thiết kế sơ bộ tàu đánh cá lưới rê theo mẫu truyền thống tỉnh quãng ngãi

Các tàu đánh cá của Việt Nam nói chung và của tỉnh Quãng Ngãi nói riêng được đóng theo kinh nghiệm được tích lũy qua nhiều thế hệ đóng tàu và khai thác mà không có tính toán thiết kế.. V

LỜI CẢM ƠN

Sau hơn ba tháng tìm hiểu, nghiên cứu và tính toán, với sự hướng dẫn tận tình

của thầy PGS.TS Trần Gia Thái tôi đã hoàn thành đề tài tốt nghiệp với nội dung:

“Thiết kế sơ bộ tàu đánh cá lưới rê theo mẫu truyền thống tỉnh Quãng Ngãi”

Qua đây tôi xin chân thành cám ơn đến thầy PGS.TS.Trần Gia Thái đã quan tâm, tận tình hướng dẫn tôi trong quá trình thực hiện và hoàn thành đề tài Tôi cũng xin được gửi lời cám ơn đến các thầy trong Khoa kỹ thuật Giao Thông

Tôi cũng xin chân thành cám ơn đến các anh làm việc tại chi cục khai thác và bảo vệ nguồn lợi thủy sản tỉnh Quãng Ngãi và các bạn đã tạo điều kiện thuận lợi, quan tâm gúp đỡ trong suốt thời gian thực hiện đề tài

Tôi xin chân thành cám ơn!

