Luận Văn Nghiên cứu thiết kế và chế tạo thử nghiệm mô hình tàu hai thân bằng vật liệu composite

Đồ án tốt nghiệp
Đề tài: Nghiên cứu thiết kế và chế tạo thử nghiệm mô hình tàu hai thân bằng vật liệu composite


MỤC LỤC
Trang
MỤC LỤC . i
DANH MỤC BẢNG x
DANH MỤC HÌNH . xi
LỜI NÓI ĐẦU 1
PHẦN I: ĐẶT VẤN ĐỀ 3
1.TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU. 3
2.TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU TRONG VÀ NGOÀI NƯỚC 5
2.1. Tình hình nghiên cứu trong nước . 5
2.2 Tình hình nghiên cứu ngoài nước. 6
PHẦN II: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 7
1. GIỚI THIỆU CHUNG VỀ TÀU HAI THÂN 7
1.1. Khái niệm 7
1.2. Lịch sử phát triển. 7
1.2.1. Các tàu nhiều thân nguyên thủy . 7
1.2.2. Chinh phục Thái Bình Dương. 8
1.2.3. Catamaran của người châu Âu và Mỹ 9
1.2.4. Giai đoạn đầu thế kỷ 21 . 13
1.3. Đặc điểm của tàu hai thân. . 14
1.4. Phân loại 15
2. TỔNG QUAN VỀ THIẾT KẾ TÀU HAI THÂN . 15
2.1. Giới thiệu chung 15
2.2. Sơ lược về thiết kế catamaran. . 17
2.2.1. Phần vỏ catamaran 17
2.2.2. Thống kê quan hệ giữa các thông số của tàu hai thân Catamaran. 19
2.2.3. Một số dạng Catamaran điển hình . 20
2.2.3.1. SêriNPL Southampton. 20
- ii -2.2.3.2. Sê ri Catamaran VWS’89 (dạng có bẻ góc) . 21
3. GIỚI THIỆU VỀ VẬT LIỆU COMPOSITE . 23
3.1. Giới thiệu chung 23
3.1.1. Khái niệm . 23
3.1.2. Lịch sử hình thành và phát triển 23
3.1.3. Ưu điểm 24
3.2. Phân loại composite . 24
3.2.1. Phân loại theo hình dạng . 24
3.2.2. Phân loại theo bản chất, thành phần 24
3.3. Cấu tạo của vật liệu composite 25
3.3.1. Polymer nền 25
3.3.2. Chất độn (cốt) . 28
3.3.3. Chất pha loãng 29
3.3.4. Chất tách khuôn, chất làm kín và các phụ gia khác 30
3.3.5. Xúc tác –Xúc tiến . 31
3.4 Ứng dụng . 33
3.4.1. Thế giới 33
3.4.2. Việt Nam 34
3.5. Tầm quan trọng của composite. . 34
PHẦN III: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ . 35
CHƯƠNG 1: TÍNH CHỌNCÁC THÔNG SỐ CHÍNH . 35
1.1. XÂY DỰNG NHIỆM VỤ THƯ . 35
1.1.1. Một vài chú thích về nhiệm vụ thư 35
1.1.2. Mục đích sử dụng . 36
1.2. XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ KÍCH THƯỚC CHÍNH . 36
1.2.1. Chọn tàu mẫu . 36
1.2.2. Tính các số liệu cần thiết 37
1.2.2.1. Hệ số khối lượng tàu không tải . 37
1.2.2.2. Khối lượng thiết bị năng lượng . 37
- iii -1.2.2.3. Trọng lượng dự trự lượng chiếm nước 38
1.2.2.4. Trọng lượng thuyền viên, lương thực, thực phẩm, nước sinh hoạt 38
1.2.2.5. Trọng lượng hàng lỏng thay đổi, trọng lượng nước dằn 38
1.2.2.6. Trọng lượng nhiên liệu dầu mỡ, nước cấp 39
1.2.2.7. Phương trình trọng lượng tàu . 40
1.3. TÍNH CÁC THÔNG SỐ KÍCH THƯỚC CHÍNH . 42
1.4. TÍNH LẠI LƯỢNG CHIẾM NƯỚC THEO CÁC KÍCH THƯỚC CHÍNH 43
1.5. TÍNH LẠI LƯỢNG CHIẾM NƯỚC THEO CÁC TRỌNG LƯỢNG
THÀNH PHẦN 43
CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ ĐƯỜNG HÌNH 45
2.1. CÁC THÔNG SỐ ĐẦU VÀO 45
2.2. KẾT QUẢ . 45
CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN TÍNH NĂNG . 54
3.1. XÁC ĐỊNH CÁC YẾU TỐ THỦY LỰC 54
3.2. TÍNH VÀ VẼ ĐỒ THỊ BONJEAN . 54
3.2.1. Đồ thị bonjean. 54
3.2.2. Phương pháp xây dựng. 54
3.3. ĐỒ THỊ THỦY TĨNH 64
3.3.1. Cơ sở lý thuyết . 64
3.3.2. Tính diện tích mặt đường nước S . 64
3.3.3. Tính thể tích chiếm nước V 65
3.3.4. Tính trọng lượng tàu D 65
3.3.5. Tính hoành độ trọng tâm diện tích mặt đường nước Xf. 65
3.3.6. Tính hoành độ tâm nổi Xc. 65
3.3.7. Tính cao độ tâm nổi Zc. 65
3.3.8. Tính các hệ số 66
3.4. TÍNH CÁC YẾU TỐ THỦY TĨNH TÀU THIẾT KẾ 66
CHƯƠNG 4: BỐ TRÍ CHUNG . 69
4.1. PHÂN KHOANG 70
- iv -4.1.1. Phân khoang theo chiều dài tàu . 70
4.1.1.1. Khoang mũi và khoang đuôi: 70
4.1.1.2. Khoang máy lái 71
4.1.1.3. Khoang chứa lương thực, thực phẩm. . 71
4.1.1.4. Khoang chứa nước ngọt . 71
4.1.1.5. Khoang (két) dầu đốt 71
4.1.1.6. Khoang cách ly 71
4.1.1.7. Khoang máy . 71
4.1.1.8. Khu vệ sinh 72
4.1.1.9. Khu vực mặt boong mũi . 72
4.1.2. Phân khoang theo chiều cao tàu 72
CHƯƠNG 5: TÍNH KẾT CẤU . 75
5.1. GIỚI THIỆU CHUNG . 75
5.1.1. Công dụng, vùng hoạt động, quy phạm áp dụng . 75
5.1.2. Các thông số cơ bản và tỷ số kích thước của tàu . 76
5.1.3. Lựa chọn hệ thống kết cấu . 76
5.2. KHOẢNG CÁCH SƯỜN VÀ SƠ ĐỒ PHÂN KHOANG 77
5.2.1. Khoảng cách sườn . 77
5.2.2. Sơ đồ phân khoang 77
5.3. TÍNH CHỌN KẾT CẤU. . 78
5.3.1. Tính toán lớp vỏ . 79
5.3.1.1. Lớp vỏ giữa đáy . 79
5.3.1.2. Lớp vỏ bao ở đoạn giữa tàu. . 79
5.3.1.3. Gia cường cục bộ lớp vỏ bao. . 81
5.3.2. Tính toán boong 81
5.3.2.1. Phạm vi áp dụng . 81
5.3.2.2. Chiều dày tấm boong 81
5.3.2.3. Gia cường cục bộ boong . 82
5.3.3. Vách kín nước 83
- v -5.4. TÍNH TOÁN KẾT CẤU GIA CƯỜNG 83
5.4.1. Tải trọng thiết kế. . 83
5.4.1.1. Tải trọng thiết kế kết cấu đáy. 83
5.4.1.2. Tải trọng thiết kế kết cấu mạn 84
5.4.1.3. Tải trọng thiết kế kết cấu boong. 85
5.4.1.4. Tải trọng thiết kế thượng tầng và lầu. . 85
5.4.1.5. Tải trọng thiết kế vách kín nước. 86
5.5. TÍNH TOÁN DÀN MẠN 86
5.5.1. Sườn . 86
5.5.1.1. Phạm vi áp dụng . 86
5.5.1.2. Lựa chọn quy cách sườn . 86
5.5.1.3. Khoảng cách sườn 87
5.5.1.4. Kích thước của sườn 87
5.5.2. Nẹp dọc mạn . 89
5.5.3. Tính toán dàn đáy. 90
5.5.3.1. Đà ngang đáy. 90
5.5.3.2. Nẹp dọc đáy . 91
5.5.4. Tính toán dàn boong của 2 bên thân tàu (trừ phần cầu nối). 92
5.5.4.1. Xà ngang boong. 92
5.5.4.1. Xà dọc boong. 93
5.5.5. Tính toán kết cấu gia cường vách kín nước. 94
5.5.6. Tính toán kết cấu gia cường thượng tầng. . 95
5.6. TÍNH KẾT CẤU CẦU NỐI . 96
5.6.1. Các trường hợp chịu lực . 97
5.6.1.1. Tàu trên đáy sóng . 97
5.6.1.2. Tàu trên đỉnh sóng 97
