Thiết kế sơ bộ thuyền buồm chở 10 khách hoạt động tại vịnh nha trang

Đề tài được thực hiện sẽ góp phần nào làm phong phú thêm các sản phẩm du thuyền hoạt động tại vịnh nha trang, tạo một nét đẹp mới thu hút khách du lịch trong và ngoài nước.. Đối với du l

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG KHOA KỸ THUẬT GIAO THÔNG

-KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

THIẾT KẾ SƠ BỘ THUYỀN BUỒM CHỞ 10 KHÁCH

HOẠT ĐỘNG VỊNH NHA TRANG

Giảng viên hướng dẫn : TS Huỳnh Lê Hồng Thái

Sinh viên thực hiện : Cù Bảo Lộc

Mã số sinh viên : 53130787

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

Họ và tên sinh viên: Cù Bảo Lộc Lớp : 53KTTT

Chuyên ngành: Kỹ Thuật Tàu Thủy

Khoa: Kỹ Thuật Giao Thông

Tên đề tài: Thiết kế sơ bộ thuyền buồm chở 10 khách hoạt động vịnh Nha Trang

Số trang: 93 Số chương: 6 Số tài liệu tham khảo: 9

Nhận xét:

Kết luận:

Nha Trang, ngày tháng năm

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

TS Huỳnh Lê Hồng Thái

PHIẾU ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Họ và tên sinh viên: Cù Bảo Lộc Lớp : 53KTTT

Chuyên ngành: Kỹ Thuật Tàu Thủy

Khoa: Kỹ Thuật Giao Thông

Tên đề tài: Thiết kế sơ bộ thuyền buồm chở 10 khách hoạt động vịnh Nha Trang

Số trang: 93 Số chương: 6 Số tài liệu tham khảo: 9

Nhận xét:

Điểm phản biện:

Nha Trang, ngày tháng năm

CÁN BỘ PHẢN BIỆN Nha Trang, ngày tháng năm

CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG

Điểm chung

Bằng số Bằng chữ

ĐỀ CƯƠNG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Họ và tên SV : Cù Bảo Lộc

Tên đề tài : Thiết kế sơ bộ thuyền buồm chở 10 khách hoạt động ở vịnh Nha Trang

Nghành : Kỹ Thuật Tàu Thủy

Cán bộ hướng dẫn : TS Huỳnh Lê Hồng Thái

I Đối tượng, phạm vi và mục tiêu nghiên cứu

1.Đối tượng nghiên cứu

- Mẫu thuyền buồm phục vụ chở khách hoạt động ở vịnh Nha Trang 2.Phạm vi nghiên cứu

- Thuyền buồm du lịch chở 10 khách hoạt động ở vịnh Nha Trang

3.Mục tiêu nghiên cứu

- Thiết kế sơ bộ thuyền buồm du lịch chở 10 khách hoạt động ở vịnh Nha Trang

II.Nội dung nghiên cứu

Chương 1: Đặt vấn đề

1.1 Vai trò của thuyền buồm xưa và nay

1.2 Tìm hiểu nguyên lý hoạt động và cách vận hành của thuyền buồm 1.3 Cơ sở thực hiện đề tài

Chương 2: Phân tích lựa chọn mẫu thuyền buồm

2.1.Tìm hiểu sơ bộ về thuyền buồm trên thế giới và Việt Nam

2.2.Phân tích 1 số mẫu thuyền buồm

2.3.Giới thiệu về vật liệu composite

Chương 3: Thiết kế sơ bộ mẫu thuyền buồm chở 10 khách du lịch hoạt động ở vịnh Nha Trang

3.1 Xây dựng nhiệm vụ thư thiết kế

3.2 Thiết kế bố trí chung sơ bộ

3.3 Xác định các đặc điểm hình học của tàu

3.4 Thiết kế tuyến hình cho tàu

Chương 4: Kiểm tra tính năng tàu

4.1 Tính toán và vẽ đồ thị bonjean 4.2 Tính toán và vẽ đồ thị thủy tĩnh 4.3 Tính toán và kiểm tra ổn định tàu Chương 5: Tính chọn kết cấu tàu