Nha trang, ngày 08 tháng 07 năm 2012

Sinh viên thực hiện

Nguyễn Ngọc Ninh

MỤC LỤC

MỤC LỤC ii

DANH MỤC HÌNH vi

DANH MỤC BẢNG ix

LỜI NÓI ĐẦU 1

CHƯƠNG I: ĐẶT VẤN ĐỀ 2

1.1 TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU 2

1.2 KHẢO SÁT ĐỘI TÀU ĐÁNH CÁ LƯỚI RÊ TỈNH QUÃNG NGÃI 3

1.2.1 Sơ lược về điều kiện tự nhiên và nghề đánh cá lưới rê tỉnh Quãng Ngãi 3

1.2.1.1 Sơ lược điều kiện tự nhiên 3

1.2.1.2 Nghề lưới rê tỉnh Quãng Ngãi 4

1.2.1.3 Nghề đánh cá lưới rê 5

1.2.1.3.1 Nguyên lý đánh bắt lưới rê 5

1.2.1.3.2 Thao tác thả lưới 5

1.2.2 Khảo sát đội tàu và đo đạc tuyến hình tàu mẫu 7

1.2.2.1 Khảo sát đội tàu 8

1.2.2.2 Phương pháp đo đạc tuyến hình tàu 8

1.2.3 Kết quả khảo sát 10

1.2.3.1 Đặc điểm hình học của tàu lưới rê tỉnh Quãng Ngãi 10

1.2.3.2 Đặc điểm kết cấu 12

1.2.3.3 Đặc điểm bố trí chung 13

1.2.3.4 Đường hình tàu khảo sát 15

1.2.3.4.1 Các thông số chính của tàu 15

1.2.3.4.2 Bảng tọa độ đường hình tàu khảo sát 16

1.3 TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU HIỆN NAY 20

1.3.1 Tình hình nghiên cứu trên thế giới 20

1.3.2 Tình hình nghiên cứu trong nước 20

1.4 MỤC TIÊU, PHƯƠNG PHÁP VÀ NỘI DUNG NGHIÊN CỨU ĐỀ TÀI 20

1.4.1 Mục tiêu của đề tài 20

1.4.2 Phương pháp nghiên cứu 21

1.4.3 Nội dung đề tài 21

CHƯƠNG II: XÂY DỰNG PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ 22

2.1 PHƯƠNG ÁN XÁC ĐỊNH CÁC KÍCH THƯỚC CHÍNH VÀ CÁC ĐẶC ĐIỂM HÌNH HỌC CỦA TÀU 22

2.1.2 Vấn đề chung 22

2.1.2 Cơ sở lý thuyết thiết kế tối ưu 23

2.1.3 Phương án thực hiện 24

2.2 LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ TUYẾN HÌNH TÀU 24

2.3 LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ KẾT CẤU 24

2.4 LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ BỐ TRÍ CHUNG 25

2.5 LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN PHÂN TÍCH TÍNH TOÁN CÁC TÍNH NĂNG TÀU THIẾT KẾ 26

2.5.1 Lý thuyết cơ bản về ổn định 26

2.5.2 Tiêu chuẩn ổn định 27

2.5.2.1 Tiêu chuẩn vật lý 27

2.5.2.2 Tiêu chuẩn thống kê 28

2.5.3 Phương án thực hiện 28

CHƯƠNG 3: QUÁ TRÌNH TÍNH TOÁN THIẾT KẾ 29

3.1 XÂY DỰNG NHIỆM VỤ THƯ THIẾT KẾ 29

3.2 XÁC ĐỊNH CÁC ĐẶC ĐIỂM HÌNH HỌC CỦA TÀU 29

3.2.1 Lựa chọn mớn nước T 29

3.2.2 Lựa chọn tỷ số H/T 30

3.2.3 Lựa chọn hệ số thể tích nước chiếm CW 31

3.2.4 Lựa chọn hệ số diện tích mặt cắt ngang CM 32

3.2.5 Lựa chọn tỷ số B/H : 32

3.2.6 Lựa chọn chiều dài L cho tàu: 33

3.2.7 Lựa chọn hệ số diện tích mặt đường nước CW 34

3.2.8 Xác định các đặc điểm hình học của tàu trên đồ thị lựa chọn 36

3.2.9 Kiểm tra phương trình trọng lượng 38

3.3 THIẾT KẾ ĐƯỜNG HÌNH TÀU 38

3.3.1 Vẽ lại sườn theo kết quả đo thực tế 39

3.3.1.1 Dựng các đường sườn dạng 2D trong Autocad 39

3.3.1.2 Dựng các đường sườn dạng 3D trong Autocad 40

3.4 THIẾT KẾ KẾT CẤU VÀ TÍNH TRỌNG LƯỢNG TRỌNG TÂM TÀU 59

3.4.1 Xác định các kích thước kết cấu tàu 59

3.4.2 Tính trọng lượng trọng tâm tàu không 65

3.5 THIẾT KẾ BỐ TRÍ CHUNG 66

3.5.1 Bố trí phía trên boong 67

3.5.2 Bố trí dưới boong 67

3.5.3 Bố trí khu vực buồng máy 68

3.6 PHÂN TÍCH VÀ TÍNH TOÁN CÁC TÍNH NĂNG CỦA TÀU THIẾT KẾ 68

3.6.1 Tính toán tính nổi 69

3.6.1.1 Tính toán các yếu tố thủy tĩnh 71

3.6.1.2 Tính toán các hệ số hình dáng tàu thiết kế 72

3.6.2 Tính toán ổn định cho tàu 73

3.6.2.1 Các trường hợp tải trọng nguy hiểm 73

3.6.2.2 Tính kiểm tra ổn định cho 4 trường hợp tải trọng trong Autohydro 76

3.6.3 Kiểm tra ổn định theo tiêu chuẩn thời tiết 89

3.6.3.1 Xác định mômen nghiêng do gió gây ra 90

3.6.3.2 Xác định mômen lật dựa vào đường cong ổn định động 92

3.7 TÍNH TOÁN SƯC CẢN VÀ CHỌN MÁY CHÍNH CHO TÀU THIẾT KẾ 94

3.7.1 Tính sức cản tàu thiết kế 94

3.7.2 Chọn máy chính cho tàu thiết kế 99

CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT Ý KIẾN 100

4.1 KẾT LUẬN 100

4.2 ĐỀ XUẤT Ý KIẾN 101

PHỤ LỤC 102

1 Các bảng tính trọng lượng, trọng tâm tàu không 102

2 Các bảng tính, đồ thị xuất ra từ Autoship 117

3 Catolog máy chính 125

TÀI LIỆU THAM KHẢO 126

DANH MỤC HÌNH

Hình 1.1: Phân bố tàu lưới rê theo các huyện 4

Hình 1.2: Tình hình phát triển đội tàu lưới rê từ năm 2000 – 2011 5

Hình 1.3: Hướng nước và hướng gió khi thả lưới 5

Hình 1.4: Thả lưới ngang gió 6

Hình 1.5: Thả lưới xuôi gió 6

Hình 1.6: Thả lưới theo kiểu zig-zag 7

Hình 1.7: Phương pháp đo các kích thước chính của tàu 8

Hình 1.8: Phương pháp đo tọa độ sườn 9

Hình 1.9: Phương pháp đo góc nghiêng sỏ mũi 9

Hình 1.10: Phương pháp đo tọa độ vòm đuôi 10

Hình 1.11: Mũi tàu hình chữ V 11

Hình 1.12: Vòm đuôi tàu lưới rê 11

Hình 1.13: Đặc điểm liên kết và kết cấu cơ bản 13

Hình 1.14: Bố trí cabin tàu 14

Hình 1.15: Bố trí trên boong tàu lưới rê 14

Hình 1.16: Bố trí chân vịt và bánh lái 15

Hình 1.17: Đo tọa độ đường hình và kết cấu tàu ngoài thực tế 16

Hình 2.1: Sơ đồ các bước của quá trình thiết kế 22

Hình 2.2: Kết cấu tàu ngoài thực tế 25

Hình 2.3 Bản chất của ổn định 26

Hình 3.1: Đồ thị lựa chọn 37

Hình 3.2: Phương pháp dựng sườn trong Autocad 39

Hình 3.3: Các sườn sau khi dựng xong 40

Hình 3.4 : Góc nhìn SE Isomectric 40

Hình 3.5: Kết quả sau khi xoay quanh trục X 41

Hình 3.6: Kết quả sau khi xoay quanh trục Y 41

Hình 3.7: Di chuyển các sườn về đúng vị trí 42

Hình 3.8: Hộp thoại lưu file dxf trong Autocad 42

Hình 3.9: Hộp thoại Import DXF 43

Hình 3.10: Các sườn sau khi được Import vào Autoship 43

Hình 3.11: Hộp thoại Project Info 44

Hình 3.12: Hộp thoai lưu file của Autoship 44

Hình 3.13:Hộp thoại Curve Ptoperties 45

Hình 3.14: Hộp thoai Join Curves 45

Hình 3.15: Hộp thoại Navigator 46

Hình 3.16: Điều chỉnh biên dạng sườn 47

Hình 3.17: Làm trơn với sơ đồ lông nhím 47

Hình 3.18: Hộp thoại tạo mặt phẳng trong Autoship 48

Hình 3.19: Hộp thoại tạo đường sườn 48

Hình 3.20: Hộp thoại tạo đường cắt dọc 49

Hình 3.21: Hộp thoại tạo đường nước 49

Hình 3.22: Bề mặt mũi tàu sau khi chỉnh trơn 50

Hình 3.23: Hộp thoại tạo bề mặt đuôi tàu 50

Hình 3.24: Bề mặt đuôi tàu sau khi chỉnh trơn 51

Hình 3.25: Hộp thoại Create Curve 51

Hình 3.26: Hộp thoại tạo vách đuôi 52

Hình 3.27: Đuôi tàu sau khi được tạo 52

Hình 3.28: Hộp thoại tạo đường mép boong 53

Hình 3.29: Kết quả sau khi tạo đường mép boong 53

Hình 3.30: Hộp thoại Group Editor 54

Hình 3.31: Kết quả sau khi tạo Group 54

Hình 3.32: Mô hình tàu sau khi được hoàn thiện và tô bóng 55

Hình 3.33: Hộp hội thoại Scale 55

Hình 3.34: Hộp thoại Instant Hydrostatics 56

Hình 3.35: Các thông số hình học của tàu thiết kế 56

Hình 3.36: Hộp thoại xuất tuyến hình sang Autocad dạng 2D 57

Hình 3.38:Bảng vẽ đường hình hoàn thiện 58

Hình 3.46: giao diện Modelmaker 69

Hình 3.47: Góc nhìn 3D trong Modelmaker 69

Hình 3.48: Hộp hội thoại Join 70

Hình 3.49: Giao diện Autohydro 70

Hình 3.50: Hộp thoại Drafts 71

Hình 3.52: Đồ thị các yếu tố tính nổi tàu thiết kế 72

Hình 3.54: Đồ thị các hệ số hình dáng của tàu thiết kế 73

Hình 3.59: Hộp thoại Weight List 76

Hình 3.60: Trạng thái tải trọng của tàu 77

Hình 3.61:Hộp thoại Hydrostatics Values trường hợp 1 78

Hình 3.63: Đồ thị ổn định tĩnh và ổn định động của tàu ở trường hợp tải trọng 1 80

Hình 3.65: Hộp thoại Hydrostatics Values trường hợp 2 81

Hình 3.67: Đồ thị ổn định tĩnh và ổn định động của tàu ở trường hợp tải trọng 2 82

Hình 3.71 :Đồ thị ổn định tĩnh và ổn định động của tàu ở trường hợp tải trọng 3 85

Hình 4.73: Hộp thoại Hydrostatics Values trường hợp 4 86

Hình 4.75: Đồ thị ổn định tĩnh và ổn định động của tàu ở trường hợp tải trọng 4 87

Hình 3.77: Đồ thị xác định mômen lật 89

Hình 3.86: Hội thoại Auiopower Setup 95

Hình 3.87: Các thông số tàu thiết kế 95

Hình 3.88: Hộp thoại Reesistance 96

Hình 3.90: Đồ thị sức cản tàu 97

Hình 3.92: Đồ thị công suất 98

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1.18: Tọa độ đường hình tàu khảo sát 16

Bảng 1.19: Số liệu thống kê tàu lưới rê Qãng Ngãi 17

Bảng 1.20: Tỷ số kích thước chính và hệ số hình dáng của tàu lưới rê Quãng Ngãi 19

Bảng 4.10: Các thông số hình học của tàu 37

Bảng 3.39: Bảng A1 – Diện tích tiết diện các cơ cấu (cm2) 59

Bảng 3.40: Quy cách sống mũi 60

Bảng 3.41: Quy cách đà ngang đáy 60

Bảng 3.42: Diện tích mặt cắt ngang của sườn, cm2 61

Bảng 3.43: Bảng A5- diện tích mặt cắt ngang các kết cấu, cm2 62

Bảng 3.44: Quy cách kết cấu tàu thiết kế 63

Bảng 3.45: Bảng tính trọng lượng trọng tâm tàu không 65

Bảng 3.51: Giá trị các yếu tố thủy tĩnh 71

Bảng 3.64 : Giá trị hệ số hình dáng 73

Bảng 3.55: Trường hợp tải trọng nguy hiểm 1 74

Bảng 3.56: Trường hợp tải trọng nguy hiểm 2 74

Bảng 3.57: Trường hợp tải trọng nguy hiểm 3 75

.Bảng 3.58: Trường hợp tải trọng nguy hiểm 4 Error! Bookmark not defined Bảng 3.63: Bảng kiểm tra điều kiện ổn định tàu trong Autohydro 80

Bảng 3.65:Bảng giá trị cánh tay đòn ổn định tĩnh và ổn định động ở trường hợp 2 81