5.6.1.3. Tàu chịu xoắn . 98
5.6.2. Kiểm tra bền cầu nối. 99
5.6.2.1. Tải trọng cầu nối. . 99
- vi -5.6.2.2.Kiểm tra bền cầu nối. 100
5.6.2.3. Xác định đặc trưng hình học mặt cắt dọc cầu nối 103
CHƯƠNG 6: TÍNH ỔN ĐỊNH NGUYÊN VẸN 104
6.1. GIỚI THIỆU CHUNG . 104
6.1.1. Loại tàu 104
6.1.2. Vùng hoạt động 104
6.1.3. Qui phạm 104
6.1.4. Các thông số cơ bản 104
6.2 KIỂM TRA TIÊU CHUẨN ỔN ĐỊNH NGUYÊN VẸN 105
6.2.1. Kiểm tra tiêu chuẩn về chiều cao tâm nghiêng ban đầu . 105
6.2.1.1 Các trường hợp tải . 105
6.1.1.2 Chiều cao tâm nghiêng ban đầu 107
6.2.2 Xác định đồ thị ổn định tĩnh và động . 108
CHƯƠNG 7: SỨC CẢN . 113
7.1. CƠ SỞ LÝ THUYẾT . 113
7.1.1. Sức cản sóng . 114
7.1.2. Sức cản ma sát 114
7.1.3. Sức cản áp suất . 116
7.1.4. Sức cản không khí và gió 117
7.2. TÍNH SỨC CẢN . 117
7.2.1. Tính sức cản dư 118
7.2.2. Tínhsức cản ma sát 120
7.2.3. Tính sức cản không khí và gió 121
7.2.4. Tính sức cản phụ bổ xung . 122
7.2.5. Tính sức cản do tác động của môi trường 123
7.3. TÍNH SỨC CẢN TÀU BẰNG PHƯƠNG PHÁP SAVITSKY . 127
CHƯƠNG 8: TRANG BỊ ĐỘNG LỰC . 136
8.1. TÍNH CHỌN MÁY CHÍNH 136
8.1.1. Hệ số dòng theo 136
- vii -8.1.2. Hệ số dòng hút 136
8.1.3. Đường kính chân vịt . 136
8.1.4. Hiệu suất thân tàu 137
8.1.5. Hiệu suất xoáy . 137
8.1.6. Hệ số dự trữ công suất . 137
8.1.7. Hiệu suất đường trục . 137
8.1.8. Hiệu suất hộp số 137
8.1.9. Hiệu suất môi trường 137
8.1.10. Hệ số ảnh hưởng thân tàu 138
8.1.11. Số cánh chân vịt 138
8.1.12. Tỷ số mặt đĩa 138
8.1.13. Chọn máy . 139
8.2. THIẾT KẾ CHÂN VỊT ĐỂ SỬ DỤNG HẾT CÔNG SUẤT MÁY . 147
8.2.1. Kiểm tra bền theo coâng thức Romson 152
8.2.2. Tính khối lượng và momen quán tính chân vịt 154
8.2.2.1. Tính khối lượng chân vịt 154
8.2.2.2. Momen quán tính . 154
8.2.3. Xây dựng bảng vẽ chân vịt . 155
8.2.3.1. Kích thước hình học của chân vịt: 155
8.2.3.2. Đặc trưng hình học của cánh chân vịt. 156
8.2.3.3. Tính chọn then. 158
CHƯƠNG 9: THIẾT KẾ HỆ TRỤC 159
9.1. CÔNG DỤNG CỦA HỆ TRỤC TÀU VÀ YÊU CẦU KHI THIẾT KẾ HỆ
TRỤC TÀU 159
9.2. PHƯƠNG ÁN BỐ TRÍ HỆ TRỤC . 159
9.3. XÁC ĐỊNH KÍCH THƯỚC HỆ TRỤC 160
9.3.1. Bố trí đường tâm trục 160
9.3.2. Các kích thước chính của hệ trục 160
9.3.3. Đường kính trục trung gian . 161
- viii -9.3.4. Xác định các kích thước khác . 162
9.4. PHƯƠNG ÁN BÔI TRƠN, KẾT CẤU 163
9.4.1. Phương pháp bôi trơn . 163
9.4.2. Phương án kết cấu 164
9.5. KIỂM TRA SỨC BỀN TĨNH HỆ TRỤC 166
9.6. XÁC ĐỊNH PHẢN LỰC TRÊN CÁC GỐI ĐỠ. TÍNH ÁP LỰC RIÊNG
CHO PHÉP TRÊN CÁC GỐI ĐỠ. 169
9.7. NGHIỆM BỀN HỆ TRỤC . 173
CHƯƠNG 10: TRANG THIẾT BỊ 175
10.1. MÁY CHÍNH 175
10.2. THIẾT BỊ LÁI . 175
10.2.1. Tính diện tích bánh lái 175
10.2.2. Trục bánh lái . 176
10.2.2.1. Phần trên trục lái . 176
10.2.2.2. Phần dưới trục lái . 177
10.2.3. Bánh lái 178
