Nghiên cứu thiết kế,chế tạo thử nghiệm mô hình tàu lặn vỏ composite

MỤC LỤC CHƯƠNG I: ĐẶT VẤN ĐỀ 1.1 Tổng quan đề tài nghiên cứu .3 1.2 TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU TRONG VÀ NGỒI NƯỚC 1.2.1 Tình hình nghiên cứu nước 1.2.2 Tình hình nghiên cứu ngồi nước 1.2 Mục đích, nội dung, phương pháp nghiên cứu .5 1.2.1 Mục đích 1.2.2 Nội dung nghiên cứu 1.2.3 Phương pháp nghiên cứu 1.2.3.1 Nghiên cứu lý thuyết 1.2.3.2 Nghiên cứu thực nghiệm 1.2.4 Giới hạn nội dung nghiên cứu .6 CHƯƠNG II: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 Giới thiệu chung tàu lặn 2.1.1 Khái niệm .7 2.1.2 Lịch sử phát triển tàu lặn 2.1.3 Phân loại tàu lặn 14 2.2 Quy định tính tốn tàu lặn theo quy phạm 15 2.3 Các phương pháp lặn, 16 2.3.1 Cơ công nghệ lặn .16 2.3.2 Static diving 17 2.3.3 Dynamic diving 22 2.3.4 Cánh khí (thủy) động 23 2.4 Mơ hình cơng nghệ lặn tàu ngầm .25 2.4.1 Công nghệ lặn động lực 25 2.4.2 Công nghệ lặn tĩnh 26 2.5 Hybrid Ballast Systems (Hệ thống tổ hợp két dằn) 36 2.6 Xây dựng thiết kế, lựa chọn kết cấu két lặn .38 2.6.1 Phương pháp lặn áp dụng Lặn tĩnh lực kết hợp với lặn động lực 38 2.6.2 Cấu tạo 38 2.6.3 Nguyên lý hoạt động 39 2.6.4 Thông số hoạt động 39 2.7 Các phương án điều khiển tàu lặn 41 2.7.1 Động học (dynamics) phương tiện ngầm .41 2.7.2 Chuyển động học (Kinematics) 42 2.7.3 Động lực học (Kinetics) 45 CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ - CHẾ TẠO MƠ HÌNH 52 PHẦN A TÍNH TỐN, THIẾT KẾ TÀU LẶN 52 3.1 Xây dựng nhiệm vụ thư thiết kế 52 3.2 Xác định kích thước 52 3.3 Thiết kế đường hình lý thuyết .54 3.4 Thiết kế kết cấu 58 3.4.1 Tính áp lực nước tác động thân tàu 58 3.4.2 Tính số lớp compozit, kiểm tra độ bền thân tàu 61 3.4.3 Thời gian lặn tàu 66 3.5 Tính tốn tính tàu lặn 68 3.5.1 Xác định yếu tố thủy lực 68 3.5.1.1 Diện tích mặt đường nướcS (mm2) 68 3.5.1.2 Thể tích chiếm nước V (mm3) ứng với mặt đường nước 69 3.5.1.3 Diện tích mặt cắt ngang tàu  (mm2) 69 3.5.1.4 Hoành độ trọng tâm mặt đường nước Xf (mm) 69 3.5.1.5 Tính tọa độ trọng tâm ZC, XC (mm) 70 3.5.1.6 Bán kính ổn định ngang r0 (mm) 70 3.5.1.7 Bán kính ổn định dọc R0 (mm) 71 3.5.1.8 TÍNH VÀ VẼ ĐỒ THỊ BONJEAN 75 3.5.2 Tính tốn ổn định tàu 84 3.5.2.1 Xây dựng đường Pantokaren 84 3.5.2.2 Tính trọng tâm tàu 139 3.5.2.3 Bảng tính tay đòn ổn định tĩnh – động 141 3.6 Thiết kế hệ động lực 143 3.6.1 Xác định sức cản 143 3.6.2 Chän c¸c yÕu tố hình học tính sơ chõn vt 146 3.6.2.1 Chän c¸c yÕu tè h×nh häc chÝnh cđa chân vịt 146 3.6.2.2.TÝnh hƯ sè hót t vµ hƯ sè dßng theo Wt 146 3.6.2.3.TÝnh lùc ®Èy cđa chânvịt T 147 3.6.2.4.Tính tốc độ tịnh tiến cña chân vịt 147 3.6.2.5.Tính công suất sơ vòng quay sơ bé cđa chân vịt 147 3.6.2.6.TÝnh ®­êng kính sơ chân vịt 148 3.6.2.7 Chọn số cánh chân vịt 148 3.6.2.8 Chọn tỉ số đĩa chân vịt 148 3.6.3 Tính toán chân vÞt 149 3.6.3.1 Tính chọn động thông số chân vịt 149 3.6.3.2 KiĨm tra tØ sè ®Üa cđa chân vịt theo ®iỊu kiƯn x©m thùc 150 3.6.3.3 X©y dựng vẽ chân vịt 150 