen với việc giải quyết những vấn đề cụ thể, sau thời gian học tập em đ ã được

nhà trường giao cho thực hiện đề t ài với nội dung: “Thiết kế tàu kéo 600 HP phục

vụ công tác lai dắt tại cảng Nha Trang”.

Qua thời gian tìm hiểu, được sự hướng dẫn tận tình của thầy giáo Th.S.

Huỳnh Văn Nhu, cùng với sự động viên giúp đỡ của các thầy giáo và các bạn, em

đã hoàn thành nội dung đề tài.

Nội dung đề tài gồm ba phần:

Chương 1: Đặt vấn đề.

Chương 2: Yêu cầu kỹ thuật đối với tàu kéo.

Chương 3: Thiết kế tàu kéo 600 HP phục vụ công tác lai dắt tại cảng Nha

Trang.

2

Song với thời gian thực hiện không nhiều c ùng với trình độ còn hạn chế

nên đề tài của em không tránh khỏi những thiếu sót, em mong nhận đ ược những ý

kiến đóng góp của thầy cô và các bạn để đề tài được hoàn thiện hơn.

Em xin chân thành cảm ơn tất cả thầy cô và các bạn đã động viên giúp đỡ

em trong quá trình thực hiện đề tài, đặc biệt em xin cảm ơn thầy giáo Th.S.

Huỳnh Văn Nhu đã hướng dẫn em rất tận tình trong thời gian thực hiện đề tài.

Nha Trang, tháng 11 năm 2007

Sinh viên thực hiện

Đỗ Tấn Thành

3

Chương 1: ĐẶT VẤN ĐỀ

1.1. TỔNG QUAN.

1.1.1. Đặc điểm loại tàu thiết kế.

- Tàu kéo cảng là loại tàu làm dịch vụ trong cảng. Nhiệm vụ chủ yếu của

tàu là lai dắt các tàu lớn cập cảng an toàn và rời khỏi cảng dễ dàng.

- Đặc điểm của loại tàu này là sức kéo của tàu phải đủ lớn để có thể kéo

được các tàu có trọng tải lớn ra vào cảng. Do đó công suất máy chính đòi hỏi phải

đủ lớn để có thể thực hiện được việc này.

- Tàu hoạt động trong vùng cảng, trong điều kiện hạn hẹp giữa các t àu và

giữa tàu với cầu cảng nên kích thước của tàu được hạn chế đến mức có thể.

- Tính quay trở cũng là một tiêu chuẩn đánh giá khả năng hoạt động của

tàu, tàu hoạt động trong điều kiện chập hẹp nên đòi hỏi tính quay trở phải rất cao.

Khi thiết kế cần phải tìm mọi cánh để nâng cao tính quay trở cho t àu.

- Vùng hoạt động chủ yếu là trong khu vực cảng nên lượng dự trữ nhiên

liệu, nước ngọt và lương thực thực phẩm … chỉ dự trữ ở mức thấp nhất. Thông

thường là từ 3 – 5 ngày. Các trang thiết bị trên tàu cũng được giảm tới mức có

thể.

- Tầm nhìn của thuyền trưởng phải đạt mức cao nhất, việc bố trí cabin thiết

bị phải đảm bảo khả năng bao quát của thuyền tr ưởng.

- Việc lựa chọn và lắp đặt máy chính phải phù hợp với kích thước tàu

không gian buồng máy và lợi cho sức đẩy của tàu.

- Không gian vòm đuôi phải đủ để có thể lắp đặt được chân vịt và đảm bảo

cho chân vịt hoạt động trong điều kiện tốt nhất.

1.1.2. Đặc điểm vị trí vùng biển.

- Khánh Hòa là một tỉnh nằm ở vùng Nam Trung Bộ trải dài từ vĩ độ 11-

0

50’

00’’N đến vĩ độ 120

54’

00’’N, có bờ biển dài 385 km chạy suốt từ Đèo Cả (giáp

với Phú Yên) đến tận Cam Ranh (giáp với Ninh Thuận) v à điểm cực đông của

Khánh Hòa cũng là điểm cực đông của Tổ quốc.

