Nghiên cứu thiết kế, chế tạo thiết bị trục vớt bằng khí hydro tạo trong môi trường nước để trục vớt nhanh các vật thể chìm sâu dưới nước

BỘ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ LIÊN HIỆP CÁC HỘI KH&KT VIỆT NAM CHƯƠNG TRÌNH KHCN CẤP NHÀ NƯỚC KC.05/06-10 BÁO CÁO TỔNG HỢP KẾT QUẢ KHOA HỌC CÔNG NGHỆ ĐỀ TÀI “NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ, CHẾ TẠO T

Trang 1

BỘ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ LIÊN HIỆP CÁC HỘI KH&KT VIỆT NAM

CHƯƠNG TRÌNH KHCN CẤP NHÀ NƯỚC KC.05/06-10

BÁO CÁO TỔNG HỢP KẾT QUẢ KHOA HỌC CÔNG NGHỆ ĐỀ TÀI

“NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ, CHẾ TẠO THIẾT BỊ TRỤC VỚT BẰNG KHÍ HYDRO TẠO TRONG MÔI TRƯỜNG NƯỚC ĐỂ TRỤC VỚT NHANH

CÁC VẬT THỂ CHÌM SÂU DƯỚI NƯỚC”

Trang 2

BỘ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ LIÊN HIỆP CÁC HỘI KH&KT VIỆT NAM

CHƯƠNG TRÌNH KHCN CẤP NHÀ NƯỚC KC.05/06-10

BÁO CÁO TỔNG HỢP KẾT QUẢ KHOA HỌC CÔNG NGHỆ ĐỀ TÀI

“NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ, CHẾ TẠO THIẾT BỊ TRỤC VỚT BẰNG KHÍ HYDRO TẠO TRONG MÔI TRƯỜNG NƯỚC ĐỂ TRỤC VỚT

NHANH CÁC VẬT THỂ CHÌM SÂU DƯỚI NƯỚC”

Trang 3

VIÊN PHÁT TRIÊN CÔNG NGHỆ, TRUYỀN

THÔNG VÀ HỖ TRỢ CỘNG ĐỒNG

CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

Hà Nội, ngày tháng 12 năm 2010

BÁO CÁO THỐNG KÊ KẾT QUẢ THỰC HIỆN ĐỀ TÀI

I THÔNG TIN CHUNG VỀ ĐỀ TÀI

1 Tên đề tài: “Nghiên cứu thiết kế, chế tạo thiết bị trục vớt bằng khí hydro tạo

trong môi trường nước để trục vớt nhanh các vật thể chìm sâu dưới nước”

Thuộc: Chương trình KC05/06-10

2 Chủ nhiệm đề tài:

Họ và tên: Nguyễn Hoa Thịnh

Ngày, tháng, năm sinh: 26/12/1940

Học hàm, học vị: Giáo sư, Tiến sỹ khoa học

Chức vụ: Chủ tịch Hội đồng quản lý Viện Phát triển công nghệ, Truyền thông và

Hỗ trợ cộng đồng (IMC)

Điện thoại: Tổ chức: 043.5666.232; Nhà riêng: 069.556325 ; Mobile: 0903420776

Tên tổ chức đang công tác: Viện Phát triển công nghệ, Truyền thông và Hỗ trợ cộng đồng (IMC)/Liên hiệp các Hội KH và KT Việt Nam (VUSTA)

Địa chỉ tổ chức: 176 Trường Chinh, Đống Đa, Hà Nội

Địa chỉ nhà riêng: A2/23 Tập thể Quân đội Mai Dịch, Quận Cầu Giấy, Hà Nội

Địa chỉ: 176 Trường Chinh, Đống Đa, Hà Nội

Họ và tên thủ trưởng tổ chức: TS Nguyễn Duy Ngọc

Số tài khoản: 931.90081

Ngân hàng : Kho bạc Nhà nước quận Đống Đa, thành phố Hà Nội

Tên cơ quan chủ quản đề tài: Liên hiệp các Hội khoa học và kỹ thuật Việt Nam

Trang 5

số khoản, mục nội dung và kinh phí của đề tài KC05.21/06-10

7 Số: 1286/QĐ-BKHCN

Ngày: 12/7/2010

Quyết định của Bộ KH&CN v/v phê duyệt

kế hoạch đấu thầu thuê dịch vụ của đề tài KC05.21/06-10

8 Số: 518/ VPCTTĐ-THKH

Ngày: 21/10/2010

Công văn của Văn phòng các Chương trình trọng điểm cấp Nhà nước v/v triển khai thực hiện đấu thầu thuê dịch vụ của đề tài

nghiệm thu cấp cơ sở đề tài KC05.21/06-10

giá cấp cơ sở (theo mẫu Phụ lục 1-10)

Nội dung tham gia chủ yếu

Sản phẩm chủ yếu đạt được

Ghi chú*

Phối hợp nghiên cứu và thử nghiệm

Một số báo cáo chuyên đề và sản phẩm trung gian

2 Bộ Tư lệnh

Công binh

Bộ Tư lệnh Công binh

Phối hợp thử nghiệm

Hỗ trợ phương tiện

và nhân viên kỹ thuật

5 Cá nhân tham gia thực hiện đề tài, dự án:

Ghi chú*

Trang 6

2 TS Nguyễn

Khắc Bằng

thư ký đề tài, tổ chức điều hành nghiên cứu

- Hồ sơ đề tài

- Thiết kế tổng thể

- Báo cáo tổng kết đề tài

phận cơ khí động lực và hệ thống điều khiển

- Các chuyên đề

và thiết bị có liên quan

Anh Tú

thuyết chất tạo khí hydro

có liên quan

nghiệm chất tạo khí hydro

và sản phẩm, thiết bị có liên quan

phận hệ thống điều khiển

nghiệm chất tạo khí hydro

Hạnh

dựng hồ sơ đề tài

Đình Khang

việc với đối tác

dựng hồ sơ đề tài

Trang 7

6 Tình hình hợp tác quốc tế:

Số

TT

Theo kế hoạch

(Nội dung, thời gian, kinh phí, địa điểm,

tên tổ chức hợp tác, số đoàn, số lượng

người tham gia )

Phó Viện trưởng Viện Các vấn đề

chế tạo máy (IPM) /Viện HLKH

Ukraine sang làm việc với Viện

IMC về các vấn đề hợp tác nghiên

cứu chung

Đoàn 1: Ông Kravchenco O Phó Viện trưởng Viện Các vấn đề chế tạo máy (IPM)/Viện HLKH Ukraine Từ 24/3/2010 đến 1/4/2010 sang làm việc với Viện IMC về các vấn đề hợp tác nghiên cứu chung

