Luận văn Đánh giá ảnh hưởng của các kích thước chủ yếu và dạng tuyến hình tới tính chòng chành của tàu cá

Nội dung text: Luận văn Đánh giá ảnh hưởng của các kích thước chủ yếu và dạng tuyến hình tới tính chòng chành của tàu cá

1. MỤC LỤC MỤC LỤC i DANH MỤC HÌNH VẼ iii MỞ ĐẦU 1 1. Tính cấp thiết của đề tài 1 2. Mục đích của đề tài 2 3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 2 4. Phương pháp nghiên cứu 2 5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài 2 6. Kết cấu của đề tài 3 CHƯƠNG I: TỔNG QUAN 4 1.1. Tình hình nghiên cứu trong nước và thế giới 4 1.1.1. Tình hình nghiên cứu trên thế giới. 4 1.1.2. Tình hình nghiên cứu trong nước 4 1.2. Ứng dụng của đề tài 5 CHƯƠNG II: ĐIỀU KIỆN LÀM VIỆC CỦA TÀU CÁ 6 CHƯƠNG III: ĐÁNH GIÁ SỰ ẢNH HƯỞNG GIỮA CÁC THÔNG SỐ KÍCH THƯỚC VÀ HÌNH DẠNG TÀU TỚI CHÒNG CHÀNH TÀU CÁ. 9 3.1. Khảo sát một số mẫu tàu cá vỏ thép 9 3.2. Yêu cầu cần đảm bảo tính lắc cho tàu cá. 12 3.1. Sự ảnh hưởng các thông số kích thước. 15 3.2. Sự ảnh hưởng của hình dáng tàu 20 CHƯƠNG IV: PHÂN TÍCH CÁC VẤN ĐỀ VÀ ĐƯA RA KHUYẾN NGHỊ CHO NGƯỜI THIẾT KẾ 22 i
2. 4.5. Một số khuyến nghị cho người thiết kế 22 4.5.1. Sử dụng vây giảm lắc 22 4.5.2. Sử dụng dằn rắn đảm bảo ổn định cho tàu, tăng tốc độ khai thác. 23 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 24 1. Kết luận 24 2. Kiến nghị 24 TÀI LIỆU THAM KHẢO 25 1. Tiếng Việt 25 2. Tiếng Anh 25 ii
3. DANH MỤC HÌNH VẼ STT HÌNH VẼ TRANG Điều kiện môi trường thường gặp của tàu cá khi Hình 2.1 6 khai thác Hình 2.2 Những tổn thất ứng với cỡ tàu khác nhau 7 Phân bố tải trọng và sự thay đổi GM trong quá Hình 3.1 16 trình khai thác Hình 3.2 17 Hình 3.3 Chu kỳ chòng chành ngang 18 Mối quan hệ giữa chiều rộng tàu B, GM và chu Hình 3.4 18 kỳ chòng chành Hình 3.5 Mặt cắt ngang tàu cá có độ cất đáy 20 Hình 3.5 Keel nghiêng phía lái tàu 21 Hình 3.6 Keel nghiêng phía mũi tàu 21 Hình 3.7 Tuyến hình vị trí vách lái tàu cá 21 Hình 4.1 Ky hông (vây giảm lắc) 22 Hình 4.2 Hình chiếu đứng vây giảm lắc 23 iii
4. MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết của đề tài Tàu cá thuộc loại tàu cỡ nhỏ, tốc độ trung bình. Đối với loại này, những yêu cầu đặc biệt về tính ổn định và tính chòng chành cũng như những yêu cầu thao tác khác, đều phải suy xét nhiều hơn so với các loại tàu khác. Những câu hỏi được đưa ra nhằm thiết lập độ dự trữ ổn định cho vật thể nổi đã được đề cập từ rất lâu. Tuy nhiên, những câu trả lời đều được đúc rút ra từ kinh nghiệm khai thác là chính. Ngày nay, với sự hỗ trợ của các công cụ hiện đại, những vấn đề liên quan tới ổn định, chòng chành đã được nghiên cứu cho rất nhiều các loại tàu như thử nghiệm mô hình. Tuy nhiên, những phương pháp này khá mất thời gian và đòi hỏi những tính toán phức tạp, ngoài ra, còn do yếu tố chi phí cao vì vậy nhìn chung chúng chỉ được ứng dụng cho những tàu cỡ lớn. Còn những tàu cỡ nhỏ như tàu cá hiện vẫn dựa trên những phân tích đơn giản, những kinh nghiệm của người thiết kế. Bên cạnh đó, gần đây, với chính sách phát triển đội tàu đánh cá của Chính phủ bằng việc ban hành Nghị định số 67/2014/NĐ-CP về một số chính sách phát triển thủy sản, nâng cấp tàu (thay máy mới; gia cố bọc vỏ thép; bọc vỏ vật liệu mới; mua ngư lưới cụ, trang thiết bị hàng hải; trang thiết bị bảo quản hải sản, bốc xếp hàng hóa) phục vụ hoạt động khai thác hải sản. Nghị định được ban hành nhằm hiện đại hóa đội tàu cá, chuyển đổi từ tàu cá vỏ gỗ sang vỏ thép cùng với các thiết bị hiện đại khác. Để nắm bắt được cơ hội phát triển, các nhà thiết kế cần phải hỗ trợ để đưa ra các mẫu tàu phù hợp với ngư dân. Một trong những vấn đề quan trọng được ngư dân quan tâm hàng đầu của tàu cá đó chính là tính ổn định và tính chòng chành. Vì vậy, bằng những nhận định ban đầu cùng với tìm hiểu cơ sở lý thuyết, tính toán, so sánh, nhóm tác giả đã quyết định thực hiện đề tài: “Đánh giá ảnh hưởng của các kích thước chủ yếu và dạng tuyến hình tới tính chòng chành của tàu cá” để đưa ra cơ sở lý thuyết để hỗ trợ những nhà thiết kế, sinh viên chuyên ngành thiết kế tàu trong việc lựa chọn kích thước và dạng tuyến hình tàu cá một cách hợp lý. 1
