Luận văn Thiết kế sơ bộ tàu câu cá ngừ đại dương

Luận văn Thiết Kế Sơ Bộ Tàu Câu Cá Ngừ Đại Dương Chương 1 . TỔNG QUAN 1.1 .KHÁI QUÁT CHUNG VỀ NGHỀ CÂU CÁ NGỪ ĐẠI DƯƠNG Ở NƯỚC TA 1.1.1. Khái quát chung Nghề câu xuất hiện rất sớm và phổ biến với nhiều phương thức câu khác nhau như câu tay, câu cần, câu vàng v.v..với nghề câu khơi, ngay từ xa xưa ông cha ta dùng các loại tàu cỡ nhỏ chạy bằng sức gió để đi câu xa bờ. Từ đó qua quá trình phát triển, nghề câu có nhiều thay đổi cho phép tàu đi xa hơn. Nghề câu cá ngừ được du nhập vào Việt Nam vào những năm đầu của thế kỷ XX và hiện nay nghề này cung cấp cá xuất khẩu có giá trị và đang được phát triển mạnh ở nước ta. Trên thế giới, nghề câu cá ngừ đại dương đã có từ lâu với sản lượng lớn. Các nước có sản lựợng đánh bắt lớn là Nhật Bản, Mỹ, Tây Ban Nha, Pháp, Hàn Quốc…ở nước ta, nghề câu cá ngừ đại dương mới phát triển nên nó còn là một nghề hết sức mới mẻ và còn nhiều hạn chế làm ảnh hưởng đến sản lựợng cá ngừ đánh bắt được như: tàu thuyền có công suất thấp, không có tàu chuyên dùng, kỹ thuật đánh bắt chưa cao v.v.. tuy vậy sản lượng cá ngừ đại dương khai thác được vẫn chiếm một phần lớn trong tổng sản lựợng thủy sản đánh bắt đựơc từ nghề đánh bắt xa bờ hàng năm của nước ta. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Nghề câu cá ngừ đại dương ở nước ta phát triển mạnh ở các tỉnh ven biển miền Trung và miền Nam Trung Bộ như, Đà Nẳng, Bình Định, Phú Yên, Khánh Hòa, Bình Thuận, Vũng Tàu. Tại các tỉnh này đã hình thành đội tàu công suất lớn, chủ yếu hoạt động ở quần đảo Trường Sa với sản lượng bình quân đạt từ 3000 ÷ 5000 tấn/năm Đặc điểm của nghề câu cá ngừ đại dương. - Cho sản lượng đánh bắt và chất lượng cao. - Phương tiện đánh bắt gọn nhẹ, phù hợp cho lắp đặt trang thiết bị hiện đại đáp ứng được yêu cầu khai thác dài ngày trên biển. - Ngư trường khai thác rộng. - Sử dụng ít nhân lực. - Bảo vệ nguồn lợi thủy sản. 1.1.2.Ngư trường, mùa vụ và đối tượng khai thác nghề câu  Ngư trường nghề câu Để tiến hành khai thác cần phải có thông tin đầy đủ về ngư trường, trữ lượng về khả năng khai thác, mùa vụ, đặc tính ăn mồi của đối tượng khai thác.v.v..mới thu đựợc hiệu quả và năng suất cao đồng thời bảo vệ đựợc nguồn lợi thủy sản. Ngư trường khai thác chính của nghề câu cá ngừ đại dương nằm ở 50 đến 150 độ vĩ Bắc và 110 đến 150 độ kinh Đông. Hiện nay, ngư dân ở nước ta đang khai thác cá ngừ ở vùng biển từ Thừa Thiên Huế đổ vào trong, làn nước sâu từ 100 m trở ra. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Ngư trừơng này nằm ở phía đông bắc quần đảo Trường Sa, cự ly khoảng 500 km, cách Phan Thiết 750 km về phía đông. Mùa vụ khai thác - Vụ cá nam (mùa chính) Vụ này kéo dài từ tháng 10 đến tháng 3 năm sau. Trong vụ này sản lượng cá ngừ mắt to nhiều hơn cá ngừ mắt vàng chất lượng cá vụ này tốt nhất trong năm. - Vụ bắc (mùa phụ ) Vụ này kéo dài từ tháng 4 đến tháng 9. Sản lượng cá ngừ vây vàng trong vụ này nhiều hơn cá ngừ mắt to, chất lượng cá vụ này kém hơn vụ trước  Các đối tượng khai thác Cá ngừ đại dương thuộc họ cá thu – ngừ (Scombridac), là cá nổi và di cư tự do, chúng thường tập trung thành từng đàn lớn. Ở Việt Nam, hiện nay có khoảng hơn 10 loài cá ngừ đại dương trong đó có 5 loài có trữ lượng cao, trọng lượng lớn và có giá trị kinh tế cao. Đó là ngừ vằn, ngừ vây xanh, ngừ mắt to, ngừ vây vàng và ngừ vây dài. Trong đó ngừ vây vàng và ngừ vây dài được đánh bắt nhiều nhất, hai loại này có trọng lượng lớn chất lượng thịt thơm ngon nên được thị trường thế giới ưa chuộng 1.2 .TỔNG QUAN VỀ NGÀNH TÀU THUYỀN VÀ KINH TẾ THUỶ SẢN CỦA TỈNH PHÚ YÊN 1.2.1.Điều kiện tự nhiên của tỉnh Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Phú Yên là tỉnh nằm ở khu vực Nam Trung Bộ, diện tích tự nhiên 5045 km2 và trải dài từ vĩ độ 130o44’28”B đến vĩ độ 120o 42’36”B, từ kinh độ 108o40’40’’Đ đến kinh độ 109o27’47”Đ. Phú Yên có chiều dài bờ biển kéo dài từ Bắc (Mũi Bàn Thang) đến Nam (Chân Hòn Nưa) dài khoảng 190km, có nhiều dải núi ăn ra biển hình thành các eo vịnh, đầm phá. Cùng với các vùng bãi triều nước lợ, cửa sông nhiều dinh dưỡng đã tạo nên vùng nước lợ ven biển khoảng 21.000 ha là các bãi đẻ và sinh trưởng tốt của các loài tôm, cá con. Chúng là nguồn bổ sung trữ lượng hải sản vùng biển, vùng nước mặn, nước lợ ven biển rất thuận lợi cho sự phát triển. Dọc bờ biển Phú Yên có 7 cửa sông, vịnh là nơi ra vào trú đậu tàu thuyền đánh cá và là nơi nuôi trồng thủy sản nước lợ. Do đó, từ lâu đời đã hình thành các cụm cư dân ngư nghiệp. Từ Bắc xuống Nam có các cửa sông và vịnh là: cửa đầm Cù Mông, cửa vịnh Xuân Đài, cửa Tiên Châu (sông Kỳ Lộ), cửa Tân Quy (Đầm Ô Loan), cửa Đà Rằng (sông Đà Rằng), cửa Đà Nông (sông Bàn Thạch), cửa vịnh Vũng Rô. Hai vịnh Vũng Rô và Xuân Đài là những vùng nước rộng, sâu, kín gió thích hợp cho các loại tàu lớn hơn 1000 tấn ra vào trú đậu. Hai cửa Đà Rằng và Tiên Châu có độ sâu trung bình dưới 3m phù hợp cho các loại tàu thuyền dưới 90 CV ra vào và trú đậu. Các cửa lạch còn lại hẹp, cạn chỉ thích hợp cho các loại tàu thuyền nhỏ hơn 60 CV ra vào khi có thuỷ triều dâng. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Lưu lượng nước của biển do bốn con sông: Sông Cầu, Kỳ Lộ, Sông Ba, Bàn Thạch cung cấp, hàng năm đổ ra biển khoảng (12÷13) tỷ m3 nước mang theo lượng phù sa, bùn cát gần 2,3 triệu tấn và các chất hoà tan khoảng 0,55 triệu tấn, tạo nên vùng sinh thái nước lợ giàu dinh dưỡng cho các loại thuỷ sinh vật phát triển phong phú ở các cửa sông, lạch ven biển. Độ nông sâu ở biển này rất phức tạp: độ sâu từ 200m trở vào chiếm 46,38%, trên 200m chiếm 53,62%. Do biển sâu nên nghề khai thác cá nổi là chủ yếu. Khai thác cá tầng đáy chỉ thích hợp ở vùng thềm ven biển có độ sâu < 100m trở vào. Phú Yên có chế độ hải lưu thay đổi quanh năm rất phức tạp. Thời kỳ gió mùa đông bắc thì dòng hải lưu chảy theo hướng Bắc Nam, tốc độ dòng chảy đạt tới (50 ÷ 60) m/s (từ tháng 12 đến tháng 2 năm sau), nhỏ nhất là 25 m/s vào tháng 4. Còn thời kỳ gió mùa Tây Nam thì hải lưu chảy theo hướng Nam Bắc, tốc độ dòng chảy đạt tới (30 ÷ 50) m/s và chảy rất sát bờ biển miền Trung. Ở vùng biển phía nam Phú Yên, hoạt động của hải lưu tạo nên vùng “nước trồi” từ tháng 4 đến tháng 8. Vùng “nước trồi” đã ảnh hưởng đến vùng biển này, cùng với dòng hải lưu mùa hè mang dòng nước ấm từ phía Nam lên tạo thành vùng tập trung cá nổi rộng lớn. Ngoài khơi, còn có những hoàn lưu kín tạo nên những dải “giáp nước” là nơi tập trung các đàn cá Ngừ và cá khác. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Thuỷ triều vùng biển Phú Yên thuộc chế độ nhật triều không đều, hàng tháng có khoảng 20 ngày nhật triều. Biên độ thuỷ triều kỳ nước cường từ (1,2 ÷ 2,20)m, kỳ nước kém từ (0,5 ÷ 1)m. Biên độ thuỷ triều bị giảm mạnh khi truyền vào trong sông, trong đầm. Nồng độ muối ngoài khơi ổn định cao từ (33,6 ÷ 34) ‰, vùng ven bờ khoảng (31 ÷ 32) ‰, càng vào sâu cửa sông, cửa đầm nồng độ muối càng giảm. Nhiệt độ nước biển tầng mặt vào mùa hè khoảng (28 ÷ 29) 0C, mùa đông từ (24,2 ÷ 25,5) oC Với vị trí địa lý thuận lợi như vậy tạo điều điện thuận lợi cho kinh tế Phú Yên phát triển, hoà nhập vào nền kinh tế của vùng và cả nước. 1.2.2. Tình hình chung về nghề cá và tàu cá Phú Yên Phú Yên là một trong những tỉnh có nền kinh tế phát triển, đặc biệt ngành thuỷ sản luôn đóng vai trò quan trọng đối với sự phát triển kinh tế tỉnh nhà. Biển Phú Yên có nguồn lợi thuỷ sản phong phú, gần các ngư trường trong điểm và ngư trường xa bờ. Tổng sản lượng khai thác trên 30.000 tấn/năm (tôm, cá, mực v.v..). Trong đó nguồn lợi vùng khơi chưa được khai thác nhiều, nghề khai thác của tỉnh đang phát triển theo hướng tích cực, ngày càng giảm khai thác vùng ven bờ, tăng lực lượng khai thác vùng khơi xa. Tuy nhiên, so với các tỉnh phía Nam thì nghề cá Phú Yên vẫn còn yếu kém cả về số lượng tàu thuyền, công suất máy, cơ cấu nghề và kỹ thuật đánh bắt. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Nghề khai thác cá của tỉnh Phú Yên đa phần là các nghề sau: lưới kéo (giã cào), lưới vây, lưới rê, câu khơi, câu tay, mành trù, pha xúc … Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Chương 2: Đặc điểm nghề cá của Phú Yên  Nghề lưới kéo: Đánh cá bằng lưới kéo là một trong những phương thức đánh bắt công nghiệp có tính chủ động cao và là một trong những nghề phổ biến. Nghề này đánh bắt theo kiểu lọc nước lấy cá, thông thường đánh bắt các loại cá ở tầng đáy và tầng giữa. Lưới kéo có kết cấu như một bao hở miệng. Năng suất đánh bắt được quyết định bởi lượng nước lọc qua lưới nhiều hay ít và mật độ cá trong nước cao hay thấp. Nghề lưới kéo ở Phú Yên được chia làm hai vụ chính vào các tháng 2, 3, 4, 5 và 9, 10, 11. Thời vụ phụ rơi vào các tháng còn lại trong năm. Trong thời vụ phụ thì các tàu này vào cảng neo đậu để tránh bão hoặc làm một số công tác đảm bảo an toàn như kiểm tra định kỳ, cạo hà và sơn sửa lại. Thường thì khoảng 6-7 tháng ngư dân lại đưa tàu của mình vào các cơ sở, xưởng sửa chữa tàu để làm lại các đường xơ tre, keo dán đồng thời sơn lại tàu cho mới.  Nghề lưới vây: Đây là hình thức đánh bắt công nghiệp cho năng suất và sản lượng cao (đã có những mẻ lưới đến 30 tấn cá, tôm). Lưới vây có kết cấu như một tấm phẳng mà chiều dài gấp rất nhiều lần chiều rộng. Thực chất của đánh bắt cá lưới vây là dùng hàng rào lưới bao bọc lấy đàn cá, sau đó dồn chúng lại một chỗ rồi Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - đưa lên tàu. Lưới vây là công cụ đánh bắt ở tầng mặt nên không phụ thuộc vào địa hình đáy biển mà phụ thuộc vào độ sâu đánh bắt. Nghề lưới rê: Lưới rê là công cụ đánh bắt bằng lưới, có từ lâu đời và được sử dụng rộng rãi trên toàn thế giới. Lưới rê có cấu tạo thông thường là một dải lưới gồm nhiều tấm lưới hình chữ nhật được liên kết lại với nhau, có chiều dài lưới từ vài chục mét đến hàng chục kilômét. Với việc sử dụng hệ thống dây giềng và trang bị phao, chì v.v.. nên lưới có hình dạng giống như một bức tường lưới khi làm việc. Nó có thể được sử dụng đánh bắt cá ở mọi vùng nước, ở các trình độ và quy mô khác nhau, khả năng kinh tế - kỹ thuật cụ thể. Các tàu lưới rê được trang bị lưới có chiều dài rất lớn, tuỳ thuộc vào độ sâu. Các tàu lưới rê thường hoạt động vào ban đêm, lưới được thả vào chiều và thu lên lúc sáng. Nghề mành: Đây là nghề chủ yếu đánh bắt ven bờ, cá đánh được chủ yếu là các loại cá nhỏ, giá trị kinh tế không cao. Khi đánh bắt người ta dùng đèn để thu hút đàn cá, người ta thường dùng 4 giàn đèn, mỗi giàn 6 bóng đèn Neon để tập trung ánh sáng. Các tàu tham gia nghề này thường là các tàu nhỏ, hoạt động ở ven bờ nên công suất các tàu này tương đối thấp và thời gian hoạt động trên biển ngắn, buổi chiều đi buổi sáng về. Tuy năng suất của nghề này không cao nhưng vốn đầu tư thấp do vậy nó phù hợp với nhiều ngư dân. Đây cũng là một trong những nghề khá phổ biến ở tỉnh Phú Yên. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -  Nghề pha xúc: Đây cũng là nghề đánh bắt về đêm nhưng khác nghề mành ở điểm đèn được dùng có công suất cao hơn nhiều đèn Neon. Nghề pha xúc là nghề đánh cá nổi mới được phát triển trong những năm gần đây tuy nhiên sản lượng đánh bắt tương đối cao, mặt khác ngư cụ đánh bắt lại khá đơn giản. Nó chỉ là một tấm lưới đưa lên hạ xuống. Khi đánh cá tấm lưới được hạ xuống nước, dùng giàn đèn công suất lớn để tập trung đàn cá vào khu vực tấm lưới và lưới được nâng lên. Giàn đèn công suất lớn được dùng thường có từ 16-22 bóng. Nghề câu: Đây là nghề khai thác có tính chọn lọc và hình thức khai thác như sau: - Mồi câu: mồi câu thường được dùng là: cá chuồn, mực khơi… - Thả câu: thường đánh 2 mẻ trong 1 ngày đêm, mẻ thứ nhất thả vào lúc bắt đầu từ 13 hoặc 14 giờ, kết thúc thả câu khoảng lúc 16 hoặc 17 giờ. Mẻ thứ hai bắt đầu thả lúc 2h hoặc 2h30, kết thúc 4h hoặc 5h sáng ngày hôm sau. Trước khi thả câu cần xem xét hướng gió, nước, tàu phải ở dưới hướng gió tránh tình trạng dây giềng câu mắc vào chân vịt. - Ngâm câu: sau khi thả xong ngâm câu từ (2 ÷ 3)h, chạy tàu lên hướng gió tắt máy, thả trôi cách dàn câu một khoảng tầm nhìn thấy cờ hiệu (ban đêm pin nhấp nháy). Nếu tàu trôi mạnh phải dùng neo nổi để neo tàu. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - - Thu câu: sau khi kết thúc thời gian ngâm câu thì tiến hành thu câu. Trong quá trình thu câu tàu luôn dưới gió để tránh dây câu mắc vào chân vịt. Bảng 1.1.Tổng hợp nghề khai thác thuỷ sản Phú Yên tính đến 8/2007 Địa phương Ngành nghề Đông Hòa Phú Hoà Sông Cầu Tuy An Tuy Hoà Số tàu thuyền (chiếc) Tỷ lệ (%) Câu 19 19 170 575 783 21,59 Dịch vụ - hậu cần 10 9 14 3 36 0,99 Lặn 1 40 3 44 1,21 Lưới kéo 6 1 336 129 61 563 15,25 Lưới rê 382 274 156 76 888 24,49 Lưới vây 67 17 73 8 165 4,55 Mành 53 580 362 79 1074 29,61 Pha xúc 3 60 10 1 74 2,04 Tổng 3627 Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Từ bảng tổng hợp nghề khai thác trên ta thấy nghề lưới rê chiếm 24,49%, nghề câu chiếm 21,59%, lưới vây chiếm 4,55%, lưới kéo chiếm 15,25%. Theo đó ta thấy, hình thức đánh bắt bằng lưới rê và câu được ngư dân sử dụng phổ biến. Tuy vậy, cho đến nay ngư dân Phú Yên khai thác bằng thủ công là chủ yếu cho nên hiệu quả khai thác và năng suất còn thấp. Nhìn chung, nghề cá ở Phú Yên có phát triển nhưng chủ yếu nằm trong tình trạng tự phát, quy mô sản xuất nhỏ, khai thác tập trung ven bờ. Muốn phát triển vững chắc và vươn lên sản xuất lớn nên cần phải có những con tàu có công suất lớn hơn để phục vụ cho việc đánh bắt xa bờ. 1.2.1.Lực lượng tàu thuyền đánh cá ở Phú Yên Theo số liệu thống kê của Chi cục bảo vệ nguồn lợi thuỷ sản Phú Yên năm 2001 thì tổng số tàu thuyền đánh bắt hải sản là 3125 chiếc với tổng công suất là 118.122 CV, trong đó công suất bình quân của mỗi tàu là 37,80 CV. Cho đến 3/2007 toàn tỉnh đã có tổng số tàu thuyền đánh bắt là 3627 chiếc với tổng công suất là 169.861 CV, bình quân công suất của mỗi tàu là 44,83 CV. Qua đó ta thấy, tổng số tàu thuyền hiện có của Phú Yên tăng so với năm 2001 là 502 chiếc, tổng công suất tăng 51,739 CV và công suất bình quân của mỗi tàu tăng là 7,03 CV, nhưng còn thấp so với trong khu vực và cả nước. Điều đó cho thấy, số lượng tàu thuyền tăng không đáng Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - kể nhưng công suất của mỗi tàu tăng lên để phục vụ cho việc đánh bắt xa bờ, đặc biệt là nghề câu cá ngừ đại dương. Nhìn chung tàu cá ở Phú Yên hầu hết là các tàu không lớn lắm, lắp máy có công suất nhỏ. Mục tiêu hiện nay của tỉnh là đầu tư cơ sở hạ tầng, cầu cảng, bến cảng, dịch vụ hậu cần nghề cá v.v.. thật tốt, tăng số lượng tàu thuyền đánh bắt xa bờ, có chính sách đúng đắn cho nghề cá để tận dụng được tiềm năng kinh tế của tỉnh nhà. Những số liệu nêu trên được dẫn chứng cụ thể bảng 1.2. Bảng 1.2. Bảng thống kê tổng hợp tàu thuyền tỉnh Phú Yên tính đến 8/2007 Địa phương TT Đông Hoà Phú Hoà Sông Cầu Tuy An Tuy Hoà < 20 CV < 12m 332 604 347 73 (20 ÷ 49) 12 ÷ 15 143 590 274 182 (50 ÷ 89) 16 ÷ 18 46 136 183 114 1 Phân chia theo công suất (CV) ứng với (90 ÷ 149) 19 ÷ 21 18 1 15 56 234 Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - chiều dài tàu (m) (150 ÷ 400) 22 ÷ 25 9 1 63 206 2 Tổng số tàu thuyền (chiếc) 3627 3 Tổng công suất (CV) 169.861 4 Bình quân công suất mỗi tàu (CV/chiếc) 44,83 Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - chương 3: Ngư trường và mùa vụ khai thác nghề cá ở Phú Yên  Ngư trường và mùa vụ khai thác nghề lưới kéo Do đặc điểm địa hình thềm lục địa hẹp và dốc, sâu đột ngột nên ngư trường khai thác nghề lưới kéo chia thành: ngư trường gần bờ và ngư trường xa bờ. Mùa vụ khai thác nghề lưới kéo: Vụ chính: từ tháng (2 ÷ 5) và tháng (9 ÷11). Vụ phụ: các tháng còn lại trong năm.  Ngư trường và mùa vụ khai thác nghề lưới vây Thời vụ khai thác từ tháng 1 đến tháng 10. Các loại cá khai thác được là: cá nục, cá ồ, cá ngân, cá trích v.v..  Ngư trường và mùa vụ khai thác nghề lưới rê Ngư trường khai thác nghề lưới rê gồm: ngư trường phía Bắc từ Bình Định đến Đà Nẵng, ngư trường phía Nam từ Khánh Hoà đến vịnh Thái Lan. Nghề lưới rê được khai thác quanh năm trừ các ngày có trăng (từ ngày 12 ÷ 17 âm lịch hàng tháng).  Ngư trường và mùa vụ khai thác nghề câu Ngư trường khai thác nghề câu rộng lớn bao gồm tất cả các ngư trường trong cả nước. Tuy nhiên, theo kinh nghiệm của ngư Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - dân Phú Yên thường đánh bắt từ vĩ độ 6 ÷ 17 oN, kinh độ 111 ÷ 115 oE. Qua thực tế điều tra và phản ánh của bà con ngư dân hoạt động nghề câu cho biết nghề câu cá ngừ đại dương khai thác từ tháng 1 đến 9 hàng năm, thời điểm khai thác đạt sản lượng cao vào các tháng 2, 3, 5, 6. Mùa vụ khai thác: có 2 mùa - Vụ cá Bắc từ tháng 10 đến tháng 3 năm sau. - Vụ cá Nam từ tháng 4 đến tháng 9. Các loại cá khai thác được: ngừ vây vàng, ngừ mắt to, cá nhám, cá cờ bườm,cá cờ kiếm, cá nục heo v.v.. 1.1 CÁC TÀU CÂU CÁ NGỪ ĐẠI DƯƠNG CỦA TỈNH PHÚ YÊN, THỰC TRẠNG CÔNG TÁC THIẾT KẾ TÀU 1.3.1.Yêu cầu về kinh tế - kỹ thuật đối với tàu đóng mới Tàu thuyền là một công trình kiến trúc nổi trên mặt nước. Nó hoạt động trong điều kiện chịu tác dụng của ngoại lực phức tạp. Do đó, cần phải đảm bảo các yêu cầu kinh tế - kỹ thuật sau: - Tàu đóng mới phải đảm bảo được tính năng hàng hải như tính nổi, ổn định, lắc, chống chìm, điều khiển, tốc độ v.v.. - Độ bền thân tàu và độ tin cậy làm việc của máy móc thiết bị cao. - Kích thước, trọng lượng kết cấu cần cố gắng thật nhỏ gọn, nhưng vẫn đảm bảo đủ bền. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - - Yêu cầu về an toàn: Để tàu đóng mới đảm bảo được độ bền và an toàn cần trang bị các thiết bị sau: + Trang bị phương tiện cứu sinh. + Hút khô, chống chìm. + Phòng cháy và chữa cháy: Có thể trang bị bơm và bình chữa cháy. + Trang bị phương tiện thông tin. + Trang bị phương tiện tín hiệu. + Âm hiệu: Còi, chuông hoặc kẻng. - Hình dạng hợp lý. - Giá thành đóng mới không cao lắm, chất lượng tốt, chi phí vận hành thấp, tính hiệu quả trong khai thác cao và chi phí bảo dưỡng, sửa chữa thấp. 1.3.2.Đặc điểm các tàu câu cá ngừ đại dương của tỉnh Phú Yên 1.3.2.1. Đặc điểm đường hình tàu Hình dáng mũi tàu ảnh hưởng rất nhiều đến tính năng hàng hải của tàu. Các tàu câu Phú Yên hình dáng giống các tàu khác, đều có dạng thuỷ khí động học để giảm tác dụng của lực cản vào thân tàu. Sống mũi thẳng, hơi nghiêng về phía trước một góc (hợp với mặt phẳng ngang một góc 650 ÷ 700). Với sống mũi như vậy dễ chế tạo, tàu tạo dáng khoẻ, cắt sóng tốt đồng thời quay trở thuận tiện và tránh va đập sóng, ngăn sóng trào lên mặt boong. Mặt cắt ngang Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - phía mũi tàu có dạng chữ V, càng lên cao mặt boong càng được mở rộng, thuận tiện cho công tác khai thác, thực tế đã chứng minh với đặc điểm như vậy thì lực cản chống lắc khá tốt. - Đặc điểm hình dáng của đuôi tàu: Hầu hết tất cả các tàu gỗ của tỉnh Phú Yên hiện nay đều có dạng đuôi vuông, mặt cắt ngang phần đuôi có hình chữ U. Kết cấu vòm đuôi tàu có ảnh hưởng rất nhiều đến tính ổn định của tàu. Đuôi tàu nghiêng một góc nhất định về phía sau, độ ngập nước không quá sâu để tránh sức cản tăng lên nhất là hiện tượng va đập sóng khi tàu lùi, góp phần tăng diện tích sinh hoạt trên tàu. Tuy nhiên do đuôi tàu quá béo nên làm giảm tốc độ của tàu, tính quay trở của tàu kém và khi tàu lùi thì bị vỗ sóng mạnh. - Hình dáng mặt boong: Tất cả các tàu hiện nay đều có mặt boong dạng mu rùa để tạo điều kiện cho nước thoát nhanh khi sóng trào lên mặt boong. - Hình dáng phần chìm dưới nước: Phần chìm dưới nước của tàu tương đối đơn giản, nửa trước của thân tàu thuôn đều về mũi vừa đảm bảo tính cơ động , vừa có tác dụng làm giảm sức cản cho tàu. 1.3.2.2. Đặc điểm kết cấu tàu - Ky chính, đó là một cây gỗ thẳng, dài có khối lượng tương đối lớn. Ky chính cùng với các xà dọc, xà ngang, tạo nên bộ khung xương của tàu. Các tấm ván vỏ được ghép với khung xương bằng Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - các bulông và đinh thép, vỏ tàu được làm kín nước bằng một hợp chất kết dính đặc biệt. Khi đóng tàu vỏ gỗ người ta phải dựng xong khung xương rồi mới tiến hành ghép các ván vỏ vào bộ khung xương, sau đó ta chèn xơ tre vào các khe hở rồi dùng chai phà dán lại. - Khung xương đáy bao gồm các đà ngang đáy và các đà dọc đáy có kích thước và tiết diện phụ thuộc vào từng con tàu. - Khung xương mạn bao gồm các sườn mạn và các xà dọc mạn được bố trí ở hai bên mạn tàu tạo thành hình dạng mặt cắt ngang của tàu. - Phần boong tàu bao gồm các xà ngang boong và xà dọc boong, chúng được liên kết với khung xương đáy và khung xương mạn tạo thành một bộ khung xương vững chắc cho tàu giúp tàu chịu được áp lực của nước, hàng hoá và sóng gió. - Sống mũi tàu thường là một cây gỗ lớn có chất lượng tốt do mũi tàu là nơi thường xuyên chịu va đập của sóng biển và các vật nổi. Sống mũi thường nghiêng về phía trước để giảm lực cản của nước và làm tăng khả năng cắt sóng của tàu. - Kết cấu vỏ tàu là những ván gỗ dài được uốn cong theo nhiều chiều được ghép lại với nhau. Để gắn được các ván gỗ vào khung xương tàu theo đúng tuyến hình là một công việc hết sức khó khăn, đòi hỏi người thợ phải có nhiều kinh nghiệm. Người ta phải dùng lửa và các vật giữ, đè để uốn cong được tấm gỗ theo ý muốn. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 1.3.2.3. Kết cấu thượng tầng Kết cấu thượng tầng có ảnh hưởng đến tính ổn định của tàu. Thượng tầng càng cao thì tính ổn định của tàu càng giảm. Các tàu cá Phú Yên hiện nay đều có cabin đặt ở đuôi tàu. Cabin là nơi nghỉ ngơi của thuỷ thủ đồng thời là buồng điều khiển của con tàu. 1.3.2.4. Buồng máy Các tàu cá Phú Yên có buồng máy đặt phía sau đuôi tàu. Việc bố trí buồng máy phía đuôi tàu có nhiều ưu điểm như lợi dụng được diện tích phía đuôi tàu, giảm được chiều dài hệ trục, giảm được công suất tiêu hao trên trục, việc bảo dưởng trục được dễ dàng hơn. Buồng máy của các tàu câu cá ngừ đại dưong Phú Yên được trang bị rất đơn giản có máy chính, các thùng chứa nhiên liệu, bình ắcqui và một bơm hút khô v.v.. 1.3.2.5. Các hầm chứa Các hầm chứa được bố trí từ buồng máy về phía trước mũi tàu. Thông thường các tàu câu cá ngừ đại dương hiện nay có bố trí 3 ÷ 5 hầm chứa tùy theo chiều dài của tàu. 1.3.2.6. Hệ thống điều khiển Các tàu câu hiện nay thường sử dụng kiểu lái cơ khí. Vô lăng điều khiển đặt ở cabin lái, điều khiển trục lái thông qua hệ thống truyền động kiểu cơ khí, bao gồm hệ bánh răng, puly hướng cáp, các đĩa xích và cáp truyền động. Kiểu lái này tương đối đơn giản phù hợp với các loại tàu thuyền nghề cá hiện nay. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Chương 4: Trang bị động lực tàu Các tàu cá Phú Yên thường được bố trí một hệ trục chân vịt, không có trục trung gian, máy chính thường dùng là máy của hãng YANMAR, HINO, MITSUBISHI, ISUZU v.v.. Phú Yên hiện có 21 cơ sở đóng sửa tàu thuyền, trong đó 5 hợp tác xã kiểu mới và 16 tổ hợp tư nhân đã đảm bảo được phần lớn yêu cầu đóng sửa tàu thuyền của ngư dân. Toàn tỉnh, hàng năm đóng mới (200 ÷ 300) chiếc và sửa chữa khoảng (300 400) chiếc. Theo dự án đầu tư cơ sở hạ tầng – trung tâm dịch vụ hậu cần nghề cá Phú Yên, trong giai đoạn 2005 ÷ 2010 nhu cầu hoán cải, đóng mới và sửa chữa các tàu thuyền có công suất > 90 CV ngày càng nhiều. Tổng số tàu thuyền đóng mới bình quân (100 200) chiếc/năm, sửa chữa lớn 600 chiếc/năm. 1.3.2.1. Hệ thống khai thác Các tàu câu cá ngừ đại dương trang bị máy móc được bố trí trên tàu câu là máy thu, thả câu, ngư cụ là dàn câu cùng hệ thống ánh sáng, khoang chứa, thiết bị cấp đông v.v.. trong đó máy thu câu được dẫn động bằng cách trích công suất từ máy chính hiện nay đều dùng máy để thu câu. Trên tàu thường được trang bị hai neo, neo mũi và neo lái. Mỏ neo có trọng lượng vào khoảng 50 ÷ 200 kg tuỳ vào kích thước của tàu. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 1.1 . SỰ CẦN THIẾT PHẢI TÍNH TOÁN THIIẾT KẾ SƠ BỘ TÀU ĐÁNH CÁ Trước yêu cầu của thực tế cuộc sống, hàng năm số lượng tàu thuyền vẫn được tăng lên, hầu hết các loại tàu thuyền này được đóng theo kinh nghiệm dân gian không có thiết kế. Việc đóng tàu theo kinh nghiệm dân gian được đúc kết từ những ưu điểm thực tế qua nhiều năm, tuy vậy cũng gây ra một số vấn đề khó khăn phức tạp trong việc tổ chức quản lý và nhất là vấn đề an toàn trên tàu. Do yêu cầu của nghề nghiệp, tàu thuyền nghề cá phải làm việc liên tục trên biển dài ngày, trong khi đó tàu luôn phải mang tải trọng khi rời bến, tải trọng này là lương thực, thực phẩm, nhiên liệu, dầu bôi trơn, muối, đá v.v.. khi về bến thay vào lượng dự trữ nói trên là lượng cá đánh bắt được. Mặt khác, điều kiện hoạt động của tàu trên biển hết sức phức tạp, tàu luôn chịu tác dụng của các lực có phương, chiều, độ lớn thay đổi. Đó là các lực do sóng và gió. -Qua thời gian đi thực tế ở tỉnh Phú Yên tôi thấy rằng: việc thiết kế tàu chủ yếu dựa vào tàu mẫu. Vì vậy hầu hết các loại tàu thuyền đánh cá ở Phú Yên đều đóng theo kinh nghiệm dân gian mà không có thiết kế. Trong số các tàu thuyền được đóng theo kinh nghiệm dân gian ngoài những chiếc có tính năng khá tốt do ngẫu nhiên, còn lại các tàu đều tồn tại những vấn đề cần giải quyết. Thực tế một số tàu cho thấy những chiếc đóng ra không đảm bảo Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - an toàn. Các con tàu như vậy thì hoạt động kém hiệu quả, trong điều kiện làm việc phức tạp khó khăn thì rất dễ xảy ra tai nạn, gây thiệt hại rất lớn về người và của. - Đây là một thực trạng gây ra nhiều khó khăn cho công tác đăng kiểm cũng như công tác quản lý và khai thác các tàu này. Để được cấp giấy phép hoạt động thì chủ tàu chỉ nộp hồ sơ hoàn công cho đăng kiểm duyệt, các hồ sơ này được lập khi con tàu đóng mới đã được đóng.Việc đóng tàu theo kinh nghiệm dân gian ở Phú Yên mặc dù có truyền thống lâu đời, nhưng trước thực tế như vậy khó mà đáp ứng đầy đủ tính an toàn cho con tàu, nhất là đối với việc đóng mới những con tàu tương đối lớn. Để hạn chế tối đa các nguyên nhân dẫn đến lật tàu nhằm đảm bảo an toàn cho tàu, cần quan tâm ngay từ khâu thiết kế bằng cách tiến hành các tính toán một cách khoa học. - Trong thời gian nghiên cứu khoa học của mình, PGS-TS Nguyễn Quang Minh đã công bố nhiều công trình khoa học trong đó có công trình nghiên cứu khoa học: “Giải thuật tính toán ổn định theo phương pháp mới”, trong đó có đưa ra hai phương trình là phương trình ổn định và phương trình lắc, qua đó giúp cho việc giải bài toán thiết kế tàu dễ dàng và nhanh hơn mà vẫn đảm bảo được các tính năng hàng hải và các thông số kỹ thuật của con tàu. 1.2 .CÁC PHƯƠNG PHÁP THIẾT KẾ TÀU Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Thiết kế tàu là một công việc rất phức tạp, nó ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng con tàu. Chất lượng của con tàu thiết kế không những được quyết định bởi quan điểm thiết kế mà còn quyết định bởi phương pháp thiết kế. Hiện nay, nhờ sự phát triển của khoa học kỹ thuật và sự trợ giúp của máy tính nên ngày càng có những phương pháp thiết kế tiến bộ hơn so với trước kia. Có rất nhiều phương pháp thiết kế, mỗi phương pháp đều có ưu và nhược điểm riêng, sau đây là một số phương pháp thiết kế được dùng phổ biến hiện nay: -Thiết kế theo truyền thống. -Thiết kế theo tàu mẩu. -Thiết kế tối ưu. 1.5.1.Phương pháp thiết kế truyền thống Hiện nay, việc thiết kế tàu thuyền nói chung và việc thiết kế tàu cá nói riêng vẫn dùng phương pháp thiết kế truyền thống. Phương pháp này được thực hiện theo trình tự sau:( hình 1.1) - Pt trọng lượng - Pt nổi - Pt sức chức - Pt tốc độ Các yếu tố hình học Đường hình lý thuyết Bố trí chung Nhiệm vụ thiết kế Kết cấu Trang thiết bị Hoàn thiện thiết kế, chế tạo Kiểm tra ổn định Không đạt yêu cầu Đạt yêu cầu Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - * Bước 1: Xây dựng nhiệm vụ thư thiết kế. Trên cơ sở mục đích sử dụng và các yêu cầu khác của người đặt hàng, từ các cơ sở khoa học, từ các kinh nghiệm người ta xây dựng được nhiệm vụ thiết kế và căn cứ vào nhiệm vụ này ta bắt đầu thực hiện các bước tiếp theo. * Bước 2: Giải quyết hệ phương trình thiết kế. Khó khăn nhất trong quá trình thiết kế là việc giải hệ phương trình thiết kế. Trong phương pháp này, hệ phương trình thiết kế được thành lập từ các phương trình sau: Phương trình trọng lượng: Đây là phương trình được thiết lập từ các trọng lượng thành phần của con tàu như trọng lượng vỏ, trọng lượng máy, trọng lượng trang thiết bị, trọng lượng nhiên liệu, trọng lượng thuyền viên, trọng lượng lương thực thực phẩm v.v.. P =Pi (1.1) Phương trình nổi: Đây là phương trình được thiết lập từ quan hệ giữa trọng lượng tàu và thể tích chiếm nước của tàu. D = γV = γδLBT = f (δ,L,B,T) (1.2) Hình 1.1. Sơ đồ thiết kế theo phương pháp truyền thống Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Phương trình sức chứa: Là phương trình được thiết lập từ quan hệ giữa thể tích chiếm nước toàn phần của tàu và các thể tích thành phần như thể tích các khoang, thể tích các kết cấu v.v.. V =Vi (1.3) Phương trình tốc độ: Được thiết lập từ quan hệ giữa công suất có ích trên trục chân vịt với các thông số tính năng của tàu. ESP = 75 .vR = eC vD 33/2 . (1.4) Đây là công thức kinh nghiệm, trong đó: R: sức cản của vỏ tàu. v : tốc độ của tàu. D: trọng tải tàu. Ce: hằng số hải quân. * Bước 3: Tình các yếu tố hình hoc Là bước tính tiếp theo sau khi đã giải các phương trình của hệ phương trình thiết kế *Bước 4: Thiết kế đường hình. Là bước thiết kế tiếp theo khi ta tính được các yếu tố hình học của tàu. Khi thực hiện bước này xong ta được hình dáng lý thuyết của con tàu. *Bước 5: Thiết kế bố trí chung, thiết kế kết cấu, thiết kế trang thiết bị. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Được thực hiện sau khi thiết kế đường hình, các bước này thường được thực hiện kết hợp giữa kinh nghiệm, tàu mẫu và quy phạm. *Bước 6: Kiểm tra ổn định. Đây là bước rất quan trọng, nó đánh giá sự thành công hay thất bại của quá trình thiết kế. Khi tiến hành có hai khả năng xảy ra: Nếu đạt yêu cầu thì thực hiện các bước tiếp theo là thiết kế kỹ thuật và thiết kế công nghệ. Nếu không đạt yêu cầu thì bắt buộc ta phải làm lại từ đầu bằng cách điều chỉnh nhiệm vụ thiết kế.  Ưu điểm. + Thiết kế được những con tàu hoàn toàn mới. + Là phương pháp thiết kế mang tính chất khoa học vì các thông số kỹ thuật của tàu có được dựa trên các phép tính toán học chính xác, có cơ sở phân tích lựa chọn được khoa học công nhận, kết quả đưa ra có độ tin cậy cao. + Có thể nghiên cứu một con tàu bằng cách nghiên cứu hồ sơ của nó.  Nhược điểm. +Việc giải hệ phương trình thiết kế để xác định các yếu tố hình học của tàu còn gặp nhiều khó khăn do số ẩn nhiều hơn số phương trình thiết lập được. Cho nên việc tìm ra các nghiệm của Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - hệ mất rất nhiều thời gian.kết quả thu được mang tính thụ động, vì đến bước kiểm tra ổn định ta vẫn chưa biết con tàu đang được thiết kế có đảm bảo yêu cầu hay không. Thường con tàu khi kiểm tra không đạt yêu cầu ta phải thực hiện lại nhiều lần, đến khi khi nó đạt yêu cầu thì kết quả này cũng chỉ mang tính may mắn. Như vậy, với phương pháp này ta không nên quá lạm dụng. + Phương trình thiết lập hết sức phức tạp đòi hỏi người thiết kế phải có trình độ chuyên môn cao + Giá thành của con tàu tương đối cao do mất nhiều thời gian và công sức cho công việc thiết kế. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - chương 5: Phương pháp thiết kế theo tàu mẫu Dựa vào một hay nhiều tàu mẫu có các thông số kỹ thuật gần sát với các yêu cầu của con tàu được thiết kế. Theo phương pháp thiết kế này thì sau khi nhận nhiệm vụ thư thiết kế, tiến hành lựa chọn nhiều tàu mẫu có tính năng kỹ thuật và các yêu cầu kỹ thuật tượng tự với yêu cầu đặt ra từ nhiệm vụ thư thiết kế, kết hợp phân tích để lựa chọn những mẫu tàu hợp lý nhất làm cơ sở cho nhiệm vụ thư thiết kế.  Ưu điểm Phương pháp thiết này là đơn giản thuận tiện, rút ngắn được thời gian thiết kế, đảm bảo được tính kinh tế cho tàu đồng thời giảm mức giá thành của tàu.  Nhược điểm Phương pháp thiết kế tàu dựa vào tàu mẫu, người thiết kế thường tiếp nhận số liệu của tàu mẫu một cách máy móc, dễ dãi, không có cơ sở lý luận chặt chẽ, thiếu phân tích đánh giá ưu nhược điểm của mẫu tàu được chọn, hạn chế tính sáng tạo của người thiết kế. Thông thường các kết luận đưa ra thiếu tính chất thuyết phục, độ tin cậy của con tàu được thiết kế ra hoàn toàn phụ thuộc vào độ tin cậy của tàu mẫu. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 1.5.1.Phương pháp thiết kế tối ưu Các phương pháp thiết kế chỉ cơ bản khác nhau ở bước thiết lập và giải quyết hệ phương trình thiết kế. Trong hệ phương trình thiết kế, các phưong trình bất phương trình được thành lập càng nhiều thì càng có cơ sở để lựa chọn và kết quả đạt được càng sát với yêu cầu của nhiệm vụ thư, bởi vì khi đó vùng kết quả lựa chọn sẽ được thu hẹp lại do đó ta dễ dàng chọn ra được kết quả tối ưu. Kết quả này mang tính chủ động. Phương pháp thiết kế tối ưu được ra đời dựa trên cơ sở của phương pháp thiết kế tàu truyền thống, bằng cách bổ sung thêm vào hệ phương trình thiết kế hai phương trình mới do PGS–TS Nguyễn Quang Minh tìm ra đó là: phương trình ổn định và phương trình lắc, giờ đây thay vì mất nhiều thời gian và công sức để giải hệ 4 phương trình phức tạp ta chỉ phải giải hệ 2 phương trình mà vẫn đảm bảo được tính chính xác và khoa học trong công tác thiết kế. Phương pháp tối ưu được ra đời đã góp phần tháo gỡ những lúng túng lâu nay trong phương pháp thiết kế tàu. Theo phương pháp để xác định các yếu tố đường hình lý thuyết tàu ta căn cứ vào các yêu cầu đặt ra trong nhiệm vụ thư, sau đó dựa vào đồ thị lựa chọn các kích thước cơ bản cho tàu tối ưu thỏa mãn điều kiện ổn định và điều kiện lắc của tàu. Điều kiện ổn định: 10 229 B H B H B     Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Điều kiện lắc:   0h CB ZZ   Để có kết quả tối ưu sau khi lựa chọn các kích thước cơ bản, tàu thiết kế thỏa mãn điều kiện ổn định và điều kiện lắc thì ta phải kiểm tra lại một số tính năng của tàu dựa vào phương trình trọng lượng, phương trình tốc độ v.v... phương pháp thiết kế tối ưu được trình bày trong luận văn tốt nghiệp không nên xem là phương pháp hoàn toàn mới, mà là bước phát triển mới, cho phép khắc phục được những nhược điểm của phương pháp thiết kế truyền thống, cho phép người thiết kế lựa chọn, phân tích một cách chủ động các ưu điểm chính của tàu mẫu, kết quả phân tích phụ thuộc vào người thiết kế do đó phát huy tốt tính sáng tạo trong kế thừa và phát triển. Từ các yêu cầu về tính năng kỹ thuật của con tàu được đặt ra trong nhiệm vụ thư, bổ sung và hoàn thiện việc thiết lập và giải các phương trình trong hệ phương trình thiết kế, và đi đến lời giải hợp lý đó là con tàu đáp ứng tốt nhất các yêu cầu đặt ra.  Ưu điểm. + Là phương trình thiết kế mang tính khoa học sâu sắc. + Cơ sở phân tích chọn lọc được khoa học công nhận, đưa được các yếu tố vào đường hình mà lâu nay chưa có. + Kết quả đưa ra có tính thuyết phục cao.  Nhược điểm. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Do đây là phương pháp mới, chưa được phổ biến một cách rộng rãi nên việc áp dụng trong thiết kế cũng như thi công còn hạn chế. 1.5.2.Lựa chọn phương pháp thiết kế Nghề câu cá ngừ đại dương làm việc trong điều kiện sóng gió hết sức khắc nghiệt nên yêu cầu con tàu có tính ổn định cao và đủ độ bền. Phương trình ổn định và phương trình lắc ra đời phù hợp với các tàu cá nước ta nói chung và của tỉnh Phú Yên nói riêng. Vì vậy, để công tác thiết kế đảm bảo được các tính năng của tàu, tàu làm việc an toàn nhất, hiệu quả kinh tế cao nhất và phù hợp với điều kiện tự nhiên của từng vùng thì tôi chọn phương pháp thiết kế tàu :phương pháp thiết kế tối ưu kết hợp với phương pháp thiết kế theo tàu mẫu ( nhằm kế thừ kinh nghiệm ngư dân ) để xác định các yếu tố đường hình lý thuyết tàu thiết kế. Bởi vì, khối lượng công việc làm thiết kế rất lớn, song thời gian thực hiện đề tài thiết kế có giới hạn. Vì vậy tôi áp dụng phương pháp thiết thiết kế tối ưu và thiết kế theo tàu mẫu, nhằm rút ngắn được thời gian thiết kế và đảm bảo được tính năng cho tàu thiết kế. 1.1 . NHIỆM VỤ VÀ MỤC TIÊU CỦA ĐỒ ÁN Nhiệm vụ của đồ án này là thiết kế một tàu câu mực khơi tối ưu, tức là tàu thiết kế đảm bảo các tính năng hàng hải, tính an toàn, kinh tế, phù hợp với nghề câu cá ngừ đại dương và điều kiện tự nhiên của tỉnh Phú Yên. Để làm được điều đó đồ án này được xây Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - dựng trên cơ sở lý thuyết được trang bị tại trường Đại học Nha Trang, áp dụng các công thức toán học và phương pháp tính toán thiết kế tối ưu của thầy PGS-TS Nguyễn Quang Minh và kế thừa những kinh nghiệm quý báu của ngư dân Phú Yên. Giới thiệu rộng rãi hơn nữa phương pháp thiết kế tối ưu của thầy PGS-TS Nguyễn Quang Minh, khẳng định lại những ưu điểm của phương pháp thiết kế tối ưu. Qua đó khuyến khích các nhà thiết kế tàu áp dụng phương pháp thiết kế mới. Khi thiết kế tàu theo phương pháp tối ưu sẽ giảm được thời gian thiết kế mà tàu vẫn đảm bảo được các tính năng kĩ thuật, tính kinh tế, yêu cầu của chủ tàu và phù hợp với kinh nghiệm đóng tàu của từng địa phương. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Chương 6: THIẾT KẾ TỐI ƯU ĐƯỜNG HÌNH VÀ TÍNH TOÁN TĨNH THỦY LỰC 2.1. XÂY DỰNG NHIỆM VỤ THƯ THIẾT KẾ. Xây dựng nhiệm vụ thư thiết kế là bước đầu tiên trong trình tự thiết kế. Nó là tài liệu gốc chủ yếu trong công tác thiết kế tàu, có tính chất quyết định đến chất lượng của con tàu thiết kế. Để lập nhiệm vụ thiết kế ta dựa chủ yếu vào các yêu cầu sau: - Dựa trên cơ sở mục đích công tác thiết kế. - Căn cứ vào các yêu cầu khách hàng . - Căn cứ vào đặc điểm ngư trường, nguồn lợi và đối tượng đánh bắt. - Căn cứ vào công dụng, cỡ loại. - Căn cứ vào yêu cầu quy phạm hiện hành. Như vậy ta có thể xây dựng nội dung nhiệm vụ thư thiết kế như sau: - Công dụng và loại hình: Tàu được thiết kế là loại tàu câu cá ngừ đại dương , vỏ gỗ, hoạt động xa bờ và thiết kế theo mẫu dân gian. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - - Vùng hoạt động: Hoạt động xa bờ và thuộc vùng hạn chế II, cách nơi trú ẩn không quá 150 hải lý, trong điều kiện sóng gió cấp 6 ÷ 7. - Sức chở: 28 tấn ( kể cả đá và muối) - Tốc độ hàng hải tự do: 9 (hải lý/giờ). - Qui phạm: tàu thiết kế theo Quy phạm phân cấp và đóng tàu cá biển cỡ nhỏ (TCVN 71111:2002). - Biên chế thuyền viên: 12 người. - Thời gian một chuyến biển: 18 ngày. - Bố trí buồng máy: Phía đuôi tàu. - Trang thiết bị khai thác: Phù hợp với nghề câu cá ngừ đại dương hiện nay của tỉnh Phú Yên. 2.1.1 Điều tra, thống kê một số tàu mẫu câu cá ngừ đại dương Phú yên Tập hợp tàu mẫu: Các tàu mẫu được lựa chọn trong tập hợp tàu mẫu này là các tàu đánh bắt xa bờ theo mẫu dân gian của ngư dân tỉnh Phú Yên. Các số liệu này được lấy từ số liệu thống kê của Sở thủy sản tỉnh Phú Yên.(bảng 2.1). Đặc điểm lựa chọn và phân tích tập hợp tàu mẫu: Tập hợp tàu mẫu đây là các tàu đánh cá xa bờ, tuy nhiên nó có chiều dài không lớn, chỉ từ 15,9 đến 18,2m có công suất tương Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - đối lớn so với công suất trung bình của tàu đánh cá trong toàn tỉnh, công suất máy chính từ 165 đến 240 mã lực. Bảng 2.1: Tập hợp một số tàu mẫu câu cá ngừ đại dương tỉnh Phú Yên. KH tàu Thông số tàu PY922 85 TS PY905 30 TS PY909 65 TS PY926 18 TS PY921 98 TS PY920 71 TS Lmax (m) 17 15.10 15,95 16,2 14,9 16,7 Ltk (m) 16 13.68 14,43 14,7 13,75 15,2 Bmax (m) 4.85 4.20 4,6 4,5 3,9 4,2 Btk (m) 4.6 4.09 4,3 4,25 3,7 4,0 H (m) 2.2 2.00 2,4 1,9 1,83 2,2 T (m) 1.68 1.65 1,6 1,6 1,4 1,5 D (T) 77 61.32 64 63,37 42 72,00  0.61 0.64 0,625 0,62 0,59 0,63  0.87 0,85 0,84 0,88 0,86 0,85  0.93 0,90 0,92 0,90 0.90 92 L/B 3.4 3.34 3,35 3,45 3,71 3,8 B/H 2.09 2.04 1,79 2.23 1,9 2,18 H/T 1.3 1.21 1,5 1,35 1,22 1,2 PC (T) 20 20.0 20,74 21,8 15,2 20,65 Ne (cv) 240 165 240 165 165 160 KH tàu Thông số tàu PY920 70 TS PY930 78 TS PY922 78 TS PY921 43 TS PY926 99 TS PY921 15TS Lmax (m) 16.75 18,0 18,30 16,75 15.50 18,20 Ltk (m) 15.6 16,60 17,08 15,6 13.82 16,87 Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Bmax (m) 4.8 5,15 5,6 5,10 4.50 5,15 Btk (m) 4.47 4,87 5,23 4,78 4.42 4,92 H (m) 2.4 2,15 2,35 2,25 2.1 2,30 T (m) 1.6 1,7 1,72 1,80 1.75 1,84 D (T) 72 87,36 109,2 86,67 70.6 95,49  0.63 0,61 0,63 0,63 0.64 0,61  0.87 0,88 0,88 0,89 0.88 0,89  0.92 0,93 0,93 0,92 0.91 0,91 L/B 3.49 3,40 3,26 3,46 3.12 3,42 B/H 2.0 2,26 2,10 2,12 2.10 2,13 H/T 1.5 1,26 1,36 1,25 1.20 1,25 PC (T) 25 26 26 25 20 30 Ne (cv) 230 240 240 165 165 240 Từ bảng 2.1 ta thấy: - Mớn nước T có giá trị trong khoảng (1,4 T  1,84) (m) - Tỷ số H/T nằm trong khoảng (1,2  H/T  1,36) - Tỷ số L/B nằm trong khoảng (3,12  L/B  3,80) - Tỷ số B/H nằm trong khoảng (1.79  B/H  2.26) - Hệ số α nằm trong khoảng (0,84  α  0,89) - Hệ số β nằm trong khoảng (0,90  β  0,93) - Hệ số  nằm trong khoảng (0,59    0,64) 2.2.CƠ SỞ LÝ THUYẾT THIẾT KẾ TỐI ƯU TÀU CÁ XA BỜ THEO KINH NGHIỆM DÂN GIAN 2.2.1. Mục tiêu thiết kế theo quan điểm tối ưu Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Tàu thuyền là một công trình nổi, nó thường xuyên phải hoạt động trong những điều kiện sóng gió phức tạp. Vì vậy mà theo quan điểm tối ưu thì tàu không bị lật và tránh những nguyên nhân dẫn đến lật tàu, tính ổn định là điều kiện đầu tiên được đặt ra. Đối với tàu cá, tính ổn định là một vấn đề quan trọng, tàu mất ổn định sẽ lật bất ngờ gây thiệt hại lớn về người và của. Việc lựa chọn các kích thước cơ bản của tàu để cho tàu có tính ổn định tốt nhất là rất cần thiết nhưng chưa đủ vì rằng điều kiện làm việc, sinh hoạt trên tàu không cho phép điều đó bởi vì tàu lắc quá mạnh. Mục tiêu của quan điểm thiết kế tàu tối ưu là dung hòa mâu thuẫn này, tàu vừa có tính ổn định hợp lý để đảm bảo hoạt động an toàn trên biển, lại vừa có tính lắc phù hợp để việc sinh hoạt, sản xuất trên tàu được thuận tiện nhất nhằm nâng cao hiệu quả phục vụ của con tàu. Với mục tiêu như trên, ta sẽ tiến hành tính toán lựa chọn các kích thước cơ bản cho tàu thỏa mãn đồng thời điều kiện ổn định và điều kiện lắc. Phương pháp tính toán sẽ dựa vào đồ thị. Từ điều kiện ổn định của tàu ta tìm cách lập mối quan hệ giữa B/H và T B/H ≥ Ø1(T). Sau đó biểu diễn quan hệ này lên đồ thị (B/H,T). Trong đó: -Trục tung biểu thị tỷ số B/H. -Trục hoành biểu thị chiều cao mớn nước T. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Từ điều kiện lắc của tàu ta cũng lập mối quan hệ B/H và T. Sau đó cũng biểu diễn lên trục tọa độ ( B/H, T), phối hợp 2 đồ thị này để lựa chọn các kích thước cơ bản cho tàu thiết kế. Miền lựa chọn giới hạn bằng các hàm : B/H ≥ Ø1(T) và B/H ≤ Ø2(T) B/H= Ø2(T) T(m)0 B/ H B/H= Ø1(T) B/H (m) T(m)0 B/H= Ø1(T) Hình 2.1 Hình 2.2 Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Dựa vào mớn nước T của tàu được chọn trước, tỷ số B/H của tàu thiết kế được chọn thỏa mãn vùng lựa chọn nói trên. Sau khi lựa chọn được tỷ số này thì chiều dài của tàu sẽ được xác định dựa vào phương trình nổi. Con tàu có kích thước được lựa chọn thỏa mãn đồng thời hai điều kiện, điều kiện ổn định và điều kiện lắc là con tàu tối ưu cần tìm. Với con tàu này ta sẽ tiến hành kiểm tra lại một số tính năng của nó dựa vào hệ phương trình thiết kế : phương trình trọng lượng, phương trình tốc độ, phương trình sức chứa v.v.. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Chương 7: Hệ phương trình thiết kế tàu theo quan điểm tối ưu Hệ phương trình thiết kế tàu theo phương pháp truyền thống gồm 4 phương trình: phương trình trọng lượng, phương trình tốc độ, phương trình sức chứa, phương trình tính nổi. Với hệ phương trình này ta tiến hành giải một cách “mò mẫm” vì số ẩn nhiều hơn số phương trình thiết lập được, thời gian thiết kế dài, khó thực hiện. Khi thiết kế, nếu kiểm tra lại không đạt ổn định ta phải quay lại bước xây dựng nhiệm vụ thiết kế nên tốn rất nhiều thời gian, không hiệu quả. Hệ phương trình thiết kế tàu theo quan điểm tối ưu được ra đời để khắc phục được những hạn chế của phương pháp thiết kế cũ. Phương pháp thiết kế này bổ sung thêm vào hệ phương trình thiết kế truyền thống 2 phương trình mới: Phương trình ổn định và phương trình lắc. Phương trình trọng lượng: P=Pi =Pv+Pm+Pc+Pnl+Plttp+Ptt+Pbt+Pl. (2.1) Trong đó: - Pv: trọng lượng vỏ tàu. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - - Pm: trọng lượng máy chính, máy phụ, hệ trục chân vịt. - Pc: trọng lượng cá (kể cả đá và muối). - Pnl: trọng lượng nhiên liệu. - Plttp: trọng lượng lương thực, thực phẩm (kể cả nước ngọt). - Ptt: trọng lượng thuỷ thủ đoàn. - Pbt: trọng lượng dầu bôi trơn. - Pl: trọng lượng của lưới. Tất cả các trọng lượng thành phần đều được tính bằng tấn.  Phương trình nổi: P = D = .V = LBT. (2.2) Trong đó: - D: trọng lượng tổng cộng của tàu (T), lực này thẳng đứng hướng từ trên xuống, đặt tại trọng tâm tàu. - V: thể tích khối nước mà tàu chiếm chỗ (m3). - : trọng lượng riêng của nước biển (T/m3). Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - - .V: được gọi là lực nổi, lực này cân bằng với trọng lượng D của tàu. Điểm đặt của lực này nằm tại trọng tâm của khối nước mà tàu chiếm chỗ, hướng từ dưới lên.  Phương trình sức chứa: V = Vi = Vm+Vc+Vp. (2.3) Trong đó: - Vm : thể tích khoang máy. - Vc : thể tích khoang cá. - Vp : thể tích các khoang còn lại. Phương trình tốc độ: EPS = 0 33/2 C VD  . (2.4) Trong đó: - D: lượng chiếm nước (T). - V: tốc độ tàu (hl/h). - C0: hằng số hải quân. - EPS: công suất có ích trên trục chân vịt (ML). Phương trình ổn định Ổn định là một trong những tính năng hàng hải quan trọng bậc nhất của tàu. Để đảm bảo ổn định cho tàu nhất là tàu cá, là một trong những vấn đề bức thiết nhằm đảm bảo an toàn cho tàu thuyền, an toàn cho thuỷ thủ đoàn khi tàu tàu hoạt động trên biển. Muốn đánh giá một con tàu về mặt ổn định, thông thường dựa vào các tiêu chuẩn ổn định. Tiêu chuẩn ổn định là thước đo Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - cần thiết về ổn định, mức ổn định cần thiết đối với tàu đang xét. Có nhiều tiêu chuẩn ổn định khác nhau như: tiêu chuẩn vật lý (điển hình là tiêu chuẩn thời tiết của Liên Bang Nga), tiêu chuẩn thống kê (điển hình là tiêu chuẩn của tổ chức quốc tế IMO-1974), tiêu chuẩn ổn định của Đăng Kiểm Việt Nam v.v.. tất cả các con tàu thiết kế chế tạo đều phải tuân theo các tiêu chuẩn này. Tiêu chuẩn được áp dụng phổ biến nhất là tiêu chuẩn của tổ chức quốc tế IMO-1974. Trên cơ sở kết quả thống kê của gần 100 tàu bị lật vào những năm 60, đem so sánh các đồ thị ổn định của các tàu bị lật với đồ thị của các tàu tốt cùng loại rút ra được đồ thị tối thiểu với 6 điều kiện: 1. Chiều cao tâm ổn định ban đầu h00,35m. 2. Cánh tay đòn ổn định tĩnh tại 300 l300,2m. 3. Cánh tay đòn ổn định động tại 300 lđ300,055m. 4. Cánh tay đòn ổn định động tại 400 lđ400,09m. 5. Hiệu lđ40 - lđ30 0,03m. 6. Góc ứng với tay đòn ổn định tĩnh cực đại max 250÷300 Ưu điểm của tiêu chuẩn IMO là phù hợp với thực tế (nếu phương pháp thống kê chính xác), độ tin cậy khá cao, được áp dụng cho tất cả các loại tàu có boong. Tuy nhiên nó chỉ là kinh nghiệm nên thường lạc hậu, bảo thủ, không phát huy tính sáng tạo, hơn nữa 6 tiêu chuẩn này lại ngang quyền nhau, xuất phát từ một Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - công thức nên cồng kềnh, khó áp dụng, không chặt chẽ, khó phổ biến. Các tiêu chuẩn trên là các yếu tố quy định dạng đồ thị tối thiểu hay còn gọi là đồ thị Read. Đồ thị tối thiểu phân biệt: những con tàu đảm bảo ổn định khi đồ thị nằm trên đồ thi tối thiểu, còn những con tàu có đồ thị nằm dưới đồ thị tối thiểu sẽ không đảm bảo ổn định. Ngày nay, dựa vào công trình nghiên cứu của thầy PGS.TS Nguyễn Quang Minh đã khắc phục được những nhược