Simbirsky.A Viện Các vấn đề chế

tạo máy (IPM)/Viện HLKH

Ukraine sang tham gia thử

nghiệm sản phẩm nghiên cứu

Đoàn 2: Ông Poda V và ông Simbirsky.A Viện Các vấn đề chế tạo máy (IPM)/Viện HLKH

Ukraine Từ 7/10/2010 đến 17/10/2010 sang tham gia thử nghiệm sản phẩm nghiên cứu

và trợ lý sang trao đổi về kế hoạch

mở rộng hợp tác nghiên cứu

7 Tình hình tổ chức hội thảo, hội nghị:

1 Hội thảo nghiên cứu định hướng

(tháng 10/2009 KP:3.2trđ Địa

điểm: Viện IMC)

Hội thảo nghiên cứu định hướng (tháng 10/2009 KP:3.2trđ Địa điểm: Viện IMC)

2 Hội thảo chuyên đề lần 1 (Phương

3 Hội thảo chuyên đề lần 2 (Các giải

4 Hội thảo chuyên đề lần 3 (Đánh

giá, rút kinh nghiệm kết quả thử

Hội thảo chuyên đề lần 3 (Đánh giá, rút kinh nghiệm kết quả thử

Trang 8

nghiệm lần 1 Tháng 8/2010 KP:

3.2trđ Hồ Hòa Bình)

nghiệm lần 1 Tháng 8/2010 KP: 3.2trđ Hồ Hòa Bình)

Hội thảo chuyên đề lần 4 (Đánh giá, rút kinh nghiệm kết quả thử nghiệm lần 2 Tháng 9/2010 KP: 3.2trđ Hồ Hòa Bình)

Hội thảo chuyên đề lần 5 (Đánh giá, rút kinh nghiệm kết quả thử nghiệm lần 3 Tháng 10/2010

KP: 3.2trđ Hồ Hòa Bình)

3.2trđ Viện IMC)

Hội thảo chuyên đề lần 6 (Đánh giá, rút kinh nghiệm kết quả thử nghiệm lần 4 Tháng 11/2010

Người,

cơ quan thực hiện

1 Nội dung 1: Xây dựng Thuyết

minh đề tài chi tiết

10/2009 10/2009 Viện IMC

2 Nội dung 2: Nghiên cứu các

phương pháp và phương tiện kỹ

thuật trục vớt vật thể dưới nước

12/2009

10/2009-Viện IMC và nhóm đề tài

3 Nội dung 3: Nghiên cứu tính

toán thiết kế tổng thể TBTV sử dụng

khí hydro

12/2009

4 Nội dung 4: Nghiên cứu công

nghệ tạo hydro trong môi trường

nước

3/2010

5 Nội dung 5: Nghiên cứu, tính toán

thiết kế, chế tạo khoang tạo khí

hydro

3/2010

5/2010

6 Nội dung 6: Nghiên cứu, tính

toán thiết kế, chế tạo phao chứa

hydro

3/2010

5/2010

7 Nội dung 7: Nghiên cứu, tính

toán thiết kế, chế tạo các cơ cấu kết

nối

3/2010

5/2010

Trang 9

toán thiết kế, chế tạo Hệ thống điều

4/2010-11/2010

8/2010-Viện IMC, 8/2010-Viện KHCN quân sự,

BC Công binh

10 Đánh giá nghiệm thu cấp cơ sở

9/2010-10/2010

12/2010 Viện IMC

III SẢN PHẨM KH&CN CỦA ĐỀ TÀI

1 Sản phẩm KH&CN đã tạo ra:

bị

Thiết bị được chế tạo theo dạng modul Có cơ cấu điều khiển kết nối trục vớt được vật thể dạng khung

Chưa

có

Ucraina 6kg

Trang 10

b) Sản phẩm dạng II:

1 Bộ tài liệu khảo sát về các phương pháp và phương tiện trục vớt

Tổng quan được các phương pháp và phương tiện trục vớt phổ biến trên thế giới và trong nước

01 bộ tài liệu

2 Bộ tài liệu thiết kế kỹ thuật và công nghệ chế tạo thiết bị trục vớt

Có tính toán khoa học, bản vẽ

sơ đồ kỹ thuật đầy đủ để chế tạo thiết bị

01 bộ tài liệu

3 Bộ tài liệu lắp ráp, hiệu chỉnh, thử nghiệm và vận hành thiết bị trục vớt

Nêu rõ qui trình lắp ráp, hiệu chỉnh, thử nghiệm và vận hành thiết bị trục vớt trong điều kiện thực tiễn

01 bộ tài liệu

c) Sản phẩm dạng III:

Số

Yêu cầu khoa học

Tạp chí cơ khí Việt Nam

Đã đăng số 10/2010

2

Bài báo 2: Nghiên cứu

thử nghiệm quá trình tạo

hydro trong môi trường

nước từ các kim loại

Tính mới, tính khoa học và sáng tạo

Tạp chí cơ khí Việt Nam

Đã đăng số 12/2010

d) Kết quả đào tạo: Bổ sung công trình nghiên cứu của 2 nghiên cứu sinh là thành

viên của đề tài

2 Đánh giá về hiệu quả do đề tài mang lại:

a) Hiệu quả về khoa học và công nghệ:

- Có những kết quả nghiên cứu sáng tạo, độc đáo trong lĩnh vực chế tạo TBTV ứng dụng khí hydro

- Các sản phẩm nghiên cứu phù hợp với nhu cầu và điều kiện Việt Nam là bảo đảm

Trang 11

- Sản phẩm của đề tài sẽ góp phần phát triển công nghệ chế tạo TBTV nói chung

b) Hiệu quả về kinh tế xã hội:

Góp phần phát triển kinh tế biển, củng cố chủ quyền biển đảo của đất nước

- Tạo thêm việc làm cho các ngành có liên quan đến kinh tế biển

- Góp phần tích cực làm sạch và bảo vệ môi trường biển, sông ngòi và ao hồ

3 Tình hình thực hiện chế độ báo cáo, kiểm tra của đề tài:

Theo đúng mẫu biểu quy đinh và đã gửi Văn phòng các Chương trình và Ban chủ nhiệm chương trình KC05/06-10

II Kiểm tra định kỳ

Được đoàn kiểm tra của Văn phòng các Chương trình và Ban chủ nhiệm chương trình KC05/06-10 thông qua