Bảng 3.67 : Bảng kiểm tra điều kiện ổn định tàu trong Autohydro 83

Bảng 3.69:Bảng giá trị cánh tay đòn ổn định tĩnh và ổn định động ở trường hợp 3 84

Bảng 3.71: Bảng kiểm tra điều kiện ổn định tàu trong Autohydro 85

Bảng 3.72: Bảng giá trị cánh tay đòn ổn định tĩnh và ổn định động ỏ trường hợp 4 86

Bảng 3.73: Bảng kiểm tra điều kiện ổn định tàu trong Autohydro 88

Bảng 3.75: Các tải trọng thành phần trường hợp 1 90

Bảng 3.76: Các tải trọng thành phần trường hợp 2 90

Bảng 3.77: Các tải trọng thành phần trường hợp 3 91

Bảng 3.78: Các tải trọng thành phần trường hợp 4 91

Bảng 3.79 : Bảng tính xác định mômen gây nghiêng tàu 91

Bảng 3.80: Bảng lựa chọn giá trị Y 92

Bảng 3.81: Bảng chọn hệ số k 93

Bảng 3.82: Bảng hệ số an toàn K 93

LỜI NÓI ĐẦU

Ngư nghiệp là một ngành kinh tế - kỹ thuật mà tư liệu sản xuất quan trọng nhất

là đất đai - mặt nước, đối tượng sản xuất là quần thể sinh vật có khả năng sinh trưởng dựa vào môi trường nước, sản phẩm của ngư nghiệp là một trong những nguồn cung cấp thực phẩm quan trọng cho con người Đặc biệt là trong những năm trở lại đây ngành đánh bắt thủy sản ngày càng phát triển mạnh cả về số lượng lẫn chất lượng Tuy nhiên thực trạng ngành đánh bắt thủy sản nước ta vẫn gặp nhiều bất cập khó khăn, lạc hậu so với các nước trong khu vực và thế giới Đội tàu đánh bắt cá phát triển nhanh nhưng phần lớn đều được đóng theo kinh nghiệm dân gian nên sản phẩm tàu đóng ra vẫn còn những hạn chế, thiếu sót Chính vì vậy nên tàu được đóng ra không đảm bảo

về an toàn, các tính năng hàng hải và kinh tế… gây thiệt hại lớn về người và tài sản

Trước những vấn đề cấp thiết đó, nhằm hướng cho sinh viên ra trường có khả năng áp dụng làm việc trực tiếp, tìm kiếm sáng tạo ra những cải tiến mới giúp cho đội tàu khai thác cá của nước ta ngày càng phát triển hơn nữa theo hướng bền vững Sau

thời gian học tập tôi được giao đề tài “Thiết kế sơ bộ tàu đánh cá lưới rê theo mẫu truyền thống tỉnh Quãng Ngãi”

Được sự hướng dẫn tận tình của thầy PGS – TS Trần Gia Thái, cùng với sự

giúp đỡ của các thầy trong Khoa Kỹ Thuật Giao Thông và các bạn đồng nghiệp tôi đã hoàn thành đề tài được giao

Tôi xin chân thành cảm ơn tất cả thầy cô, chi cục khai thác và bảo vệ nguồn lợi thủy sản tỉnh Quãng Ngãi và các bạn đã động viên, giúp đỡ, tạo điều kiện thuận lợi cho

tôi trong suốt quá trình thực hiện đề tài Đặc biệt, tôi xin chân thành cảm ơn thầy

PGS-TS Trần Gia Thái đã hướng dẫn, giúp đỡ tận tình tôi trong suốt thời gian thực hiện đề

tài

Nha trang, ngày 08 tháng 07 năm 2012

Sinh viên thực hiện Nguyễn Ngọc Ninh

CHƯƠNG I: ĐẶT VẤN ĐỀ

Nước ta có các điều kiện tự nhiên thuận lợi để phát triển ngành đánh bắt thủy sản, tuy nhiên do các điều kiện về kinh tế, kĩ thuật cũng như phong tục tập quán nên nhìn chung ngành đánh bắt thủy sản nước ta vẫn còn lạc hậu, kém phát triển so với các nước khác trên thế giới Đặc điểm chung nhất là đội tàu nước ta đông về số lượng nhưng chất lượng của đội tàu không cao Các tàu đánh cá của Việt Nam nói chung và của tỉnh Quãng Ngãi nói riêng được đóng theo kinh nghiệm được tích lũy qua nhiều thế

hệ đóng tàu và khai thác mà không có tính toán thiết kế Đội tàu đánh cá hầu hết là tàu

vỏ gỗ, hạn chế về kích thước, công suất nhỏ, ít được trang bị các phương tiện kĩ thuật khai thác cũng như phương tiện an toàn sinh mạng Để hợp thức hóa đưa tàu vào sử dụng, tàu sau khi đóng chỉ có hồ sơ hoàn công không đúng hình dáng tàu cũng như dùng vào tính toán các tính năng Chính vì điều này cũng gây ra nhiều bất cập đối với

cơ quan quản lý tàu cá và việc tính toán để đưa ra những yêu cầu, nhắc nhở tốt nhất cho ngư dân trong việc khai thác và an toàn sinh mạng Thực tế thời gian qua đã có nhiều vụ tai nạn tàu cá xảy ra gây thiệt hại lớn về người và của mà nguyên nhân chính

là phương tiện đánh bắt không đảm bảo yêu cầu kĩ thuật, người dân không được hướng dẫn vế an toàn tàu cá

Vì vậy, điều cần làm bây giờ là tìm ra mẫu tàu phù hợp với thực tế, hiệu quả khai thác cao, đảm bảo các tính năng hàng hải và an toàn Để làm được điều này thì trước tiên phải xây dựng được mẫu tàu phù hợp với ngành nghề, điều kiện khai của

từng địa phương thác cụ thể Và đề tài “Thiết kế sơ bộ mẫu tàu đánh cá lưới rê theo

mẫu truyền thống tĩnh Quãng Ngãi” là việc làm cụ thể để xây dựng nên một mẫu tàu

lưới rê phù hợp với ngư dân tỉnh Quãng Ngãi dựa trên việc tiếp thu kiến thức khoa học mới và kế thừa những kinh nghiệm được đúc kết qua bao đời nay của ngư dân Quảng Ngãi Thông qua đề tài này cũng cũng là cái nhìn thực tế về tàu cá tỉnh Quảng Ngãi để

từ đó đưa ra những biện pháp quản lý tàu cá tốt hơn, những lời khuyên bổ ích cho bà con ngư dân để tránh những tai nạn tàu cá đáng tiếc xảy ra

Để tàu thiết kế có những tính năng tốt phù hợp với yêu cầu thực tế của ngư dân làm nghề lưới rê người thiết kế ngoài kiến thức chuyên môn còn phải hiểu biết các đặc điểm của đội tàu đánh cá lưới rê tỉnh Quãng Ngãi cũng như điều kiện khai thác, bến bãi Trong đề tài này các số liệu đặc điểm về đội tàu đánh cá lưới rê được thực hiện qua quá trình khảo sát, đo đạc thực tế Đây là công việc rất cần thiết đề từ đó tiếp thu những kinh nghiệm dân gian vào việc thiết kế