4

- Biển Khánh Hòa có trên 200 đảo lớn nhỏ phân bố đều ở ven bờ v à trong

các đầm vịnh. Trong đó, đảo ven bờ lớn nhất l à đảo Hòn Tre với diện tích 36 km2

và đảo lớn nhất nằm trong vịnh l à Hòn Lớn (ở vịnh Vân Phong - Bến Giỏi) với

diện tích 44 km2

.

- Khánh Hòa có nhiều bán đảo lớn nhỏ khác nhau nh ư bán đảo Hòn Hèo

với diện tích 146 km2

, bán đảo Cam Ranh với diện tích 10 6 km2

và bán đảo Hòn

Gốm với diện tích 83 km2…

- Bên cạnh đó, Khánh Hòa còn có các vịnh lớn như vịnh Vân Phong - Bến

Giỏi với diện tích 503 km2

, độ sâu dưới 30 m; vịnh Nha Trang với diện tích 249

km2

, độ sâu dưới 16 m và vịnh Cam Ranh với diện tích 185 km2

, độ sâu dưới 25

m.

- Khánh Hòa thuộc vùng khí hậu nhiệt đới ẩm, độ ẩm từ (70 ÷ 80) %; l ượng

mưa trung bình từ (1300 ÷ 1700) mm. Nhiệt độ trung b ình hàng năm là 26,40C;

mùa có nhiệt độ cao kéo dài từ tháng 05 đến tháng 09 và mùa có nhiệt độ thấp từ

tháng 12 đến tháng 02 năm sau.

- Ở Khánh Hòa không có mùa đông rõ rệt, chỉ có 2 mùa là mùa khô kéo dài

từ tháng 01 đến tháng 08 và mùa mưa từ tháng 09 đến tháng 12; 4 tháng n ày

lượng mưa đã đạt đến 1000 mm. Nhiệt độ nước biển tầng mặt có giá trị cực đại là

31,30C và giá trị cực tiểu là 23,40C.

- Với vị trí địa lý thuận lợi như vậy nên hằng năm có một lượng lớn tàu

thuyền cập cảng Khánh Hòa để trao đổi hàng hóa, đặc biệt là cảng Nha Trang.

1.1.3. Tình hình chung về cảng Nha Trang.

- Cảng Nha Trang có một đội tàu lai dắt gồm có 3 chiếc. Tàu có công suất

lớn nhất là tàu CNT1000 có chiều rộng 8m, chiều dài 30m, một máy, một chân

vịt, có công suất 1000 HP, thủy thủ đoàn tối đa 12 người. Tàu có công suất nhỏ

hơn là tàu CNT800, có chiều rộng 5,5m, chiều dài 21,5m, gồm 2 máy mỗi máy có

công suất 400 HP, 2 trục chân vịt, tàu có công suất 800 HP, thủy thủ đoàn tối đa

10 người. Tàu có công suất nhỏ nhất là tàu CNT700 có chiều rộng 4,5m, chiều dài

17m, gồm 2 máy mỗi máy có công suất 350 HP, 2 trục chân vịt, tàu có công suất

5

700 HP, thủy thủ đoàn tối đa 10 người.

- Tàu chủ yếu lai dắt các tàu khi cập cảng Nha Trang và lai dắt tàu công

trình nổi, xà lan đến các vùng khác trong tỉnh như Cam Ranh, Ninh Hòa. Thỉnh

thoảng cũng hoạt động xa cảng như kéo tàu vào cảng Sài Gòn hoặc các nhà máy

sửa chữa. Các tàu lai dắt được tàu trên 80m nếu gặp sóng gió thì dưới 80m.

1.2. PHÂN LOẠI TÀU KÉO.

Tàu làm nhiệm vụ kéo hoặc đẩy được gọi chung vào nhóm tàu kéo. Có thể

phân các tàu nhóm này thành các kiểu tàu theo chức năng: tàu kéo đi biển gọi tàu

kéo biển, tàu kéo trong vùng nội địa hay tàu kéo sông và các tàu chỉ làm nhiệm vụ

đẩy gọi là tàu đẩy.