3.6.3.4 Các thông số chân vÞt 150 3.6.3.5 Xây dựng đường chiều dày lớn profin tiết diện cánh hình chiếu cạnh 151 3.6.3.6 X©y dựng củ chân vịt 156 3.6.4 Thiết kế, bố trí hệ trục 157 3.7 Thiết kế bánh lái 157 3.7.1 Thiết bị lái 157 3.7.2 Chọn loại thiết bị 157 3.7.3 TÝnh to¸n c¸c chi tiÕt kÕt cÊu b¸nh l¸i ®đ bỊn 160 3.7.3.1 Lùc tác động lên bánh lái (điều 25.1.2) 160 3.7.3.2 Trơc l¸i 160 3.7.3.3 Ống bao trục cánh 161 3.7.3.4 Mèi nèi b¸nh l¸i - trơc l¸i 162 3.7.3.5 Chän m¸y l¸i 162 3.8 Thiết kế bố trí chung 163 3.9 Thiết kế phương án điều khiển 164 PHẦN B: CHẾ TẠO MƠ HÌNH 165 3.10 Sơ đồ quy trình thi cơng vỏ tàu 165 3.10.1 Chế tạo khuôn 166 3.10.1.1 Nguyên tắc chung 166 3.10.1.2 Các bước tiến hành 166 3.10.1.3 Chế tạo khuôn phần đầu đuôi 166 3.10.1.4 Chế tạo khuôn phần thượng tầng 167 3.10.1.5 Xử lý khuôn 167 3.10.1.6 Xử lý bề mặt khuôn 168 3.10.1.7 Xử lý chống dính 168 3.10.2 Thi công vỏ tàu vật liệu compozit 169 3.10.2.1 Trát lớp CSM 169 3.10.2.2 Trát lớp thứ cấp 169 3.10.2.3 Phun gelcoat 171 3.10.2.4 Tách khuôn 171 3.11 Phương án làm kín nước 171 CHƯƠNG IV: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT Ý KIẾN 173 4.1 Kết thử nghiệm mơ hình 173 4.2 Kết luận 173 4.3 Đề xuất ý kiến 174 4.4 Định hướng phát triển đề tài 174 TÀI LIỆU THAM KHẢO 175 LỜI NÓI ĐẦU Ngành đóng tàu nước ta đà phát triĨn cïng víi sù ph¸t triĨn cđa nỊn kinh tÕ nước nhà trở thành ngành công nghiệp mũi nhän cđa nỊn kinh tÕ ViƯt Nam N­íc ta võa ®­ỵc chÝnh thøc gia nhËp tỉ chøc kinh tÕ ThÕ giới WTO, lợi lớn ®iỊu kiƯn tèt ®Ĩ ngµnh ®ãng tµu ViƯt Nam héi nhập phát triển Được quan tâm Đảng Nhà nước, ngành đóng tàu Việt Nạm đà đạt thành tựu đáng khích lệ Chúng ta đà đóng tàu vạn đồng thời kí kết đóng nhiều tàu có trọng tải lớn thu hút nhiều khách hàng quốc tế hợp tác với ngành đóng tàu nước ta Mc dự n công việc thiết kế, chế tạo tàu ngầm, tàu lặn tốn khó cho ngành đóng tàu Việt Nam chưa đấu tư mức Tuy nhiên với tảng tích lũy khoảng thời gian va qua thỡ chắn tương lai không xa ngành đóng tàu Việt Nam chiếm vị trí quan trọng ngành đóng tàu Thế giới vi lĩnh vực tàu dân quân Lµ sinh viên Khoa Khoa K Thut Tu Thy Trường Đại học Nha Trang, sau năm theo học, với cố gắng thân dạy bảo thầy giáo Khoa đà giúp em tiếp thu kiến thức cần thiết để trở thành kỹ sư ngành đóng tàu Sau thời gian tháng làm việc vi tinh thn khn trng nghiờm tỳc, tìm hiểu tài liệu, với nhiệt tình giúp đỡ thầy giáo hướng dẫn TS.Trn Gia Thỏi nhúm em đà hon thnh đề tài tèt nghiÖp “Nghiên cứu thiết kế, chế tạo thử nghiệm mơ hình tàu lặn vỏ composite” cđa m×nh với nội dung sau: Chương Đặt vấn đề Chương Cơ sở lý thuyết Chương Tính tốn thiết kế, chế tạo mơ hình Chương Kết luận đề xuất ý kiến Nhóm sinh viên thực hiên: Đỗ Quang Thắng Tưởng Cơng Tình Nguyễn Hữu Kiên Phùng Danh Quận Võ Diệp Long CHƯƠNG I ĐẶT VẤN ĐỀ 1.1 Tổng quan đề tài nghiên cứu Hiện giới ngành đóng tàu phát triển trình độ cao cơng nghệ phát triển nhiều loại phương tiện thủy đại nhằm phục vụ cho vận tải mục đích