5.1 Tính toán kết cấu

5.2 Thiết kế bố trí chung

5.3 Tính sức cản và nghiệm tốc độ tàu Chương 6: Tính toán sơ bộ buồm của tàu 6.1 Tính diện tích buồm

6.2 Kết cấu của buồm thiết kế

Kết luận và kiến nghị

III.Kế hoạch thời gian

THỰC HIỆN

THỜI GIAN NỘP

1 I.Đặt Vấn Đề

1.1 Vai trò của thuyền buồm xưa và nay

1.2 Tìm hiểu nguyên lý hoạt động và cách vận hành của thuyền buồm

1.3 Cơ sở thực hiện đề tài

Ngày 16/3/2015

2

II Phân tích lựa chọn

mẫu thuyền buồm

2.1.Phân tích lựa chọn mẫu thuyền buồm

2.2.Giới thiệu một số mẫu thuyền buồm

2.3.Giới thiệu về vật liệu composite

Ngày 20/3/2015

4.3 Tính toán và kiểm tra tính ổn định của tàu

Kết luận và kiến nghị

MỤC LỤC

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN i

PHIẾU ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ii

DANH MỤC BẢNG ix

DANH MỤC HÌNH x

DANH MỤC KÍ HIỆU xii

LỜI NÓI ĐẦU 1

CHƯƠNG 1: ĐẶT VẤN ĐỀ 2

1.1.Vai trò của thuyền buồm xưa và nay 2

1.2.Tìm hiểu nguyên lý hoạt động và cách vận hành của thuyền buồm 6

1.3.Cơ sở thực hiện đề tài 9

CHƯƠNG 2: PHÂN TÍCH LỰA CHỌN MẪU THUYỀN BUỒM 11

2.1.Tìm hiểu sơ bộ về thuyền buồm trên thế giới và ở Việt Nam 11

2.1.1.Thuyền buồm trên thế giới 11

2.1.2.Thuyền buồm ở Việt Nam 12

2.2.Một số mẩu thuyền buồm 13

2.2.1.Tàu mẫu 1: shamlor 13

2.2.2.Tàu mẫu 2: Neki 15

2.2.3.Tàu mẫu 3: Constanter 16

2.3.4.Tàu mẫu Princess Junk 17

2.3.Giới thiệu về vật liệu composite 19

2.3.1.Khái niệm 19

2.3.2.Vật liệu composite (FRP) dùng trong ngành đóng tàu 19

2.3.3.Ưu nhược điểm và công dụng của vật liệu composite 20 CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ SƠ BỘ THUYỀN BUỒM DU LỊCH CHỞ 10 KHÁCH

3.1.1.Công dụng của tàu: 22

3.1.2.Vật liệu đóng tàu 22

3.1.3.Vùng hoạt động 22

3.1.4.Tốc độ tàu 22

3.1.5.Quy phạm 22

3.2 Thiết kế bố trí chung sơ bộ cho tàu: 22

3.3.Xác định các đặc điểm hình học cho tàu 23

3.3.1.Mục đích 23

3.3.2.Yêu cầu: 23

3.3.3.Cơ sở thiết kế 24

3.3.4.Xác định lượng chiếm nước sơ bộ của tàu 24

3.3.5.Xác định chiều dài sơ bộ 25

3.3.6.Xác định chiều rộng sơ bộ 26

3.3.7.Xác định chiều cao mạn sơ bộ 27

3.3.8.Lựa chọn sơ bộ các hệ số cho tàu 27

3.3.9.Kiểm tra phương trình trọng lượng 28

3.4.Thiết kế tuyến hình thuyền buồm thiết kế 31

3.4.1.Khái niệm 31

3.4.2.Đặc điểm 31

3.4.3.Trình tự vẽ đường hình tàu bằng phương pháp truyền thống 32

3.4.4.Trình tự vẽ đường hình bằng phần mềm autoship 34

CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN TÍNH NĂNG TÀU 36

4.1.Tính toán và vẽ đồ các yếu tố tính nổi 36

4.1.1.Khái niệm 36

4.1.2.Phương pháp tính 36

Bảng vẽ đồ thị thủy tĩnh: 42

4.2.Tính toán và vẽ đồ thị bonjean 43

4.2.1.Khái niệm 43

4.2.2.Trình tự thực hiện 43

4.3.Tính toán và kiểm tra ổn định 46

4.3.1.Loại tàu 46

4.3.2.Vùng hoạt động 46

4.3.3.Tiêu chuẩn ổn định 46

4.3.4.Quy Phạm 46

4.3.5.Tính toán ổn định cho tàu thiết kế 47

5.1.Tính kết cấu 63

5.1.1.Giới thiệu chung 63

5.1.2 Kết cấu cơ bản: 64

5.2.1.Ảnh hưởng của việc bố trí chung toàn tàu 78

5.2.2.Bố trí chung của thuyền thiết kế 79

5.3.Tính sức cản và nghiệm tốc độ tàu 81

5.3.1.Tính sức cản 81

5.3.2.Nghiệm tốc độ của tàu 84

CHƯƠNG 6: TÍNH TOÁN SƠ BỘ BUỒM CỦA TÀU 85

Thuyền buồm được thiết kế chạy bằng động cơ Buồm được thiết kế chỉ mang tính chất trang trí để tăng tính thẩm mĩ cho con tàu 85