5. 2. Mục đích của đề tài Nghiên cứu tính chòng chành của tàu cá, các yếu tố ảnh hưởng tới chòng chành tàu cá;đánh giá ảnh hưởng giữa các kích thước chủ yếu và hình dạng tàu tới chòng chành tàu cá trong mối tương quan với tính ổn định của tàu cá. 3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu: Nghiên cứu tàu đánh cá cỡ trung để đánh giá sự ảnh hưởng của kích thước chủ yếu và hình dáng tới tính chòng chành của tàu cá. Phạm vi nghiên cứu: Nhóm tác giả thực hiện đề tài trong phạm vi đặt vấn đề nghiên cứu chòng chành của tàu cá, với mong muốn học hỏi, tìm hiểu và đưa ra khuyến nghị cho việc thiết kế tàu cá sao cho đảm bảo, phù hợp với điều kiện khai thác của tàu cá. Nhóm tác giả sẽ đi nghiên cứu tính chòng chành của tàu cá trong mối quan hệ với tính ổn định để dung hòa được hai yêu cầu quan trọng này của tàu cá. Ngoài ra, nhóm tác giả chủ yếu tập trung đi vào khảo sát đặc trưng hình dáng của tàu. 4. Phương pháp nghiên cứu Dựa trên phương pháp nghiên cứu lý thuyết, thống kê và phân tích số liệu. 5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài Ý nghĩa khoa học: Đề tài đã chỉ ra sự cấp thiết của việc xem xét sự ảnh hưởng của kích thước và hình dạng tới tính chòng chành của tàu cá từ đó lựa chọn được hình dáng tàu phù hợp. Đây là yếu tố quan trọng, được quan tâm và ảnh hưởng tới sức khỏe, quá trình làm việc của ngư dân. Ý nghĩa thực tiễn: Kết quả nghiên cứu của đề tài có thể làm tài liệu học tập, tham khảo cho các cán bộ, giảng viên, sinh viên ngành thiết kế. 2
6. 6. Kết cấu của đề tài Ngoài phần mở đầu, đề tài được chia làm 5 chương: Chương 1: Tổng quan Chương 2: Điều kiện làm việc của tàu cá Chương 3:Đánh giá sự ảnh hưởng giữa các thông số kích thước và hình dạng tàu tới chòng chành tàu cá. Chương 4: Mộ số khuyến nghị cho người thiết kế Kết luận và kiến nghị 3
7. CHƯƠNG I: TỔNG QUAN 1.1. Tình hình nghiên cứu trong nước và thế giới 1.1.1. Tình hình nghiên cứu trên thế giới. Tính chòng chành và tính ổn định có mối tương quan mật thiết với nhau là những tính năng quan trọng đối với tất cả các loại tàu thuyền đi biển. Vấn đề này càng có ý nghĩa hơn đối với các tàu thuyền đánh cá bởi đặc trưng hoạt động của nó. Nếu không đạt tiêu chuẩn về ổn định sẽ rất nguy hiểm cho một con tàu, nhất là khi phải hoạt động ở điều kiện thời tiết đa dạng, phức tạp. Tuy nhiên, với một tàu thuyền có tính ổn định quá lớn đồng nghĩa với tính chòng chành không tốt sẽ hết sức bất lợi và nguy hiểm cho các hoạt động trên boong của thủy thủ đoàn trong điều kiện sóng gió lớn. Việc nghiên cứu tính chòng chành của tàu cá ở nước ngoài đã được tiến hành rất chuyên nghiệp. Một trong những quốc gia đi đầu trong việc nghiên cứu về tàu cá đó là Nhật Bản là quốc gia mà Chính phủ có sự quan tâm rất sâu sắc tới tầm quan trọng của việc thiết kế tàu cá bởi vì đánh cá là một lĩnh vực huyết mạch đối với nền kinh tế của quốc gia này. Nhật Bản đã đầu tư xây dựng những bể thử đặc biệt dành riêng cho việc thử nghiệm tàu cá. Bên cạnh đó, các quốc gia khác như Mỹ, các nước Châu Âu cũng đầu tư mạnh trong