an ninh quốc phịng Ở nước mạnh đóng tàu từ lâu nước Bắc Âu hay Nga, Mỹ, Đức, Hà Lan chủ yếu đóng loại tàu có độ phức tạp cao, yêu cầu công nghệ trang bị đại tàu khách, tàu ngầm, chiến hạm…Trong đó,với mục đích xây dựng ngành đóng tàu thành ngành cơng nghiệp mạnh Việt Nam, năm gần Vinashin tích cực đầu tư Tuy nhiên sản phẩm hầu hết tàu vận tải, tàu dầu Để nâng tầm ngành đóng tàu việc sản xuất sản phẩm có chất lượng, độ khó lợi nhuận cao việc làm tất yếu, thực sớm tốt Hiện Vinashin có xu hướng phấn đấu tương lai Việt nam tiến tới tự chế tạo loại tàu phục vụ dân nhằm mục đích du lịch, thám hiểm, nghiên cứu đại dương, thủy hải sản…dần dần bước chế tạo tàu ngầm để phục vụ cho an ninh quốc phòng Do việc mở rộng tìm hiểu, thiết kế đóng loại tàu từ việc làm cần thiết tất yếu khánh quan Với sinh viên đóng tàu trường việc lựa chọn đề tài, vấn đề gần gũi với chuyên ngành liên quan công việc cụ thể tương lai điều cần thiết Tuy nhiên, đề tài có tính đề cập ln đề tài thú vị, kích thích lịng ham học hỏi tìm tịi tuổi trẻ Hơn nữa, đề tài có tính tổng hợp cao, làm đòi hỏi phải huy động nhiều kiền thức chuyên môn tàu, giúp củng cố lại kiến thức chun mơn cho người thực Đề tài có liên quan đến nhiều vấn đề từ lí thuyết tàu, sức bền cơng nghệ đóng sửa, điện tử Khi thực đề tài phải đối mặt với nhiều tình thực tế phức tạp, ln phải sáng tạo để tìm phương án hợp lí, phải cấp nhận rủi ro cao… Vì lí nêu trên, nhóm chúng em định lựa chọn đề tài “Nghiên cứu thiết kế, chế tạo thử nghiệm mô hình tàu lặn vỏ composite” Việc lựa chọn chế tạo vỏ tàu vật liệu composite vật liệu composite ngày ứng dụng rộng rãi, chứng tỏ tính ưu việt kinh tế, kỹ thuật, lĩnh vực tàu thuyền (tàu cá, tàu du lịch, tàu đẩy, tàu hàng, xuồng cứu sinh…) Với đề tài việc chế tạo vỏ tàu vật liệu composite dễ dàng việc tạo hình, lắp đặt kết cấu… khó khăn tốn làm kín nước, địi hỏi phải thử nhiệm nhiều lần Mục đích nghiên cứu đề tài nhằm cung cấp cho người nghiên cứu kiến thức phương tiện ngầm tàu ngầm, tàu lặn Các khái niệm hệ thống kết cấu, tính năng, phương pháp tính tốn, điều khiển điều kiện làm việc… - Mục tiêu chung cuả đề tài: “Nghiên cứu thiết kế, chế tạo thử nghiệm mơ hình tàu lặn vỏ composite” - Mục tiêu cụ thể: Thiết lập xác định giải tốn tính tốn thiết kế tàu với tàu thiết kế có thơng số Ltk = 1,4 m, v =10Hl/h, h = 10 m nước Thiết kế, lựa chọn kết cấu két lặn Tính tốn áp lực nước tác dụng lên phần kết cấu vỏ thân tàu độ sâu 10 m nước để thiết kế kết cấu, kiểm tra bền thân tàu Tính tốn số lớp composite cần thiết để chế tạo vỏ tàu đủ bền độ sâu 10 m nước ( kiểm tra mẫu thử theo tiêu chuẩn) Xác định tốc độ lặn, (tính tốn thời gian thời gian điền đầy nước vào két thời gian xả với áp suất đẩy bình ga 1at), độ bền két lặn với áp suất khí nén bình ga 1(at) Bố trí chung hệ thống kết cấu tối ưu Chế tạo mơ hình Xác định thử nghiệm phương án làm kín nước Thiết kế lựa chọn phương án điều khiển 10 Thử nghiệm so sánh với lý thuyết Ý nghĩa thực tiễn đề tài: - Mở