10.2.3.1. Chiều dày tôn bánh lái 178
10.2.3.2. Xương bánh lái . 178
10.2.4. Mối nối giữa trục lái và bánh lái . 178
10.2.5. Bulong bích nối 179
10.2.6 . Bích nối trục lái . 179
10.2.7. Máy lái . 179
10.2.7.1. Tay lái 179
10.2.7.2. Xylanh thuỷ lực 180
10.2.7.3. Bơm thủy lực vận chuyển dầu trong hệ thống . 180
10.2.7.4. Két chứa dầu thủy lực trong hệ thống: 180
10.2.7.5. Các phụ kiện đi kèm: 180
10.3. PHƯƠNG TIỆN TÍN HIỆU . 180
10.3.1. Phương tiện tín hiệu giao thông 180
- ix -10.3.2. Pháo hiệu dù đỏ 181
10.3.3. Đèn tín hiệu dự phòng 181
10.4. THIẾT BỊ VÔ TUYẾN ĐIỆN 181
10.5. TRANG BỊ HÀNG HẢI . 183
PHẦN IV: QUI TRÌNH CHẾ TẠO MÔHÌNH . 184
1.1. QUI TRÌNH CÔNG NGHỆ ĐÓNG TÀU COMPOSITE 184
1.2. QUI TRÌNH CÔNG NGHẾ CHẾ TẠO VỎ MÔ HÌNH 184
1.2.1. Công tác chuẩn bị . 185
1.2.1.1. Chuẩn bị bản vẽ . 185
1.2.1.2. Chuẩn bị nguyên vật liệu 185
1.2.2. Chế tạo khuôn mẫu . 186
1.2.2.1. Cắt dưỡng 186
1.2.2.2. Chế tạo khuôn 186
1.2.3. Chế tạo vỏ composite . 191
1.2.4. Lắp máy, hệ động lực và bộ điềukhiển . 192
1.3. QUI TRÌNH SỬ DỤNG MÔ HÌNH . 192
1.3.1. Kiểm tra và đổ đầy xăng . 192
1.3.2 Kiểm tra pin nguồn của bộ phận điều khiển và tay điều khiển 192
1.3.3 Đóng nguồn bộ điều khiển . 193
1.3.4 Kiểm tra bộ điều khiển 193
1.3.5 Khởi động động cơ 193
PHẦN V: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT Ý KIẾN 194
1.1 KẾT QUẢ THỰC HIỆN ĐỀ TÀI 194
1.1.1 Hình ảnh mô hình hoàn thiện . 194
1.1.2 Kết quả thử mô hình 195
1.2 KẾT LUẬN 195
1.3 ĐỀ XUẤT Ý KIẾN . 196
TÀI LIỆU THAM KHẢO . 197
- x -DANH MỤC BẢNG
Trang
Bảng II.1 : Tỉ lệ kích thước theo mô hình sêri NPL . 21
Bảng III. 2.1 : Tọa độ điểm đầu cuối của đường cắt dọc 49
Bảng III.2.2: Tọa độ điểm kết thúc của mặt đường nước 49
Bảng III.2.3: Bảng tọa độ đường hình (chiều cao) . 50
Bảng III.2.4: Bảng tọa độ đường hình (nửa chiều rộng) . 51
Bảng III.3.1: Diện tích mặt cắt ngang và mômen Moy . 55
Bảng III.3.2 : Hydrostatic Properties . 67
BảngIII.5.1 : Trị số của C 80
Bảng III.5.2: trị số tối thiểu của gia tốc thẳng đứng ở mút trước. . 84
BảngIII.5.3: Ttính momnent quán tính măt cắt ngang sườn mạn 89
Bảng 10: tính momnent quán tính măt cắt ngang đà ngang . 91
Bảng 11 : Tính momnent quán tính măt cắt ngang xà ngang boong . 93
Bảng 12: Ttính momnent quán tính măt cắt ngang xà ngang boong . 95
Bảng 13: Ttính momnent quán tính măt cắt ngang xà ngang boong . 96
Bảng 14: Trị số tối thiểu của gia tốc thẳng đứng ở mút trước. 100
Bảng 15 : Ttính momnent quán tính măt cắt ngang xà ngang cầu nối . 101
Bảng 16: Tính ổn định ban đầu 107
Bảng 17: tính tay đòn ổn định 109
Bảng 19. BẢNG TÍNH SỨC CẢN 124
Bảng 20 : Thông số dùng tính sức cản theo Savitsky . 131
Bảng21 : BẢNG TÍNH SỨC CẢN1 THÂN TÀU . 134
Bảng 23: BẢNG TÍNH CHÂN VỊT CHỌN MÁY . 141