việc nghiên cứu tàu cá. Tổ chức Nông lương thế giới FAO đã tổng hợp những kinh nghiệm của các nhà nghiên cứu trên thế giới về tàu cá. Nhận thấy, vấn đề quan trọng hàng đầu của loại tàu này đó chính là hình dạng thân vỏ khi hoạt động trong cả điều kiện biển lặng cũng như biển động. Với sự kết hợp của các chuyên gia đến từ các nơi trên thế giới, thông qua những trao đổi kinh nghiệm, những chương trình hội thảo, tổ chức Nông lương thế giới - FAO đã đưa ra những mô hình tàu cá có tính năng tốt, là cơ sở cho các nhà thiết kế tham khảo. 1.1.2. Tình hình nghiên cứu trong nước Thực tế ở Việt nam phần lớn các tàu đánh cá thông thường của ngư dân là các tàu cá cỡ nhỏđược đóng đa phần dựa trên kinh nghiệm. Việc tính toán tính 4
8. chòng chành cho tàu thuyền đánh cá vẫn chưa được giải quyết triệt để, vẫn còn khá nhiều tồn tại có thể dẫn tới những hậu quả xấu ảnh hưởng tới việc khai thác tàu và làm giảm tính kinh tế Hiện nay, theo định hướng chuyển đổi từ tàu đánh cá vỏ gỗ sang tàu đánh cá vỏ thép của Chính phủ, việc xây dựng và đánh giá các tính năng của tàu đánh cá để phù hợp với yêu cầu của ngư dân là điều cấp thiết. Tuy nhiên, việc nghiên cứu về vấn đề này vẫn còn chưa được thích đáng, chưa sát với nhu cầu của ngư dân, do vậy hiệu quả trong việc khai thác là chưa đạt được như kì vọng. 1.2. Ứng dụng của đề tài Kết quả nghiên cứu của đề tài có thể làm tài liệu học tập, tham khảo cho các cán bộ, giảng viên, sinh viên nghành thiết kế tàu và là hướng dẫn quan trọng cho các nhà thiết kế tàu. 5
9. CHƯƠNG II:ĐIỀU KIỆN LÀM VIỆC CỦA TÀU CÁ Chế độ làm việc của tàu cá hoàn toàn khác với các tàu khác như tàu chở hàng, tàu khách Tàu cá có hai trạng thái tải trọng chính sau: - Trạng thái 1: Trạng thái tàu rời bến ra ngư trường với toàn bộ dự trữ - Trạng thái 2: Trạng thái tàu từ ngư trường về bến, khoang cá chứa đầy và dự trữ tối thiểu. Có thể còn trạng thái khi tàu từ ngư trường về bến với các khoang đầy cá, trên boong còn lưới ướt chứa đầy cá[3]. Hình 2.1: Điều kiện môi trường thường gặp của tàu cá khi khai thác Hàng năm, rất nhiều vụ mất an toàn xảy ra đối với tàu cá, ngư dân như vỡ tàu, đắm tàu gây ra thiệt hại lớn cả về tài sản lẫn sinh mạng của ngư dân. Khai thác hải sản được đánh giá là công việc rất nguy hiểm. Ngư dân phải đối mặt với những hiểm họa thường trực trong quá trình làm việc trên tàu. Họ gặp phải điều kiện biển động, gió to, sóng lớn, tầm nhìn bị hạn chế, thao tác trên boong khi tàu bị chòng chành mạnh dưới tác động của sóng gió. 6
10. Sự mất an toàn còn đến từ việc nhiều ngư dân cố gắng đưa toàn bộ số cá lên tàu mà họ bắt được trong mẻ lưới mà trong trường hợp đó tàu đã bị quá tải. Dự trữ ổn định bị mất và tàu rất dễ bị lật. Làm việc trên tàu cá, đòi hỏi ngư dân làm việc trong thời gian dài trong điều kiện nhiều rủi ro, thường chịu tác động của điều kiện môi trường sóng to gió lớn. Khi khai thác, đòi hỏi quá trình làm hàng trực tiếp trên boong dưới tác động của sóng gió, khi đó tàu sẽ chòng chành mạnh như nghiêng ngang, nghiêng dọc và có thể xảy ra hiện tượng giảm chiều cao mạn khô. [9] Hình 2.2: Những tổn thất ứng với cỡ tàu khác nhau Từ hình vẽ ta thấy, tàu cá cỡ trung 26-49 m chiếm 47% lượng tổn thất, cao nhất trong số các cỡ tàu. Nhận thấy một điều như sau, tàu cá cỡ nhỏ và cỡ trung thường có chiều dài nhỏ hơn chiều dài sóng. Do vậy, dễ xảy ra hiện tượng sóng đuổi hoặc mũi tàu ngập trong sóng tới. Điều này đòi hỏi người thiết kế lựa chọn kích thước và dạng tuyến hình cho phù hợp nhằm giảm tác động của hiện tượng trên, tránh mất tốc độ cho tàu. Từ những phân tích điều kiện làm việc của tàu cá phía trên, một điều thấy rõ rằng, điều kiện làm việc của tàu cá khác hoàn toàn đối với các loại tàu khác như tàu hàng, tàu khách Đảm bảo an toàn cho tàu cá, đòi hỏi nâng cao tính ổn 7