6.1.Tính diện tích buồm 85

6.2.Kết cấu của buồm thiết kế 87

6.2.1.Cột buồm 87

6.2.2.Cánh buồm 88

6.2.3.Hệ thống dây chằng buộc 88

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 89

Kết luận: 89

Kiến nghị: 90

TÀI LIỆU THAM KHẢO 91

PHỤ LỤC 92

DANH MỤC BẢNG

Bảng 3.1: Bảng tọa độ tuyến hình của tàu thiết kế 35

Bảng 4.2:Bảng tính các yếu tố thủy tĩnh 41

Bảng 4.3: Bảng tính các yếu tố thủy tĩnh bằng phần mềm MAXSURF 42

Bảng 4.4:Bảng tính diện tích mặt cắt ngang và mômen diện tích 44

Bảng 4.5: Bảng tổng hợp đồ thị bonjean 45

Bảng 4.6: Tàu hoạt động với 100% dự trữ và 100% hành khách 47

Bảng 4.7: Tàu hoạt động với 10% dự trữ và 100% hành khách 48

Bảng 4.8: Tàu hoạt động với 100% dự trữ và không hành khách 48

Bảng 4.9: Tàu hoạt động với 10% dự trữ và không hành khách 48

Bảng 4.10: Tính toán ổn định ban đầu 49

Bảng 4.11: Bảng tính cánh tay đòn ổn định 52

Bảng 4.12: Giá trị của hàm fi() 53

Bảng 4.13: Tàu hoạt động với 100% dự trữ và 100% hành khách 54

Bảng 4.14: Tàu hoạt động với 10% dự trữ và 100% hành khách 54

Bảng 4.15: Tàu hoạt động với 100% dự trữ và không hành khách 54

Bảng 4.16: Tàu hoạt động với 10% dự trữ và không hành khách 54

Bảng 4.17: Tàu hoạt động với 100% dự trữ và 100% hành khách 57

Bảng 4.18: Tàu hoạt động với 10% dự trữ và 100% hành khách 57

Bảng 4.19: Tàu hoạt động với 100% dự trữ và 100% hành khách 58

Bảng 4.20: Tàu hoạt động với 10% dự trữ và 100% hành khách 58

Bảng 4.21: Bảng tính đồ thị ổn định khi khách tập trung 1 bên mạn 61

Bảng 5.1:Kiểm tra thực tế độ bền composite 65

Bảng 5.2:Kích thước chi tiết kết cấu tàu 76

Bảng 5.3: Bảng tính sức cản và nghiệm công suất máy chính 83

DANH MỤC HÌNH

Hình 1.1: Hình ảnh về thuyền buồm 3

Hình 1.2: Hình ảnh đua thuyền buồm ở Nha Trang 5

Hình 1.3: Hình ảnh mô tả tác động của gió lên cánh buồm 7

Hình 1.4:Hình ảnh phân tích lực của gió tác dụng lên buồm 8

Hình 1.5:Hình ảnh di chuyển của thuyền buồm 8

Hình 2.1: Hình ảnh về thuyền buồm nước ngoài 11

Hình 2.2: Hình ảnh về thuyền buồm Việt Nam 12

Hình 2.3:Hình ảnh của du thuyền Shamlor 13

Hình 2.4: Hình ảnh bố trí chung của du thuyền Shamlor 14

Hình 2.5: Đường hình của du thuyền shamlor 14

Hình 2.6: Hình ảnh của du thuyền Neki 15

Hình 2.7: Hình ảnh bố trí chung của du thuyền Neki 15

Hình 2.8: Hình ảnh của du thuyền Constanter 16

Hình 2.9: Hình ảnh bố trí chung của du thuyền Constanter 16

Hình 2.10: Hình ảnh du thuyền Princess Junk 17

Hình 2.11: Hình ảnh chim yến 18

Hình 2.12: Hình ảnh cửa tháp bà Ponagar 18

Hình 3.1:Hình ảnh bố trí chung sơ bộ tàu 23

Hình 3.2: Mô hình tàu trên autoship 35

Hình 4.1: Tính diện tích theo phương pháp hình thang 36

Hình 4.2: Chia sườn theo phương pháp hình thang 37

Hình 4.3: Đồ thị ổn định cho TH1 55

Hình 4.4: Đồ thị ổn định cho TH2 55

Hình 4.5: Đồ thị ổn định cho TH3 56

Hình 4.6: Đồ thị ổn định cho TH4 56

Hình 4.7: Đồ thị của TH5 59

Hình 5.3: Kích thước sóng chính 72Hình 5.4: Kích thước sóng phụ 73Hình 5.4: Đồ thị sức cản 83

DANH MỤC KÍ HIỆU

LỜI NÓI ĐẦU

Nước ta được thiên nhiên ưu đãi cho bờ biển dài và đẹp, khí hậu rất thuận lợi và giàu tiềm năng du lịch Vùng biển nào của Việt Nam cũng có thể tổ chức du lịch và hoạt động thể thao bằng thuyền buồm được Tuy nhiên hiện nay nước ta vẫn chưa có một phương án nào khả thi để khai thác tiềm năng du lịch biển này

Tại Nha Trang canô chở khách và tàu chở khách rất nhiều nhưng thuyền buồm lại rất hạn chế

Đứng trước thực tế đó em đã được ban giám hiệu, ban chủ nhiệm khoa Kỹ Thuật Giao Thông -Trường Đại Học Nha Trang giao cho thực hiện đề tài tốt nghiệp:

“Thiết kế sơ bộ mẫu thuyền buồm chở 10 khách hoạt động ở vịnh Nha Trang” Nhằm giải quyết nhu cầu thiết kế chế tạo thuyền buồm bằng vật liệu Composite trong tương lai

Đề tài được thực hiện sẽ góp phần nào làm phong phú thêm các sản phẩm du thuyền hoạt động tại vịnh nha trang, tạo một nét đẹp mới thu hút khách du lịch trong

và ngoài nước Góp phần thúc đẩy ngành du lịch biển Nha Trang phát triển

Nhân dịp đề tài hoàn thành em xin chân thành cảm ơn thầy giáo hướng dẫn

TS Huỳnh Lê Hồng Thái người đã trực tiếp hướng dẫn em trong suốt quá trình thực hiện đề tài