Bảng 21: CÁC THÔNG SỐ KHÁC . 142
Bảng 24: BẢNG TÍNH CHÂN VỊT SỬ DỤNG HẾT CÔNG SUẤT MÁY . 148
Bảng 25: Thông số chính chân vịt: 149
Bảng 26: Đường bao cánh chânvịt 149
Bảng 27: BẢNG TỌA ĐỘ CÁC PROFIL CÁNH . 150
Bảng 29 : Phương tiện tín hiệu giao thông . 181
Bảng 30: Định mức trang thiết bị: 182
Bảng 31: Trang thiết bị hàng hải 183
- xi -DANH MỤC HÌNH
Trang
Hình I.1: Tàu Thanh Vân –05 . 5
Hình I.2 : Tàu hai thân đóng mới theo thiết kế của nước ngoài 6
Hình II.1: Tàu hai thân nguyên thủy 7
Hình II.2: Catamaran nguyên thủy của New Guinea . 9
Hình II.3: Trimaran của người Philippine cổ 9
Hình II.4: Trimaran của Miller 10
Hình II.5: Catamaran quân sự Demologos . 10
Hình II.6: Catamaran Castaila 11
Hình II.7: Catamaran Calais -Dover . 12
Hình II.8 : Catamaran khách cao tốc Express . 12
Sơ đồ II.1: Tần suất xuất hiện của Catamaran theo chiều dài L 19
Sơ đồ II.2: Tần suất xuất hiện của tỉ soosL/B (chiều dài trên chiều rộng toàn bộ) . 19
Sơ đồ II.3: Tần suất xuất hiện của tỉ sốL/H (H l à chiều cao mạn) . 19
Hình II. 10: Mô hình sơ đồ thân vỏ và các ký hiệu . 20
Hình III.2.1: Lưới 3D nửa thân tàu thiết kế trong Autoship 46
Hình III.2.2: Lưới 3D toàn bộ thân tàu thiết kế bằng Autoship . 47
Hình III.2.3: Mô hình 3D thân tàu trên Autoship . 48
Bảng III.3.3: Hull Form Coefficients (with appendages) 67
Hình III.5.1: Sơ đồ phân khoang của tàu thiết kế. . 77
Hình III.5.2: Phân bố gia tốc thẳng đứng . 85
Hình III.5.3 Quy cách của sườn. 86
Hình III.5.4: Ký hiệu b, d 88
Hình III.5.5: Tàu trên đáy sóng 97
Hình III.5.6: Tàu trên đỉnh sóng 97
Hình III.5.7: Tàu chịu xoắn . 98
Hình III.5.8: Đặc điểm hình học mặt cắt dọc cầu nối. 99
Hình III.5.9: Đặc điểm hình học mặt cắt ngang cầu nối 99
Hình III.7.1: Đồ thị xác định hệ số sức cản ma sát . 115
Hình III.7.2: Đường cong sức cản dư . 120
- xii -của các tàu có tỷ số L/B khác nhau 120
Hình III.7.4: Đồ thị Savitsky 1964 . 130
Hình III.8.1: Đồ thị chọn máy 143
Hình III.8.2: vẽ hình khai tri ển, hình chiếu thẳng, 151
hình chiếu cạnh, của cánh chân vịt . 151
Hình III.8.3: Vẽ đườngcắt của mặt bụng 151
cánh chân vịt và củ chân vịt . 151
Hình III.8.4: xác định các giá trị b 1, b2, b . 157
Hình III.9.1 Phương án bố trí hệ trục . 160
Hình III.9.2: Sơ đồ bố trí hệ trục 165
Hình III.9.3 Sơ đồ kiểm tra sức bền tĩnh của hệ trục 167
Hình IV.1: Đà dọc tâm của thân 187
Hình IV.3: Khuôn đã dựng xong sườn . 188
Hình IV.4: Khuôn đã được tháo các thanh giằng ngang ở mỗi sườn . 189
Hình IV.5: Khuôn dưới đã ốp xong mica . 189
Hình IV.6 : Đà dọc tâm thượng tầng 190
Hình IV.7 : Khuôn phần thượng tầng đã tháo xong thanh gi ằng ngang 190
Hình IV.8 : Khuôn phần thượng tầng đã ốp xong mica 191
1
LỜI NÓI ĐẦU
Trong những năm gần đây, ngành đóng tàu nước ta đang phát triển mạnhmẽ.