Được Hội đồng KHCN cấp cơ sở thông qua

và đề nghị lên Bộ KHCN để đánh giá nghiệm thu tại Hội đồng KHCN cấp Nhà nước

CHỦ NHIỆM ĐỀ TÀI

GSTSKH Nguyễn Hoa Thịnh

THỦ TRƯỞNG TỔ CHỨC CHỦ TRÌ

TS Nguyễn Duy Ngọc

Trang 12

MỤC LỤC

Trang MỞ ĐẦU TỔNG QUAN VỀ PHƯƠNG PHÁP TRỤC VỚT SỬ DỤNG KHÍ HYDRO TẠO TRONG MÔI TRƯỜNG NƯỚC 4

Chương 1 NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ CHẾ TẠO HỆ THỐNG ĐỘNG LỰC THIẾT BỊ TRỤC VỚT 8

1.1 Thiết kế tổng thể Thiết bị trục vớt 8

1.2 Thiết kế , chế tạo Khoang sinh khí hydro và Phao chứa khí hydro 10

1.3 Thiết kế , chế tạo cơ cấu kết nối 18

1.4 Tính toán động học kết cấu TBTV 27

Kết luận Chương 1 30

Chương 2 NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ CHẾ TẠO HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ TRỤC VỚT 32

2.1 Thiết bị quan sát, dò tìm 32

2.2.Điều khiển cần cẩu cơ điện 33

2.3 Điều khiển cơ cấu kết nối 38

2.4.Điều khiển kích hoạt Khoang sinh khí hydro 41

2.5 Tủ điều khiển trung tâm 44

Chương 3 NGHIÊN CỨU CHẾ THỬ CHẤT SINH KHÍ HYDRO TRONG MÔI TRƯỜNG NƯỚC 51

3.1 Phân tích mẫu vật liệu hoạt hóa do Ucraina chế tạo 51

3.2.Nghiên cứu khảo sát nguyên liệu để chế tạo vật liệu hoạt hóa tạo khí hydro 54

3.3 Nghiên cứu chế thử vật liệu hoạt hóa trong điều kiện PTN 61

3.4 Tính toán động học vật liệu hoạt hóa sinh khí hydro 67

Chương 4 THỬ NGHIỆM TBTV TRONG ĐIỀU KIỆN THỰC TẾ 71

4.1 Quy trình thử nghiệm TBTV 71

4.2 Nội dung và Kết quả thử nghiệm 75

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 85

TÀI LIỆU THAM KHẢO 90

PHỤ LỤC

Trang 13

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Trang

Hình 1.1 Sơ đồ mô tả cấu trúc tổng thể và nguyên lý hoạt động của TBTV sử dụng

khí hydro tạo trong môi trường nước 8

Hình 1.2 Sơ đồ mô tả quy trình vận hành TBTV sử dụng khí hydro tạo trong môi trường nước 10

Hình 1.3 Bản vẽ thiết kế kỹ thuật tổng thể Khoang sinh khí 14

Hình 1.4 Bản vẽ thiết kế Phao chứa khí 15

Hình 1.5 Sơ đồ dẫn chuyền khí hydro trong hệ thống Khoang sinh khí và Phao chứa khí 16

Hình 1.6 Mô tả hệ thống động lực của TBTV 18

Hình 1.7 Sơ đồ hệ thủy lực chuyển động tịnh tiến sử dụng pittông 19

Hình 1.8 Sơ đồ chu trình động học của pittông 23

Hình 1.9 và 1.10 Tay máy thủy lực 24

Hình 1.11 Mô hình lực tác dụng lên môdul kết nối 25

Hình 1.12 Mô hình tính toán biến dạng của môdul kết nối 26

Hình 2.1 Các camera quan sát 32

Hình 2.2 Dây cáp chịu lực chính 34

Hình 2.3 Sơ đồ cân bằng cần cẩu 35

Hình 2.4 Biểu đồ nội lực của trục 36

Hình 2.5 Kết cấu trục đầu cần cẩu 37

Hình 2.6 Sơ đồ thiết kế tổng thể cần cẩu cở điện 38

Hình 2.7 Điều khiển cơ cấu kết nối bằng hệ thống thủy khí động học 39

Hình 2.8 Thiết bị trục vớt được lắp ráp đồng bộ tại nơi thử nghiệm 40

Hình 2.9 Sơ đồ chịu lực tác dụng của van kích hoạt 41

Hình 2.10 Bản vẽ lắp ráp van kích hoạt 44

Hình 2.11 Sơ đồ thiết kế tổng thể Tủ điều khiển trung tâm 45

Hình 2.12 Sơ đồ khối điều khiển kích hoạt Khoang sinh khí hydro 47

Hình 2.13 Tủ điều khiển trung tâm 48

Hình 2.14 Tủ điều khiển trung tâm sau khi lắp ráp, hiệu chỉnh 49

Hình 2.15 Điều khiển TBTV từ Tủ điều khiển trung tâm 49

Hình 3.1 Mẫu vật liệu do Ucraina cung cấp 52

Hình 3.2 Sơ đồ quy trình chế thử mẫu 62

Hình 3.3 Kích thước mẫu 62

Hình 3.4 Tủ sấy chân không 63

Hình 3.5 Máy nghiền bi 63

Hình 3.6 Buồng khí trơ Ar 63

Hình 3.7 Máy ép thủy lực 63

Hình 3.8 Khuôn ép mẫu 64

Hình 3.9 Hộp bảo quản 64

Hình 4.1 Thử nghiệm đợt 1 tại hồ Hòa Bình 76

Hình 4.2 Cảnh thử nghiệm đợt 2 tại hồ Hòa Bình 78

Hình 4.3.Cảnh thử nghiệm đợt 2 tại hồ Hoà Bình 78

Trang 14

Hình 4.6 Thiết bị trục vớt đưa vật lên mặt nước từ độ sâu hơn 50m 81

Hình 4.7.Tổ kỹ thuật của Hội đồng khoa học nghiệm thu cấp cơ sở kiểm tra thử nghiệm sản phẩm tại hồ Hòa Bình 82

Hình 4.8.Tổ kỹ thuật của Hội đồng khoa học nghiệm thu cấp cơ sở kiểm tra thử nghiệm sản phẩm tại hồ Hòa Bình 83

Hình 4.9 Hội đồng khoa học nghiệm thu cấp cơ sở 83

Hình 4.10 Hội đồng KH cấp Nhà nước kiểm tra kết quả thử nghiệm sản phẩm của đề tài 92

Hình 4.11 Hội đồng KH cấp Nhà nước họp phiên chính thức đánh giá kết quả của đề tài 92