11. định cho tàu. Bởi vậy vấn đề dành được sự chú ý lớn khi nghiên cứu là đảm bảo đủ ổn định nhưng không quá mức, bởi vì khi ổn định tăng biên độ dao động cũng tăng, còn chu kỳ sẽ giảm làm cho tính lắc xấu đi. Đòi hỏi việc xác định hợp lý kích thước tàu cũng như dạng tuyến hình để giải quyết vấn đề mâu thuẫn này. 8
12. CHƯƠNG III: ĐÁNH GIÁ SỰ ẢNH HƯỞNG GIỮA CÁC THÔNG SỐ KÍCH THƯỚC VÀ HÌNH DẠNG TÀU TỚI CHÒNG CHÀNH TÀU CÁ. 3.1. Khảo sát một số mẫu tàu cá vỏ thép Mẫu 1: 2000 6200 Mẫu 2: 2500 7000 9
13. Mẫu 3: 2850 8200 Mẫu 4: 2700 7500 10
14. Kết quả tính toán thu được thể hiện qua bảng: (Xét trạng thái: Tàu ra ngư trường với 100% dự trữ, đủ đá hoặc chất bảo quản cá.) Mẫu L L B D d v GM  max PP max LCN CB tàu (m) (m) (m) (m) (m) (hl/giờ) (m) (s) I 26.00 23.20 6.4 3.00 2.00 172.5 0.564 12 1.209 5 II 25.00 22.36 7.0 3.50 2.50 224.5 0.556 11 1.252 5 III 28.00 25.04 8.2 3.65 2.85 261.2 0.533 10 1.359 6 IV 30.08 27.80 7.5 3.90 2.70 288.4 0.547 10 1.219 5 GM (m) : Chiều cao tâm nghiêng ban đầu B (s) : Chu kỳ lắc của tàu  CC. ; 0,72 0,80 h Theo yêu cầu của Quy phạm [5], [6], tiêu chuẩn kiểm tra ổn định nguyên vẹn của tàu cá như sau: bất kỳ trạng thái đi biển nào cũng phải tuân theo tiêu chuẩn ổn định nhỏ nhất sau: a) V.AREA30 : Diện tích dưới đường cong tay đòn ổn định tới góc 30 độ không được nhỏ hơn 0.055 m.rad b) V.AREA40 : Diện tích dưới đường cong tay đòn ổn định tới góc 40 độ không được nhỏ hơn 0.09 m.rad c) V.AREA3040 : Diện tích giữa góc 30 độ và góc 40 độ không được nhỏ hơn 0.03 m.rad. d) V.GZ0.25 : Tay đòn ổn định tĩnh lớn nhất lmax không được nhỏ hơn 0.25 m tại góc nghiêng bằng hoặc lớn hơn góc 30 độ. e) V.GZMAX25 : Cánh tay đòn lớn nhất GZ nên đạt ở góc nghiêng không nhỏ hơn 25 độ. f) GM0.15 : Đối với mọi loại tàu, trừ trạng thái tàu không, chiều cao tâm nghiêng ban đầu hiệu chỉnh đối với tất cả các trạng thái tải không được nhỏ hơn 0.15 m. So sánh với yêu cầu của Quy phạm, các tàu khảo sát trên đều thỏa mãi yêu cầu về ổn định. Tuy nhiên, xét giá trị chiều cao tâm nghiêng ban đầu GM, theo Quy phạm, chưa chỉ rõ giới hạn của GM sau cho phù hợp với tàu cá. Nếu chỉ xét 11
15. GM không nhỏ hơn 0.15 m đối với mọi loại tàu, trừ trạng thái tàu không thì khi GM quá lớn sẽ ảnh hưởng xấu tới tính lắc của tàu. Vì vậy, đòi hỏi tìm ra yêu cầu rõ hơn cho tàu cá để đảm bảo hợp lý giữa tính lắc và tính ổn định của tàu cá. 3.2. Yêu cầu cần đảm bảo tính lắc cho tàu cá. Tính lắc của tàu quan hệ chặt chẽ với tính ổn định, trước đây, việc đưa ra dự trữ ổn định và đảm bảo tính lắc cho tàu chỉ được thực hiện bằng những kinh nghiệm thu thập lại được từ khai thác phản ánh lại. Ngư dân thường đặt ra những câu hỏi như tàu đã an toàn hay chưa? Dường như tàu trở dễ lật hơn khi đưa cá lên trên boong? Những ngư dân dựa vào cảm giác nghề nghiệp để phân tích và đánh giá những vấn đề này. Ngày nay, Với sự phát triển mạnh mẽ của khoa học kỹ thuật về phương pháp đánh bắt, phương pháp làm hàng và bảo quản cá mang lại những thay đổi đột phá cho ngành công nghiệp đánh bắt hải sản. Sau một thời gian không dài, số lượng đội tàu cá tăng lên mạnh mẽ. Với sự trợ giúp của khoa học kỹ thuật tiên tiến, giúp cho kết quả tính toán chính xác hơn, nhanh hơn. Tuy nhiên, đối với đội tàu cỡ nhỏ như tàu cá, việc đầu tư tính toán với công cụ hiện đại, phương pháp tính phức tạp không được áp dụng rộng rãi vì lý do kinh tế. Yêu cầu đặt ra đối