Nhiều nhà máy, cụm công nghiệp đóng tàu được đầu tư xây dựng trên khắp các tỉnh
thành ven biển, nhiều dự án mới,hợp đồng mới liên tiếp được ký kết, tỉ lệ nội địa
hóa của ngành đóng tàu ngày một nâng cao.
Tuy nhiên, năng lực cạnh tranh của ngành đóng tàu nước ta còn thấp, công
nghệ còn lạc hậu, trình độ quản lý yếu kém, chủ yếu dựa vào lợi thế giá nhân công
rẻ. Điều này khiến ngành đóng tàunước ta phát triển chưabền vững.
Để cải thiện năng lực cạnh tranh của ngành đóng tàu, một trong những điều
kiện quyết định hàng đầu là phải đào tạo được đội ngũ kỹ sư giỏi, cókhả năng đáp
ứng mọi yêu cầu công việc.
Một trong những kĩ năng còn hạn chế của các kỹ sư đóng tàu Việt Namlà
khả năng thiết kế tàu, hầu hết các bản thiết kế của các tàu lớn đều được mua từ nước
ngoài. Chính vì vậy, việc đào tạo kỹ sư thiết kếtàu là vấn đề cần quan tâm ở các
trường có đào tạo ngành đóng tàu. Có như vậy, con tàu Việt Nam mới vươn được ra
khơi xa, ngành công nghiệp tàu thủy Việt Nam mới có điều kiện bắt kịp, đón đầu
ngành công nghiệp tàu thủy của các nước tiên tiến trên thế giới .
Đồ án tốt nghiệp giúp sinhviên hệ thống hóa lại toàn bộ kiến thức chuyên
ngành đã được học. Mặt khác, nó còn trang bị cho sinh viên khả năng tư duy, tính
toán, thiết kế và công nghệ đóng tàu, nó trang bị cho sinh viên những kỹ năng cần
thiết để làm cơ sở cho việc thiết kế những con tàu thương mại sau này.
Sau thời gian bốntháng làm việc với tinh thần khẩn trương nghiêm túc, với
sự hướng dẫn tận tình của thầy Huỳnh Văn Nhu, nhóm em đã hoàn thành đề tài tốt
nghiệp “Nghiên cứu thiết kế và chế tạothử nghiệmmô hìnhtàu hai thânbằng
vật liệu composite”.
- 2 -NỘI DUNG THỰC HIỆN
1. Đặt vấn đề.
2. Cơ sở lý thuyết.
3. Tính toán thiết kế.
4. Chế tạo mô hình.
5. Kết luận và đề xuất ý kiến.


PHẦN I
ĐẶT VẤN ĐỀ
1. TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU.
Trong những năm gần đây, ngành đóng tàu nước ta đang có những bước phát
triển mạnh mẽ. Chúng ta đã đóng được những con tàu có tải trọng lớn được bạn
hàng trong nước và quốc tế đánh giá cao. Tuy nhiên, loại tàu chúng ta đóng chủ yếu
vẫn là tàu hàng khô, tàu hàng rời, tàu dầu cỡ nhỏ Đây là những loại tàu có giá trị
kinh tế không cao. Thông thường giá thành của một chiếc tàu hàng thường chỉ từ
vài đến vài chục triệu đô la, trong khi đó giá thành của một du thuyền du lịch có thể
có giá vài trăm triệu đến cả tỉ đô la.
Thị trường du thuyền du lịch những năm trở lại đây liên tục phát triển, nhiều
du thuyền sang trọng đã được ra đời, đặc biệt là các du thuyền cá nhân phục vụ cho
giới doanh nhân, giới thượng lưu. Trong các loại du thuyền cá nhân thì du thuyền
hai thân vẫn được đặt hàng nhiều nhất do có nhiều ưu điểm như tính ổn định cao,độ
lắc êm và tốc độ vượt trội so với tàu một thân cùng kích cỡ. Tàu có sức cản thân tàu
nhỏ, độ an toàn cao, ít lắc, mặt boong khai thác rộng và có chi phí sử dụng thấp nhất
trong các loại tàu cao tốc. Tàu hai thân còn là loại tàu có hình dáng đẹp xét về mỹ
thuật và cảnh quan du lịch.