DANH MỤC CÁC BẢNG Trang Bảng 3.1 Kết quả phân tích mẫu 54

Bảng 3.2 Hàm lượng các chất có trong mẫu 54

Bảng 3.3 Tỷ lệ hỗn hợp kim loại tạo khí hydro 55

Bảng 3.4 Ảnh hưởng của nhiệt độ đến tốc độ hòa tan mẫu 58

Bảng 3.5 Ảnh hưởng của lực ép đến tốc độ phản ứng giải phóng hydro 60

Bảng 3.6 Ảnh hưởng của nhiệt độ đến tốc độ phản ứng 61

Bảng 3.7 Kết quả thử nghiệm cho trường hợp 1 65

Bảng 3.8 Kết quả thử nghiệm cho trường hợp 2 65

Bảng 3.9 So sánh các thông số chủ yếu của hai mẫu vật liệu 66

Trang 15

MỞ ĐẦU TỔNG QUAN VỀ PHƯƠNG PHÁP TRỤC VỚT SỬ DỤNG KHÍ HYDRO TẠO TRONG MÔI TRƯỜNG NƯỚC

Nhu cầu phát triển công nghệ chế tạo các thiết bị trục vớt sử dụng khí hydro

Trong thời gian gần đây, do yêu cầu phát triển kinh tế và phục vụ các hoạt động quân sự, trên thế giới đã đẩy mạnh nghiên cứu chế tạo các thiết bị trục vớt (TBTV) dưới nước ứng dụng nhiều công nghệ tiên tiến Ngoài việc giải phóng luồng lạch sông, biển khỏi các vật cản nằm dưới nước để đảm bảo giao thông, TBTV còn được sử dụng rộng rãi trong việc xây dựng các công trình thuỷ và hàng hải, các công trình khai thác khoáng sản đại dương và đặc biệt là phục vụ cho việc cứu hộ, cứu nạn và các mục đích quân sự khác nhau

Việt Nam là một đất nước có nhiều sông ngòi và bờ biển dài, lãnh hải rộng cho nên nhu cầu về các TBTV phục vụ phát triển kinh tế và an ninh quốc phòng là rất lớn Do hậu quả chiến tranh và thiên tai cũng như tại nạn giao thông đường thuỷ thường xuyên xảy ra nên việc nghiên cứu sử dụng các loại TBTV phù hợp là vấn đề cấp bách và ngày càng được quan tâm, đặc biệt là các ngành giao thông, khai thác dầu khí, cứu hộ, cứu nạn, Hải quân và Công binh

Trước đây, kỹ thuật trục vớt vật thể chìm dưới nước chỉ thực hiện được ở độ sâu không lớn Ngày nay, do nhu cầu ngày càng tăng, người ta đã và đang nghiên cứu sử dụng các phương tiện và kỹ thuật hiện đại đã có thể trục vớt các vật thể chìm ở độ sâu lớn hơn, tới hàng chục, hàng trăm, thậm chí hàng nghìn mét.Rất nhiều TBTV ứng dụng kỹ thuật và công nghệ tiên tiến đã được chế tạo như robot, tàu ngầm mini sử dụng thiết bị dò tìm, định vị kết nối GPS, các thiết bị nâng hạ được điều khiển từ xa, các loại phao kích thước và công suất lớn Do đó việc nghiên cứu, chế tạo TBTV các vật chìm sâu dưới nước là một lĩnh vực rất được quan tâm trên thế giới

Để trục vớt vật thể chìm sâu dưới nước người ta sử dụng nhiều phương pháp khác nhau Trong đó phương pháp tạo lực nâng trục vớt bằng phao là tương đối

Trang 16

thông dụng và có nhiều ưu điểm, vì phao có thể được chế tạo thành các modul, kết cấu gọn nhẹ cơ động hơn các hệ thống trục vớt cơ khí Nhờ đó có thể trục vớt những vật thể nặng, nhẹ và kích thước khác nhau bằng các modul-phao được tính toán và bố trí hợp lý

Trên thực tế TBTV dạng phao đã được sử dụng khá thành công ở một số trường hợp đặc biệt khi vật thể chìm ở độ sâu lớn và có khối lượng lớn Đó là chiến dịch trục vớt tàu ngầm Mỹ bị đắm ở Thái Bình Dương năm 1995, trục vớt tàu ngầm Cuốc của Nga bị đắm ở Biển Bắc năm 2001, trục vớt máy bay của hãng hàng không Pháp rơi xuống Đại Tây dương năm 2008 và gần đây nhất là trục vớt tàu chiến của Hàn Quốc bị chìm ở vùng biển tranh chấp Nam-Bắc Triều Tiên Thông thường, chất khí bơm vào để tạo lực nâng của phao là không khí Tuy nhiên đối với phao phải trục vớt vật chìm sâu dưới nước thì sử dụng không khí là không thuận tiện vì đường ống dẫn khí dài làm giảm hiệu suất do tiêu hao lớn và thiết bị bơm khí cồng kềnh, phức tạp Để khắc phục khó khăn đó, thời gian gần đây người ta đã nghiên cứu ứng dụng khí hydro để tạo lực nâng cho phao dựa trên

cơ sở một nguyên lý khoa học rất cơ bản đã được công nhận là thực hiện phản ứng sinh khí hydro giữa vật liệu hoạt hóa với nước Thuận lợi lớn nhất ở đây là có thể nạp sẵn vật liệu hoạt hóa ở trong phao và kích hoạt phản ứng tạo hydro sau khi phao đã kết nối với vật cần trục vớt nằm ở độ sâu lớn Do đó phao sử dụng khí hydro tạo trong môi trường nước sẽ đáp ứng các yêu cầu cơ bản của việc trục vớt vật chìm sâu dưới nước là gọn nhẹ, cơ động, không cần thiết bị với đường dẫn bơm khí từ trên mặt nước đến độ sâu lớn Đã có rất nhiều công trình nghiên cứu ứng dụng theo hướng này, trong đó có công trình của các nhà khoa học Viện các vấn đề chế tạo máy Podgornưi (IPM) thuộc Viện HLKH Ukraine Sản phẩm của Viện IPM đã được thương mại hóa trên thị trường thế giới với các loại modul- phao sử dụng khí hydro có thể trục vớt được những vật thể nặng hàng tấn chìm ở

độ sâu hàng trăm tới hàng nghìn mét [8;14]

Trong thỏa thuận hợp tác về nghiên cứu ứng dụng KHCN giữa Viện Phát triển công nghệ, Truyền thông và Hỗ trợ cộng đồng Việt Nam (IMC) với Viện

Trang 17

IPM Ukraine có nội dung nghiên cứu thiết kế, chế tạo thử nghiệm TBTV sử dụng khí hydro phù hợp với điều kiện và nhu cầu của Việt Nam Đây là một hướng khoa học ứng dụng có nhiều ý nghĩa, nhưng hoàn toàn mới ở Việt Nam và

bí quyết công nghệ của đối tác là không dễ tiếp cận Những vấn đề công nghệ phức tạp đặt ra cho nhóm đề tài phải được giải quyết phù hợp với nhu cầu thực tiễn và điều kiện kinh tế kỹ thuật của Việt Nam