Mặc dù đã cố gắng hết sức nhưng do còn nhiều hạn chế nên chắc chắn đề tài không tránh khỏi những thiếu sót Rất mong nhận được sự đóng góp ý kiến bổ sung của các thầy cùng toàn thể bạn bè để đề tài được hoàn thiện hơn

Nha Trang, Ngày 7 tháng 6 năm 2015

Sinh viên thực hiện

Cù Bảo Lộc

CHƯƠNG 1: ĐẶT VẤN ĐỀ

1.1.Vai trò của thuyền buồm xưa và nay

Cánh buồm đã làm quen với con người từ những ngày rất xa xưa Có thể nói

“buồm” là một trong những phát minh quan trọng của nhân loại trong lĩnh vực giao thông đường thuỷ

Trong thời kỳ chưa có sự phát triển của khoa học kỹ thuật và các máy móc hiện đại thì buồm chiếm một vị trí quan trọng trong hoạt động giao thông của con người Trong những ngày đầu của cuộc phát kiến địa lý vĩ đại, chính cánh buồm đơn sơ đã đưa loài người đi chinh phục thiên nhiên biển cả, vượt qua đại dương khám phá những miền đất mới Thời bấy giờ thuyền buồm được coi như là một công cụ để kiếm sống Nó không những được sử dụng để khai thác, đánh bắt nuôi sống con người mà còn được dùng để chuyên chở hàng hoá từ nơi này đến nơi khác Đem sự giao lưu văn minh, văn hoá giữa các dân tộc, các quốc gia, các châu lục đến với nhau, đưa loài người nối lại gần nhau Trong đời sống văn hoá, thuyền buồm đã trở thành món ăn tinh thần Đã có biết bao câu chuyện và những chiến tích trên khắp thế giới được nhắc đến trong đó có sự góp mặt của thuyền buồm

Trong suốt chiều dài lịch sử mấy nghìn năm dựng nước và giữ nước của dân tộc

ta, cánh buồm đã viết nên những trang sử oanh liệt, làm nên biết bao chiến công huy hoàng trong việc bảo vệ chủ quyền trên biển, là một trong những niềm tự hào của người dân Việt Nam thời bấy giờ Hình ảnh thuyền buồm đã trở nên rất đỗi gần gũi, thân thương, gắn liền với cuộc sống của người dân

Hình 1.1: Hình ảnh về thuyền buồm

Ngày nay trước sự phát triển của khoa học kỹ thuật, những con thuyền đã được cải tiến rất nhiều với máy móc hiện đại, kỹ thuật cao đã trở thành những con tàu lớn với nhiều tính năng, đảm nhiệm nhiều vai trò khác nhau Vì vậy thuyền buồm đã dần

bị đẩy lùi và không còn giữ được nhiều trọng trách như xưa

Tuy không còn đảm nhiệm nhiều trọng trách như xưa nhưng thuyền buồm vẫn giữ một vai trò hết sức quan trọng trong du lịch và thể thao chính bởi vẻ đẹp và các tính năng hàng hải đặc biệt của nó

Đối với du lịch, khi nền kinh tế phát triển mạnh mẽ, sự hưởng thụ của con người cũng trở nên tinh tế hơn thì du lịch bằng thuyền buồm được coi là một trong hình thức du lịch được rất nhiều người ưa thích Ngày nay trên thế giới du lịch bằng thuyền buồm đã trở thành một hình thức hấp dẫn, mới lạ và thu hút được sự chú ý của nhiều người bởi vẻ đẹp đơn sơ, sự thanh lịch và sang trọng của nó

Du lịch bằng thuyền buồm giúp con người cảm thấy gần gũi hơn với thiên nhiên Đồng thời du lịch bằng thuyền buồm cũng tạo cho con người một cảm giác thoải mái và dễ chịu Những cánh buồm như những cánh hải âu đưa con người đi khám phá những điều kỳ diệu của thiên nhiên, của tạo hoá Bên cạnh đó vẻ đẹp của những cánh buồm đã làm tô đẹp thêm cho những nơi mà chúng xuất hiện Có thể nói chính thuyền buồm là một phần không nhỏ giúp du lịch biển phát triển và tạo điều kiện cho nhiều dịch vụ khác có cơ hội phát triển theo

Ở trên thế giới du lịch bằng thuyền buồm đã được nhiều nước quan tâm chú trọng và ưu tiên tạo điều kiện phát triển từ rất lâu Còn ở nước ta hiện nay du lịch bằng thuyền buồm vẫn là một hình thức tương đối mới lạ song nó đã tỏ ra rất hiệu quả trong việc thu hút sự quan tâm chú ý của du khách trong và ngoài nước Tuy vậy hiện nay ở nước ta mới chỉ có ở vịnh Hạ Long là có dịch vụ du lịch bằng thuyền buồm phát triển tương đối mạnh Còn ở vịnh Nha Trang, theo tài liệu thống kê năm