hướng nghiên cứu cho bạn sinh viên đam mê tàu, tạo tiền đề cho nghiên cứu phát triển đề tài sâu rộng Tiến tới ứng dụng thc t i sng - Đề tài thiết kế có ý nghĩa quan trọng việc đánh giá lực, tư thiết kế thân Rốn luyn kh làm nhóm cách khoa học để giải tốn thực tế đặt Qua viƯc thiÕt kế đề tài mi thnh viờn nhúm đà rút kinh nghiệm quan trọng việc thiết kế tàu, biết ưu, nhược điểm thân, có dịp tìm hiểu thêm kiến thức thực tế để thuận lợi cho trình công tác sau nµy 1.2 TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU TRONG VÀ NGỒI NƯỚC 1.2.1 Tình hình nghiên cứu nước Theo tìm hiểu nhóm nghiên cứu, Việt nam lĩnh vực mẻ Qua khảo sát thực tế chúng em thấy có trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội có nhóm sinh viên nghiên cứu đề tài tồn nhiều vấn đề kỹ thuật cần giải như: kết cấu, kín nước, điều khiển Nhóm em tham khảo rút nhiều kinh nghiệm Trong đề tài tốt nghiệp nhóm cố gắng giải hoàn thiện vấn đề kỹ thuật nêu 1.2.2 Tình hình nghiên cứu ngồi nước Ở nước mạnh đóng tàu từ lâu nước Bắc Âu hay Nga, Mỹ, Đức, Hà Lan chủ yếu đóng loại tàu có độ phức tạp cao lĩnh vực tàu lặn, tàu ngầm nghiên cứu từ lâu họ coi lĩnh vực truyền thống Ở nước thường có câu lạc chơi mơ hình có tàu ngầm làm vỏ thép hợp kim nhôm tùy theo thị hiếu, thói quen sử dụng trình độ kỹ thuật nơi sản xuất Tuy nhiên với vật liệu composite cịn 1.2 Mục đích, nội dung, phương pháp nghiên cứu 1.2.1 Mục đích Mục đích đề tài chế tạo thành cơng mơ hình tàu lặn vỏ composite chạy thử nghiệm thành cơng, điều khiển sóng siêu âm Xây dựng giải toán đáp ứng yêu cầu thực tế đặt Tìm hiểu phương pháp thiết kế, nguyên lý hoạt động tàu lặn 1.2.2 Nội dung nghiên cứu - Thiết kế tuyến hình tàu lặn - Tính tốn tính thiết kế hệ động lực cho tàu - Chế tạo thử nghiệm mô hình tàu lặn 1.2.3 Phương pháp nghiên cứu 1.2.3.1 Nghiên cứu lý thuyết - Tìm hiểu yêu cầu, quy định, quy phạm áp dụng cho tàu lặn - Nghiên cứu phương pháp tính tốn thiết kế tàu lặn So sánh với loại tàu thông thường - Giải toán thực tế yêu cầu đặt độ bền, kết cấu, tính năng, điều khiển … - Nghiên cứu lựa chọn tổ hợp vật liệu composite sở kinh nghiệm thực tiễn điều kiện thị trường Việt Nam 1.2.3.2 Nghiên cứu thực nghiệm - Nhóm nghiên cứu tiến hành khảo sát thực tế sở nghiên cứu, cụ thể môn Kỹ thuật thủy khí & đóng tàu – Đại học BKHN - Chế tạo vỏ mơ hình vật liệu composite từ WR600, M450, cánh lái chế tạo vật liệu PVA 1.2.4 Giới hạn nội dung nghiên cứu Thiết kế chế tạo mơ hình tàu lặn cỡ nhỏ vật liệu composite có chiều dài 1,4m, khả lặn độ sâu 10 m nước chuyển động với tốc độ lớn 10hl/h 161 3.7.3.3 Ống bao trục cánh Chế tạo thép C45, đầu tiện để lắp rắp ổ lăn 162 3.7.3.4 Mèi nèi b¸nh l¸i - trơc l¸i: - Trơc l¸i nèi víi b¸nh l¸i chốt Ө1 mm 3.7.3.5 Chän m¸y l¸i: ng c dn ng chọn theo mômen xoắn toàn phần: Mc = M + Mmsi Máy lái chọn theo mômen xoắn toàn phần: M = M + Mms Trong đó: Ms mômen thủy động tác dụng lên bánh lái tàu chạy tiến Mms: mômen ma sát gối trục Các thông số mỏy ó chn sau