với việc tính toán độ an toàn cho tàu cá đó là người thiết kế có thể dự đoán nhanh chóng sự phù hợp của tàu thiết kế mới với những tiêu chuẩn mà không cần có những tính toán phức tạp. Mục đích của việc đưa ra yêu cầu trên là rất rõ ràng. Lĩnh vực đánh bắt hải sản trên toàn thế giới diễn ra rất cạnh tranh và thường được khai thác bởi các cá nhân, những người mà họ không có tiềm lực về tài chính quá lớn để chi trả cho việc thực hiện những vấn đề như tính toán và thử nghiệm phức tạp. Do vậy, những tiêu chí trong thiết kế không phù hợp với yêu cầu trên sẽ không thể đáp ứng được yêu cầu thực tế và tất nhiên sẽ không được áp dụng phổ biến. Sau đây là những tiêu chí đánh giá phù hợp với yêu cầu đặt ra: [8] (1) Tàu cá, hoạt động trong môi trường khắc nghiệt phải thỏa mãn yêu cầu sau: 12
16. B (3.1) a) GM phải bằng hoặc lớn hơn giá trị hoặc 61 cm lấy giá 10 trịu nào lớn hơn F FA (3.2) b) phải bằng hoặc lớn hơn 0.15 BLB. trong đó: GM: khoảng cách giữa trọng tâm tàu tới tâm nghiêng ngang. B: chiều rộng lớn nhất của tàu F: chiều cao mạn khô từ đường nước thiết kế tới mép boong mạn khô đo tại giữa tàu FA: diện tích mặt hứng gió của tàu (hình chiếu lên mặt phẳng dọc tâm) của phần khô của tàu giữa đường nước và boong mạn khô đo tại mạn. L: chiều dài tính toán của tàu. (2) Để phù hợp với các đặc điểm trên, cần phải được chứng minh bằng các phép đo trong điều kiện vận hành khắc nghiệt nhất của nó. GM là phải được tính toán từ các phép đo thực tế của chu kỳ lắc ngang trong điều kiện này. 2 2.mB . (3.3) GM metre  Trong đó: m = 0,40: khi rời bến tới ngư trường m = 0,385 khi từ ngư trường về bến : chu kỳ lắc ngang (s) Việc xây dựng mối quan hệ giữa GM và chu kỳ lắc ngang theo (3.3) là một cách đơn giản, không yêu cầu quá nhiều về thời gian tính toán cũng như những trang thiết bị phức tạp. Chiều cao mạn khô và diện tích phần mạn khô có thể thu được một cách dễ dàng bằng những tính toán đơn giản. Xét yêu cầu (3.1), chúng ta có thể xác định được giới hạn dưới của GM. Xét yêu cầu (3.2) Ở đây, giá trị liên quan tới mạn khô được đưa vào để đánh giá tính ổn định cho tàu cá. Thực vậy, muốn phải bằng hoặc lớn hơn 15 thì ta phải tăng chiều cao mạn khô F lên, điều này cũng giúp tăng ổn định góc lớn của tàu. Tuy 13
17. nhiên, khi tăng chiều cao mạn khô F, giả sử thông số LxBxd của tàu không đổi, muốn tăng F và FA thì cần tăng chiều cao mạn D và nâng cao kiến trúc thượng tầng. Điều này khiến cho trọng tâm tàu G nâng cao đồng nghĩa với việc giảm GM và cải thiện tính lắc. Với phân tích trên, sự kết hợp giữa hai yêu cầu (3.1) và (3.2) ta sẽ lựa chọn được giá trị hợp lý của GM giúp đảm bảo hợp lý giữa tính lắc và tính ổn định cho tàu. Áp dụng yêu cầu (3.1) và (3.2) kiểm tra cho mẫu tàu ở trên, kết quả thể hiện qua bảng. Mẫu L L B D d GM FA max PP max F/B+FA/LB tàu (m) (m) (m) (m) (m) (m) (m2) I 26.00 23.20 6.40 3.00 2.00 1.209 68.50 0.62 II 25.00 22.36 7.00 3.50 2.50 1.252 69.32 0.58 III 28.00 25.04 8.20 3.65 2.85 1.359 88.78 0.53 IV 30.08 27.80 7.50 3.90 2.70 1.219 94.47 0.61 14
18. 3.1. Sự ảnh hưởng các thông số kích thước. Khảo sát 5 mẫu tàu sau: Bảng 3.1: Thông số kích thước chủ yếu và hệ số béo của 5 mẫu tàu Tàu A B C D E LPP (m) 48 42.98 50.27 40.25 51.97 B (m) 7.99 8 9.16 7.08 8.74 d (m) 4.23 4.18 4.31 3.62 4.2 L/B 6.01 5.37 5.49 5.69 5.95 B/d 1.89 1.91 2.13 1.96 2.08 CB 0.537 0.556 0.533 0.541 - CM 0.88 0.88 0.83 0.79 - CP 0.611 0.633 0.642 0.685 - v (knost) 11.1 10.8 11.2 9.1 12 Tàu A và B có thông số về chiều rộng chiều chìm và tốc độ khá sát nhau. Tàu C có chiều rộng, chiều chìm và vận tốc lớn nhất nhưng có