điểm trên. 0,2 0,1 0 30  lđl l lđ Hình 2.3. Đồ thị ổn định Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Đối với tập hợp tàu nghề cá Việt Nam, sau khi tiến hành so sánh 6 tiêu chuẩn nói trên ta nhận thấy rằng tiêu chuẩn số 2 tức: l300,2m là tiêu chuẩn gay gắt nhất. Điều đó có nghĩa là trên tập hợp tàu đang xét, chỉ riêng tiêu chuẩn này là bao hàm tất cả các tiêu chuẩn còn lại. Tàu nghề cá thỏa mãn tiêu chuẩn này, là thỏa mãn tất cả các tiêu chuẩn định ra trong hệ tiêu chuẩn IMO-1974. Từ tiêu chuẩn này, qua các bước biến đổi tính toán dẫn về tỷ lệ B/H giới hạn, thầy PGS.TS Nguyễn Quang Minh đã rút ra được kết quả là: B/H 10 229 B H B     (Tiêu chuẩn Nguyễn Quang Minh) Như vậy, tàu thỏa mãn tiêu chuẩn này sẽ đảm bảo ổn định tương đương với tiêu chuẩn IMO. Phương trình lắc - Lắc là chuyển động mang tính chu kỳ của tàu, xuất hiện khi tàu chạy trên sóng hoặc trên nước tĩnh. Dao động lắc của tàu bao gồm: lắc ngang, lắc dọc, lắc đứng v.v.. trong các loại dao động lắc trên, dao động lắc ngang là nguy hiểm nhất. - Các chuyển động ở dạng lắc ngang, lắc dọc, lắc đứng với biên độ, cường độ thay đổi tạo nên cảm giác khó chịu cho người làm việc trên tàu, giảm tốc độ tàu, gây nên việc phủ nước mặt boong làm ướt hàng hoá, ảnh hưởng sự làm việc của máy móc, sức Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - bền thân tàu. Yêu cầu đặt ra cho các tàu là có tính đi biển tốt: lắc êm, gia tốc chuyển động không lớn, không bị lật khi tàu chạy trên sóng đuổi hoặc cắt chéo hướng sóng, nước không phủ lên boong. - Biện pháp khắc phục: Lắc là một thuộc tính của tàu nên không đặt vấn đề là xoá bỏ hoàn toàn. Để hạn chế hậu quả của dao động lắc thì chỉ có thể tìm cách dung hoà hợp lý các mâu thuẫn, bằng cách tạo ra các mômen ngược với chiều lắc như: dùng các thiết bị thụ động sẵn có trên tàu (vây giảm lắc,két nước giảm lắc). Ta có thể làm cho tàu lắc êm hơn bằng cách tăng chu kỳ lắc nhưng tính ổn định của tàu không cho phép làm điều đó. Nhiệm vụ của người thiết kế là dung hoà hợp lý mâu thuẫn này. Theo lý thuyết tàu, chu kỳ lắc của tàu được xác định theo công thức: τθ = 0h CB . (2.5) Trong đó: + τθ: chu kỳ lắc ngang của tàu. + C: hệ số quán tính. + B: chiều rộng tàu. + h0: độ cao tâm ổn định ban đầu. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - chương 8: Trình tự tính toán thiết kế tối ưu tàu đánh cá xa bờ Theo thực tế tìm hiểu đội tàu nghề cá xa bờ tỉnh Phú Yên và theo số liệu của Chi Cục Bảo Vệ Nguồn Lợi Thuỷ Sản Phú Yên cung cấp thì tàu cá Phú Yên tương đối hoàn chỉnh, phù hợp với sóng gió và luồng lạch ở Phú Yên, ít xảy ra tai nạn do tính năng kỹ thuật và đã đem lại hiệu quả kinh tế cao trong sử dụng. Nhằm nâng cao chất lượng của con tàu được thiết kế và để tiếp nhận những ưu điểm của tàu mẫu dân gian hiện nay, ta tiến hành chọn một số thông số cho tàu thiết kế dựa vào tàu mẫu, một số thông số khác sẽ được lựa chọn dựa vào cơ sở lý luận. Với cách tiến hành này tàu được thiết kế ra sẽ khắc phục được những nhược điểm vốn có đồng thời phát huy được những ưu điểm của tàu mẫu. Trước hết cần lựa chọn một số thông số cơ bản của tàu, việc lựa chọn này sẽ dựa vào hệ thống tàu mẫu của tập hợp tàu nghề câu cá ngừ đại dương Phú Yên đồng thời kết hợp với những lý luận mang tính chất lý thuyết. Sau đây là phần trình bày cơ sở lý thuyết để lựa chọn các yếu tố cơ bản cho tàu. 1. Lựa chọn mớn nước T Mớn nước T là một trong những kích thước cơ bản của tàu. Mớn nước T phụ thuộc vào nhiều yếu tố, trong đó điều kiện tự Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - nhiên nơi mà tàu sẽ hoạt động là yếu tố quan trọng nhất. Qua thực tế tìm hiểu được biết hầu hết các luồng lạch, cảng cá tại Phú Yên có độ sâu khá lớn. Theo số liệu thống kê được từ thực tế các tàu câu cá ngừ đại dương ở Phú Yên có mớn nước T nằm trong khoảng 1,401,84(m). Như vậy, để phù hợp với nhiệm vụ thư thiết kế là tàu câu cá ngừ đại dương, hoạt động xa bờ thì chọn mớn nước T nằm trong khoảng 1,40T1,84(m). 2. Lựa chọn tỷ số H/T Tỷ số H/T có ảnh hưởng đến tính ổn định và sức cản của tàu. Khi lựa chọn tỷ số này cần chú ý đến một số điểm sau: - Bảo đảm đủ mạn khô thoả mãn yêu cầu qui phạm. - Đủ lực nổi dự trữ. - Đủ dung tích của tàu. - Chú ý đến tính ổn định của tàu. * Nếu giữ nguyên mớn nước T, tăng chiều cao mạn tàu H thì: - Tính ổn định của tàu tăng. - Giảm bớt tình trạng nước phủ boong tàu. - Chiều cao mạn khô tăng, lực cản do gió tác dụng vào tàu tăng không có lợi cho tàu về mặt tốc độ và ổn định. - Trọng tâm của tàu bị nâng cao, ảnh hưởng đến tính ổn định ban đầu của tàu. - Gây khó khăn trong thao tác khai thác. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - * Nếu giữ nguyên mớn nước T, giảm chiều cao mạn H: - Trọng tâm của tàu tương đối thấp, ổn định ban đầu của tàu được tăng lên. - Lực cản do gió tác dụng vào tàu giảm. - Thuận tiện trong khai thác đánh bắt. - Chiều cao mạn khô thấp nên nước phủ boong tàu. Điều này rất nguy hiểm vì tàu hoạt động xa bờ trong điều kiện sóng gió hết sức phức tạp. * Nếu giữ nguyên H, giảm mớn nước T của tàu: sức cản tác dụng vào tàu giảm, tốc độ của tàu tăng lên. Tuy nhiên tính ổn định cũng như tính lắc của tàu sẽ giảm mạnh. Điều này rất nguy hiểm không thể chấp nhận được. * Nếu giữ nguyên H, tăng mớn nước T của tàu: sẽ có lợi về cả hai mặt ổn định và lắc. Tuy nhiên mớn nước T của tàu bị khống chế bởi điều kiện tự nhiên nơi mà tàu hoạt động. Theo số liệu thống kê một số tàu mẫu ở Phú Yên, tỷ số H/T có giá trị nằm trong khoảng 1,2H/T1,36. 3.Lựa chọn hệ số thể tích nước chiếm  Hệ số  được xác định:  = LBT V . (2.6) Trong đó: - V: thể tích chiếm nước của con tàu (m3). Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - - L,B,T: chiều dài, chiều rộng và chiều chìm của tàu (m). Cũng như hệ số , hệ số  có ảnh hưởng lớn đến các tính năng của tàu, đặc biệt đối với tàu cá cần sức chở lớn. Nếu hệ số  lớn thì sức cản tác dụng vào tàu sẽ lớn, công suất có ích của tàu bị giảm, nhưng bù lại sức chở của tàu sẽ tăng lên. Khi hệ số  lớn thì bán kính ổn định ngang r0 của tàu giảm (r0= T B   12 22 ), đồng thời cũng làm giảm cao độ tâm nổi ban đầu ZC0 (ZC0 = T   ) và chiều cao tâm ổn định ban đầu h0 giảm (h0 = r0 + ZC0 - Zg). Điều này làm cho tính ổn định của tàu xấu đi không thể chấp nhận được. Ngược lại: Khi hệ số  bé thì tính ổn định của tàu tăng lên, sức cản của tàu giảm, tốc độ của tàu tăng nhưng sức chở của tàu giảm, không đáp ứng được yêu cầu thực tế trong nhiệm vụ thư. Đối với tàu câu cá ngừ đại dương, hoạt động xa bờ, thời gian một chuyến biển dài, do đó cần sức chở tương đối lớn để có thể chở được nhiều sản phẩm đánh bắt, chứa đủ lương thực, thực phẩm, nhiên liệu dự trữ v.v.. kèm theo cho một chuyến biển. Vậy hệ số  được chọn tương đối lớn. Để bù lại việc tính ổn định của tàu bị giảm, ta sử dụng các biện pháp như tăng hệ số diện tích mặt đường nước  hoặc tăng chiều rộng B của tàu. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Theo số liệu thống kê một số tàu mẫu ở Phú yên, hệ số  có giá trị nằm trong khoảng 0,590,64. 4.Lựa chọn hệ số diện tích mặt cắt ngang  Hệ số  được xác định:  = BT  . (2.7) Trong đó: - : diện tích mặt cắt ngang (m2). - B: chiều rộng của tàu (m). - T: chiều chìm của tàu (m). Hệ số  ít ảnh hưởng đến tính ổn định cũng như tính lắc của tàu, nên ở đây hệ số  được chon dựa theo hệ thống tàu mẫu ở Phú yên. Theo số liệu thống kê ở bảng 2.1 hệ số  có giá trị nằm trong khoảng 0,900,93. Giá trị phổ biến nhất hiện nay là:  = 0,92. 5. Lựa chọn hệ số diện tích mặt đường nước  Hệ số  được xác định:  = LB S . Trong đó: - S: diện tích mặt đường nước (m2). - L: chiều dài tàu (m). - B: chiều rộng tàu (m). Hệ số  có ảnh hưởng nhiều đến một số tính năng của tàu. Nếu hệ số  lớn thì bán kính ổn định ngang ban đầu r0 (r0= T B   12 22 ) sẽ lớn, lúc này tính ổn định của tàu sẽ tăng. Mặt khác, khi hệ số  lớn Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - thì diện tích S sẽ tăng lên, lúc này mặt boong được mở rộng thuận tiện cho thao tác đánh bắt và đi lại trên tàu. Tuy nhiên lúc này tính ổn định hướng của tàu sẽ giảm. Ngược lại: Nếu hệ số  quá bé sẽ ảnh hưởng đến nhiều tính năng của tàu, đặc biệt là tính ổn định. Lúc này tính ổn định của tàu sẽ giảm, điều này không thể cho phép đối với tàu cá. Khi  nhỏ diện tích mặt boong bị thu hẹp, không thuận tiện trong thao tác đánh bắt, đi lại trên tàu nhưng trên cơ sở vẫn ổn định cho tàu. Theo số liệu thống kê một số tàu mẫu ở Phú Yên, ta thấy hệ số  nằm trong khoảng 0,84   0,89. 6. Lựa chọn các kích thước cơ bản của tàu theo điều kiện ổn định Phương trình ổn định của tàu được viết: B/H 10 229 B H B     (2.8). Ta có thể viết lại (2.8) như sau: B/H  . 10 )/()/(229 TTHHB  TTH HB   )/(210 29 / = y1. (2.9) Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Ta biết rằng miền xác định của công thức (2.8) theo công trình nghiên cứu của thầy PGS.TS Nguyễn Quang Minh là 1,75B/H2,75. Do đó miền xác định của hàm số y1 là: 1,75y12,75. Từ biểu thức này ta có thể nhận thấy tỷ số B/H và mớn nước T tỷ lệ nghịch. Nghĩa là khi tăng giá trị mớn nước T thì tỷ số B/H sẽ giảm. Ta có thể biểu diễn quan hệ này lên hệ trục (B/H;T) như hình 2.4 Hình 2.4 Với mớn nước T1 được chọn trước, để tàu thoả mãn điều kiện ổn định thì tỷ số B/H được chọn sao cho: B/H = m  ,1m . Ví dụ điểm M. Trong đó ,1m là nghiệm của phương trình: B/H = . )/(210 29 1TTH  7. Lựa chọn các kích thước cơ bản của tàu theo điều kiện lắc Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Theo lý thuyết tàu, chu kỳ lắc ngang của tàu được xác định:     0h CB  h0   2 22  BC (2.10) Trong đó: - h0: là độ cao tâm ổn định ban đầu h0 = r0 +ZC0 - Zg = .... 12 22 HT T B      (2.11) - C = (0,780,82): là hệ số quán tính. Thay h0 vào (2.10) ta được:         222 2 2 2 2 2 22 ./// 12 TTHHB C TTHTT T H H B                                   THTCTHHB / 12 // 2 22 22      2/1 2 22 2 12 / )/(                         T C TH TH H B     = y2 (2.12) Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Từ biểu thức trên ta có thể nhận thấy tỷ số B/H và T tỷ lệ thuận nhau nhưng khi T tăng đến một giá trị tới hạn (Tth) nào đó thì biểu thức trên vô nghiệm. Trong phạm vi khảo sát những giá trị T của đề tài này thì biểu thức trên luôn luôn có nghiệm (T<Tth), điều này sẽ được minh chứng ở phần tính toán cụ thể sau. Có thể biểu diễn quan hệ này lên hệ trục toạ độ (B/H;T) như hình vẽ 2.5. Với mớn nước được chọn T=T1 thì để tàu thoả mãn điều kiện lắc tỷ số B/H phải được lựa chọn sao cho thoả mãn điều kiện là: B/H = m1 ,1m . Ví dụ điểm N. Trong đó: ,1m là nghiệm của phương trình:      2/1 12 22 2 12 / )/(                         T C TH TH H B     (2.13) T(m) B/H 2,75 T10 Hình 2.5 m 1,75 mi N Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 8. Lựa chọn tỷ số B/H cho tàu tối ưu Để tàu thiết kế ra được tối ưu, đáp ứng được yêu cầu đã đặt ra, thì các kích thước cơ bản của tàu phải được lựa chọn trong vùng giới hạn của các đường y1,y2 và B/H =1,75; B/H=2,75. Theo số liệu thống kê tàu mẫu ở Phú Yên tỷ số B/H có giá trị nằm trong khoảng: (1,79  2,76). 9. Lựa chọn chiều dài L/B cho tàu thiết kế Chiều dài tàu được chọn bị khống chế bởi điều kiện luồng lạch, bến bãi nơi mà tàu hoạt động. Chiều dài L không nên quá dài để tăng tính cơ động cho tàu. Nhưng chiều dài tàu quá bé thì tính ổn định hướng của tàu sẽ giảm. Theo số liệu thống kê hệ thống tàu mẫu ở Phú Yên ta thấy tỷ số L/B của tàu câu có giá trị nằm trong khoảng: 3,12 L/B 3,80. Từ phương trình nổi (2.2): P = D = .V = LBT =  3 2 2 2 2 T T H H B B L  .  