1.2.1. Tàu kéo chạy biển.

Tàu kéo chạy biển rất đa dạng, thực hiện nhiều nhiệm vụ khác nhau. Trong

thực tế, các tàu nhóm này được thiết kế cho những công việc nhất định v à mang

tên gọi qui ước cũng không trùng nhau. Tàu kéo biển chuyên kéo các phương tiện

nổi đi biển xa hoặc biển gần có thể coi như tàu viễn dương hoặc tàu cận hải,

giống cách gọi dùng cho tàu vận tải. Tàu kéo kiêm công tác cứu hỏa được dùng

phổ biến trong đội tàu kéo biển. Tàu không chỉ làm nhiệm vụ kéo mà còn kiêm

nghề gọi là tàu đa mục đích. Tàu kéo đa mục đích ngày nay được phát triển nhằm

đáp ứng yêu cầu sử dụng tại các nước chưa ở mức chuyên môn hóa cao.

Trong trường hợp tàu kéo làm việc tại các cảng biển được xếp vào nhóm

tàu kéo biển.

1.2.1.1. Tàu kéo đa mục đích.

Tàu kéo đa mục đích hay hiểu theo cách khác, tàu đa dụng được phát triển

tại nhiều nước. Tàu có khả năng kéo tàu, giúp các tàu lớn quay trở trong cảng.

Tàu thường được trang bị hệ thống chữa cháy công suất cao l àm cho tàu trở thành

phương tiện chữa cháy chính khi có sự cố hỏa hoạn trên biển, trong cảng. Các tàu

này còn trang bị các phương tiện cứu hộ để tàu nhanh chóng biến thành phương

tiện cứu hộ trên biển.

Đặc trưng chính các tàu đa dụng như sau:

6

- Chiều dài tàu từ 29m đến 45m.

- Công suất máy chính từ 1500 HP đến 3000 HP.

- Vận tốc tàu thông thường nằm trong phạm vi 12 – 14 HL/h.

Điều cần nêu, sức kéo đơn vị tính cho trường hợp thử tại bến (polar pull) 13

-15KG/HP.

Tàu đa dụng còn được trang bị phương tiện bốc dỡ hàng và khoang chứa

hàng trên tàu.

Dưới đây giới thiệu những tàu kéo đa dụng đã được đóng tại các nước có

nền công nghiệp đóng tàu phát triển.

Tên tàu

Nước sản

xuất L,m B,m H, m T, m D, T

Bonn

Aventure

UK 28,26 7,96 - - -

Icuerr ‘’ 32,31 8,53 3,96 3,05 -

Zaberdast ‘’ 36,58 9,60 5,03 - -

Cocbern Australia 38,10 9,45 4,42 - -

Arzanach UK 41,10 9,60 - - -

Kwweetex ‘’ 32,0 8,94 4,31 - 543

Arbil Germany 37,7 9,75 4,3 3,6 -

Keverne ‘’ 37,5 8,53 4,19 3,58 450

Vikingbank Ha lan 30,2 7,5 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 10,0 4.95 4.1 -