đây: + Ký hiệu ng c: ng c bc Servo + Mô men lái( quay) định mức ng cơ: 3,2Kg-cm ( điện áp cung cấp 4,8v), 4,1 Kg ( điện áp cung cấp vào 6V) + Tốc độ: 0,23s/600 + KÝch th­íc bao: LxBxH = 40,4x19,8x36(mm) + Khối lượng: 37,2 g 163 3.8 Thiết kế bố trí chung Bố trí chung tàu phụ thuộc vào đường hình tàu, vị trí, kích thước kết cấu Sau cân nhắc xếp ta có bố trí chung sau: Bản vẽ bố trí chung 164 3.9 Thiết kế phương án điều khiển - Phương án điều khiển sử dụng điều khiển từ xa sóng siêu âm - Cụ thể điều khiển cánh lái động servo, điều khiển chân vịt động điện Điều khiển trình lặn van điện tử Nguồn cung cấp điện ác quy khô - Nguyên tắc điều khiển cánh lặn từ đầu đến đuôi sử dụng q trình lặn Lúc bắt đầu lặn, cánh phần quay lên để phần đuôi tàu bị ép lên chổng lên Phần đầu trước lướt cánh quay xuống làm cho phần đầu tàu bị ép chúi xuống Trong q trình lặn phần cánh quay ngang tàu lặn xuống với góc điều chỉnh nhờ lướt phần trước tàu với góc nghiêng cánh trước Kết thúc trình lặn xuống để đạt độ sâu cần thiết cánh bắt đầu quay xuống cánh mũi quay lên để quay toàn thân tàu Lúc vận tốc chậm độ sâu tàu giữ nguyên cánh mũi Trong suốt trình lặn xuống lần đầu, mực nước két điều chỉnh điều chỉnh để đạt trạng thái trung tính để giữ độ sâu cần thiết với vị trí gần ngang cánh Hình 7: Thay đổi góc nghiêng cánh lặn trình lặn - Để điều chỉnh trình lặn cho mềm mại ta sử dụng thêm cảm biến độ nghiêng để có phản hồi tác dụng lên cánh lái góc nghiêng lặn cho phù hợp - Điều khiển lượng nước vào két lặn độ sâu lặn ta sử dụng cảm biến áp suất Cảm biến áp suất cho tín hiệu phản hồi lên hình điều khiển cho ta biết tàu lặn độ sâu 165 PHẦN B: CHẾ TẠO MƠ HÌNH Lập quy trình cơng nghệ thi công phần vỏ tàu vật liệu Composite giai đoạn quan trọng, có ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng sản phẩm an toàn cho thiết bị điện tử bên tàu xuống nước Căn vào đặc điểm vật liệu tình hình thực tế để ta lập quy trình cơng nghệ thi cơng phần vỏ tàu 3.10 Sơ đồ quy trình thi cơng vỏ tàu Hồ sơ thiết kế (bản vẽ đường hình vẽ kết cấu) Chế tạo chi tiết phụ Chế tạo khuôn Trát vỏ Tách khuôn Gắn chi tiết vào vỏ Mài nhẵn Hạ thủy Sơn vỏ Kín nước 166 3.10.1 Chế tạo khuôn Tàu chia làm ba phần mặt khác phần thân ống tận dụng làm ống nhựa PVC nên việc chế tạo khuôn bao gồm phần đầu, phần thượng tầng phần đuôi tàu Do đặc điểm linh động vật liệu, vỏ tàu GRP định hình khn, cơng đoạn quan trọng đóng tàu vật liệu GRP chế tạo khn Theo quy trình thơng thường nước giới, để chế tạo vỏ tàu GRP, phải tiến hành ba công đoạn Làm dưỡng Chế tạo khuôn Làm vỏ tàu Qua nghiên cứu quy trình thi cơng đánh giá độ bền kết cấu, giá thành hợp lý Để khắc phục phần hạn chế trên, phương án chế tạo khuôn lần áp dụng 3.10.1.1 Nguyên tắc chung Do đặc điểm vỏ tàu nên + Khuôn chế tạo lần bỏ qua giai đoạn làm dưỡng + Vật liệu chế tạo khuôn: xốp, bột matit, nilon… 3.10.1.2 Các bước tiến hành 3.10.1.3 Chế tạo khuôn phần đầu Từ vẽ đường hình, thực cơng đoạn phóng dạng việc đóng