Trong hai năm 2008 và 2009, Việt Phát triển công nghệ, Truyền thông và Hỗ trợ cộng đồng (IMC) đã cùng với Viện Các vấn đề chế tạo máy (IPM) mang tên Podgornưi thuộc Viện Hàn lâm KH Ucraina tiến hành một số nghiên cứu khoa học

và thu được những kết quả nhất định Đây là tiền đề để Viện IMC đăng ký thực

hiện đề tài khoa học công nghệ cấp Nhà nước“Nghiên cứu thiết kế, chế tạo thiết bị

trục vớt bằng khí hydro tạo trong môi trường nước để trục vớt nhanh các vật thể

chìm sâu dưới nước” (Mã số: KC05.21/06-10)

Lần đầu tiên ở Việt Nam, nhiều cơ quan nghiên cứu khoa học trong nước và ngoài nước do Viện IMC chủ trì phối hợp đã tiến hành nghiên cứu ứng dụng khí hydro trong kỹ thuật trục vớt Đã chế tạo thử nghiệm thành công một loại TBTV mới có thể được sử dụng tốt trong điều kiện thực tiễn Việt Nam

Mục tiêu, yêu cầu nghiên cứu

Mục tiêu của đề tài là nghiên cứu chế tạo thử nghiệm một loại TBTV theo

nguyên lý đẩy bằng khí hydro tạo trong môi trường nước để trục vớt nhanh các vật thể chìm sâu dưới nước, đáp ứng kịp thời nhu cầu phát triển kinh tế và an ninh

quốc phòng của đất nước

Sản phẩm của đề tài là một TBTV được thử nghiệm trong thực tiễn đạt chỉ tiêu kỹ thuật chủ yếu là: Trục vớt được vật nặng 200kg từ độ sâu 50m, TBTV được chế tạo làm việc trong môi trường nước phải có độ bền và an toàn cao

Trang 18

Như vậy, đề tài có các nội dung nghiên cứu chính là:

- Nghiên cứu chế tạo TBTV có độ bền cao và làm việc tin cậy trong điều kiện thực tế

- Nghiên cứu chế tạo hệ thống điều khiển đảm bảo cho TBTV làm việc đồng

bộ, hiệu quả và an toàn

- Nghiên cứu chế thử vật liệu hoạt hóa tạo khí hydro trong môi trường nước

Sản phẩm của đề tài sẽ là kết quả nghiên cứu thuộc nhiều lĩnh vực khác nhau: Cơ khí động lực, hóa học vật liệu, điều khiển tự động

Trong một thời gian ngắn, với ý thức trách nhiệm cao và sự hợp tác chặt chẽ giữa Viện IMC với các đối tác trong và ngoài nước, sản phẩm của đề tài đã được hoàn thành và thử nghiệm đạt các chỉ tiêu kỹ thuật theo yêu cầu Kết quả nghiên cứu của đề tài đã được Hội đồng nghiệm thu cấp cơ sở đánh giá tốt và đề nghị nghiệm thu ở cấp Nhà nước, kiến nghị cho phép phát triển sang giai đoạn tiếp theo

để sớm đưa sản phẩm vào ứng dụng thực tiễn

Báo cáo tổng kết đề tài bao gồm:

- Những thông tin chung về đề tài

- Mở đầu Tổng quan về phương pháp trục vớt sử dụng khí hydro tạo trong môi trường nước

- Chương 1 Nghiên cứu thiết kế chế tạo hệ thống động lực thiết bị trục vớt

- Chương 2 Nghiên cứu thiết kế chế tạo hệ thống điều khiển thiết bị trục vớt

- Chương 3 Nghiên cứu chế thử chất sinh khí hydro trong môi trường nước

- Chương 4 Thử nghiệm TBTV trong điều kiện thực tế

- Kết luận và kiến nghị

- Tài liệu tham khảo

- Phụ lục

Trang 19

Chương 1 NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ CHẾ TẠO HỆ THỐNG ĐỘNG LỰC CỦA THIẾT BỊ TRỤC VỚT

1.1.Thiết kế tổng thể Thiết bị trục vớt

1.1.1 Nguyên lý hoạt động của TBTV sử dụng khí hydro

Sơ đồ mô tả cấu trúc tổng thể và nguyên lý hoạt động của TBTV sử dụng khí hydro tạo trong môi trường nước trình bày ở hình 1.1

chứa khí hydro và làm dãn nở Phao để tạo ra lực đẩy Ac-xi-met kéo vật trục vớt từ

dưới sâu lên mặt nước

Hệ thống điều khiển (gồm Trung tâm điều khiển, thiết bị truyền dẫn tín hiệu

điều khiển và các cơ cấu điều khiển) Thực hiện các chức năng như sau:

- Điều khiển thiết bị dò tìm tiếp cận vật cần trục vớt

- Điều khiển các cơ cấu ghép nối TBTV với vật được trục vớt

- Kích hoạt phản ứng tạo khí hydro và điều chỉnh lực nâng trục vớt

PHAO CHỨA KHÍ HYDRO

KHOANG TẠO KHÍ HYDRO

TRUNG TÂM ĐIỀU KHIỂN

Đầu dò

CƠ CẤU GHÉP

Trang 20

- Điều khiển các cơ cấu ghép nối TBTV với vật được trục vớt

Những bộ phận cơ bản của TBTV bao gồm: Khoang tạo khí hydro; Phao chứa khí hydro; Cơ cấu ghép nối, Thiết bị dò tìm (quang học) và Trung tâm điều khiển (Tủ điều khiển)

Để truyền dẫn khí hydro lên Phao chứa khí và hỗ trợ giữ cân bằng cho TBTV,

đã thiết kế lắp đặt ống trụ kim loại nối giữa Khoang sinh khí và Phao chứa khí Thiết bị dò tìm quang học gắn chặt phía bên cạnh, sát đáy dưới của Khoang tạo khí hydro, đảm bảo góc và cự ly quan sát, dò tìm hợp lý Cơ cấu ghép nối (tay máy) được gắn kết chặt chẽ với phần dưới của Khoang tạo khí hydro

Trung tâm điều khiển đặt trên boong tàu (ca nô) thực hiện các chức năng sau:

- Thu nhận và xử lý tín hiệu từ đầu dò tìm để giúp ra quyết định trục vớt

- Điều khiển cơ cấu kết nối gắn TBTV với vật cần trục vớt

- Điều khiển mở van cấp nước vào Khoang tạo khí hydro để gây phản ứng sinh khí

- Điều khiển mở van nạp khí hydro vào Phao chứa khí để tạo lực nâng

Nguyên lý làm việc của TBTV sử dụng khí hydro có thể được trình bày ngắn gọn như sau:

Bước 1: Nạp vật liệu hoạt hóa vào Khoang sinh khí hydro Để đảm bảo an toàn, quá trình này được thực hiện trong túi kín chứa khí argon Liều lượng hóa chất được tính toán trước phụ thuộc vào khối lương, độ sâu của vật cần trục vớt Bước 2: Đưa TBTV xuống nước bằng cần cẩu (hoặc tời)

Bước 3: Dò tìm vật cần trục vớt thông qua màn hình trên Tủ điều khiển

Bước 4: Gắn cơ cấu ghép nối (tay máy thủy khí) với vật cần trục vớt thông qua các van thủy khí được khởi động từ Tủ điều khiển trung tâm

Bước 5: Mở van kích hoạt cấp nước vào Khoang tạo khí hydro bằng dây dẫn khí cao áp được kích hoạt từ Tủ điều khiển trung tâm

Bước 6: Đưa TBTV và vật cần trục vớt lên boong (sàn) tàu, lên bờ bằng cần cẩu (hoặc tời) Sơ đồ mô tả qui trình vận hành TBTV sử dụng khí hydro tạo trong môi trường nước trình bày ở hình 1.2:

Trang 21

H.1.2

Từ sơ đồ cấu trúc tổng thể của TBTV hình 1.1, các nội dung nghiên, tính toán, thiết kế hệ thống động lực của TBTV bao gồm:

- Tính toán thiết kế Khoang tạo khí hydro

- Tính toán thiết kế Phao chứa khí hydro

- Tính toán thiết kế cơ cấu kết nối TBTV với vật được trục vớt

1.2 Thiết kế, chế tạo Khoang sinh khí hydro và Phao chứa khí hydro

1.2.1 Khảo sát động học Khoang sinh khí và Phao chứa khí

Để thiết kế chế tạo Khoang sinh khí và Phao chứa khí, trước hết cần phải khảo sát các đặc trưng động học của chúng, tức là phải xác định 2 đại lượng:

- Tổng trọng lực của TBTV và vật cần trục vớt

- Khối lượng vật liệu hoạt hóa cho một lần trục vớt (m)

Đây là hai bài toán cần được giải song song để tìm những đáp số tối ưu, bởi

vì tính toán động học Khoang sinh khí và Phao chứa khí liên quan chặt chẽ đến tính toán động học vật liệu hoạt hóa (chương3)

a Tính toán tổng trọng lực của TBTV và vật cần trục vớt

Xuồng chở TBTV Vật cần

trục vớt

TBTV ở trạng thái ban đầu

TBTV ở trạng thái làm việc

Trung tâm điều khiển

Trang 22

- Tổng trọng lực của TBTV và vật cần trục vớt là:

V N D G K

chọn Trong quá trình phối hợp nghiên cứu thiết kế TBTV, nhóm đề tài đã cùng với

đối tác đưa ra nhiều mẫu Phao chứa khí với các kích thước, hình dạng và kết cấu

khác nhau Tuy nhiên, đây là mẫu thử nghiệm đầu tiên ở Việt Nam với việc sử

dụng vật liệu sinh khí hydro có hoạt tính mạnh, dễ cháy nổ và làm việc trong nước

ở độ sâu lớn nên nhóm đề tài đã lựa chọn Phao chứa khí kết cấu hình trụ, vỏ thép

Từ đó, tính tính toán trọng lượng của Phao chứa khí là:

2

2 1

1 R R h

Thay các giá trị tương ứng, ta có:

Trang 23

P K = P 1 ’ + P 2 ’ (1.2.8)

γπ

2

2 1

P 2 ’ = 3,14.375 2 5.7,85 = 17KG. (1.2.10) Vậy trọng lượng của Khoang sinh khí là:

P K = 38 + 17 =55KG (1.2.11)

Vậy tổng trọng lượng của TBTV là:

V N D G K

P

khối lượng vật liệu hoạt hóa trong Khoang sinh khí được tính toán theo công thức:

) ( p k

n

Để trục vớt được vật trong điều kiện như trên cần lực nâng tối thiểu là:

P N (min) =∑P= 510 +P N (1.2.14) Đây cũng là tham số đầu vào để tính toán khối lượng vật liệu hoạt hóa cho mỗi lần trục vớt

b Tính toán khối lượng vật liệu hoạt hóa cho một lần trục vớt

Căn cứ vào kết quả khảo sát động học vật liệu hoạt hóa của đối tác (mục 3.3 chương 3), khối lượng vật liệu hoạt hóa được tính theo công thức:

Trang 24

) 4 4 (

] ) [(

.

n

P n V D G K P n

RT

V P

P P P P d M m

γ

γ γ

+

+ + + + +

= (1.2.15)

R là hằng số khí, có giá trị 0,082 l.atm.mol-1 T-1;

Suy ra, thể tích của Phao chứa khí là:

) (

.

8

2 2

D G K P n

n p

P P P P P M

RT m V

+ + +

=

γ

1.2.2 Thiết kế, chế tạo Khoang sinh khí hydro và Phao chứa khí

- Nắp gá trên: Gá treo cụm chất sinh khí hydro

- Ống dẫn khí từ Khoang sinh khí lên Phao chứa khí hydro

- Cụm các chi tiết hệ thống đóng mở van

Căn cứ theo thể tích, có nhiều phương án lựa chọn kết cấu và kích thước của Phao Ở đây, cần tính đến mối quan hệ về kết cấu và cân bằng động học các thành phần khác của TBTV, như: Khoang sinh khí, cơ cấu ghép nối và thiết bị dò tìm Từ

đó, lựa chọn được kết cấu của Phao chứa khí là hình trụ và các kích thước của Phao

có giá trị tối ưu

Trang 25

H.1.3

Trong quá trình phối hợp nghiên cứu thiết kế TBTV, nhóm đề tài đã cùng với đối tác đưa ra nhiều mẫu Phao chứa khí với các kích thước, hình dạng và kết cấu khác nhau Tuy nhiên, để đảm bảo yêu cầu trục vớt phù hợp với điều kiện thực

Trang 26

tế ở Việt Nam, nhóm đề tài đã lựa chọn Phao chứa khí có hình dạng, kích thước và kết cấu như trên hình 1.4

H.1.4

Vật liệu để chế tạo Khoang sinh khí và Phao chứa khí được lựa chọn theo các tiêu chí như sau:

- Có độ bền cơ, lí, hóa cao phụ thuộc vào điều kiện và môi trường trục vớt

- Được tiêu chuẩn hóa về công nghệ chế tạo và thương mại

Từ đó, nhóm đề tài quyết định chọn vỏ Khoang sinh khí và Phao chứa khí là thép C45 Loại thép này có đặc điểm tính chống ăn mòn cao, thép có tính dẻo dai, chịu sự ăn mòn trong môi trường có độ mặn cao

c Hệ thống van trong Khoang sinh khí vào Phao chứa khí

Trang 27

Sơ đồ dẫn chuyền khí hydro trong hệ thống Khoang sinh khí và Phao chứa khí được thể hiện ở hình 1.5

Hệ thống van trong Khoang sinh khí và Phao chứa khí gồm có 3 loại:

- Van kích hoạt phản ứng giữa vật liệu hoạt hóa với nước để sinh khí hydro;

- Van dẫn khí từ Khoang sinh khí lên Phao chứa khí;

- Van an toàn

Van kích hoạt phản ứng có thể coi là một thành phần đặc biệt quan trọng của

Hệ thống điều khiển TBTV sẽ được nói đến ở Chương 2

Van dẫn khí làm việc theo nguyên lí quá áp để dẫn khí hydro từ Khoang sinh khí lên Phao chứa khí, chiếm chỗ của nước và tạo lực đẩy trục vớt

Van an toàn bảo vệ TBTV trong trường hợp Khoang sinh khí và Phao chứa khí chịu nén với áp suất quá cao, vượt ngưỡng cho phép Lúc đó van an toàn mở

ra để giải phóng một phần khí và làm giảm áp lực lên thành bình để không xảy ra

sự cố nổ, cháy

Hệ thống van an toàn được chọn sẵn từ các van bảo vệ của nồi hơi theo thiết

kế của Hàn Quốc, hiện được bán ở thị trường

Số lượng van an toàn được chọn phụ thuộc vào sự lượng khí sinh ra trong một đơn vị thể tích và tạo một áp suất nén trên một đơn vị thời gian giữ áp Sau khi tính toán số lựong van an toàn tối ưu được lựa chọn như sau: Ở Khoang sinh khí là 3 van và ở Phao chứa khí là 1 van

Cùng với van an toàn còn có van xả khí Van xả khí phải có lỗ phải đủ lớn để

xả khí bị nén trong Phao khi cho nước ngập vào và xả khí còn chứa trong Phao khi Phao đã nổi lên Do đó van xả khí được lắp phía trên của Phao chứa khí hydro Van xả khí và cấp nước vào Phao chứa khí hydro phải lắp ở vị trí thuận lợi cho việc đóng, mở van

Khoang sinh khí

Van dẫn khí

Phao chứa khí

Trang 28

Một số đặc điểm về công nghệ chế tạo Khoang sinh khí và Phao chứa khí

Trong quá trình thiết kế, chế tạo TBTV, nhóm nghiên cứu gặp rất nhiều vấn đề

về công nghệ, đặc biệt là thiết kế, chế tạo Khoang sinh khí hydro, Phao chứa khí hydro và các van điều khiển Các cơ cấu này phải đảm bảo các yêu cầu sau đây:

- Vật liệu phải có độ bền cơ, lý, hóa cao trong môi trường nước

- Kết cấu phải chắc chắn, gọn nhẹ (theo dạng modul) để dễ vận chuyển và thao tác

- Khoang sinh khí và Phao chứa khí hydro phải có độ kín khí tuyệt đối

- Các cơ cấu van, khóa phải có độ tin cậy và chỉ số an toàn cao nhất bởi tiếp xúc với chất tạo khí hydro có hoạt tính mạnh, dễ cháy nổ

Để giải quyết những vấn đề nói trên, khi thiết kế, gia công Khoang tạo khí và Phao chưa khí, nhóm nghiên cứu đã đặc biệt chú ý tới chi tiết sau đây:

- Nắp Phao phải chắc chắn đủ độ dày chịu lực nén của khí hydro được tạo ra

và phải tuyệt đối kín để khí hydro không thoát ra ngoài;

- Các trục định vị bánh hóa chất phải cân bằng, ổn định và tuyệt đối song song với nhau, đường ren phải thẳng và đủ số lượng để giữ chắc chắn các bánh hóa chất

- Vỏ Phao chứa khí hydro phải được hàn kín với nắp gá trên, mối hàn được kiểm tra bằng siêu âm và trực giác bằng dầu hỏa bôi ở những vị trí xung yếu

- Khoang sinh khí và Phao chứa khí phải có các gân trợ lực xung quanh và ở nắp trên

- Vật liệu làm vỏ Khoang sinh khí là thép có độ bền cơ, lý, hóa cao Nếu làm

độ dày từ 1,2÷2mm Nếu làm việc trong môi trường nước mặn (nước biển) phải chọn thép không gỉ

Để đảm bảo độ bền cơ lý của thiết bị, nhóm nghiên cứu đã thiết kê Khoang sinh khí hydro có 2 lớp Lớp trong chịu áp suất của nước và chứa hóa chất sinh khí Lớp ngoài có diện tích lớn hơn, chắc hơn để liên kết với cơ cấu ghép nối (tay máy thủy khí)

Trang 29

Có 2 chi tiết quan trọng mà nhóm đề tài đã thiết kế theo phương án khác với phương án mà đối tác đề xuất Đó là van hút nước vào Khoang sinh khí và van xả khí từ Khoang sinh khí vào Phao chứa khí Đây cũng là hai cơ cấu phức tạp đòi hỏi phải sử dụng vật liệu có độ bền cao và được gia công với độ chính xác cao

1.3 Thiết kế , chế tạo cơ cấu kết nối

Hình 1.6 mô tả hệ thống động lực của TBTV gồm 3 phần liên kết chặt chẽ là: Khoang sinh khí, Phao chứa khí và Cơ cấu ghép nối

Trang 30

a,Tính toán, thiết kế hệ thủy lực của Cơ cấu ghép nối

Hệ thủy lực là thành phần chủ yếu của Cơ cấu kết nối Trên hình 1.7 là sơ

đồ hệ thủy lực chuyển động tịnh tiến sử dụng pít tông

F t - lực di tải trọng ngoài gây ra (ngoại lực), daN;

m - khối lượng vật nâng, kg s 2 /cm;

a - gia tốc chuyển động, cm/s 2;

F s - lực ma sát trong pít tông - xi lanh, daN;

Trang 31

Ta có phương trình cân bằng tĩnh của các lực tác dụng lên pít - tông

P 1 A 1 = P 2 A 2 + F (1.3.2) Đối với xi - lanh không đối xứng thì lưu lượng vào khác lưu lượng ra:

Q 1 = Q 2 R, với 1

2

A R A

Trong đó:

P 1 , P 2 - áp suất ở các buồng của xi lanh;

+ +

=

Trang 32

Lưu lượng dầu vào xi lanh để pít tông chuyển động với vận tốc cực đại là:

Q 1max = 2[ / ]

16.7

max v

A l ph (1.3.13) Lưu lượng qua van tiết lưu và van đảo chiều được xác định theo công thức Torricelli): [3]

A x - tiết diện mặt cắt của khe hở [cm 2 ];

∆P = (P 1 - P 2 ) - áp suất trước và sau khe hở [N/cm 2 ];

S - Khối lượng riêng của dầu [kg/cm 3 ].