1.2.1 Sơ lược về điều kiện tự nhiên và nghề đánh cá lưới rê tỉnh Quãng Ngãi

Các thông số kích thước của tàu L, B, H, T của tàu được khống chế bởi các điều kiện bến bãi, luồng lạch nơi tàu hoạt động nhằm đảm bảo cho tàu có thể ra vào cảng, xoay trở được Mỗi tàu đánh cá làm mỗi nghề khác nhau, mang đặc điểm của từng nghề khác nhau nhằm đáp ứng tốt nhất yêu cầu hoạt động có hiệu quả của ngư dân Muốn người dân tiếp nhận thì tàu thiết kế phải mang những đặc điểm chung nhất của đội tàu lưới rê tỉnh Quãng Ngãi.Vậy trước khi thiết kế phải biết được đặc điểm tự nhiên

và đặc điểm của đội tàu làm nghề đánh cá lưới rê tại tỉnh Quãng Ngãi

1.2.1.1 Sơ lược điều kiện tự nhiên

Quảng Ngãi là tỉnh ven biển, nằm trong vùng kinh tế trọng điểm miền Trung, tựa vào dãy Trường Sơn, hướng ra biển Đông, phía Bắc giáp Quảng Nam, phía Nam giáp Bình Định, phía Tây Nam giáp kon Tum Quảng Ngãi có bờ biển dài khoảng 129

km, có 6 cửa lạch: Sa Kỳ, Sa Cần, Cổ Luỹ, Cửa Lở, Mỹ Á, Sa Huỳnh; ngoài khơi có đảo Lý Sơn và một số đảo nhỏ khác Tổng diện tích tự nhiên của toàn tỉnh là 5.136,88km2, được chia thành 01 thị xã, 06 huyện miền núi và trung du, 06 huyện đồng bằng ven biển và huyện đảo Lý Sơn

Địa hình thềm lục địa vùng biển Quảng Ngãi có độ dốc lớn, có nơi cách bờ chưa tới 3 hải lý đã có độ sâu 50m, cách bờ trung bình 20 hải lý đã có độ sâu trên 100m, cách bờ 30 hải lý đã có độ sâu trên 200m Ngư trường khai thác thủy sản Quảng Ngãi

có diện tích khoảng 11.000km2, được phân bố theo độ sâu như sau: độ sâu đến 50m nước chiếm 9% diện tích, từ 51m - 100m chiếm 21,8%, từ 101m - 200m chiếm 15,6%, trên 200m chiếm 53,6% Nền đáy biển từ 50m nước trở vào chủ yếu là cát bùn, trên 50m trở ra chủ yếu là cát pha vỏ sò Địa hình đáy biển gần bờ có các bãi rạn nhỏ, vùng khơi có những rãnh sâu, gò rạn Vùng biển Quảng Ngãi có mật độ sinh vật phù du tương đối thấp, nên nhìn chung trữ lượng nguồn lợi thủy sản không lớn Nguồn lợi thủy sản biển bao gồm các loài cá tầng nổi, cá tầng đáy và các loài giáp xác, thân mềm như: tôm hùm, tôm sú, tôm chì, tôm sắt, cua, ghẹ, cua huỳnh đế, mực ống, mực nang,

là những loài thủy sản có giá trị kinh tế cao

1.2.1.2 Nghề lưới rê tỉnh Quãng Ngãi

Ngành sản xuất truyền thống đánh bắt thuỷ sản là thế mạnh của nghề cá Quảng Ngãi vẫn giữ vai trò quan trọng nhất, đem lại thu nhập đời sống cho phần lớn ngư dân vùng biển Phương tiện đánh bắt thủy sản chủ yếu bao gồm tàu thuyền và ngư lưới cụ

Nghề lưới rê (còn gọi là nghề lưới cản) là một trong những nghề đánh bắt quan trọng, chiếm khoảng 6% số lượng tàu thuyền trong tỉnh Quãng Ngãi Ngư dân hành nghề lưới cản phổ biến ở vùng cửa biển Sa Cần và Sa Kỳ Ngư trường đánh bắt khá rộng, từ vùng biển ven bờ ra đến vùng khơi

Th ố ng kê tàu theo đị a ph ươ ng

Lý S ơ n Bình S ơ n

Hình 1.2: Tình hình phát triển đội tàu lưới rê từ năm 2000 – 2011

(Theo số liệu chi cục khai thác và bảo vệ nguồn lợi thủy sản tỉnh Quãng Ngãi)

1.2.1.3 Nghề đánh cá lưới rê

1.2.1.3.1 Nguyên lý đánh bắt lưới rê

Nguyên lý đánh bắt lưới rê theo nguyên tắc: “Lưới được thả chặn ngang đường

di chuyển của cá Cá trên đường đi sẽ bị vướng vào mắt lưới và bị giữ lại lưới”

1.2.1.3.2 Thao tác thả lưới

Trong quá trình thả lưới người thuyền trưởng nên cẩn thận, cho tàu chạy với tốc

độ chậm, điều khiển hướng thả lưới ngang với dòng chảy và chú ý coi chừng lưới tắp vào chân vịt Khi này người thủy thủ cố gắng ném lưới ra xa tàu và đảm bảo lưới không

bị rối và tránh mắt lưới móc vào nút áo người đang thao tác thả lưới

Nếu có sự cố gì phải dừng tàu lại ngay và xử lý, cần đảm bảo nguyên tắc là “tàu dưới gió và lưới dưới nước”, nghĩa là luôn để cho mạn làm việc của tàu nằm phía dưới gió (để gió thổi bạt tàu ra xa lưới) và lưới ở phía cuối nước (để nước đạp lưới ra xa tàu) theo Hình 1.3:

Hình 1.3: Hướng nước và hướng gió khi thả lưới

Ta có thể tham khảo một số phương pháp thả lưới thông thường sau:

+ Thả ngang gió:

Trong trường hợp hướng gió và hướng nước ngược chiều nhau và chiều dài lưới không lớn, ta có thể thả ngang Thả cho trường hợp này có thể tàu cho chạy với tốc độ chậm, nhưng chú ý quan sát coi chừng lưới quấn chân vịt

Hình 1.4: Thả lưới ngang gió

+ Thả xuôi gió:

Trường hợp này khi gió, nước vuông góc nhau, tốc độ gió là nhỏ so với tốc độ dòng chảy, ta thả theo xuôi gió Thả trong trường hợp này có thể lợi dụng sức gió để đẩy tàu

- Khi tàu đến vị trí B thì cắt ly hợp chân vịt, tàu đi tới bằng trớn tới, với ảnh hưởng của trớn và gió, lưới sẽ được thả ra theo hướng B-C

- Khi đến vị trí C, tàu hết trớn, ta đóng ly hợp lại và thả lưới theo hướng C-D

- Khi đến vị trí D tàu đã có đủ trớn tới ta cũng cắt ly hợp và cũng dưới ảnh hưởng của trớn tới và nước lưới sẽ được thả theo hướng D-E

- Lần lượt làm tương tự đến khi nào toàn bộ vàng lưới thả xong Thời gian thả lưới đối với một vàng lưới rê thường là từ 0.5-1 giờ Thả cho trường hợp này ta có thể tranh thủ được trớn đi tới của tàu (không phải cho chân vịt quay) có thể tránh được sự cố lưới quấn chân vịt

Hình 1.6: Thả lưới theo kiểu zig-zag

1.2.2 Khảo sát đội tàu và đo đạc tuyến hình tàu mẫu

Để đảm bảo cho tàu thiết kế mang những đặc điểm hình học của tàu đánh cá lưới rê tỉnh Quãng Ngãi và chuẩn bị các số liệu, tuyến hình cho các bước tính toán sau này ta tiến hành khảo sát tàu đánh cá lưới rê và đo đạc xây dựng tuyến hình tàu mẫu,

đo quy các kết cấu, tìm hiểu về bố trí chung toàn tàu Đây là công việc quang trọng và mất nhiều thời gian nên trong suốt quá trình làm phải cẩn thận và chú ý

1.2.2.1 Khảo sát đội tàu

Tàu được khảo sát là tàu vỏ gỗ làm nghề đánh các lưới rê đang hoạt động tốt tại tỉnh Quãng Ngãi Như vậy tàu mẫu sẽ có những đặc điểm đặc trưng nhất của tàu làm nghề lưới rê và đảm bảo hoạt động hiệu quả