tàu thông thường Tại phần tàu ta chia nhiều đoạn với nhiều đường kính khác nhau, tiến hành cắt xốp chế tạo thành phần riêng lẻ theo đoạn đường kính chia Sau chế tạo xong phần tiến hành dùng bột matit nhào sẵn với nước trát lên phần xốp vừa chế tạo Chờ cho bột matit khô ta tiến hành cắt gọt phần bột phía ngồi lớp xốp cho tạo đường kính với vẽ Sau chế tạo xong phần đường kính, tiến hành dùng gỗ xâu chúng lại với tạo thành khuôn phần vỏ tàu mong muốn 167 Hình 34 Khn phần mũi sau chế tạo xong 3.10.1.4 Chế tạo khuôn phần thượng tầng Cũng phần đầu phần đuôi, phần thượng tầng phóng dạng từ vẽ đường hình, sau tiến hành chế tạo khn xốp Hình 35 Chế tạo khuôn xốp Sau gọt xốp cho gần biên dạng ta tiến hành trát matit cho đủ chiều dày biên dạng thượng tầng 3.10.1.5 Xử lý khuôn Trước thi công phần vỏ, cần tiến hành xử lý khuôn đảm bảo chất lượng sản phẩm tạo điều kiện thuận lợi cho công đoạn tách khuôn sau 168 3.10.1.6 Xử lý bề mặt khn Mục đích: tạo độ bóng bề mặt khn để sản phẩm sau tách khỏi khn có độ bóng cao Độ bóng sản phẩm tùy thuộc lớn vào việc xử lý bề mặt khn xử lý bề mặt khn khơng kỹ thi công bề mặt sản phẩm không tạo độ bóng cịn gây khó khăn cho việc tách khuôn Phương pháp thực hiện: Việc sử lý bề mặt thực làm dưỡng, đơn giản nhiều, thân lớp matit trát lên đảm bảo độ bóng cần thiết Sau dùng giấy nhám mịn chà bóng 3.10.1.7 Xử lý chống dính Để giảm bớt độ dính nhựa khn ta tiến hành phủ lớp nilon bên ngồi khn sau dùng Wat bơi bên ngồi trước trát lớp Mục đích: giúp tách sản phẩm khỏi khn dễ dàng, để sản phẩn khỏi khn có độ bóng cao Phương pháp thực hiện: Quét lên mặt khuôn lớp dung dịch PVA (polyvinyl Alcol), nhằm tạo lớp màng ngăn cách, khơng cho dung mơi styren (có mặt vật liệu gelcoat nhựa) xâm nhập vào khu vực có trét ma tít ( có tác dụng dung mơi, lớp ma tít bị mềm làm ảnh hưởng đến bề mặt sản phẩm sau ) Chiều dày lớp PVA từ 0,2-0,3mm Sau lớp PVA khô hẳn( dùng tay sờ vào bề mặt PVA thấy khơng dính được), ta dùng vải thấm Wax ( chất chống dính nhúng chế tạo sản phẩm GRP), lau liên tiếp ba lớp lên bề mặt lớp PVA Sau dùng khăn sạch( khơng thấm Wax) lau lại tồn bề mặt khn Lúc khuôn sẵn sàng cho việc trát vỏ tàu 169 Hình 36 Hộp Wat Cơng dụng: Wat có tác dụng chống dính giúp cho việc tách khuôn dễ dàng 3.10.2 Thi công vỏ tàu vật liệu compozit Các thao tác thực làm vỏ thuyền từ vật liệu GRP với công cụ thô sơ lăn hay súng phun gọi tên dát Trong chế tạo ta thường dát theo lớp Việc dát thực theo cơng đoạn sau : 3.10.2.1 Trát lớp CSM Trước trải lớp CSM, nên trát lớp nhựa ( pha đông rắn) lên bề mặt khuôn, sau trải lớp CSM, tiếp tục dùng cọ thấm nhựa cho ngấm sợi thủy tinh Trong trình trát phải đảm bảo tỉ lệ nhựa sợi phải phù hợp, thi công tay, không ý dễ xảy tình trạng nhựa ngấm vào sợi nhiều, làm giảm chất lượng sản phẩm 3.10.2.2 Trát lớp thứ cấp Các lớp GRP trát theo phương thức trải CSM VR trước (tùy theo kết cấu lựa chọn), sau dùng chổi quét cho nhựa ngấm sợi thủy tinh 170 Hình 37: Quét cho nhựa ngấm vào