hệ số béo lại nhỏ nhất. Các tàu có dạng sườn chữ V, dạng mũi vát, đuôi tuần dương. Trong quá trình hành hải tính ổn định của tàu có sự tăng giảm do phân bố khối lượng thay đổi. Thông thường, trong các chuyến đi, khối lượng phân bố của tàu các là gần như tương đồng, sự khác biệt chỉ xảy ra khi có sự chênh lệch về sản lượng trong quá trình đánh bắt. Ví dụ, ở chuyến đi đầu, sản lượng đánh bắt được nhiều vào thời gian cuối của quá trình khai thác, còn ở lần đi sau lượng đánh bắt tăng vào thời gian khai thác đầu. Quá trình thay đổi chiều cao tâm nghiêng được thể hiện như sau: GM giảm dần khi bắt đầu rời bến ra ngư trường. Sau đó, có sự tăng mạnh khi đạt được mẻ cá đầu tiên, GM tăng lên khi mẻ cá được đưa xuống hầm cá làm hạ trọng tâm tàu. Nhưng sau đó, lượng cá đánh bắt được tăng lên, trọng tâm G cũng nâng cao theo, GM giảm (hình 3.1) 15
19. ChuyÕn ®Çu 0,9 tÊn (2) 0,8 300 GM 0,7 0,6 200 0,5 30 (1) GM (m) GM 0,4 100 20 10 NhËn t¶i NhËn 0 0 10 20 (3) (4) (5) Tiªu thô Tiªu 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 Ngµy hµnh tr×nh ChuyÕn thø 2 0,9 tÊn (2) 0,8 300 GM 0,7 0,6 200 0,5 30 (1) GM (m) GM 0,4 100 20 10 NhËn t¶i NhËn 0 0 10 20 (3) (4) (5) Tiªu thô Tiªu 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 Ngµy hµnh tr×nh Hình 3.1: Phân bố tải trọng và sự thay đổi GM trong quá trình khai thác (1) Đường nhận tải và tiêu thụ (2) Đường tải trọng toàn bộ (3) Từ bến ra ngư trường (4) Khai thác cá (5) Từ ngư trường về bến Tính ổn định của tàu C có sự khác biệt lớn so với các tàu còn lại bởi vì tàu C sử dụng dằn rắn. Ngay khi tải trọng trên boong (lưới và cá được đưa lên boong tàu trước khi cho xuống hầm) được giải phóng thì tàu trở nên “cứng” hơn và tàu lắc xấu đi ảnh hưởng xấu tới hoạt động của thủy thủ đoàn (hình 3.2) 16
20. 1,4 1,2 C 1,0 E 0,8 D 0,6 B 0,4 A 0,2 VÒbÕn Rang• tr•êng §¸nhb¾t Rêing• tr•êng 0 RêibÕn Hình 3.2 Bảng 3.2: Chu kỳ chòng chành của các tàu được khảo sát Tàu A B C D E B (m) 7.99 8,00 9,16 7,08 8,74 Chu kỳ chòng chành (s) Khởi hành 6,95 7,00 6,30 6,20 7,60 Ra ngư trường 7,38 7,40 6,60 6,40 7,90 Đánh bắt tại ngư trường 8,14 7,80 6,60 6,70 8,00 Trở về từ ngư trường 8,92 8,35 6,70 6,90 8,50 Về đến bến 9,34 8,90 6,80 7,10 8,80 Từ bảng 3.2 nhận thấy, tàu có chiều rộng nhỏ thì có chu kỳ chòng chành nhỏ, tàu có chiều rộng lớn thì có chu kỳ chòng chành lớn. Tàu C là trường hợp ngoại lệ, do có phân bố tải trọng khác biệt (sử dụng dằn rắn) nên cho dù chiều rộng lớn nhất B = 9,16 m nhưng chu kỳ chòng chành lại có giá trị tương đối nhỏ. 17
21. 1,4 C 1,2 1,0 D 0,8 A B E GM(m) 0,6 0,4 5 6 7 8 9 10 Chu kú chßng chµnh ngang (s) Hình 3.3 9 0,80 0,75 0,70 0,65 8 GM = 0,85 m 0,60 ChiÒu réng tµu (m) tµu réng ChiÒu 7 6 7 8 9 Chu kú chßng chµnh ngang (s) Hình 3.4: Mối quan hệ giữa chiều rộng tàu B, GM và chu kỳ chòng chành Từ các đặc điểm làm việc của tàu cá đề cập ở trên, vấn đề cần đặt ra cho tàu cá đó là đảm bảo sao cho tính chòng chành và tính ổn định của tàu là chấp nhận được theo quan điểm của ngư dân. Đảm bảo sự hoạt động tốt khi làm việc trong điều kiện xấu như sóng to, gió lớn. 18
22. Nhận xét: Từ số liệu trên nhận thấy, thông số kích thước ảnh hưởng tới tính lắc và tính ổn định của tàu cá chủ yếu là chiều rộng B và chiều chìm d của tàu. Tàu cá làm việc trên biển sóng gió do đó yêu cầu cao về tính ổn định. Tuy nhiên cần cố gắng chọn chiều rộng B nhỏ nhất để đảm bảo tính chống lắc tốt. Bên cạnh đó, với đội tàu cá vỏ thép, cần thiết nâng cao tốc độ hành hải của tàu từ bên ra ngư trường, do vậy dạng tuyến hình tàu ở phần ngâm nước sẽ cần thon lại khiến cho giá trị GM giảm, nếu không có cách thức xử lý hợp lý thì tàu sẽ không đủ ổn định (do kiến trúc thượng tầng, trang thiết bị đánh bắt cá, đặc biệt trong trường hợp kéo lưới ướt và mẻ cá lên boong). Theo [7] khuyến nghị tỉ số kích thước của tàu cá như sau: CP CB B/T GM (m) 0.61–0.63 0.53–0.56 2.3–2.6 0.7–1.2 19