2013 tại vịnh Nha Trang chỉ có 3 chiếc thuyền buồm phục vụ cho hoạt động du lịch

Và đa số những con thuyền này đều được nhập nguyên chiếc từ nước ngoài về với giá rất là cao

Không chỉ thu hút trong du lịch, những môn thể thao với thuyền buồm cũng đã thu hút được rất nhiều vận động viên tham gia tranh tài cùng sự quan tâm của nhiều đối tượng trên khắp thế giới Hiện nay trên thế đã có rất nhiều loại thuyền buồm thể thao với nhiều hình dáng và mẫu mã khác nhau Thuyền buồm thể thao được thiết kế hết sức gọn nhẹ và đơn giản, phù hợp với vai trò và chức năng riêng của nó Hình ảnh những chiếc thuyền buồm nhỏ bé lao nhanh trên biển, luồn lách vượt qua những ngọn sóng to đã trở thành niềm đam mê của nhiều người Thể thao thuyền buồm đem đến cho người tham gia một cảm giác mạnh, cảm giác được chinh phục Đồng thời qua đó thể hiện được bản lĩnh, sự khéo léo và điêu luyện khi điều khiển những cánh buồm mong manh trước những ngọn sóng cao và dữ dội Chỉ với một cánh buồm nhỏ xinh đã có thể chinh phục được cả bầu trời xanh và mặt biển rộng đó quả là một cảm giác thật tuyệt vời

Hàng năm trên thế giới đã có rất nhiều những cuộc đua thuyền buồm được tổ chức với quy mô lớn, thu hút được sự tham gia tranh tài của rất nhiều đội đua thuộc nhiều quốc gia khác nhau Ở một số nước thuyền buồm đã trở thành hình ảnh thân quen, một biểu tượng không thể thiếu trong đời sống sinh hoạt vui chơi giải trí của mỗi người dân

Ở nước ta, mặc dù thể thao thuyền buồm còn rất mới lạ song vào tháng 10 năm

thuyền buồm quốc tế Hồng Kông -Nha trang Và gần đây nhất vào tháng 10 năm

2008 lần thứ ba Nha Trang có cơ hội làm điểm đến của cuộc đua thuyền buồm quốc

tế Hồng Kông -Nha trang Bên cạnh đó vào năm 2015 Nha Trang sẽ tiếp tục có cơ hội đăng cai tổ chức cuộc đua thuyền buồm quốc tế lớn nhất nước Anh Cuộc đua sẽ diễn ra vào tháng 8 năm 2015 tại Anh, kéo dài 11 tháng và đi qua 5 châu lục dự kiến

sẽ đến Nha Trang vào khoảng dịp tết Nguyên Đán 2016 dự kiến cuộc đua sẽ thu hút rất nhiều du khách quan tâm đến loại hình thể thao đặc biệt này Đây cũng là dịp để các du khách tranh thủ đi mua sắm, đi tham quan nhiều nơi Nó sẽ là cơ hội để chúng

ta giới thiệu với du khách quốc tế về tiềm năng du lịch của Nha Trang Đồng thời mở

ra hướng du lịch biển mới, du lịch bằng du thuyền quanh vịnh Nha Trang Bên cạnh

đó chúng ta sẽ có cơ hội để giới thiệu với công chúng một số loại hình thể thao trên biển khác như dù lượn, lướt sóng, bơi lặn…Đây thật sự là một cơ hội tốt cho ngành

du lịch của Nha Trang và các dịch vụ khác có cơ hội để phát triển Nó định ra hướng phát triển lâu dài với nhiều loại hình du lịch biển kết hợp với thể thao

Hình 1.2: Hình ảnh đua thuyền buồm ở Nha Trang

Quả thực không thể phủ nhận được vai trò to lớn của thuyền buồm ngày nay đối với du lịch và thể thao Chính thuyền buồm đã tạo ra một vẻ đẹp riêng có sức hấp dẫn rất lớn, là một món ăn tinh thần và trở thành một trong những điểm nhấn quan trọng trong việc thu hút khách du lịch trong và ngoài nước tới tham quan Định ra hướng phát triển mới, lâu dài với loại hình du lịch biển kết hợp với thể thao tại Nha Trang

Nhận thấy tầm quan trọng đó chúng ta cần phải biết tận dụng và khai thác những ưu điểm mà thuyền buồm tạo ra Đặc biệt là nước ta lại có một lợi thế rất lớn

đó là có một bờ biển dài dọc theo đất nước với rất nhiều bãi biển đẹp cùng với khí hậu thuận lợi và giàu tiềm năng du lịch Điều đó đặt ra cho các kỹ sư tàu thuyền phải đầu tư tìm hiểu để thiết kế ra được những chiếc thuyền buồm xinh đẹp, đảm bảo an toàn với những tính năng ngày càng hoàn thiện Góp phần tô đẹp thêm cho thắng cảnh của nước nhà cũng như góp phần phát triển nên kinh tế của đất nước

Từ những phân tích trên, nội dung của đề tài được hình thành, nhằm góp phần giải quyết nhu cầu thiết kế chế tạo thuyền buồm bằng vật liệu composite phù hợp với

sự phát triển nghành du lịch Khánh Hòa, đa dạng về chủng loại tàu thuyền phục vụ khách du lịch ở vùng Vịnh Nha Trang