Britonia UK 43,43 9,6 5.5 - -

Noord Ha lan 43,47 10,05 4.57 4.74 -

Parachaki UK 35,66 9,45 4.56 4.04 -

7

Tamaran T.B.N 38,1 10.05 5.79 - 718

Atlant Nga 47,55 11 4.49 4.35 1128

Lecrsar UK 40,23 9.45 3.96 - -

Elkaballo “ 38,7 9.75 5.78 - -

Kbs Finlandia 55,3 11.52 5.15 - -

Mounir Nhật bản 45,0 10 5.3 4.39 1054

Khajashio

maru

“ 60,0 11.4 5.1 4.43 1970

Tames Hà lan 47,5 10 5 4.5 -

Tais maru Nhật bản 50,0 10.4 5.9 4.5 -

Hlgoland Germany 62,0 12.4 5.2 4.1 -

Pamir

Thụy

điển 72 12.44 5.65 4.08 2032

Hecules Na uy 56,8 10.55 5.6 4.57 -

Alcmdar Germany 52,5 11 5.52 3.9 -

atlantic “ 58,5 10.25 - 3.86 -

Tên tàu L/B L/H B/T H/T

Công

suất HP

Vận tốc

HL/h

Bonn

Aventure

3.57 7.14 - - 2x730 -

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

Kwweetex 3.58 7.43 - - 2x785 12.9

Arbil 3.87 8.76 2.71 1.2 1620 12

8

Keverne 4.4 8.95 2.38 1.17 1650 12.9

Vikingbank 4.03 7.55 2.21 1.18 2x825 12

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

Elkaballo 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

maru

5.26 11.3 2.58 1.13 3200 15.3

Tames 4.75 9.32 2.22 1.14 2x1625 -

Tais maru 4.8 11.1 2.31 1.11 2x1750 14.5

Hlgoland 5 10.5 3 1.44 4x970 16.6

Pamir 5.79 13.8 3.4 1.11 2x2100 17.5

Hecules 5.38 10.05 2.22 1.19 4x1100 -

Alcmdar 4.77 9.38 2.82 1.44 2x2500 16.5

atlantic 5.7 10.6 2.66 1.43 2x2500 17

Tàu kéo có thể coi như tàu viễn dương. Trong thực tế, tàu kéo có khả năng

làm việc tại vùng biển không hạn chế, thời gian chuyến biển th ường dài, có

những trường hợp đến 15 – 20 ngày đêm. Tầm hoạt động tàu kéo có thể trên

15.000 hải lý.

9

Tàu được thiết kế để làm những việc nặng trên biển như kéo tàu, kéo giàn

khoan, các công trình nổi. Tàu phải được đảm bảo về mặt an toàn, đảm bảo ổn

định để làm việc trong điều kiện thời tiết trở n ên xấu điều này xảy ra trong

chuyến đi. Công suất máy tàu nhóm này thường vượt quá 4.000 HP. Vận tốc chạy

tự do của tàu có lúc còn nhanh hơn tàu vận tải kiểu cũ, đạt đến 16 – 17 Hl/h. Các

tàu này luôn trang bị phương tiện cứu sinh, cứu nạn và cả phương tiện chữa cháy

đủ mạnh. Các tàu kể sau thường được coi là tàu kéo kiêm cứu hộ, trong đó nhiệm

vụ cứu hộ có khi lấn lướt vai trò kéo.

Tàu kéo – cứu hộ đời mới trang bị máy công suất đến 8.000 – 10.000 HP,

tầm hoạt động đến 20.000 hải lý. Tàu mang tên Zvarter Zee đóng t ại Netherlands

giữa những năm sáu mươi trang bị máy công suất 9.000 HP, tầm làm việc lên đến

19.800 hải lý. Cuối thập kỷ sáu mươi từ Germany người ta hạ thủy tàu kéo kiêm

tàu cứu hộ với máy chính công suất 16.000 HP, dự tính chạy với vận tốc chóng

mặt trong ngành kéo là 22 hải lý / giờ.

Hình 1.1. Tàu kéo kiêm cứu hộ có tên gọi Alice I.. Moran được đóng vào những

năm bảy mươi.

10

1.2.1.2. Tàu kéo cỡ nhỏ.

Tàu cỡ nhỏ hoạt động vùng ven biển hoặc vừa kéo biển và còn tham gia

kéo tuyến pha sông – biển. Tàu Sadko trong hình được trang bị máy chính công

suất 750 HP.

Tàu nhóm này thường có mạn khô khá lớn, đặc biệt mạn khô phần mũi lớn

hơn mức bình thường. Tàu có tính đi biển tốt, ít bị nước tràn boong. Tính ổn định

hướng của tàu phải cao hơn các tàu kéo cảng.

Đặc trưng chung của tàu cỡ nhỏ này: Công suất máy chính khoảng 220 –

750 HP, chiều dài tàu khoảng 20 – 30m. Sức kéo trên tang từ 3,5 T đến 8 T. Vận

tốc tàu không quá 10 – 11 HL/h.