23. 3.2. Sự ảnh hưởng của hình dáng tàu Tốc độ tương đối của tàu cá thường nằm trong phạm vi tốc độ trung bình, trị số Fr bằng khoảng 0.33. Kích thước tàu tương đối nhỏ, chiều dài của thân tàu thường không vượt quá chiều dài sóng thường gặp ở khu vực hành hải, đồng thời phải làm việc trên biển trong một thời gian dài, do đó phải thích nghi tốt với trạng thái biển và thỏa mãn đầy đủ các yêu cầu tác nghiệp. Tàu cá thường có hình dáng nhỏ, làm việc trên biển sóng gió do vậy cần đảm bảo tính ổn định cho tàu. Để đảm bảo không phải tăng chiều rộng tàu mà vẫn cải thiện được tính ổn định, nâng cao tính lắc, sử dụng dạng tuyến hình vỏ dưa có độ cất đáy cao cho tàu cá. Hình 3.5: Mặt cắt ngang tàu cá có độ cất đáy Tàu cá đòi hỏi nâng cao đường kính chân vịt, do vậy mớn nước cần tăng lên, thiết kế keel nghiêng dọc về phía lái. Độ nghiêng dọc  = (2 ÷ 6)%L. Trị số nghiêng dọc đảm bảo đầu cánh chân vịt ngập sâu dưới mặt đường nước. 20
24. Hình 3.5: Keel nghiêng phía lái tàu Hình 3.6: Keel nghiêng phía mũi tàu Do tàu cá cỡ trung, cỡ nhỏ có chiều dài nhỏ hơn chiều dài sóng. Để giúp cải thiện lắc dọc của tàu, cần thiết kế vòm đuôi như sau: Hình 3.7: Tuyến hình vị trí vách lái tàu cá 21
25. CHƯƠNG IV: MỘT SỐ KHUYẾN NGHỊ CHO NGƯỜI THIẾT KẾ 4.5. Một số khuyến nghị cho người thiết kế Do đặc thù về điều kiện làm việc của tàu cá, nên vai trò của người thiết kế là rất quan trọng trong việc đảm bảo tính năng tốt cho con tàu. Ngoài việc lựa chọn tốt bộ thông số kích thước và dạng tuyến hình cho tàu cá, nhóm nghiên cứu đưa ra một số khuyến nghị nhằm mục đích cải thiện tính lắc, nâng cao tính ổn định cho tàu cá như sau: 4.5.1. Sử dụng vây giảm lắc Thiết bị giảm chành thủy động lực kiểu thụ động đơn giản nhất là ky hông (vây cá giảm lắc) – là một tấm, đặt ở hông tàu, theo phương pháp tuyến với vỏ bao ngoài của nó. Tổng diện tích của ky hông bằng (3  6)% diện tích đường nước tác dụng, còn chiều cao của nó được lựa chọn như thế nào đó, để nó không vượt ra ngoài kích thước bao ngoài của mặt cắt giữa. Trong trường hợp ngược lại, ky hông sẽ bị hư hỏng khi chằng buộc và trên nước cạn. Độ bền liên kết nó với thân tàu như thế nào đó, để trong trường hợp va đập với nền đất hoặc cập vào thành bến, ky có thể bị gãy mà không làm hư hại đến vỏ bao ngoài. Khi chiều cao của ky tương đối nhỏ thì thông thường nó là một tấm đơn giản, được hàn với vỏ bao ngoài của tàu, khi chiều cao của tấm bằng khoảng (500  600) mm, để nâng cao độ cứng của nó dọc theo mép tự do của tấm, người ta hàn gia cường bởi một thanh thép có hình dạng profile khác nhau. Hình 4.1. Ky hông (vây giảm lắc) 22
26. Hình 4.2: Hình chiếu đứng vây giảm lắc Với mục đích giảm ảnh hưởng âm (không thuận lợi) của ky đến tính di động của tàu, nó được đặt dọc theo đường dòng. Trong trường hợp này khi chuyển động không chúi trên nước tĩnh, lực cản của ky sẽ không đổi và chỉ là lực ma sát; lực cản hình dáng và lực cản sóng bổ sung của ky sẽ không xuất hiện. Song, thậm chí khi đặt ky hông như thế này thì tốc độ của tàu trên nước tĩnh sẽ giảm khoảng chừng (2  3)% so với tốc độ chạy tiến hoàn toàn. Chú ý rằng, khi có chúi, hướng đường dòng sẽ thay đổi, đặc biệt là ở gần mút của tàu, nên ky hông chỉ đặt ở phần giữa và kéo dài khoảng (30  40)% chiều dài tàu. Đặt chúng ở phần giữa sẽ thích hợp nhất kể cả với quan điểm về hiệu quả điều hòa chòng chành, bởi vì trong trường hợp này khoảng cách giữa các ky là lớn nhất, vì vậy làm tăng mô men điều hòa và giảm sự che chắn tương hỗ giữa chúng. 