1.2.Tìm hiểu nguyên lý hoạt động và cách vận hành của thuyền buồm

Nguyên lý hoạt động của thuyền buồm:

Thuyền buồm di chuyển được là do áp lực của gió tác dụng vào buồm tạo nên

sự tăng áp và giảm áp giữa mặt trước và sau của cánh buồm Chính sự chênh lệch áp suất này đã tạo ra lực đẩy làm tàu di chuyển

Để lái thuyền buồm đi theo một hành trình nhất định là một vấn đề rất khó khăn

và phức tạp Tốc độ của thuyền không những phụ thuộc vào hướng gió, cấp độ gió

mà còn phụ thuộc rất nhiều vào trình độ và kinh nghiệm của người điều khiển buồm Khi thuyền chạy thuận gió không có điều gì đặc biệt cần phải quan tâm cả Ở đây cần chú ý tới lúc thuyền chạy ngang gió hoặc chạy ngược gió

Khi thuyền chạy ngược gió: Với những người không có kinh nghiệm đi biển thì việc điều khiển thuyền buồm đi ngược gió là việc thật khó tưởng tượng Thực ra thuyền không thể đi ngược hướng gió hoàn toàn nhưng chệch một góc nhỏ so với hướng gió thì hoàn toàn có thể

Để hiểu rõ hơn vấn đề này, chúng ta hãy tìm hiểu lực gió tác dụng lên thuyền buồm như thế nào? Nhiều người nghĩ rằng, cánh buồm được đẩy theo chiều gió thổi

Hình 1.3: Hình ảnh mô tả tác động của gió lên cánh buồm

Trong hình 1.3, đường thẳng AB biểu diễn cánh buồm R là lực đẩy của gió tác dụng vào cánh buồm Phân tích lực R làm hai phần, gồm lực Q vuông góc với cánh buồm và lực P hướng dọc theo buồm Vì sự ma sát của gió với cánh buồm là không đáng kể, nên lực P chỉ trượt qua chứ không tác dụng gì với buồm, vì vây chỉ có lực Q tác động vào cánh buồm mà thôi

Nếu hiểu được vấn đề trên, cũng có thể hiểu tại sao thuyền buồm có thể đi ngược một góc nhọn với chiều gió

Giả sử đoạn thẳng MN biểu diễn chiều dài của thuyền Đường thẳng AB biểu diễn cánh buồm Để lợi về vận tốc thì trên bất kì hướng đi nào buồm cũng chia góc kẹp giữa hướng gió và mặt phẳng cắt dọc thuyền ra làm đôi Tiến hành phân tích lực như trên biểu đồ phân tích lực ở hình 1.4, trong đó Q là áp lực của gió tác dụng vào cánh buồm

Hình 1.4:Hình ảnh phân tích lực của gió tác dụng lên buồm

Như đã phân tích ở hình 1.3, Q phải vuông góc với cánh buồm Lực Q lại được phân tích thành lực S dọc theo mũi thuyền và lực T vuông góc chiều dài thuyền Vì chuyển động của thuyền theo hướng T bị nước cản lại rất mạnh (thuyền buồm thường

có ky và lòng rất sâu) nên xem như lực T bị lực cản của nước cân bằng Do đó, chỉ có

S là lực hướng tới phía trước, giúp thuyền chuyển động ngược một góc nhỏ với chiều gió

Thực tế để đưa thuyền từ điểm A đến B, ngược chiều gió người ta phải điều khiển thuyền buồm đi theo đường zic zắc như hình 1.5

Hình 1.5:Hình ảnh di chuyển của thuyền buồm

Một số lưu ý khi sử dụng thuyền buồm:

- Khi treo buồm không nên treo quá thấp vì khi điều khiển buồm sẽ khó khăn và mép dưới của buồm dễ vướng vào vật để trên thuyền Cũng không nên treo buồm quá

để mặt phẳng của buồm chia góc kẹp giữa mặt cắt dọc giữa thuyền và hướng gió ra làm đôi

Khi gặp gió giật nguy hiểm thì tốt nhất là thu buồm lại hoặc chỉ nên dùng buồm phụ

1.3.Cơ sở thực hiện đề tài

Có thể nói nước ta là một trong những nước đã sử dụng thuyền buồm từ rất sớm so với các nước khác ở trên thế giới Nước ta được thiên nhiên ưu đãi cho

bờ biển dài và đẹp, khí hậu thuận lợi rất giàu tiềm năng du lịch Vùng biển nào của nước ta cũng có thể tổ chức du lịch và thể thao bằng thuyền buồm Tuy nhiên hiện nay chúng ta vẫn chưa có một phương án tối ưu nào để có thể phát triển loại hình du lịch giàu tiềm năng này

Bên cạnh đó, nhận thấy thực trạng số lượng thuyền buồm phục vụ cho hoạt động

du lịch ở vịnh Nha Trang rất là hạn chế so với số lượng cano và tàu chở khách chạy bằng động cơ diezen Theo tài liệu thống kê năm 2013 tại vịnh Nha Trang chỉ có 3 chiếc thuyền buồm phục vụ cho hoạt động du lịch Và đa số những con thuyền này đều được nhập nguyên chiếc từ nước ngoài về với giá rất là cao