Hiện nay, các nước Bắc Âu, Anh, Pháp, Mỹ, Úc đang là những nước có thế
mạnh về đóng du thuyền. Vì lý do về môi trường, sức khỏe người dân, giá trị
thương mại mà những nước này đã và đang chuyển từ đóng tàu hàng sang đóng
các loại tàu có giá trị thương mại cao như du thuyền.
Thực tế này đặt ra cho ngành đóng tàu nước ta một câu hỏi: tại sao chúng ta
không đóng các loại tàu có giá trị thương mại cao như du thuyền cá nhân? Vẫn biết
rằng đóng du thuyền thì đòi hỏi trình độ kỹ thuật cao hơn nhưng với sự quan tâm và
đầu tư thích đáng chúng ta hoàn toàn có thể đóng được loại tàu này. Song song với
việc đóng các loại tàu vận tải thông thường, chúng ta nên đầu tư phát triển đóng các
- 4 -loại tàu có giá trị caonhư tàu du lịch. Đây là một hướng đi mới đầy khả quan cho
ngành đóng tàu nước ta bởi lẽ với sự phát triển của ngành du lịch, nhu cầu vui chơi,
giải trí, nghỉ dưỡng của người dân thì thị trường tàu du lịch, đặc biệt là những du
thuyền cá nhân như tàu hai thân sẽ ngày một phát triển.
Từ khi ra đời đến nay, vật liệu composite đã chứng minh được tính ưu việt
của mình. Với những ưu điểm như độ bền cao, nhẹ, dễ tạo hình, tính thẩm mỹ
cao vật liệu composite đã được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực, trong đó có ngành
đóng tàu. Việc ứng dụng vật liệu composite để chế tạo du thuyền hiện đã rất phổ
biến.
Ở Việt Nam hiện nay, việc nghiên cứu và chế tạo tàu hai thân vỏ composite
vẫn cònít được quan tâm. Một số cơsở khoa học đã bắt tay vào việc nghiên cứu
chế tạo tàu hai thân vỏ composite, tuy nhiên kết quả thu được chưa nhiều. Việt Nam
vẫn chưa có quy phạm hướng dẫn việc phân cấp và chế tạo tàu hai thân vỏ
composite. Một số cơ sở sản xuất đã chế tạo loại tàu này tuy nhiên kích thước còn
nhỏ, thiết kế phải đi mua của nước ngoài. Do vậy muốn phát triển lĩnh vực đóng tàu
du lịch vỏ composite tại Việt Nam thì việc nghiên cứu thiết kế loại tàu này là công
việc quan trọng trước mắt. Chúng ta cần có những tài liệu và bản thiết kếdo chính
người Việt Nam thực hiện.
Với một sinh viên chuẩn bị ra trường, đề tài tốt nghiệp là cơ hội tốt để sinh
viên củng cố lại kiến thức, trang bị cho mình những kỹ năng cần thiết mà một kỹ sư
cần phải có. Việc lựa chọn đề tài rất quan trọng với những sinh viên năm cuối.
Sau khi bàn bạc cân nhắc kỹ lưỡng, nhóm chúng emđã thống nhất lựa chọn
đề tài “Nghiên cứu thiết kế và chế tạo thử nghiệm mô hình tàu hai thân bằng
vật liệu composite”,dưới sự hướng dẫn của Th.s Huỳnh Văn Nhu.
Mục đích nghiên cứu của đề tài nhằm cung cấp cho sinh viên những kiến
thức cơ bản nhất về tàu hai thân, trang bị cho sinh viên khả năng thiết kế loại tàu
này, ngoài ra còn trang bị những kiến thức thực tế khác.
- 5 -Ý nghĩa của đề tài
-Là cơ hội để sinh viên tổng hợp lại kiến thức trước khi ra trường, đồng thời
trang bị cho sinh viên những kỹ năng mà một kỹ sư cần phải có.
-Rèn luyện khả năng làm việc nhóm.
-Trang bị cho sinh viên nhiều kiến thức thực tế bổ ích cần thiết cho công việc
sau này.
-Đề tài có ý nghĩa thực tế, có tính ứng dụng cao.
2. TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU TRONG VÀ NGOÀI NƯỚC
2.1. Tình hình nghiên cứu trong nước
Ở Việt Nam hiện nay đã có một số cơ sở nghiên cứu và chế tạo tàu hai thân
bằng vật liệu hợp kim nhôm và composite.