L/B = 322 1 )/( 1 )/( 1 TTHHB D  . (2.14) Trong đó:  = 1,025 (T/m3) là trọng lượng riêng của nước biển. Dựa vào lượng cá đánh bắt (kể cả đá và muối) trong nhiệm vụ thư ta sẽ xác định được lượng chiếm nước D và từ đó tìm ra được chiều dài của tàu. 10. Kiểm tra phương trình trọng lượng: Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Phương trình trọng lượng được viết như sau: P =Pi =Pv+Pm+Pc+Pnl+Plttp+Ptt+Pbt+Pl. Ta tiến hành xét từng trọng lượng thành phần: - Tính Pv: Trọng lượng vỏ tàu Pv được tính theo công thức gần đúng của Herner Verhosek: Pv = P(LBT). (2.16) Trong đó: L,B,T: là các kích thước cơ bản của tàu (m). P: là khối lượng thân tàu trên một đơn vị thể tích thân tàu (T/m3). Giá trị này được tính ở phần sau. - Tính Pm: Trọng lượng máy Pm (kể cả hệ trục tàu) được tính theo công thức gần đúng sau: Pm =n.Ne. (2.17) Trong đó: n: là khối lượng đơn vị tính theo công suất máy (T/ml). Ne: công suất máy chính (Ml). Theo đề nghị của Simpson, đối với tàu cá thì khối lượng máy có thể lấy gần đúng như sau: Pm = 2MNe. (2.18) Với: MNe: là khối lượng của máy chính (T). Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - + Tính Pnl: Trọng lượng nhiên liệu được tính theo công thức gần đúng sau: Pnl = . 10001000 2 tN q v l N q ee  (2.19) Trong đó: t: là thời gian đánh bắt (h). q: lượng tiêu hao nhiên liệu của máy chính (kg/ml.h). l: khoảng cách giữa ngư trường và bến (hl). V: tốc độ tàu (hl/h). Ne: công suất máy chính (ml). Ne = m tN  . (2.20) Với: Nt = 0 33/2 . C VD : Là công suất trên trục chân vịt. C0: là hằng số Hải Quân. Đối với tàu cá C0 = (100200) m: là hiệu suất truyền động, đối với tàu cá truyền động gián tiếp qua hộp số có thể lấy m = 0,95. - Tính Pbt: Lượng dầu bôi trơn được tính theo công thức gần đúng sau: Pbt = (0,020,06)pnl. (2.21) Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - - Tính Ptt: Trọng lượng toàn bộ thuỷ thủ đoàn (kể cả hành lý mang theo) được tính như sau: Ptt = 0,07i (T). (2.22) Trong đó: i: là số thuỷ thủ. 0,07: là trọng lượng bình quân của mỗi thuỷ thủ (T). - Tính Plttp: Khối lượng lương thực, thực phẩm (kể cả nước ngọt) được tính dựa vào biên chế thuyền viên, thời gian đánh bắt và định mức cho từng người. Plttp = it   3032  (T). (2.23) Với: t: là thời gian một chuyến biển. Định mức 1 ngày 30 lít nước và (23) kg lương thực, thực phẩm cho 1 thuỷ thủ. - Tính Pl: Trọng lượng lưới phụ thuộc vào kích cỡ của tàu. Ở đây ta tính Pl dựa vào hệ thống tàu mẫu. Vậy với giá trị các tải trọng thành phần được tính ở trên thay vào phương trình trọng lượng để kiểm tra, sau đó so sánh với giá trị lượng chiếm nước D được tính theo lượng cá đánh bắt Pc. 11. Kiểm tra phương trình tốc độ Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Kiểm tra phương trình tốc độ của tàu theo công thức Hải Quân. EPS = 0 33/2 C VD =       0 33/2322 ../// C VTTHHBBL =>     4/3 23/43/23/23/23 0 //         TTHBLV CEPS H B  (2.24) Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - chương 9: XÁC ĐỊNH CÁC KÍCH THƯỚC CHỦ YẾU VÀ CÁC HỆ SỐ ĐƯỜNG HÌNH LÝ THUYẾT CỦA TÀU 2.3.1.Lựa chọn mớn nước T(m) Như trình bày ở phần 2.2.3, mớn nước T phụ thuộc rất nhiều vào điều kiện tự nhiên của vùng tàu hoạt động. Căn cứ vào yêu cầu của nhiệm vụ thư sức chở của tàu Pc=28 tấn, ta đem so sánh với hệ thống tàu mẫu (bảng 2.1) có sức chở gần với tàu thiết kế thì mớn nước T có giá nằm trong khoảng 1,6  T 1,84(m). + Pc=25 tấn; T=1,6(m) là của tàu PY-9207. + Pc=26 tấn; T= 1,70(m) là của tàu PY-93078. + Pc= 30 tấn; T= 1,84(m) là của tàu PY-92115. Qua thực tế tìm hiểu và phân tích tàu mẫu tôi nhận thấy rằng mớn nước T=1,7(m) là phù hợp với luồng lạch và cảng cá mà tàu ra vào. Vậy giá trị mớn nước T sẽ được chọn là: T=1,7(m). 2.3.2. Lựa chọn tỷ số H/T Tỷ số này có ảnh hưởng đến tính ổn định và sức cản của tàu. Theo số liệu thống kê tàu mẫu tỷ số H/T có giá trị nằm trong khoảng 1,20 H/T 1,36. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Chọn H/T=1,25. 2.3.3. Lựa chọn hệ số thể tích nước chiếm  Căn cứ vào nhiệm vụ thư thiết kế, trên cơ sở phân tích như phần 2.1 ở trên ta tiến hành lựa chọn hệ số  theo hệ thống tàu mẫu. Theo hệ thống tàu mẫu nghề câu ở Phú Yên hệ số  nằm trong khoảng: 0,59  0,64 (bảng2.1). Tính các trọng lượng thành phần * Từ phương trình trọng lượng của tàu : D = ∑PI = PV + Pm + PC + Pnl + Plttp+ Ptt+ Pl + Ppt Theo sổ tay kỹ thuật đóng tàu: Tập I, tr. 16 ta có : D PC   CPD  Trong đó :  : hệ số tải trọng của tàu cá ; ).4,03,0(  Chọn = 0,345.  10.81 345,0 28 D (T) * Tính các trọng lượng thành phần + Tính Pm: Từ nhiệm vụ thư: sức chở của tàu Pc=28 (T); V= 9 (hl/h). Ta có: Nt = 0 33/2 C VD = )(137 100 910.81 33/2 ML . Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - )(1.162 98,0.88,0.98,0 137 .. * ML NN N hsmtt t t t e   . Với: t = 0,98 là hiệu suất trên trục. mt = 0,88 là hiệu suất môi trường. hs = 0,98 là hiệu suất hộp số. Ne = dte KN * . Với Kdt: là hệ số dự trữ Kdt = (1,1  1,2). Chọn Kdt=1,12.  Ne = 162,11,12 = 182 (ML). Vì máy chính còn phải lai hệ thống thiết bị phụ và tàu làm việc với khoảng cách ngư trường lớn, trong điều kiện sóng gió phức tạp nên cần dự trữ công suất lớn. Vậy ta chọn máy chính là động cơ: 6LAAE có công suất định mức Ne = 240(ML), do hãng YANMAR của Nhật sản xuất làm máy chính cho tàu. Động cơ chính có khối lượng Me = 1820(kg) =1,82 (T). Khi đó: Pm= 2Me = 2 1,82 = 3,64(T). + Tính Pnl: Pnl = . 10001000 2 tN q v l N q ee  Trong đó: l: là khoảng cách giữa ngư trường và bến. l = 150(hl). t: thời gian một chuyến biển, tính trung bình một ngày tàu di chuyển 8 giờ thì: t = 186=108(h). Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - q: lượng tiêu hao nhiên liệu của máy chính q =175(g/ml.h) = 0,175(Kg/ml.h)  Pnl = )(90,5108240 1000 175,0 0,9 150 240 1000 175,0.2 T + Tính Pbt: Pbt = (0,020,06)Pnl. Chọn Pbt = 0,03Pnl.  Pbt = 0,035,90 = 0,18(T). + Tính Ptt: Ptt = 120,07 = 0,84(T). + Tính Plttp: Plttp = 1218(30+2,5) = 7(T). + Tính Pl: Dựa vào tàu mẫu có sức chở Pc gần với sức chở của tàu thiết kế thì trọng lượng thiết bị đánh bắt: Pl = 1.2 (T). + Tính Pv: Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Trọng lượng vỏ tàu (pv) được tính theo công thức gần đúng của Helnel Verhosek như sau: Pv = P(LBT). Hay có thể viết dưới dạng: Pv = P(LBTH/T) = P T HD P T HV   Trong đó: : trọng lượng riêng của nước biển.  = 1,025 (T/m3 ) : hệ số thể tích nước chiếm. P: khối lượng của tàu trên một đơn vị thể tích thân tàu (T/m3). Hệ số P này có thể xác định bằng công thức thực nghiệm sau: P =   n iLBHP n Pi   00 )/( . (2.26) Với: P0/(LBH)0i : Là khối lượng vỏ tàu trên một đơn vị thể tích thân tàu của tàu mẫu thứ i. Theo số liệu tính toán cho một số tàu câu của sở thuỷ sản Phú yên thì hệ số P khi tính toán theo công thức (2.26) sẽ có giá trị là: P = 0,220 (T/m3). Với  = 1,025(T/m3); H/T = 1,25. Khi đó ta có: Pv = 0,220 25,1 .025,1 10,81    = 0,220 25,1.025,1 10,81  vp . Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Mà phương trình trọng lượng: D =Pi =Pv+ Pm+Pc+Pnl+Plttp+Ptt+Pbt+Pl.  Pv = D-(Pm+Pc+Pnl+Plttp+Ptt+Pbt+Pl). Pv = 81.10 - (3,64+28+5,90+7+0,84+0,18+1,2) = 34,49(T).   = 0,220 63,025,1 49,34025,1 10,81  . Vậy  = 0,63. Như vậy trong dãy số  = 0,590,64 (Thống kê tàu mẫu Phú Yên) ta chọn được một và chỉ một hệ số  = 0,63 để khi thiết kế theo phương pháp tối ưu nó thoả mãn điều kiện về bước kiểm tra trọng lượng tàu thiết kế. Vì trong phương trình trọng lượng chỉ có Pv là phụ thuộc vào , còn tất cả các thành phần còn lại không phụ thuộc . 2.3.4.Lựa chọn hệ số diện tích mặt cắt ngang  Hệ số  của tàu câu Phú Yên nằm trong khoảng: 0,90   0,93. Hệ số này ít ảnh hưởng đến tính năng của tàu. Chọn  = 0,91. 2.3.5. Đồ thị lựa chọn Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - * Lựa chọn tỷ số B/H : Theo điều kiện ổn định với H/T =1,25 và T =1,7(m). Điều kiện ổn định được viết lại như sau: y1 = TTH )/(210 29   B/H. y1 = T5,210 29   B/H. Để xác định tỷ số B/H = f(T) ta khảo sát một số giá trị T điển hình. + T = 1,4m  B/H = 2,14 + T = 1,6m  B/H = 2,07 + T = 1,7m  B/H = 2,03 + T = 1,75m  B/H = 2,01 + T = 2,0m  B/H = 1,93 Miền xác định của hàm số y1 là 1,75 y1 2,75. Do đó với mớn nước Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - T =1,7(m) được chọn trước thì tỷ số B/H được chọn sao cho thoả mãn điều kiện ổn định, tức là: 1,75 B/H 2,75. Theo số liệu thống kê của tàu mẫu Phú Yên tỷ số B/H có giá trị nằm trong khoảng: (1,79  2,26). Ta có: 1,79  H B  2,26 (Thống kê tàu mẫu). ( * ) 1,75  H B  2,75 (Kết quả nghiên cứu của PGS–TS Nguyễn Quang Minh). Với mớn nước T = 1,7 (m) chọn trước thì tỷ số B/H được chọn sao cho thỏa mãn điều kiện ( * ). Ta chọn: B/H = 2,1. * Lựa chọn chiều dài L cho tàu: Từ phương trình nổi D = .V = LBT Hay D =  3 2 2 2 2 T T H H B B L  .  L/B = 322 1 )/( 1 )/( 1 TTHHB D  =       71,37,1.25,1.10,2.63,0.025,1 10,81 322  Vậy L/B = 3,71. Giá trị này thoả mãn điều kiện đang xét là: 3,12 L/B 3,8. Do đó các yếu tố hình học cơ bản của tàu thiết kế là: 71,3 B L L = 16,54(m) Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 1,2 H B B = 4,46(m) 25,1 T H  T = 1,7(m) 7,1T H = 2,125(m) 63,0 δ = 0,63 91,0 β= 0,91 * Lựa chọn hệ số diện tích mặt đường nước  Theo lý thuyết tàu, chu kỳ lắc ngang của tàu được xác định theo công thức: H T B T CB h CB         22 0 12 => 2 22 2 22 2 12 T T H H B CH T B T                  (2.27) Với: C = (0.780.82): Hệ số quán tính. Chọn C = 0,8.  : hệ số độ cao trọng tâm tương đối được lấy giá trị ( 0,70,8). Chọn  = 0,75. B = 4,46 (m): chiều rộng tàu. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - H =2,125 (m): chiều cao mạn tàu. T = 1,7 (m): mớn nước tàu. : chu kỳ lắc ngang của tàu. - Khi  = 4(s) thay các giá trị trên vào (2.27) ta được phương trình: 1,553 +0,9752 -0,689 -1,505 = 0 Giải phương trình này ta được  = 0,94 không thuộc khoảng (0,840,89) - Khi  = 4,5(s) ) thay vào phương trình (2.27) ta được phương trình: 1,553 +0,9752 - 0,522 -1,400 = 0 Giải ra ta được  = 0,90 không thuộc khoảng (0,840,89) - Khi  = 5(s) thay vào phương trình (2.27) ta được phương trình: 1,553 +0,9752 –0,402 - 1,324 = 0 Giải ra ta được  = 0,86 thuộc khoảng (0,840,89) Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Để đảm bảo điều kiện ổn định cho tàu tối ưu thì hệ số  được chọn phải nằm trong khoảng đang xét: 0,84  0,89. Vậy trong 3 trường hợp trên chỉ có  = 5(s) nhận được giá trị  thoả mãn điều kiện đang xét:(0,840,89). Do đó ta chọn hệ số  = 0,86 cho tàu thiết kế. Mặt khác theo công thức (2.12) với điều kiện lắc ta có:      2/1 2 22 2 12 / )/(                         T C TH TH H B     = y2 - Khi  = 4 (s);  = 0,94; =0,63; C = 0,8;  = 0,75; H/T = 1,25; Thay các giá trị trên vào (2.12) ta được: 2/1 8,2 41,5      TH B + T = 1,3m  B/H = 1,90 + T = 1,4m  B/H = 1,96 + T = 1,6m  B/H = 2,12 + T = 1,7m  B/H = 2,21 + T = 1,8m  B/H = 2,32 Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - + T = 2,0m  B/H = 2,6 - Khi  = 4,5(s);  = 0,90; =0,63; C = 0,8;  = 0,75; H/T = 1,25; 2/1 30,3 37,7      TH B + T = 1,3m  B/H = 1,91 + T = 1,4m  B/H = 1,96 + T = 1,6m  B/H = 2,08 + T = 1,7m  B/H = 2,15 + T = 1,8m  B/H = 2,21 + T = 2,0m  B/H = 2,38 - Khi  =5(s);  = 0,86; =0,63; C = 0,8;  = 0,75; H/T = 1,25; 2/1 78,3 3,9      TH B + T = 1,3m  B/H = 1,93 + T = 1,4m  B/H = 1,97 Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - + T = 1,6m  B/H = 2,06 + T = 1,7m  B/H = 2,10 + T = 1,8m  B/H = 2,16 + T = 2,0m  B/H = 2,28 * Kiểm tra phương trình tốc độ EPS = 0 33/2 C VD =       0 33/2322 ../// C VTTHHBBL  4/3 23/43/23/23/23 0 )/()/(       TTHBLV CEPS H B  = y3 (2.28). Với EPS: là công suất có ích trên trục chân vịt: EPS = Nt = 137(ml). C0 = 100; L/B = 3,71; H/T = 1,25; V= 9(hl/h);  = 0,63;  = 1,025(T/m3 ); Thay các giá trị trên vào (2.28) ta được: 4/3 2 80,7     TH B = y3 Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - + T = 1,4m  B/H = 2,81 + T = 1,6m  B/H = 2,30 + T = 1,7m  B/H = 2,10 + T = 1,8m  B/H = 1,93 + T = 2,0m  B/H = 1,65 Biểu diễn cả 3 hàm y1, y2, y3 lên cùng một hệ trục toạ độ (B/H;T) ta được đồ thị lựa chọn như hình vẽ 2.6. Với T= 1,7(m) và V= 9(hl/h) thì ta chỉ chọn được một con tàu có kích thước là: Do đó các yếu tố hình học cơ bản của tàu thiết kế là : L =16,54m; B = 4,46m; H =2,125m; T =1,7m; L/B = 3,71; B/H = 2,10; H/T = 1,25;  = 0,86;  = 0,90;  = 0,63; Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 32 1 y y 1.71.4 ÑOÀ THÒ LÖÏA CHOÏN 0 1 1 1.75 2.10 2 2.75 s s V = 9hl/h B/H 3 1.6 21.84 T(m) y Vuøng löïa choïn toái öu 1.7 Hình 2.6: Đồ thị lựa chọn. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - chương 10: THIẾT KẾ ĐƯỜNG HÌNH TÀU Hiện nay có nhiều phương pháp xây dựng đường hình tàu, mỗi phương pháp có những ưu nhược điểm riêng. Trong phạm vi thiết kế của đề tài này, tôi chọn phương pháp xây dựng đường hình dựa trên tàu mẫu và điều chỉnh cho phù hợp với các thông số kích thước đã chọn, đồng thời đáp ứng đúng và đủ các yêu cầu đặt ra trong nhiệm vụ thư. Khi đó ta có bản vẽ đường hình trên hình 2.7. Từ bản vẽ đường hình trên ta tiến hành đo và thiết lập bảng toạ độ đường hình và cho kết quả ở bảng 2.3. Bảng 2.3: Bảng toạ độ đường hình. Nữa chiều rộng Chiều cao ĐN Sư ờn ĐN 0 ĐN 1 ĐN 2 ĐN 3 ĐN4 ĐN 5 ĐN 6 Boon g MC S CD 0 CDI CDI I CDIII CDI V Boon g MC S 0 - - - - - - 146 6 18951966169 8 169 8 169 8 1729 - 2591285 6 0.5 - - - - 1734185 5 20272080121 2 121 2 121 2 1347 - 2471273 5 Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 1 - - - 17641872196 0 20952145895 895 8951038 244 3 2350262 0 2 - - 176 3 188 2 19592023207 9 22002216335 335 335490 184 4 2196243 8 3 154 4 17 4 4 190 9 198 5 2042103215 0 22282246 -3 -3 -3 155 146 9 2096233 7 4 167 7 182 5 194 3 202 1 20852150219 7 22492266 -51 -51 -51 59 127 0 2061234 2 5 160 8 181 7 195 0 205 1 21072166223 0 22612279 -11 -11 -11 100 117 7 2107240 5 6 - 180 1 193 0 201 0 20812142219 2 22662292 46 46 46 167 116 0 2219250 4 7 - 167 1 179 8 189 0 19572021211 7 22612295101 101 101350 176 6 2411266 5 8 - 119 1 147 0 165 3 17541871196 8 22192292157 157 137944 219 2 2641292 2 9 - 357 61483710721320155 4 20582109212 583 133 1 1938 - 2992326 0 9.5 - 176 276410594811 101 4 18261882240 119 0 198 9 2775 - 3176343 6 10 - - - - - - 15511511272170 0 247 3 364 0 - - 3369364 0 Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 2.1. TÍNH TOÁN CÁC YẾU TỐ ĐƯỜNG HÌNH LÝ THUYẾT TÀU 2.5.1. Tính toán và vẽ các yếu tố thuỷ lực Đường cong thuỷ lực biểu diễn các trị số tính năng của tàu ở trạng thái ứng với mớn nước bất kỳ. Để thuận lợi và chính xác các yếu tố thuỷ lực của tàu sẽ được tính theo phương pháp gần đúng theo quy tắc hình thang. Tính thuỷ lực của tàu bao gồm các yếu tố : S, V, Xc, Xf , Zc, , , , R0, r0.  Diện tích mặt đường nước: S (m2) S = 2   2/1 2/1 10 ) 2 ...(2 S yy yyyLydx non (2.29) Trong đó: L = n L + n: số khoảng sườn lý thuyết. + L: chiều dài thiết kế. + S: diện tích hiệu đính ở đầu lái và mũi. + yi: tung độ của sườn. Thể tích nước chiếm: V (m3) V =  mT mm SSSSSTsdx0 010 )2...( (2.30) Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Trong đó: + Sm: diện tích mặt đường nước tương ứng. + T: khoảng cách các mặt đường nước, T= m T + m: số mặt đường nước. Các hệ số hình dáng vỏ tàu: Hệ số thể tích nước chiếm: iii i TBL V (2.31) Hế số diện tích mặt đường nước: ii i BL S (2.32) Hệ số đường nước mặt cắt ngang: ii ni TB   (2.33) Hoành độ trọng tâm diện tích mặt đường nước: XF (m) Xf = i Sioy S M (2.34) Trong đó: MSioy: là mômen tĩnh của diện tích đối với oy. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - MSioy =    2/ 2/ 46372819010 2 )(2)(4)(6)(8)(102 L L Sioy MyyyyyyyyyyLxydx Với:  MSioy : là mômen tĩnh hiệu đính. (2.35) Tính toạ độ tâm nổi: Zc, Xc (m) + Cao độ tâm nổi: ZCi = i Vixoy V M (2.36) + Hoành độ tâm nổi: Xci = i Viyoz V M (2.37) Trong đó: Mvixoy - mômen tĩnh của thể tích Vi đối với mặt phẳng toạ độ xoy và được tính theo công thức: MVixoy =    mT mmmzmm SSmSSmSSTdZS0 01212 2)1(...2 (2.38) MViyoz - mômen tĩnh của thể tích Vi đối với mặt phẳng toạ độ yoz và được tính theo công thức: Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - MViyoz =   mT FmmFFmmFFzFmm XSXSXSXSXSTdXS0 001100 2..... (2.39) Bán kính ổn định ngang: r0 (m) r0 = i x V I (2.40) Trong đó: Ix: Là mômen quán tính của diện tích MĐN đối với trục x Ix = x L L I yy yyyLdxy        2/ 2/ 3 10 3 03 10 3 1 3 0 3 2 ..... 3 2 3 2 (2.41) Với Ix: là phần hiệu đính ở đầu mũi và lái. Bán kính ổn định dọc: R0 (m) R0 = i y V I (2.42) Trong đó : Iy: Là mômen quán tính của diện tích MĐN đối với trục y và được tính theo công thức: Iy=2      2/ 2/ 4637 2 28 2 19 2 010 2 32 )()(2)(3)(4)( 2 5 2 L L y IyyyyyyyyyyLydxx (2 .43 Với Iy: Là phần hiệu đính ở đầu mũi và lái. Dựa vào các công thức trên ta tiến hành tính toán và cho kết quả ở bảng 2.4. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Bảng 2.4: Các yếu tố tĩnh thuỷ lực. Mặt đường nướcT T Yếu tố Đ V 0 1 2 3 4 5 6 01 S m2 12,7 4 40,0 9 47,8 0 52,1 0 56,58 60,74 63,71 02 B m 3.49 3,87 4,12 4,24 4,31 4,40 4,46 03 L m 3,9 13,3 14,3 15,2 16,21 16,47 16,54 Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 5 5 5 04 T m 0 0,28 4 0,56 8 0.85 2 1,136 1,42 1,70 05 V m3 0.81 7,13 18,7 2 33,0 1 48,44 64,58 81,86 06 Mvixo y m4 - 3,21 10,2 5 22,5 6 42,53 71,22 109,2 5 07 Mviyo z m4 - 0.24 1,37 -1,82 -5,64 - 11,56 - 18,38 08 Xf m - -0.04 -0,27 -0,32 -0,40 -0,43 -0,48 09 Xc m - 0,03 0,07 -0,05 -0,12 -0,18 -0,22 10 Zc m - 0,43 0,52 0,67 0,87 1,09 1,32 11 Ix m 4 13,8 1 32,5 9 52,3 3 63,3 6 69,38 78,29 89,71 12 Iy m 4 70,5 5 302, 9 661, 5 845, 9 900,4 0 960,4 7 1230, 2 13 r0 m 17,0 5 4,57 2,79 1,92 1,43 1,21 1,10 14 R0 m 87,1 42,5 35,3 3 25,6 3 18,59 14,87 15,03 15  - 0,93 0,75 0,77 0,81 0,83 0,84 0,86 16 δ - - 0,52 0,60 0,60 0,63 0,63 0,63 17  - - 0,91 0,91 0,90 0,90 0,91 0,91 Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 18 D T - 7,66 20,1 1 34,3 1 50,08 67,09 83,91 Đồ thị thủy lực được biểu diễn ở hình 2.8, với các tỷ lệ được ghi trực tiếp trên đồ thị Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Ñ N 6 Zc (1 :2 00 ) X c( 1: 20 0) X f( 1: 20 0) Ñ C B Ñ N 1 S( 1: 10 (m 2/ m m )) Ñ N 4 Ñ N 3 Ñ N 2 Ñ N 5 D (1 :1 0( T/ m m )) V (1 :1 0( m 3/ m m )) Th ie át k eá C N K ie åm tr a D uy eät V eõ Ñ O À T H Ò T ÓN H TH U Y Û L Ö ÏC TR Ö Ô ØN G Ñ A ÏI H O ÏC N H A T R A N G B O Ä M O ÂN T A ØU T H U Y EÀ N - LÔ ÙP 45 TT SL : 1 K L TA ØU Ñ A ÙN H C A Ù V O Û G O à 2 40 c v N Q M in h N Q M in h N ga øy P. T. H oa H oï & T eân K yù Ñ C B Ñ N 1 r( 1: 20 0( m /m m )) ( 1: 10 0) R (1 :3 0( m /m m )) ( 1: 10 0) Ñ N 4 Ñ N 3 Ñ N 2 Ñ N 5 ( 1: 15 0) (- ) (+ ) (- ) (+ ) P. T. H oa Ñ N 6 • H ìn h 2. 8: Đ ồ t hị thủ y t ĩnh Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Chương 11: Tính toán và vẽ đồ thị Bonjean Với mỗi sườn tàu, từ kết quả tính diện tích phần chìm và mômen tĩnh phần chìm so với đáy, có thể vẽ hai đường cong miêu tả biến thiên của hai giá trị trên theo chiều chìm T. Tập hợp toàn bộ các đường cong kiểu này, lập cho tất cả sườn tính toán sẽ được đồ thị có tên gọi tỉ lệ Bonjean. Họ đường cong trên đồ thị Bonjean là cơ sở tính thể tích phần chìm giả định, tâm nổi theo chiều dọc, chiều cao trước khi hạ thuỷ tàu, đồng thời là cơ sở tính chống chìm, phân khoang tàu. Diện tích mặt sườn tính đến mớn nước T. (T) = 2         T n i n i yy yTydz 0 0 0 2 2 (m2) (2.44) Mômen tĩnh so với trục oy của mặt sườn: M(T) = 2         T n i n i yy yiTyzdz 0 0 02 2 .2 (m3) (2.45) Giá trị của đồ thị Bonjean được tính và cho kết quả ở bảng 2.5. Bảng 2.5: Bảng tính giá trị Bonjean. Sườn DN 0 1 2 3 4 5 ω(m2) 0 0 0 0 0 0D N0 M(T. m) 0 0 0 0 0 0 ω (m2) 0 0 0 1,40 1,47 1,43D N1 M(T. m) 0 0 0 0,14 0,15 0,15 Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - ω (m2) 0 0 0,5 2,44 2,54 2,50D N2 M(T. m) 0 0 0,28 0,59 0,61 0,61 ω (m2) 0 0 1,54 3,55 3,66 3,63D N3 M(T. m) 0 0 1,02 1,38 1,41 1,41 ω (m2) 0 0,5 2,63 4,69 4,83 4,80D N4 M(T. m) 0 0,57 2,11 2,52 2,57 2,58 ω (m2) 0 1,53 3,76 5,87 6,03 6,01D N5 M(T. m) 0 1,89 3,56 4,02 4,11 4,13 ω (m2) 0,45 2,62 4,92 7,07 7,22 7,26D N6 M(T. m) 0,77 3,60 5,38 5,91 6,04 6,08 ω (m2) 1,46 3,78 6,14 8,32 8,53 8,53M B M(T. m) 2,65 5,75 7,64 8,51 8,37 8,44 Sườn DN 6 7 8 9 10 ω (m2) 0 0 0 0 0D N0 M(T. m) 0 0 0 0 0 ω (m2) 0,51 0,47 0,34 0,1 0D N1 M(T. m) 0,15 0,13 0,1 0,03 0 Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - ω (m2) 1,57 1,46 1,09 0,38 0D N2 M(T. m) 0,60 0,56 0,43 0,16 0 ω (m2) 2,69 2,31 1,98 0,79 0D N3 M(T. m) 1,40 1,31 1,57 0,46 0 ω (m2) 3,85 3,06 2,95 1,33 0D N4 M(T. m) 2,56 2,40 2,03 1,01 0 ω (m2) 5,05 4,73 3,98 2,01 0D N5 M(T. m) 4,09 3,84 3,35 1,88 0 ω (m2) 6,28 5,90 5,07 2,83 0,04D N6 M(T. m) 6,02 5,68 5,06 3,17 0,08 ω (m2) 7,55 7,15 6,26 3,85 0,42M B M(T. m) 8,35 7,98 7,26 5,08 0,24 Đồ thị Bonjean được biểu diễn ở hình 2.9 với các tỷ lệ được ghi trực tiếp trên đồ thị Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Ty û le ä 1 :2 4 5 6 7 8 9 10 M ( )o y (1 :2 00 m 3/ m m ) H ìn h 2. 9: Đ ồ t hị Bo nje n Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Chương 12: THIẾT KẾ BỐ TRÍ CHUNG VÀ TÍNH TOÁN THIẾT BỊ NĂNG LƯỢNG CHÍNH 3.1. BỐ TRÍ CHUNG: Thiết kế bố trí chung toàn tàu ảnh hưởng trực tiếp đến yêu cầu sử dụng, tính năng hàng hải và tính kinh tế của con tàu. Tàu thuỷ không chỉ là một phương tiện giao thông vận tải, đánh bắt mà còn là một công trình kiến trúc nổi trên mặt nước. Do đó thiết kế bố trí chung toàn tàu ngoài việc đảm bảo an toàn, công dụng, hợp lý về kỹ thuật v.v.. còn phải chú ý đến tính thẩm mỹ, tâm sinh lý người sử dụng. Thiết kế bố trí chung toàn tàu là một khâu quan trọng trong quá trình thiết kế mới một con tàu. Khi thiết kế bố trí cần chú ý những nguyên tắc sau: + Dung tích các khoang có đủ hay không. + Ảnh hưởng bố trí các khoang đối với nghiêng ngang, nghiêng dọc và chiều cao trọng tâm của tàu. + Đảm bảo điều kiện thuận lợi trong thao tác đánh bắt và sinh hoạt trên tàu. + Lắp đặt thiết bị hợp lý, thao tác dễ dàng, an toàn. + Khi bố trí cần phải tuân thủ đúng yêu cầu của Qui phạm. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - - Đặc điểm bố trí của tàu: Do tàu thường xuyên làm việc trong điều kiện sóng gió hết sức phức tạp nên việc thiết kế bố trí chung toàn tàu, trước hết phải xét tới yêu cầu về an toàn trong đánh bắt và điều kiện sinh hoạt của thuỷ thủ đoàn trên tàu. Trong khi lựa chọn kích thước và hình dáng thân tàu cũng như việc bố trí phải chú ý đặc biệt đến tính ổn định và tính năng hàng hải của tàu. Qua thực tế tìm hiểu một số tàu nghề câu ở Phú Yên thì việc bố trí như vậy là phù hợp với các nguyên tắc nêu trên và tâm sinh lý người sử dụng. Do vậy, trong phạm vi đề tài này tôi chọn phương án thiết kế bố trí chung theo mẫu và bổ sung thêm cho phù hợp với yêu cầu thực tế sử dụng. Tàu thiết kế gồm có 41 sườn, khoảng cách sườn : a = 400(mm). 3.1.1. Bố trí phía trên boong. + Từ sườn số 0  4 : là boong sinh hoạt, bố trí hầm lên xuống khoang lái. + Từ sườn số 4  16 : là thượng tầng. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - + Từ sườn số 5  8 là bố trí nhà bếp bên mạn trái và nhà vệ sinh bên mạn phải, bố trí nắp hầm lên xuống buồng máy. + Từ sườn 7 12: sạp ngủ của thuỷ thủ. + Từ sườn 12 16: là buồng lái trong buồng lái bố trí bàn lái, Vôlăng lái. + Từ sườn 27  29: là bố trí máy thu câu. + Từ sườn 17  35: là mặt boong khai thác có bố trí nắp hầm lên xuống. + Từ sườn 35  40 : là boong dâng cao hơn so với boong khai thác, trên boong bố trí 2 neo mũi. 3.1.2. Bố trí dưới boong. Tính từ phía lái về phía mũi tàu được chia như sau: -Từ sườn số 0  4 là khoang lái chứa secto lái, trụ lái và các thiết bị khác đồng thời bố trí 2 két nước ngọt dữ trữ. -Từ sườn 4  16 là Buồng máy. Trong buồng máy bố trí máy chính Yanmar công suất 240CV, các hệ thống toàn tàu, đường ống tàu. Các két dầu dự trữ được đặt trong khoang này. -Từ sườn 16  35 là khoang chứa cá, bố trí 5 hầm cá được bọc cách nhiệt cụ thể: + Sườn 16  20: khoang cá 1. + Sườn 20  24 : khoang cá 2. + Sườn 24  28 : khoang cá 3. + Sườn 28  32 : khoang cá 4. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - + Sườn 32  35 : khoang cá 5. -Từ sườn 35  38: khoang ngư cụ. -Từ sườn 38 đến mũi : Khoang chứa dây neo. 3.2. LỰA CHỌN KẾT CẤU, TRANG THIẾT BỊ CHÍNH THEO TÀU MẪU: 3.2.1.Lựa chọn kết cấu theo tàu mẫu: Tàu có kết cấu ngang bằng hệ thống : Đà giang kín – xà ngang. Khoảng cách trung bình giữa 2 đà là 400 mm, liên kết giữa đầu đà và đầu cong giang bằng Bulông M16, giữa đà dà ngang với ky chính và đà máy bằng Bulông M18. Bảng 3.1.Bảng kích thước kết cấu ngang. Tên chi tiết Quy cách Đà ngang Cong giang Xà ngang Ván vách 100 x 200 80 x 160 80 x 100 30 Tàu có kết cấu dọc bằng hệ thống : Ky chính - Sóng mũi - Sóng chính – Bổ viền –Ván vỏ. Liên kết giữa ván vỏ với khung đà bằng Bulông M16 và chốt gỗ xen kẻ, tại sóng mũi ván được liên kết bởi đinh chì 10x10x120 và các Bulông M16, các đầu Bulông âm vào phần gỗ và trét ma tít kín nước. Vỏ tàu được hồ xảm bởi xơ tre, chai phà và được sơn 2 sơn bảo vệ. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Bảng 3.2: Bảng kích thước kết cấu dọc . Tên chi tiết Quy cách(mmxmm) Tên chi tiết Quy cách(mmxmm) Ky chính Sống mũi Sống lái Bổ chụp Bổ viền trên Bổ viền dưới Ván sát ky Ván mạn Ván đáy Ván boong 250 x 250 420 x 400 80 x 200 80 x 250 80 x 250 80 x 270 50 40 50 40 Đà máy chính Trụ chính cabin Trụ phụ cabin Xà ngang cabin Ván nóc cabin Ván sạp ngủ Ván nắp hầm Vây giảm lắc Ngà neo Trụ neo 300 x 40 150 x 150 80 x 160 50 x 140 20 20 20 50 x 250 150 x 220 150 x 220 Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Chương 13: Lựa chọn trang thiết bị theo tàu mẫu Trang bị cứu sinh: Theo quy định về an toàn lao động, tàu được trang bị hệ thống cứu sinh, cứu nạn bao gồm: 12 phao cá nhân, 1 phao bè đủ cho 10 người đặt trên nóc cabin, phao tròn 4 cái, dây kẽm d = 50 (m)  Trang bị cứu đắm: Tàu được trang bị 1 bơm hút khô loại 20m3/h, cao su tấm dày 0,05m : 0,5 m3 Hệ thống cứu hỏa: 2 bình CO2 và một bơm li tâm trang bị ở khu vực Buồng máy. Tín hiệu : Đèn hành trình gồm : đèn mạn phải, đèn mạn trái, đèn đuôi, đèn sự cố, Cờ Việt Nam 1lá , Pháo sáng 6 quả, pháo hiệu màu đỏ 6 quả, đèn pha 3 bộ. Thiết bị hàng hải: La bàn 1 cái, máy định vị, máy đo độ sâu và dò cá một cái, hải đồ khu vực Việt Nam 1 bộ, máy thông tin tầm gần và tầm xa 1 bộ.  Hệ thống lái: Tàu lắp một bánh lái kiểu nửa cân bằng, hệ thống điều khiển bằng vô lăng quay tay đặt trong ca bin qua hệ thống lái dây cáp và xích truyền đến secto lái. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Hệ thống neo: Tàu sử dụng 1 neo chính ,1 neo phụ và dây neo bằng xơ sợi tổng hợp d =35 mm dài 100 m x 2, thả và kéo neo bằng tời trích lực và sức người. 3.1. TÍNH SỨC CẢN VÀ CHỌN ĐỘNG CƠ CHÍNH 3.3.1.Tính sức cản Tính di chuyển của tàu là khả năng phát huy vận tốc chuyển động tịnh tiến của tàu. Khi sử dụng một cách có hiệu quả công suất động cơ chính. Tính di chuyển của tàu phụ thuộc vào kích thước tàu, tuyến hình, trạng thái của bề mặt thân tàu, kiểu tàu, công suất động cơ và điểu kiện khả năng khai thác của tàu. Tính sức cản là một công trình rất phức tạp trải qua nhiều công đoạn tính toán nhằm phục vụ cho quá trình tính toán máy, trang bị cho hệ thống động lực, cũng như tạo phương tiện cho quá trình xây đựng các đường đặc tính cần thiết của tàu. Để đánh giá được tính di chuyển của tàu trong các điều kiện khác nhau cần phải biết được giá trị lực cản của tàu ở mỗi vận tốc xác định và đặc trưng của thiết bị đẩy tàu.  Phương pháp tính. Để tính sức cản của tàu, ta áp dụng công thức tính sức cản theo Viện thiết kế tàu Lêningrad : R = ξ .Ω .V1.285 + 1.45 (24 - B L ) 2 5  . 2L D . V4 (1) Trong đó: + D: lượng chiếm nước tàu. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - + Ω: hệ số diện tích mặt đường nước. + V: vận tốc tàu. + ξ: hệ số lực cản ma sát; ξ = 0,17 + δ: hệ số béo; δ = 0,63 + L: chiều dài thiết kế; L = 16,54 (m) + B: chiều rộng thiết kế; B= 4,46 (m) + γ: khối lượng riêng của nước; γ = 1,025 (T/m3) + T: chiều chìm thiết kế ; T = 1,7 (m) Hệ số diện tích mặt đường nước Ω được xác định theo công thức sau: Ω = L.   BT 274,037,12   Ω= 16,54   46,4274,063,037,17,12  = 92,122 (m2) Thế vào (1) ta được: R = 4 2 2 5 825.1 54,16 10,81 63,0 46,4 54,16 2445,1122,9217,0 VV       = 15,666V1.825 + 2,75V4 Ta có giá trị đường cong sức cản được giới thiệu ở bảng 3.1. Bảng 3.3: Bảng giá trị đường cong sức cản V,hl/ h V,m/ s V1.825 V4 15,666*V1.8 25 2.75*V4 R,kG Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 1 0,51 5 0,30 0,07 4,650 0,192 4,822 2 1,03 0 1,06 1,13 16,476 3,071 19,547 3 1,54 5 2,21 5,70 34,531 15,548 50,079 4 2,06 0 3,74 18,01 58,375 49,139 107,514 5 2,57 5 5,62 43,97 87,717 119,968 207,685 6 3,09 0 7,84 91,17 122,347 248,766 371,112 7 3,60 5 10,38 168,9 0 162,095 460,869 622,964 8 4,12 0 13,25 288,1 3 206,826 786,222 993,048 9 4,63 5 16,43 461,5 3 256,424 1259,37 5 1515,79 9 10 5,14 19,83 8 697,9 9 310,789 1919,48 7 2230,27 6 Sức cản là một hàm số của tốc độ, R = f(V), biểu diễn trên đồ thị hình 3.5. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 1000 1500 2000 2500 3000 1 2 3 4 5 109876 R R (kG) 0 500 V(Hl/h) Hình 3.3: Đồ thị sức cản vỏ tàu Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Chương 14: Tính chọn động cơ chính 3.3.2.1.Thiết kế chân vịt để chọn máy cho tàu thiết kế 1.Tính chọn các thông số ban đầu:  Đường kính chân vịt :Chân vịt có đường kính càng lớn số vòng quay càng nhỏ thì hiệu suất công tác càng cao, song đường kính chân vịt không thể quá lớn vì mớn nước và hình dáng đuôi tàu khống chế. Tàu một chân vịt : Dmax ≤ (0,7 ÷ 0,9) Tđ Với Tđ là chiều chìm phía đuôi tàu có giá trị: Tđ = 1,7(m). Dmax = (0,7 ÷ 0,9) Tđ = 0,73x1,7 (m) = 1,24(m) Dựa theo bản vẽ đường hình và căn cứ vào đuôi tàu thiết kế chọn: Dmax = 1,24 (m) Các hệ số ảnh hưởng thân tàu: Ω = 0,77 ψ – 0,28 692,0 91,0 63,0     ω = 0,770,692 – 0,28 = 0,253 Hệ số dòng hút: Phụ thuộc vào hình dáng đuôi tàu và rất khó xác định một cách chính xác giá trị gần đúng của hệ số dòng hút đối với tàu cá: t = 0,77ψ – 0,3 = 0,770,692 – 0,3 = 0,233 Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Lực đẩy chân vịt: 46.1976 233,01 799.1515 1  t R P ( kG)  Tốc độ tịnh tiến chân vịt: Vp = (1- ω) v = (1- 0,253) 4,635 = 3,455 (m/s)  Đường kính tối ưu chân vịt: Dtư Dtư = 24,0 8 pV P  Trong đó: + P: lực đẩy chân vịt (kG) + ρ: mật độ nước biển; ρ = 104,5( KGs2/m4) + Vp: tốc độ chân vịt (m/s) Dtư = 2455,35,10414,34,0 46.19768   = 3.18(m)  Dtư > Dmax ; Chọn Dmax = 1,24(m).  Số cánh chân vịt: Z Khi chọn số cánh chân vịt cần chú ý đến các yếu tố sau: + Hiệu suất công tác. + Hiện tượng bọt khí. + Sự gây nên chấn động. Số cánh chân vịt có ảnh hưởng đến tần số và biên độ các lực kích thích sinh ra trong lúc chân vịt làm việc. Số lượng cánh chân vịt nằm trong khoảng từ (26) cánh. Riêng ở các tàu cá số cánh chân vị thường 3 ÷ 4 cánh, theo lý Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - luận thiết kế chân vịt của papmiel xét trên quan điểm làm việc tốt khi hệ số : Kd = Vp.Dcv. P  = 3,455×1,24× 46,1976 5,104 = 0.98 < 2. Chọn số cánh chân vịt : Z = 4; Chọn Z = 4 cánh.  Tỉ số mặt đĩa: Là tỉ số giữa diện tích mặt duỗi cánh (S0) và diện tích đường tròn có đường kính bằng đường kính chân vịt (S).  2,13,00  S S Khi thiết kế chân vịt ta phải chọn tỉ số mặt đĩa sao cho vừa đủ độ bền, vừa không xảy ra hiện tượng sinh bọt khí trên mặt cánh chân vịt, vừa phải đảm bảo hiệu suất công tác cao. Để đảm bảo đủ bền của cánh chân vịt thì tỉ số mặt đĩa thiết kế θ đảm bảo điều kiện: 3 ,3 2 max ' min 10000 .' 375,0 PmZ D C cv t       Với: - C’: hệ số đặc trưng độ bền chân vịt. Do chân vịt làm bằng hợp kim Đồng-Mangan nên chọn C’= 0,055 - m’: hệ số khả năng của chân vịt, m’= 1,15 Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - - δmax = (0,08 ÷ 0,10): độ dày tương đối của cánh chân vịt ở bán kính tương đối; Chọn δmax = 0,09 => 281,0 10000 46.197615,1 09,0 4 24,1 055,0 375,0 3 3 2 ' min        Vậy 'min  (thỏa mãn điều kiện). Để đảm bảo tránh hiện tượng sinh bọt khí trên bề mặt cánh chân vịt thì: t phải thoả mãn:  2 1 '' min 130 DnP K cv c t   Trong đó: + ncv: tốc độ quay chân vịt, (v/ph) Chọn sơ bộ ncv = 420 (v/ph) = 7 (v/s) P1 = P0 – Pd = 10330 + γhs – Pbh (kG/m2) hs: độ chìm trục chân vịt hs = Td – 0,54D = 1,7 – 0,541,42 = 0,93 Pbh: Áp suất hơi bảo hòa (tra bảng 3.2) Bảng 3.4: Bảng giá trị áp suất hơi bão hòa ToC 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 Pbh(KG/m 2) 62 89 125 174 238 323 435 573 635 728 Chọn T = 200C 238 bhP (kG/m2) Vậy P1 = 10330 + 1,0250,93 – 238 = 10092,95 (kG/m2) Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - + ξ: hệ số thực nghiệm có giá trị nằm trong khoảng (1,3 ÷ 1,6) ; Chọn ξ = 1,5 + D = Dcv = 1,24 (m) + Kc =     Z D H f p ,, : hệ số đặc trưng bọt khí ở cánh chân vịt. + Chọn D H = 0,6 + 398,0 724,1 455,3  cvcv p p nD V Tra đồ thị hình 1 trang 11 Giáo trình “Hướng dẫn thiết kế chân vịt tàu thủy” của Nguyễn Xuân Mai ứng với: Z = 4 ; λP = 0,398; 6,0 D H ta được: Kc = 0,15 Suy ra   218,024,17 95,10092 15,0 3,1130 2''min  Vậy để thoả mãn điều kiện không sủi bọt thì: ),max( ''min'min   ; Chọn θ= 0,4. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Chương 15 : Tính chân vịt để chọn máy  Tính chọn các thông số ban đầu. - Hiệu suất thân tàu: ηk ηk = 026,1 253,01 233,01 1 1     t - Hiệu suất xoáy ηR: với nước biển ηR = 1,025 - Lực đẩy chân vịt: P = 1976.46 (kG) - Tốc độ tiến chân vịt: Vp = 3,455 (m/s) - Tốc độ tàu: V = 4,63 (m/s) - Hiệu suất hộp số: ηhs = 0,98 - Hiệu suất đường trục: ηt = 0,98 - Hiệu suất môi trường: ηmt = (0,88 ÷ 0,9); Chọn ηmt = 0,88 - Hệ số ảnh hưởng thân tàu a: Với tàu 1 chân vịt thì a = 1,05 - Số cánh chân vịt: Z = 4 cánh - Tỉ số mặt đĩa:  = 0,4 - Hệ số dự trữ: Chọn Kdt = 1,12 Bảng 3.5: Bảng tính chân vịt để chọn máy. ST T Đại lượng cần ĐV Giá trị Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - xác định 1 Số vòng quay giả thiết n V/s 6 7 8 9 10 11 12 2 Kn ’ = 4 Pn V cv p  0,67 6 0,62 6 0,5 86 0,5 52 0,52 4 0,50 0 0,4 78 3 λp = f(Kn’) tra đồ thị. 0,44 0,3 9 0,3 7 0,3 6 0,33 0,3 2 0,3 0 4 λp’ = a.λp ( a= 1,05). 0,46 2 0,41 0 0,3 89 0,3 78 0,34 7 0,33 6 0,3 15 5 D = pcv p n V ' m 1,24 6 1,20 5 1,1 80 1,0 95 0,99 7 0,93 5 0,9 14 6 K1 = 42 .. Dn P cv 0,28 1 0,18 3 0,1 93 0,2 19 0,19 1 0,20 5 0,1 88 7 H/D=f( K1,λp’ ) tra đồ thị 0,8 0,7 8 0,7 6 0,7 4 0,72 0,7 1 0,6 8 8 ηp= f( K1,λp’ ) tra đồ thị 0,55 0,5 2 0,4 95 0,4 75 0,45 5 0,44 0 0,4 3 9 Rkp d VR N  ...75 . ML 161 170 179 187 195 210 206 Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 10 Neycđc = mtt dN  . ML 187 198 207 216 226 234 239 11 Ne* = Kdt.Neycđc (Kdt = 1.12) ML 209 221 232 240 ,5 253 262 268 Các hàng 3;7;8, tra trong bảng đồ thị papmiel với Z =4; θ = 0,4. Từ bảng tính trên ta dựng đồ thị chọn máy, biểu diễn mối quan hệ giữa D, ηp, Ne với tốc độ quay chân vịt. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 25 0 24 0 23 0 22 0 21 0 1, 24 0. 9 24 50 24 00 23 50 23 00 22 50 22 00 21 50 21 00 20 50 20 00 19 00 10 50 10 00 95 0 90 0 85 0 75 0 70 0 65 0 60 0 55 0 50 0 45 0 35 0 20 0 (M L ) 0 n( v/ ph ) 1, 0 1, 1 1, 3 1, 2 0, 5 0, 6 0, 8 0, 7 0, 9 30 0 40 0 (m ) DH  p N e D ey cd c e N 1, 4 1, 5 D H D p m ax D = 1 ,2 4 m N 0, 74 0, 71 N 25 00 m ax  DHD 1, 5 1, 4 N e ey cd c H ìn h 3 .2 : Đ? t h ? c h? n m áy D e N p H D (m ) 0, 9 0, 7 0, 8 0, 6 0, 5 1, 2 1, 3 1, 1 1, 0 n( v/ ph ) 0 (M L ) 18 0 19 0 80 0 89 1 79 1 69 1 53 6 46 9 43 6 27 0 26 0 21 5 1, 07 1 1, 0 6H A -H T E N = 2 40 M L i = 4 ,0 ; 4 ,5 9 nc v = 5 00 ; 4 36 ( v/ ph ) 19 50 M D 13 6 T I N = 2 30 M L i = 2 0, 26 ; 2, 78 ; 2 ,9 1 nc v = 9 73 ; 7 91 ; 6 90 ( v/ ph ) 6L A A E N = 2 40 M L i = 3 ,5 5; 4 ,0 5 nc v = 5 36 ; 4 69 ( v/ ph ) MD136TI; i = 2,26; n = 891(v/ph) MD136TI; i = 2,78; n = 791(v/ph) MD136TI; i = 2,91; n = 691(v/ph) 6HA - HTE; i = 4,59; n = 436(v/ph) 6LAAE; i = 4,05; n = 536(v/ph) 6LAAE; i = 3,55; n = 469(v/ph) 6HA - HTE; i = 4,00; n = 500(v/ph) 0, 4 Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Từ đồ thị chọn máy ta tiến hành xác định vùng đường kính chân vịt có thể chọn cho tàu thiết kế từ giá trị D ≤ Dmax . Vùng cho phép chọn đường kính chân vịt tàu là vùng bên phải của đường giới hạn Dmax trên đồ thị. Công thức định