Đường hình tàu, đặc điểm kết cấu, đặc điểm bố trí chung được khảo sát, đo đạc thủ công cùng với sự hỗ trợ của máy ảnh Ưu điểm của phương pháp này đơn giản, thiết bị rẻ tiền, dễ mua, tính cơ động cao Tuy nhiên, khi đo tuyến hình tàu thì gặp phải nhược điểm là kết quả có sai số do các nguyên nhân như: dây bị võng, nhiệt độ,… , và nguyên nhân chủ quan từ người khảo sát

1.2.2.2 Phương pháp đo đạc tuyến hình tàu

Chuẩn bị:

Tàu được khảo sát, đo đạc thực tế là tàu đang được đóng mới hay sửa chữa tại các cơ sở đóng tàu, công việc chỉ được bắt đầu khi có sự cho phép của chủ cơ sở và chủ tàu

Dụng cụ cần thiết là thước dây 20m, thước cuộn 5m, con dọi, ống thủy bình, bút vách dấu…

Đo các kích thước chính của tàu

Hình 1.7: Phương pháp đo các kích thước chính của tàu

Đo tọa độ sườn

Vị trí đo là khoảng sườn lý thuyết, sườn số 0 tính từ trụ lái

Để đảm bảo sự chính xác tại vị trí mũi và đuôi tàu ta đo thêm các sườn lẻ

Hình 1.8: Phương pháp đo tọa độ sườn

Đo góc nghiêng sỏ mũi

Hình 1.9: Phương pháp đo góc nghiêng sỏ mũi

Đo tọa độ đuôi tàu

Hình 1.10: Phương pháp đo tọa độ vòm đuôi

1.2.3 Kết quả khảo sát

Qua thực tế khảo sát tại cơ sở đóng tàu Phổ An, HTX đóng tàu Cổ Lũy và cảng

cá Cửa Đại đã nhận được những kết quả đáng chú ý sau:

1.2.3.1 Đặc điểm hình học của tàu lưới rê tỉnh Quãng Ngãi

Về cơ bản đội tàu lưới rê tỉnh Qãng Ngãi có đặc điểm về hình dáng khá đơn giản Đặc điểm giữa các tàu làm các nghề khác nhau thường không có sự khác biệt lớn, chỉ khác nhau nhất là bố trí thiết bị trên boong

Phần mũi tàu có hình dạng khí động học tạo điều kiện cho tàu rẽ sóng và giảm sức cản Mũi tàu có kết cấu đơn giản sườn chữ V cũng tạo điều kiện thuận lợi cho việc thi công đóng tàu Kết cấu cơ bản nhất là “sỏ mũi” là thân cây gỗ to, không có mối nối được liên kết với ” long cốt” bằng bulong thép Phần thân tàu có dạng thân ống giúp tăng dung tích của tàu, dễ dàng thi công Ở phần thân tàu kết cấu cơ bản là “cong giang” liên kết với đà ngang Phần đuôi tàu có cấu tạo chung là vòm đuôi được nâng cao tạo điều kiện cho chân vịt hoat động tốt

Hình 1.11: Mũi tàu hình chữ V

Hình 1.12: Vòm đuôi tàu lưới rê

“đà ngang” liên kết với “cong giang tạo nên phần khung xương cho tàu, khoảng cách các sườn đáp ứng được yêu cầu của Đăng kiểm qui định Ván vỏ tàu được ốp vào khung xương đảm bảo tính nổi cho tàu và tạo phần thân chứa bên trong, các ván vỏ được ốp vào khung xương đẹp mắt theo kinh nghiệm của người thợ đóng tàu Giữa các ván vỏ được xảm, trét kín nước đảm bảo tính nổi cho tàu Boong tàu có kết cấu chính

là “ván boong” được liên kết với các “xà ngang boong” tại vị trí miệng hầm cá có “ thành vây” và “nắp hầm” đảm bảo cho sự kín nước Các hầm các được tạo ra từ các vách ngăn góp phần làm tăng sức bền ngang cho tàu Cabin tàu có kết cấu chính là các

“trụ chính”, “trụ phụ” được liên kết với các “xà ngang” “xà dọc” cabin,bên ngoài được

ốp ván có cửa ra vào Phần lớn các tàu đều có vây giảm lắc là một thanh gỗ chạy dọc hai bên mạn tàu góp phần làm giảm tính lắc của tàu.Tất cả các mối nối liên kết được nối băng bulong thép và sơn chống gỉ, trét kín nước

Hình 1.13: Đặc điểm liên kết và kết cấu cơ bản

độ cao của cabin và việc đặt vật dụng trên nóc cabin sẽ làm tăng trọng tâm tàu dễ gây mất ổn định cho tàu

Hình 1.14: Bố trí cabin tàu

Phần boong phía trước cabin được bố trí các hầm cá và thiết bị phục vụ cho việc đánh bắt Số lượng hầm cá của tàu lưới rê từ 4-5 hầm, trong đó có 1 hầm được dùng để chứa lưới Tất cả các hầm có nắp đậy kín chống nước tràn vào hầm cá

Hình 1.15: Bố trí trên boong tàu lưới rê

Buồng máy được bố trí ở phía sau đuôi tàu nhờ tận dụng phần không gian rộng lớn phía sau đuôi tàu và dưới cabin Việc bố trí như vậy góp phần làm chiều dài của hệ

trục chân vịt, việc truyền động lái dễ dàng, kiểm tra bảo trì máy được thuận lợi Từ cabin tàu có cầu thang để đi xuống hầm máy

Chân vịt của tàu đánh cá lưới rê nói riêng và tàu đánh cá vỏ gỗ nói chung của tỉnh Quãng Ngãi là chân vịt được chế tạo bằng đồng có 3-4 cánh Có giá đỡ trục chân vịt được làm bằng gỗ hoặc bằng thép Phía sau chân vịt là bánh lái được truyền động dưới hình thức lái dây và lái tay trực tiếp để phòng ngừa khi gặp sự cố

Hình 1.16: Bố trí chân vịt và bánh lái

1.2.3.4 Đường hình tàu khảo sát

1.2.3.4.1 Các thông số chính của tàu

Chiều dài lớn nhất Lmax = 16.2 m

Chiều rộng lớn nhất Bmax = 4.34 m

Chiều cao mạn H = 2.4 m

Công suất máy chính Ne = 400 CV

Hình 1.17: Đo tọa độ đường hình và kết cấu tàu ngoài thực tế

1.2.3.4.2 Bảng tọa độ đường hình tàu khảo sát

Sau đây là bẩng tọa độ trực tiếp của tàu chưa qua xử lý Từ bảng tọa độ sườn tàu này sẽ được tiến hành xây dựng và điều chỉnh thành tuyến hình tàu mẫu trong các phần mềm chuyên chuyên dùng

Bảng 1.18: Tọa độ đường hình tàu khảo sát

Chiều rộng tính từ dây dọi Sườn

ĐN0 ĐN1 ĐN2 ĐN3 ĐN4 ĐN5 ĐN6 ĐN7

Chiều rộng Bmax

Chiều cao

H

Tọa

độ vòm đuôi

0 - - - - 245 132 62 - 4138 3452 1787 0.5 - - - 419 189 88 30 - 4218 3310 1382

1 - - - 271 143 72 18 - 4300 3184 1032 1.5 - - 321 207 109 48 7 - 4360 3081 632

7 - 481 328 230 153 93 35 4490 3310 197

8 - 826 600 418 284 171 84 84 4444 3160 268 8.5 - 1179 853 590 389 226 118 42 4482 3809 300

9 - 1558 1218 889 610 588 203 92 4170 4006 332 9.5 - 1651 1478 1192 884 360 369 210 3732 4226 446

10 - - - - 1156 948 700 460 2714 1155 1946

Góc nghiêng sỏ mũi 0

71

≈θ

Ngoài ra góp một phần không nhỏ là số liệu thống kê được cung cấp bởi Chi cục khai thác và bảo vệ nguồn lợi thủy sản tỉnh Quãng Ngãi Sau đây là bảng số liệu thống

kê các đặc điểm kích thước cơ bản của tàu đánh cá lưới rê đang hoạt động tại tỉnh Quãng Ngãi được trích từ số liệu thống kê của Chi cục khai thác và bảo vệ nguồn lợi thủy sản tỉnh Quãng Ngãi

Bảng 1.19: Số liệu thống kê tàu lưới rê Qãng Ngãi

(Trích từ số liệu thống kê của Chi cục khai thác và bảo vệ nguồn lợi thủy sản tỉnh Quãng Ngãi.)