Viện Nghiên cứu Chế tạo Tàu thủy –Trường Đại học Nha Trang
(UNINSHIP) là một trong những cơ sở đầu tiên tại Việt Nam nghiên cứu và chế tạo
thành công tàu hai thân bằng vật liệu composite.
Hình I.1: Tàu Thanh Vân –05
Ngoài ra một số cơ sở khoa học khác cũng đang có những đề tài nghiên cứu
về tàu hai thân như đại học Bách Khoa Hà Nội, khoa Kỹ Thuật Giao Thông –đại
học Bách Khoa Tp. Hồ Chí Minh .
- 6 -Hiện nay, một số cơ sở sản xuất trong nước như Công ty Cổ phần Công nghệ
Hải Long (Hải Phòng), Công ty Viễn Đông (Hà Nội) đã sảnxuất một số loại tàu
hai thân phục vụ du lịch và tuần tra. Tuy nhiên, các công ty này đều sử dụng thiết kế
của nước ngoài.
Hình I.2 : Tàu hai thân đóng mới theo thiết kế của nước ngoài
2.2 Tình hình nghiên cứu ngoài nước.
Ở các nước cóthế mạnh đóng tàu từ lâu như các nước Bắc Âu, Nga, Mỹ,
Canada, Australia việc nghiên cứu và chế tạo tàu hai thân không còn là vấn đề
mới mẻ. Việc thiết kế tàu hai thân đã thu được nhiều kết quả khả quan tuy nhiên có
rất ít tài liệu được ban hành về hướngdẫn thiết kế catamaran một cách chi tiết. Các
mẫu tàu đang được sử dụng đều là độc quyền của một số công ty, tài liệu thiết kế
các loại tàu đó vẫn là bí mật công nghệ.


TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] Qui phạm phân cấp và đóng tàu biển vỏ thép TCVN -2B : 2003
[2] Quiphạm tàu cao tốc TCVN 6451 :2004
[3] Trần Gia Thái, “ bài giảng lý thuyết tàu” , trường Đại học Nha Trang
(lưu hành nội bộ)
[4] Trần Gia Thái, “ Tự động hóa thiết kế tàu thủy”, NXB khoa học ký thuật
Hà Nội
[5] Trần Gia Thái, “Kết cấu thân tàu”, NXB khoa học kỹ thuật
[6] Trần Gia Thái, “ hướng dẫn sửu dụng phần mềm Autoship”, Trường Đại
học Nha Trang (lưu hành nội bộ)
[7] Trần Công Nghị , “Sổ tay thiết kế tàu thủy” ,
Nhà xuất bản Xây dựng, 2008.
[8] Trần Công Nghị,“ Thiết kế tàu”
Nhà xuất bản Đại học Quốc gia TP HCM
[9] Nguyễn Đình Long ,“ Trang bị động lực” , Đại học Nha Trang
[10] Trần Công Nghị , “ Lý thuyết tàu” –tập 1 , Đại học Quốc Gia TP HCM
[11] Nguyễn Đức Ân, “ Lý thuyết tàu” –tập 2
Nhà xuất bản Giao Thông Vận Tải
[12] Trần Gia Thái , Chuyên đề sau đại học “ Sức cản tàu thủy”
[13] TS Lê Hồng Ban ,“ Bố trí chung và kiến trúc tàu thủy”
Hải Phòng 12/2002
[14] Tài liệu nghiên cứu và hướng dẫn tính toán, thiết kế tàu catamaran
–website: viennccttauthuy.com.vn, tác giả TS Nguyễn Văn Đạt,
Viện nghiên cứu và chế tạo tàu thủy –trường Đại học Nha Trang, 2010
[15] Giáo trình tàu lướt –website: http://kimcokynhan.wordpress.com
[16] Giáo trình “ Động lực tàu thủy
-website: http://kimcokynhan.wordpress.com
[17] tập bài giảng “ Hệ thống động lực”
-website: http://www.**************
- 198 -[18] “ Động lực tàu thủy” -website: http://www.**************
[19] Daniel Savitsky and P.Ward Brown –“ procedures for hydrodynamic
evalution of planing hull in smoot and tough water” –Marine technology
vol.13, No.4, oct.1976, p.p 381-400
[20] Daniel Savitsky –on the subject of hight speed monohulls, October 2, 2003
  1 Nguyễn Văn Đạt
Tuyển tập công trình Hội nghị Khoa học Toàn quốc
Cơ học Vật rắn biến dạng lần thứ 7
Đồ Sơn, 27-28/8/2004