sợi thủy tinh Hình 38: Quét cho nhựa ngấm vào sợi thủy tinh Việc trát lớp thực theo phương thức lớp trước đông cứng trải lớp tiếp theo, trải đồng thời nhiều lớp lúc Không tiến hành nhanh song không để lớp trước đông cứng mức Việc trát lớp không nên tiến hành muộn hai sau hồn thành lớp trước Cơng việc trát lớp lặp lại lớp cuối theo yêu cầu kết cấu vỏ Sau trải xong lớp Mat ta tiến hành trải lớp WR Việc trải lớp sợi phải đảm bảo cho nhựa không bị rộp chảy nhựa Sử dụng chổi thấm nhựa lên lớp sợi 171 Chú ý: Việc quét phải đảm bảo không để nhựa bị chảy, sợi khơng bị rộp 3.10.2.3 Phun gelcoat Vì khn đực nên sau trát xong lớp vải mat ta tiến hành phun lớp gelcoat Mục đích:Lớp gelcoat lớp phủ bề mặt nhằm giúp cho vỏ tàu: o Có độ bóng bề mặt cao o Có tính cao o Bền với mơi trường nước biển Chống tượng thủy phân o Chịu tia tử ngoại Vì dụng cụ thiếu thốn nên thay dùng súng phun ta dùng chổi quét để quét gelcoat lên vỏ tàu Thông thường chiều dày lớp gelcoat dày khoảng 1mm, nên việc quét gelcoat thực hai lần, vừa làm cho lớp gelcoat không bị chảy dày, vừa đảm bảo độ đồng chiều dày Thời gian hai lần quét phải đủ cho lớp khơ hồn tồn ( khoảng 12h) Lớp gelcoat thường có màu trắng khơng màu, để tạo màu sắc theo u cầu, q trình thi cơng trộn trực tiếp màu (pigment) vào gelcoat với tỉ lệ khoảng 10% trọng lượng Sử dụng gelcoat trình trát lớp tương tự dùng nhựa polyester, tỉ lệ chất đơng rắn khoảng từ 0,8 – % phun nhiệt độ thường 3.10.2.4 Tách khuôn Sau lớp gelcoat khô ta tiến hành tách khuôn Dùng dao khoét bỏ lớp xốp nilon phía vỏ ta phần biên dạng vỏ tàu cần chế tạo 3.11 Phương án làm kín nước Đây phần khó khăn việc chế tạo mơ hình chiếm nhiều thời gian 172 Do đòi hỏi phải thử nghiệm nhiều lần với loại vật liệu kín nước khác Nhóm tiến hành thử nghiệm lần với vật liệu làm kín như: Silicol, nến, nhựa que, mỡ bị chịu áp lực, trai trát tàu ngư dân có kết làm kín nước tối ưu phận sau: a) Làm kín nước kết cấu - Làm kín nước két lặn: Sử dụng keo dính ống, silicol - Làm kín nước vị trí cánh lái: Tại vị trí trục cánh lái bố trí phốt, ổ lăn Làm kín nước nhờ mỡ bị chịu áp lực, silicol, trai trát tàu ngư dân - Kín nước cụm chân vịt: Vật liệu PVA, phốt, ổ lăn, silicon, trai trát tàu ngư dân b) Làm kín nước phần vỏ: - Chủ yếu dùng trai trát tàu ngư dân kết hợp với silicol, nhựa que Tại vị trí ốc vít ta dùng đệm cao su 173 CHƯƠNG IV KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT Ý KIẾN 4.1 Kết thử nghiệm mơ hình Hình35: Hình ảnh mơ hình hồn thiện 4.2 Kết luận Sau tháng thực đề tài giao, với số lượng công việc tương đối nhiều, nhóm nghiên cứu cố gắng hồn thiện đề tài tiến độ Đến đề tài hồn thành có kết luận sau: - Tàu thiết kế đảm bảo tất điều kiện tối ưu, đảm bảo tính ổn định, tính lắc, tốc độ, đáp ứng đủ yêu cầu nhiệm vụ thư thiết kế - Kết thử nghiệm tàu mơ hình chạy tốt, thời gian lặn nhanh so với tính tốn - Sử dụng kết cấu vỏ tàu mơ hình vật liệu composite hồn tồn hợp lý: dễ dàng chế tạo hình dáng vỏ tàu, lắp đặt kết