12.50 3.10 1.20 10.70 22 16.40 4.70 2.20 40.40 160 12.50 3.40 1.40 13.65 22 17.30 4.55 2.15 40.90 190 15.90 4.15 2.10 31.80 225 16.90 4.70 2.20 40.20 270 12.90 3.20 1.40 12.90 60 17.10 4.55 2.30 41.16 270 13.00 3.10 1.30 11.00 33 17.30 4.60 2.10 40.20 120 12.00 3.20 1.30 11.40 33 15.40 4.55 2.15 36.00 270 12.60 3.20 1.30 12.10 33 16.90 4.60 2.20 39.34 240 13.80 3.50 1.60 17.70 30 17.60 4.50 2.30 43.70 190 12.10 2.85 0.90 7.20 33 17.00 4.40 2.20 39.50 260 13.70 3.45 1.25 13.50 105 17.95 4.35 2.25 43.00 168 13.50 3.60 1.25 13.90 155 19.50 5.50 2.70 71.52 90

14.10 3.30 1.30 14.00 33 12.00 3.35 1.60 14.80 105 13.40 3.40 1.20 11.50 110 10.50 3.10 1.50 11.23 22 13.40 3.60 1.50 16.60 105 11.30 3.10 1.50 12.10 33 14.15 3.20 1.35 14.10 105 18.20 5.40 2.60 62.10 300 15.00 3.70 1.30 16.95 150 17.40 5.35 2.50 56.60 300 13.90 3.60 1.30 15.50 105 17.60 5.10 2.70 59.00 380 15.25 3.87 1.30 18.44 230 17.50 5.10 2.65 57.70 300 15.25 3.84 1.30 17.50 235 18.50 5.35 2.35 57.44 380 13.50 3.30 1.20 11.77 250 17.70 5.20 2.65 60.30 380 13.90 3.60 1.25 13.13 39 18.20 5.40 2.70 64.80 380 13.30 3.20 1.10 10.80 33 16.00 4.70 2.20 40.80 120 12.90 3.40 1.10 11.10 20 17.10 5.20 2.40 52.71 120 15.60 4.30 1.80 27.80 86 17.60 5.30 2.60 55.80 300 15.80 4.25 2.10 33.90 60 16.40 5.10 2.40 46.20 300 15.30 4.05 2.20 31.40 86 18.00 5.20 2.60 56.00 120 14.50 4.10 1.80 24.61 70 18.60 5.45 3.05 76.30 250 16.20 4.42 1.95 32.00 60 17.40 4.95 2.10 41.60 120 15.50 4.40 1.80 28.20 60 16.60 5.20 2.70 53.60 325 15.90 4.30 2.00 32.90 295 13.90 4.10 1.40 18.40 75 16.60 4.45 2.00 34.00 168 17.35 4.80 2.30 29.70 75 15.80 4.45 1.90 30.70 160 15.90 4.30 1.85 30.26 330 14.20 3.85 1.80 22.60 82 19.10 5.50 2.35 61.10 165 14.00 3.70 1.70 20.30 39 17.00 5.35 2.65 41.10 380 15.10 3.90 1.70 23.00 60 17.00 5.20 2.55 47.30 100 15.90 4.30 1.90 29.80 60 17.00 5.10 2.50 46.80 300 15.20 4.45 2.00 28.60 60 16.80 4.45 2.10 38.80 100 16.50 4.30 2.10 34.30 80 16.90 5.15 2.50 50.05 325 14.90 4.05 1.70 23.60 40 15.99 4.46 2.10 35.83 400

14.10 4.10 1.75 21.37 200 15.80 4.30 2.00 28.53 355 16.90 4.65 2.25 44.00 120 17.20 5.20 2.60 56.60 380 15.80 4.30 2.10 34.88 120 17.50 5.30 2.65 60.60 380 17.00 4.85 2.20 37.20 320 16.80 5.04 2.70 55.60 380 15.60 4.20 1.90 30.40 140 13.50 3.00 1.20 11.20 33 16.20 4.45 2.20 36.50 110 15.25 4.34 1.80 29.46 120 15.50 4.50 2.30 39.70 165 14.30 3.65 1.40 16.80 45 16.30 4.65 2.20 40.00 120 14.50 4.10 1.60 23.50 200 15.40 4.55 2.10 35.36 120 14.10 3.90 1.50 20.10 130 17.00 4.50 2.30 40.50 190 16.10 4.60 1.95 34.60 165 16.90 4.60 2.05 38.06 270 16.10 4.55 2.00 35.30 260 17.10 4.70 2.30 44.48 110 16.00 4.56 2.05 35.78 225 17.00 4.60 2.20 42.60 165 16.20 4.40 1.90 32.68 165 16.75 4.48 2.25 68.70 130

Ngoài ra trong đề tài còn sử dụng các số liệu thống kê trong báo cáo chuyên đề

3 của PGS.Ts Trần Gia Thái ta có được bảng phạm vi thay đổi các hệ số hình dáng và các tỷ số kích thước chính của tàu lưới rê tỉnh Quãng Ngãi

Bảng 1.20: Tỷ số kích thước chính và hệ số hình dáng của tàu lưới rê Quãng Ngãi

(Trích từ chuyên đề 3 của PGS.Ts Trần Gia Thái.)

Tỷ số các kích thước chính Các hệ số hình dáng

3.00 - 3.90 1.80 - 2.40 1.30 - 1.80 0.81 - 0.86 0.60 - 0.65

1.3 TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU HIỆN NAY

1.3.1 Tình hình nghiên cứu trên thế giới

Nghề cá của các nước trên thế giới hiện nay đã phát triển rất mạnh mẽ dựa trên nền tảng đội tàu đánh cá được thiết kế hoàn chỉnh, trang thiết bị đánh bắt hiện đại, vật liệu đóng tàu phần lớn là thép, composite.Tuy nhiên, do điều kiện kinh tế nước ta còn hạn chế, trình độ của ngư dân còn thấp nên việc áp dụng các mẫu tàu của nước ngoài là điều chưa thể thực hiện được Bên cạnh đó hiện giờ trên thế giới vẫn chưa có một đề tài nào dành riêng cho nghiên cứu thiết kế tàu đánh cá Việt Nam nói chung và tàu đánh cá lưới rê của tỉnh Quãng Ngãi nói riêng

1.3.2 Tình hình nghiên cứu trong nước

Việc hiện đại hóa đội tàu đánh cá nước ta hiện nay đang được sự quan tâm của Đảng và Nhà nước nhằm giúp bà con ngư dân bám biển phát triển kinh tế ổn định cuộc sống Đi đầu trong lĩnh vực này là Khoa Kỹ Thuật Giao Thông thuộc trường Đại Học Nha Trang với hàng năm có các đề tài nghiên cứu, đề tài tốt nghiệp chuyên về nghiên cứu khảo sát, đánh giá, thiết kế đội tàu đánh cá vỏ gỗ nước ta Kết quả đạt được là hiện nay với đội tàu một số tỉnh thành trong nước như Bình Định, Bình Thuận, Ninh Thuận… đã có được các mẫu tàu thiết kế sơ bộ, thiết kế tối ưu phù hợp với từng địa phương Tuy nhiên các mẫu tàu này mang đặc điểm của từng tỉnh khác nhau nên không thể áp dụng cho đội tàu đánh cá tỉnh Quãng Ngãi được