Q b = n V ηv 10 -3 [vg/ph] (1.3.15) Trong đó:

hm b

.10 6.

b b t

Trang 33

ηhm - hiệu suất cơ và thủy lực [%];

ηt - hiệu suất toàn phần [%].

Công suất cần thiết của động cơ điện là:

4

o d

= mm (1.3.21) Những kết quả tính toán ở trên cho phép thiết kế, chế tạo hệ thủy lực của Cơ cấu ghép nối sử dụng pittong có độ bền cơ học và độ tin cậy cao Các kết quả thử

Trang 34

nghiệm cho thấy các thành phần cơ – động lực của TBTV hoạt động tin cậy trong những điều kiện sát với thực

Sơ đồ mô tả mạch thủy lực chuyển động tịnh tiến của pít tông tay máy trình bày ở hình 1.6 và sơ đồ chu trình động học của pittông ở hình 1.8

Giữa Khoang sinh khí và tay máy phải có một mô đun kết nối, môdul này

Trang 35

- Phải đảm bảo độ bền, độ cứng vững, độ ổn định

- Tháo lắp, bảo dưỡng thuận tiện

Để đảm bảo các yêu cầu nêu trên phương án kết cấu tối ưu sẽ có dạng khung thép hàn đồng dạng với phần khung của Khoang sinh khí, có dạng hình chóp nón, phần nhỏ của hình chóp nối với tay máy thủy lực (hình 1.9 và 1.10)

H.1.9

H.1.10

Trang 36

b Tính toán, thiết kế vành kết nối giữa cơ cấu ghép nối và Khoang sinh khí

Liên kết giữa mô đun kết nối với Khoang sinh khí bằng các bu lông, giữa

mô đun kết nối với tay máy bằng khớp quay tự lựa như mô tả ở hình 1.8 và 1.9

Vị trí và số lượng các thanh giằng trong mô đun kết nối có kết cấu tương tự như

Khoang sinh khí và Phao chứa khí nhưng kích thước phải tính toán cho phù hợp

theo các tham số đầu vào như sau:

- Tổng trọng lượng của Cơ cấu ghép nối (tay máy, modul kết nối và thiết bị

độ trục vớt được tính toán tối ưu cho từng đối tượng và điều kiện trục vớt cụ thể

Ngoài ra còn một thông số ảnh hưởng trực tiếp đến các giá trị tính toán đó

chính là lực đẩy Acsimet, lực này có tác dụng hỗ trợ quá trình nâng, độ lớn của lực

phụ thuộc vào thể tích vật nâng Trong mô hình tính ta không đưa lực này vào, coi

như là hệ số an toàn Mô hình lực tác dụng lên modul kết nối trình bày ở hình 1.11

=

=∑ (1.3.24)

Trang 37

Với các giá trị tham số đầu vào và mô hình hệ khung như trên hoàn toàn có

thể sử dụng phương pháp phần tử hữu hạn thông qua phần mềm ANSYS để tính

toán lựa chọn các giá trị tối uư Tuy nhiên mức độ cần thiết đối với bài toán của

chúng ta chủ yếu là tính hợp lí về kết cấu, còn đối với độ bền và độ cứng vững chỉ

cần kiểm tra bằng những mô hình đơn giản, gần đúng tại những khâu yếu, dễ xẩy

P d

π σ

≥ (1.3.25)

d b =12mm

Phần yếu nhất cũng như dễ biến dạng nhất của vành nối là điểm giữa hai

mối ghép bu lông, cũng chính là điểm hàn thanh giằng của kết cấu

Mô hình tính toán biến dạng của modul kết nối trình bày ở hình 1.12

b h

H.1.12

Trang 38

Khi đó độ biến dạng sẽ được tính theo công thức:

192

Pl y

EJ

= (1.3.26) Trong đó :

E - Mô đun đàn hồi: 2.104KG/mm2

J - Mô men quán tính của thanh: b.h 2 /12

Trong đó thông số chiều rộng b để cho đảm bảo tính đồng nhất và thẩm mỹ

về kết cấu chọn bằng chiều rộng của tấm liên kết của Khoang sinh khí Ta chỉ cần phảI tính chiều dày h để đảm bảo yêu cầu đề ra

Thay vào ta có:

192

Pl h

1.4 Tính toán động học kết cấu TBTV

Việc tính toán động học TBTV là rất quan trọng để bảo hiệu quả và an toàn trong quá trình trục vớt, nó được thực hiện song song giữa tính toán động học kết cấu TBTV và tính toán động học vật liệu hoạt hóa (Chương 3)

Tính toán động học kết cấu TBTV là giải bài toán cân bằng giữa trọng lượng

và lực đẩy Archimed Các tham sô đầu vào để giải bài toán này là:

- Trọng lượng của hệ thống TBTV và vật cần trục vớt, bao gồm:

+ Trọng lượng Khoang sinh khí và Phao chứa khí;

+ Trọng lượng cơ cấu ghép nối (tay máy);

+ Trọng lượng thiết bị quan sát, dò tìm;

Trang 39

+ Trọng lượng nước chiếm chỗ trong Phao chứa khí;

+ Trọng lượng vật cần trục vớt

- Hiệu suất (tốc độ) sinh khí hydro khi xẩy ra phản ứng hoạt hóa trong Khoang sinh khí;

Tóm lại, việc thiết kế kỹ thuật Phao chứa khí là bài toán tìm lời giải tối ưu Để giải bài toán này, nhóm đề tài đã nghiên cứu lựa chọn những dữ liệu đầu bài như sau:

- Hình dạng và kết cấu của Phao sinh khí là khối trụ tròn sử dụng kim loại đủ

độ bền cơ, lí, hóa

- Trọng lượng Phao chứa khí (lựa chọn theo các phương án thiết kế đã có);

- Hiệu suất sinh khí (tốc độ sinh khí) như kết quả khảo sát đặc trưng động học của vật liệu hoạt hóa do đối tác Ucraina cung cấp;

- Trọng lượng của cơ cấu ghép nối (tay máy) đã thiết kế chế tạo là 20kG;

- Trọng lượng thiết bị quan sát dò tìm đã thiết kế chế tạo là 25kG;