cấu 174 - Chưa đảm bảo tốt tính thẩm mỹ sử dụng loại vật liệu kín nước làm bề mặt vỏ tàu không - Phương án điều khiển từ xa chưa thật tối ưu điều thời gian hạn hep kinh phí 4.3 Đề xuất ý kiến Đề tài mở hướng nghiên cứu cho bạn sinh viên đam mê tàu, tạo tiền đề cho nghiên cứu phát triển đề tài sâu rộng Tiến tới ứng dụng thực tế đời sống Sau hồn thành xong đề tài nhóm nghiên cứu có số ý kiến đề xuất sau: - Kính mong thầy tạo điều kiện cho nhóm sinh viên khóa sau tiếp tục phát triển đề tài sâu rộng - Sau hoàn thành đề tài nhóm nhận thấy làm đề tài theo nhóm thú vị có ý nghĩa quan trọng việc đánh giá lực, tư thiết kế thân Rốn luyn khả làm nhóm cách khoa học để giải tốn thực tế đặt Qua viƯc thiết kế đề tài mi thnh viờn nhúm đà rút kinh nghiệm quan trọng việc thiết kế tàu, biết ưu, nhược điểm thân, có dịp tìm hiểu thêm kiến thức thực tế để thuận lợi cho trình công tác sau nµy Nên kính mong thầy tạo điều kiện cho sinh viên khóa sau làm đề tài nhóm tiết kiệm kinh phí có sản phẩm để khuyến khích anh em khóa sau học hỏi, hăng hái nghiên cứu vấn đề - Nhóm nghiên cứu cố gắng phát triển đề tài sâu rộng hoàn thiện lý thuyết thiết kế tàu lặn tối ưu phần điều khiển, đặc biệt bổ sung thêm tính như: Camara quan sát có phản hồi lên máy tính, điều khiển sóng siêu âm, đo tốc độ tàu… 4.4 Định hướng phát triển đề tài: Xây dựng mơ hình tàu ngầm với phận nguyên lý bản, phát triển thành nguyên lý mơ hình tàu ngầm thực Trước tiên phục vụ mục đích nghiên cứu học tập, sau tiến tới chế tạo tàu ngầm thực cỡ nhỏ có người lái phục vụ nghiên cứu biển, thủy hải sản, du lịch … 175 TÀI LIỆU THAM KHẢO “Sổ tay kỹ thuật đóng tàu thủy – Tập 2” Nguyễn Đức Ân – Hồ Quang Long – Dương Đình Nguyên (1982), - NXB Khoa Học Kỹ Thuật “Quy phạm phân cấp đóng tàu biển phi kim loại năm 2003”- Đăng kiểm Việt Nam (2003) “Cơng nghệ đóng tàu phi kim loại” - Phạm Thanh Nhựt “Submarine design” – Prof.P.N.Joubert, Australia “Báo cáo khoa học: Nghiên cứu thiết kế mẫu xuồng cấp cứu vật liệu composite chạy chuyến quốc tế” - Ks Phan Tuấn Long “Lý thuyết tàu tập 1-Tĩnh học động lực học” - Trần Công Nghị “ Sổ tay thiết kế tàu thủy” - Trần Công Nghị Some Aspects of Submarine Design Part Shape of a Submarine 2026 - Prof.P.N.Joubert, Australia “Autonomous Underwater Vehicle (AUV)” - David Ye, Ilya Brutman, Gunter W Georgi, and Lorcan M Folan - Polytechnic University ... phương pháp thiết kế, nguyên lý hoạt động tàu lặn 1.2.2 Nội dung nghiên cứu - Thiết kế tuyến hình tàu lặn - Tính tốn tính thiết kế hệ động lực cho tàu - Chế tạo thử nghiệm mơ hình tàu lặn 1.2.3... nghiƯp ? ?Nghiên cứu thiết kế, chế tạo thử nghiệm mơ hình tàu lặn vỏ composite? ?? cđa m×nh với nội dung sau: Chương Đặt vấn đề Chương Cơ sở lý thuyết Chương Tính tốn thiết kế, chế tạo mơ hình Chương... đóng tàu – Đại học BKHN - Chế tạo vỏ mơ hình vật liệu composite từ WR600, M450, cánh lái chế tạo vật liệu PVA 1.2.4 Giới hạn nội dung nghiên cứu Thiết kế chế tạo mơ hình tàu lặn cỡ nhỏ vật liệu composite