Thiết kế sơ bộ mẫu tàu đánh cá lưới rê theo mẫu truyền thống tĩnh Quãng Ngãi Mẫu tàu thiết kế phải có các đặc điểm hình học, kết cấu, bố trí chung phù hợp với điều kiện khai thác của tàu đánh cá lưới rê và tâm sinh lí của ngư dân tỉnh Quãng Ngãi

Giúp các cơ quan chức năng quản lý tàu có cái nhìn đúng về công tác thiết kế tàu trước khi đóng mới và sửa chữa để từ đó có các biện pháp tích cực nhằm tăng hiệu

quả khai thác của tàu và đảm bao an toàn cho người dân

1.4.2 Phương pháp nghiên cứu

Đề tài được thực hiện trên cơ sơ lý thuyết về tàu thủy và kết quả khảo sát thực tế đội tàu đánh cá lưới rê tỉnh Quãng Ngãi gồm các phương pháp sau :

- Khảo sát, thu thập số liệu đặc điểm hình học, kết cấu, bố trí chung của tàu đánh cá lưới rê vỏ gỗ tại Quãng Ngãi để từ đó phân tích xác định, lựa chọn các thông

số hình học hợp lý cho tàu thiết kế, xây dựng tuyến hình, kết cấu, bố trí chung và trang thiết bị khai thác cho tàu thiết kế

- Ứng dụng các phần mềm hỗ trợ phân tích, tính toán và phần mềm chuyên ngành tàu thủy vào thiết kế để tăng chính xác cho kết quả nghiên cứu

- Dùng Quy phạm phân cấp và đóng mới tàu cá biển cỡ nhỏ TCVN 7111:2002

và các tiêu chuẩn về ổn định tàu thủy để điều chỉnh thiết kế và đánh giá kết quả

1.4.3 Nội dung đề tài

Với đề tài nghiên cứu và hướng giải quyết đã nêu trong phần mục tổng quan, đề tài bao gồm những nội dung sau:

Nội dung đề tài gồm bốn phần:

Chương 1: Đặt vấn đề

Chương 2: Xây dựng phương án thiết kế

Chương 3: Quá trình tính toán, thiết kế

Chương 4: Kết luận – Kiến nghị

CHƯƠNG II: XÂY DỰNG PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ

Thiết kế tàu là một công việc khó khăn phức tạp với số lượng công việc nhiều

và khối lượng tính toán lớn Để thuận lợi cho quá trình tính toán thiết kế ta tiến hành xây dựng lựa chọn phương án thiết kế cho đề tài Thông thường bài toán thiết kế sơ bộ tàu trải qua các giai đoạn sau:

Hình 2.1: Sơ đồ các bước của quá trình thiết kế

Mỗi phương pháp có ưu điểm, nhược điểm riêng và phạm vi áp dụng riêng Nếu như phương pháp giải tích cho ra kết mới quả giải quyết được yêu cầu của bài toán thiết kế tàu, phương pháp thống kê cho ra kết quả gần đúng dựa vào việc phân tích các

số liệu thống kê Còn với phương pháp tối ưu ta có thể xác định được hợp lý các đặc

điểm hình học của tàu thiết kế dựa trên cơ sở hài hòa các mối quan hệ về tính năng của tàu

Đa số tàu đánh cá truyền thống của nhân dân ta được đóng theo kinh nghiệm không có hồ sơ thiết kế ban đầu Vì thế, việc sử dụng phương pháp tối ưu sẽ cho ra kết quả sát với yêu cầu thực tế nhất Kết quả cho ra được con tàu tốt nhất ứng với từng ngành nghề, đặc điểm khai thác của từng địa phương

2.1.2 Cơ sở lý thuyết thiết kế tối ưu

Đối với tàu đánh cá thì tính ổn định được quan tâm hàng đầu nhằm bảo vệ tính mạng cho ngư dân hoạt động trực tiếp trên biển Tuy nhiên tồn tại vấn đề tàu càng ổn định thì tàu càng lắc làm cho thao tác, sinh hoạt của ngư dân gặp khó khăn, phương pháp tối ưu thiết kế tàu đánh cá Việt Nam được PGS.Ts Nguyễn Quang Minh đưa ra dựa trên các đặc điểm hình học của tàu đánh cá Việt Nam và giải quyết hài hòa quan hệ giữa tính ổn định và tính lắc của tàu

Phương pháp này được trình bày như sau:

Ngoài 4 phương trình thiết kế truyền thống

C

C T

H D V

γ

132.1

Phương trình tốc độ:

e

t e

C

V D N

3 3 / 1

Hệ phương trình trên có thể giải quyết bằng cách tìm phương pháp biến đổi phương trình ổn định và phương trình lắc về dạng hàm số f( )T

2.2 LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ TUYẾN HÌNH TÀU

Thiết kế đường hình tàu là giai đoạn tiếp theo sau khi xác định các đặc điểm hình học của tàu, nhằm mục đích mô tả đặc điểm hình dáng bên ngoài của bề mặt vỏ tàu và là cở sở để tính toán các tính năng của tàu thiết kế

Trên cơ sở kế thừa kinh nghiệm kế thừa kinh nghiệm đóng tàu của ngư dân tĩnh Quãng Ngãi và kết hợp với việc điều chỉnh đảm bảo các tính năng hàng hải cho tàu tôi

sử dụng phương pháp kết hợp tuyến hình tàu khảo sát và điều chỉnh tuyến hình trong phần mềm chuyên dụng

Phương án thiết kế đường hình cơ bản được thực hiện như sau: Khảo sát thực tế

và đo đạc tuyến hình mẫu của một tàu làm nghề lưới vây tỉnh Quãng Ngãi, sau đó dựng lại tuyến hình đo được bằng phần mềm Autocad rồi chuyển vào phần mềm Autoship để chỉnh trơn, mô phỏng 3D và tính toán các tính năng của tàu Cuối cùng phóng tàu (Scale) theo các kích thước đã chọn và xuất bản vẽ đường hình tàu

2.3 LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ KẾT CẤU

Hầu hết tàu đánh cá Việt Nam nói chung và Quãng Ngãi nói riêng là tàu vỏ gỗ

Gỗ dùng để đóng tàu là các loại gỗ tốt ở nhóm I, II, III như: sao, chò chỉ, bằng lăng….Kết cấu tàu theo hệ thống kết cấu ngang nhằm tạo thuận lợi cho quá trình thi công và tận dụng ưu điểm của hệ thống kếu cấu ngang cho tàu cỡ vừa và nhỏ Kết cấu tàu gồm 2 phần chính là phần khung xương bên trong và vỏ là các tấm gỗ bên ngoài

Quy cách kết cấu được lựa chọn khác nhau tại mỗi vùng miền, có khi thi dư bền so với yêu cầu của Đăng kiểm gây lãng phí, có khi lại thiếu bền làm ảnh hưởng tới các kếu cấu tàu xung quanh cũng như làm cho con tàu không còn được an toàn

Trong đề tài này con tàu được thiết mới hoàn toàn để đảm bảo sự hoạt động hợp pháp của tàu dưới sự chấp thuận của Đăng kiểm cũng như tính an toàn cho tàu tôi chọn phương pháp thiết kế tàu theo Quy phạm với cách lựa chọn kết cấu theo kinh nghiệm của ngư dân Quãng Ngãi