Hình 1.2. Tàu kéo đi biển Sadko, lắp máy công suất 750 HP.

Tàu kéo chạy biển nhỏ ký hiệu MB-301 trang bị máy chính 225 HP, chân

vịt trong ống đạo lưu được trích dẫn và giới thiệu tại hình dưới đây, hình 1.3.

Trong hình 1 – lầu lái đặc trưng của tàu kéo, 2 – forepeak, 3 – thùng xích, 4 –

phòng ở bốn người, 5 – buồng phát điện, 6 – phòng 2 người, 7 - phòng ăn, 8 – két

nhiên liệu, 9 – buồng máy, 10 – két nước ngọt, 11 – buồng máy lái.

11

Mặt cắt dọc qua giữa tàu cho phép chúng ta nhìn nhận rõ hơn profile tàu

kéo đặc trưng. Lầu lái thông lệ nằm trước mặt cắt giữa tàu, chiếm vị trí cao và đẹp

nhất trên tàu. Tỷ lệ giữa chiều dài lầu lái và chiều dài tàu thường lớn, trên 25 %.

Mũi tàu cao hơn hẳn những phần còn lại của boong, mạn chắn sóng phía mũi

thường cao và đủ chắc chống va đập thường xuyên sóng biển, nước phủ.

Hình1.3. Bố trí tàu kéo đi biển cỡ nhỏ.

1.2.1.3. Tàu kéo trong cảng.

Đặc trưng của nhóm tàu này: Công suất máy chính đủ mạnh song kích cỡ

tàu không lớn, chiều cao mạn khô chỉ đạt giá trị tối thiểu. Khả năng quay trở tàu

kéo cảng (gọi tắt của tàu kéo hoạt động chủ yếu trong cảng) rất cao. Tất cả điều

vừa nêu đảm bảo tàu có thể an toàn và dễ dàng thao tác trong khoảng không gian

chật chội, luồng lạch hạn hẹp giữa các t àu trong cảng, giữa tàu và bến, giữa các

chướng ngại khó tránh trong c ác cảng vv…

Tàu có kích thước nhỏ cho nên bố trí tàu nhóm này đòi hỏi chặt chẽ, chi li.

Các buồng điều khiển phải đảm bảo thông, thoáng , tầm quan sát đủ lớn, trong khi

đó các buồng sinh hoạt không được thoáng rông như tàu biển khác. Dự trữ nhiên

12

liệu, lương thực, thực phẩm, nước vv… ở mức thấp nhất. Thông thường dự trữ đủ

cho tàu trong vòng 3 – 5 ngày.

Hoạt động trong vùng nước hạn chế, tầm hoạt động chỉ gọn trong khu vực

cảng và vùng lân cận do vậy trang thiết bị cho t àu được phép miễn giảm đến mức

tối đa. Trên nhiều tàu không trang bị tời kéo, hệ thống nâng hạ xuồng cứu sinh.

Thay vì tàu kéo trên các tàu nhóm này ph ải có đủ móc kéo, cọc kéo, các cọc bích

buộc tàu, chằng tàu.

Những tàu đã được đóng và sử dụng có hiệu quả được giới thiệu tóm tắt sau

đây.

Giới thiệu tàu Reid trang bị máy diesel công suất 600 HP, chân vịt trong

ống đạo lưu, hoạt động xứ lạnh được giới thiệu tại hình 1.4.

Hình 1.4. Tàu Reid công suất máy 600 HP.

Trong hình 1.4 các ghi chú mang ý n ghĩa sau. 1 – lầu lái, 2 - forepeak, 3 –

thùng xích, 4 – két nhiên liệu, 5 – buồng cất giữ áo quần lao động, 6 – buồng giải

trí, 7 – buồng máy, 8 – thùng dầu trực, 9 – kho, 10 – két nước ngọt, 11 – buồng

máy lái.

Tàu kéo “ Sao Thổ” lắp máy công suất 1200 HP được trình bày tại hình 1.5