4.5.2. Sử dụng dằn rắn đảm bảo ổn định cho tàu, tăng tốc độ khai thác. Do tàu cá thường có hình dáng nhỏ, lại làm việc trên biển sóng gió, do đó yêu cầu về tính năng hàng hải của tàu khá cao. Do vậy, đòi hỏi nâng cao tính ổn định nhưng cũng cần đảm bảo tính lắc cho tàu. Để không phải tăng chiều rộng mà vẫn cải thiện được tính ổn định và nâng cao tính hàng hải, có thể sử dụng một khối lượng dằn cố định. Đối với tàu cá vỏ thép cỡ trung và cỡ nhỏ, lượng dằn cố định bằng (4 ÷ 10)% lượng chiếm nước, đối với tàu cá vỏ gỗ, lượng dằn lấy bằng (3 ÷ 6)% lượng chiếm nước. 23
27. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 1. Kết luận Sau một thời gian nghiên cứu và học hỏi, nhóm nghiên cứuđã hoàn thành đề tài “Đánh giá ảnh hưởng của các kích thước chủ yếu và dạng tuyến hình tới tính chòng chành của tàu cá” Trên cơ sở nghiên cứu, tổng hợp từ các tài liệu, tác giả đã đưa ra được yêu cầu cần thiết để đảm bảo tính lắc trong mối quan hệ với tính ổn định của tàu cá. Nhóm tác giả đã phân tích một số mẫu tàu, xem xét sự ảnh hưởng của thông số kích thước và hình dáng tàu tới tính lắc của tàu cá. Và đưa ra được những khuyến nghị cho người thiết kế. 2. Kiến nghị Đề tài mới dừng ở mức độ nghiên cứu học hỏi, xem xét tính lắc của tàu cá trên cơ sở mối tương quan với tính ổn định và nghiên cứu chủ yếu vào đặc trưng hình dáng của tàu cá. Do vậy, có thể đề tài chưa thể đưa ra được đánh giá chung nhất về các yếu tố ảnh hưởng tới tính lắc của tàu cá. Để khắc phục tình trạng trên, tác giả sẽ tiếp tục nghiên cứu để phát triển đề tài hơn nữa. 24
28. TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. Tiếng Việt [1] PGS.TS. Phạm Tiến Tỉnh (chủ biên) PGS.TS. Lê Hồng Bang – KS. Hoàng Văn Oanh –Lý thuyết thiết kế tàu thủy - Nhà xuất bản Giao thông vận tải [2]Nguyễn Văn Võ - Hiệu đính: Hoàng Văn Oanh - Chòng chành tàu thủy [3] PGS.TS. Phạm Tiến Tỉnh (chủ biên) PGS.TS. Lê Hồng Bang – KS. Hoàng Văn Oanh – Thiết kế đội tàu vận tải - Nhà xuất bản Giao thông vận tải [4] Nguyễn Đức Ân – Nguyễn Bân – Hồ Văn Bình – Hồ Quang Long – Trần Hùng Nam – Trần Công Nghị - Dương Bình Nguyên – Sổ tay kỹ thuật đóng tàu thủy tập I – Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật – Hà Nội 1978 [5] Qui phạm phân cấp và đóng tàu cá biển (tàu có chiều dài trên 20 m) – TCVN 6718:2000 [6] Quy phạm phân cấp và đóng tàu biển vỏ thép - QCVN 21: 2010/BGTVT 2. Tiếng Anh [7] Apostolos Papanikolaou -Ship Design Methodologies of Preliminary Design- School of Naval Architecture & Marine Engineering—Ship Design Laboratory National Technical University of Athens – Zografou Athens - Attiki – Greece [8]Food and Agriculture Organization of the United Nation (FAO) 1969-1970 - Fishing boats of the world [9] Fishing Vessel Safety -Blueprint for a National Program - Committee on Fishing Vessel Safety, National Research Council - National Academy Press Washington, D.C.1991 25
29. [10] Pérez Rojas, L., Abad, R., Pérez Arribas, F., Arias, C. Model Basin. Escuela Técnica Superior de Ingenieros Navales. U.P.M. (Spain) - Some experimental results on the stability of fishing vessels - 8th International Conference on the Stability of Ships and Ocean Vehicles. [11] Spanos D., Papanikolaou A., Boulougouris E.- On the Rolling and Safety of Fishing Vessels with Water On Deck - National Technical University of Athens, Ship Design Laboratory, NTUA-SDL 26