Hình 2.2: Kết cấu tàu ngoài thực tế

2.4 LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ BỐ TRÍ CHUNG

Tàu thủy không chỉ làm nhiệm vụ giao thông vận tải, đánh bắt cá… mà còn là công trình nổi trên mặt nước, thiết kế bố trí chung có ảnh hưởng trực tiếp đến yêu cầu

sử dụng, các tính năng hàng hải và tính kinh tế Do đó việc thiết kế bố trí chung toàn tàu ngoài việc đảm bảo an toàn, công dụng… còn phải tính đến tính thẩm mĩ, phù hợp với tâm sinh lý người sử dụng Khi thiết kế bố trí chung cần chú ý những nguyên tắc sau:

• Dung tích khoang có đủ hay không

• Ảnh hưởng bố trí các khoang tới nghiêng ngang, nghiêng dọc và chiều cao trọng tâm tàu

• Đảm bảo điều kiện thuận lợi trong thao tác đánh bắt và sinh hoạt trên tàu

• Lắp đặt các thiết bị hợp lý, an toàn, thao tác dễ dàng

• Tuân theo các quy đinh của Qui phạm

Qua thực tế tìm hiểu thực tế của tàu làm nghề lưới rê của tỉnh Quãng Ngãi việc

bố trí chung toàn tàu như vậy là đảm bảo các yêu cầu trên và phù hợp với tâm sinh lý của ngư dân ở đây Do đó tôi chọn phương án thiết kế bố trí chung theo mẫu của tàu làm nghề lưới rê tỉnh Quãng Ngãi

2.5 LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN PHÂN TÍCH TÍNH TOÁN CÁC TÍNH NĂNG TÀU THIẾT KẾ

ta chỉ quan tâm đến mômen làm tàu nghiêng ngang vì tàu thường chỉ bị mất ổn định khi chịu tác dụng của mômen này

Hình 2.3 Bản chất của ổn định

Tại hình 2.2a khi tàu bị tác dụng của ngoại lực làm tàu nghiêng khỏi vị trí cân bằng một góc (θ > 0) thì tâm nổi tàu sẽ dịch chuyển về phía có thể tích chiếm nước tăng, trong khi đó trọng tâm tàu vẫn không thay đổi Kết quả lực nổi F và trọng lượng tàu W tác dụng ngươc chiều tạo ta mômen ngẫu lực có xu hướng chống lại mômen nghiêng đưa tàu về vị trí cân bằng

Tại hình 2.2b thì mômen ngẫu lực tạo ra có hướng cùng với mômen nghiêng làm cho tàu nghiên nhiều hơn Có thể coi tàu không ổn định

2.5.2 Tiêu chuẩn ổn định

Người sử dụng tàu không biết được giới hạn ổn định của tàu là bao nhiêu cho đến khi tai nạn lật tàu xảy ra và gây hậu quả to lớn Để xác định khả năng ổn định của tàu hiện nay các tiêu chuẩn ổn định được xem là những giải pháp duy nhất trong công tác quản lý an toàn tàu thuyền nhưng hiệu quả của nó vẫn chưa cao Hiện nay, tùy theo cách đặt vấn đề mà hình thánh nên các hệ tiêu chuẩn khác nhau Trong đó tồn tại hai

hệ tiêu chuẩn chính

2.5.2.1 Tiêu chuẩn vật lý

Tiêu chuẩn được hình thành từ việc giải bài toán lật tàu trên nguyên tắc vật lý và toán học bằng mô hình hóa tải trọng tác dụng lên tàu sau đó thiết lập các phương trình vật lý, toán với các đại lượng có ý nghĩa quyết định tàu có bị lật hay không và dựa vào

đó để xác định mức độ ổn định của tàu Về mặt lý luận tiêu chuẩn vật lý được xem là khoa học, sáng tạo và nó là điều kiện thuận lợi cho những sáng kiến mới, tuy nhiên việc thực hiện rất khó khăn phức tạp buộc phải sử dụng những giải pháp gần đúng

Một trong những tiêu chuẩn được xây dựng trên cơ sở lý thuyết là tiêu chuẩn thời tiếc của Nga được định nghĩa như sau:

Tàu được xem là ổn định nếu:

0.1

Trong đó:

Mc: là mômen giới hạn lật tàu, là mômen nghiêng lớn nhất là tàu có thể chịu được mà không bị lật tại tải trọng đang xét

Mng: là mômen nghiêng do gió tác dụng làm nghiêng tàu tại tải trong đang xét Với M ng =0,001.P.A k.Z

P: là áp suất gió xác định theo cấp gió cho trước

Ak: Diện tích mặt hứng gió của tàu

Z: Tay đòn hứng gió

2.5.2.2 Tiêu chuẩn thống kê

Tiêu chuẩn này được xây dựng trên cơ sở thống kê những vụ tai nạn đắm tàu do thiếu ổn định và tìm ra những đại lượng đặc trưng quyết định khả năng ổn định hoặc ngược lại xác định giới hạn của các đại lượng này và thành lập tiêu chuẩn Tiêu chuẩn thống kê tỏ ra khá đơn giản, dễ sử dụng và phù hợp với thực tế Điểm hạn chế của tiêu chuẩn này là khá bảo thủ làm hạn chế sáng tạo và tồn tại nhiều mâu thuẫn

Hiện Việt Nam đang sử dụng hệ tiêu chuẩn do tổ chức IMO đề xuất năm 1974

và thực tế cho thấy khá phù hợp với những mẫu tàu cá Việt Nam Tiêu chuẩn này gồm một hệ sáu tiêu chuẩn sau:

l d40− d30≥0,05

2.5.3 Phương án thực hiện

Với sự trợ giúp của máy tính mà đặc biệt là môđun AutoHydro của phần mềm Autoship thì việc tính toán ổn định trở nên dễ dàng, kết quả nhận được chính xác và nhanh chóng Trong đề tài này tôi sử dụng phương pháp trên để tính toán các tính năng của tàu thiết kế Công việc trải qua các bước chính sau: Từ số liệu trong Autoship được nhập sang môđun AutoHydro – Tính toán tính nổi – Tính ổn định tàu theo 4 trường hợp tải trọng nguy hiểm mà Đăng kiểm quy định – Kiểm tra ổn định tàu theo tiêu chuẩn thời tiết

CHƯƠNG 3: QUÁ TRÌNH TÍNH TOÁN THIẾT KẾ

3.1 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 đánh cá lưới rê, vỏ

gỗ, hoạt động xa bờ và thiết kế theo mẫu ngư dân tỉnh Quãng Ngãi

- Vùng hoạt động: Hoạt động xa bờ và thuộc vùng hạn chế II, cách nơi trú

ẩn không quá 50 hải lý, trong điều kiện sóng gió cấp 6 ÷ 7

- Sức chở: 30 tấn ( kể cả đá và muối)

- Tốc độ hàng hải tự do: 10 (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: 10 người

- Thời gian một chuyến biển: 15 ngày

- Bố trí buồng máy: Phía đuôi tàu

- Trang thiết bị khai thác: Phù hợp với nghề đánh cá lưới rê của ngư dân tỉnh Quãng Ngãi

3.2 XÁC ĐỊNH CÁC ĐẶC ĐIỂM HÌNH HỌC CỦA TÀU

3.2.1 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 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 Quãng Ngãi có độ sâu khá lớn

Theo số liệu thống kê được từ thực tế các tàu lưới rê Quãng Ngãi có mớn nước

T nằm trong khoảng 1÷2.01(m)

Như vậy, để phù hợp với nhiệm vụ thư thiết kế là tàu đánh cá lưới rê, hoạt động

xa bờ thì chọn mớn nước T nằm trong khoảng 1≤T≤2.01(m)

* 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

* 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