Từ đó nhận thấy việc chế tạo thêm thuyền buồm để đưa vào hoạt động là một nhu cầu hết sức là thực tế nhằm góp phần tạo thêm sự đa dạng trong các phương tiện vận chuyển, các tour du lịch mang tính riêng tư, đồng thời cũng là nơi nghỉ dưỡng yên tĩnh trên biển phù hợp với xu hướng và nhu cầu của khách du lịch trong tương lai

Ở trên thế giới các nước đã sớm nhận thấy vai trò to lớn của thuyền buồm trong việc thu hút du lịch cũng như trong lĩnh vực thể thao Thế nhưng việc đi lại bằng thuyền buồm vẫn còn là một vấn đề tương đối xa lạ và là niềm ao ước của nhiều người dân nước ta

Từ những phân tích ở trên em đã mạnh dạn tiến hành thực hiện đề tài: “Thiết

kế sơ bộ mẫu thuyền buồm chở 10 khách hoạt động ở Vịnh Nha Trang”

Mục đính của đề tài là thiết kế ra một mẫu thuyền buồm du lịch với mong muốn góp phần đa dạng thêm các phương tiện vận chuyển khách du lịch ở Vịnh Nha Trang cũng như tạo điều kiện cho khách du lịch trong nước được làm quen và được thử sức với thuyền buồm, đồng thời tạo nên một nét mới mẻ , một hướng đi mới cho du lịch biển của Khánh Hòa Những chiếc thuyền buồm được tạo ra sẽ góp phần làm phong phú thêm sản phẩm du lịch của Khánh Hòa đồng thời mở ra hướng phát triển lâu dài cho loại hình du lịch biển đầy tiềm năng Việc thiết kế

ra những chiếc thuyền buồm tạo dựng cho Khánh Hòa một hình ảnh riêng độc đáo

có sức hấp dẫn trong con mắt của cộng đồng và du khách quốc tế Tạo điểm nhấn quan trọng thúc đẩy du lịch biển phát triển cũng như góp phần thúc đẩy nền kinh

tế của Khánh Hòa phát triển

CHƯƠNG 2: PHÂN TÍCH LỰA CHỌN MẪU THUYỀN BUỒM

2.1.Tìm hiểu sơ bộ về thuyền buồm trên thế giới và ở Việt Nam

2.1.1.Thuyền buồm trên thế giới

Du lịch và thể thao bằng thuyền buồm đã được rất nhiều nước trên thế giới quan tâm và chú trọng phát triển từ rất lâu

Các thuyền buồm của nước ngoài thường được kết cấu theo hệ thống hỗn hợp, phần đáy thuyền thường có ky rất lớn và nặng, nhô sâu dưới đáy thuyền

Vỏ thuyền được chế tạo bằng vật liệu ba lớp (composite bọc gỗ) có độ bền và

độ cứng lớn Gỗ dùng để bọc là loại gỗ thông đã được qua sử lý có chiều dày rất mỏng, nhẹ và đặc biệt là có tính chống thấm cao

Mặt boong của các thuyền có kết cấu kín nước nhằm đảm bảo độ ổn định (tăng góc vào nước cho thuyền)

Thuyền có thể có một hoặc hai buồm trong đó có một cột buồm luôn được đặt ở giữa thuyền

Cột buồm thường được làm bằng hợp kim nhôm, có chiều cao lớn và có thể quay đươc quanh trục của nó

Hình 2.1: Hình ảnh về thuyền buồm nước ngoài

2.1.2.Thuyền buồm ở Việt Nam

Ngày nay du lịch và thể thao bằng thuyền buồm ở Việt nam vẫn còn rất mới lạ

và chưa được quan tâm chú trọng phát triển như các nước khác

Cho đến thời điểm này các thuyền buồm của Việt Nam được chế tạo bằng vật liệu gỗ và thường buồm chỉ mang tính trang trí

Gỗ dùng để đóng tàu thường là chò chỉ và chỉ được sử lý đơn giản như phơi, sấy khô trước khi đóng

Các thuyền buồm của Việt nam có thể có hai hoặc ba buồm: Ngày nay các thuyền thường có hai buồm là buồm lòng và buồm mũi Cột buồm thường được làm bằng gỗ có hình trụ tròn và càng lên cao cột buồm càng nhỏ dần

Cột buồm lòng được đặt ở chính giữa tàu và không có khả năng tự xoay như cột buồm của nước ngoài

Hình 2.2: Hình ảnh về thuyền buồm Việt Nam

2.2.Một số mẩu thuyền buồm

2.2.1.Tàu mẫu 1: shamlor

Đây là du thuyền được thiết kế bởi Maxi Dolphin và hạ thủy vào năm 2012

Hình 2.3:Hình ảnh của du thuyền Shamlor

Các kích thước chính của Shamlor như sau:

 Chiều dài : 20m

 Chiều rộng: 5.5m

 Chiều cao: 3.35m

 Số hành khách : 5-10 người

Hình 2.4: Hình ảnh bố trí chung của du thuyền Shamlor

Hình 2.5: Đường hình của du thuyền shamlor

2.2.2.Tàu mẫu 2: Neki

Đây là du thuyền được thiết kế bởi Oyster Marine và được hạ thủy vào năm 2010

Hình 2.6: Hình ảnh của du thuyền Neki

Các kích thước chính của du thuyền như sau:

2.2.3.Tàu mẫu 3: Constanter

Đây là du thuyền được thiết kế bởi Nautor’s Swan Nó đươc hạ thủy vào năm

2002 và được tân trang lại vào năm 2010

Hình 2.8: Hình ảnh của du thuyền Constanter

Các kích thước chính của du thuyền như sau:

2.3.4.Tàu mẫu Princess Junk

Đây là du thuyền được thiết kế theo phong cách của những chiếc thuyền buồm truyền thống, làm bằng gỗ tếch và gỗ sồi Du thuyền thể hiện sự tinh tế và tỉ mỉ đến từng chi tiết, thiết kế phòng riêng có cửa sổ lớn nhìn ra biển, với đầy đủ trang thiết bị

Hình 2.10: Hình ảnh du thuyền Princess Junk

Các kích thước chính của du thuyền:

- Chiều dài: 17m

- Chiều rộng :5.2m

- Chiều cao: 3m

Phân tích các mẫu thuyền buồm:

Qua hình ảnh của các tàu mẫu trên nhận thấy các thuyền buồm của nước ngoài

có hình dáng được thiết kế hết sức hiện đại, sang trọng mang tính thẩm mĩ cao Bố trí chung rộng rải tạo điều kiện tốt cho hành khách nghỉ ngơi cũng như vui chơi giải trí Đối với thuyền buồm trong nước, thiết kế hình dáng của thuyền đơn giản mang nét đẹp truyền thống Tạo cho du khách cảm giác gần gũi, hài hòa với cảnh vật thiên nhiên Bố trí chung thoáng mát tạo nhiều không gian cho hành khách vui chơi giải trí

Lựa chọn mẫu thuyền buồm

Từ các thông số cơ bản của các tàu mẫu kết hợp với những phân tích trên lựa chọn chọn mẫu thuyền buồm có hình dáng vỏ bên ngoài hiện đại, sang trọng như các

kiều thuyền buồm nước ngoài

Buồm sẽ được thiết kế theo mẫu tàu trong nước, kết hợp với một số nội thất bên trong mang bản sắc văn hóa Nha Trang –Khánh Hòa

- Hình ảnh chim yến sẽ được trang trí trên cánh buồm

2.3.Giới thiệu về vật liệu composite

2.3.1.Khái niệm

Vật liệu composite là loại vật liệu được tổng hợp từ ít nhất hai thành phần cơ bản chất khác nhau đó là vật liệu nền và vật liệu cốt Vật liệu tạo thành có đặc tính trội hơn đặc tính của từng vật liệu thành phần khi xét riêng rẽ

Sự kết hợp giữa vật liệu nền và vật liệu cốt trong vật liệu composite phải thoả mãn những điều kiện sau

- Các thành phần phải có tỷ lệ tối thiểu lớn hơn hoặc bằng 5%

- Các pha thành phần phải có cơ tính khác nhau và cơ tính của composite

- Khác hẳn với cơ tính của vật liệu thành phần

- Các pha thành phần không hoàn toàn hoà tan vào nhau

Vật liệu cốt giúp cho vật liệu composite có khả năng chịu lực cao hơn, vật liệu nền đóng vai trò liên kết với vật liệu cốt và truyền lực cơ học tới chúng, cũng như bảo vệ vật liệu cốt chống chọi với môi trường xung quanh Sự kết hợp đó nhằm hạn chế nhược điểm cơ học của vật liệu này bằng ưu điểm của vật liệu kia, nhằm tạo ra sản phẩm có cơ tính khác hẳn với vật liệu thành phần

2.3.2.Vật liệu composite (FRP) dùng trong ngành đóng tàu

Hiện nay trong công nghệ đóng tàu vật liệu composite nền polymer (epoxy, polyeste) và cốt sợi thuỷ tinh được sử dụng phổ biến nhất

a Vật liệu nền

Vật liệu nền dùng trong ngành đóng tàu ở Việt Nam hiện nay chủ yếu là các Loại polyester không no, tính chất của các loại nhựa này luôn được nhà sản xuất cung cấp khi mua hàng

Quá trình polyme hoá của nhựa polyester không no được thực hiện nhờ chất xúc tác ( bao gồm 2 loại: chất gia tốc và chất đông rắn)

khu vực khó thi công, những nơi có góc cạnh bé Thường dùng làm lớp đầu tiên, các lớp trung gian và lớp cuối cùng của tấm vỏ tàu Phổ biến nhất là hai loại sau:

- Loại có khối lượng 300g/m2, kí hiệu CSM 300

- Loại có khối lượng 450g/m2, kí hiệu CSM 450

Đây là loại vật liệu có tính đẳng hướng không hoàn toàn nên rất có lợi trong tính toán Vải thô(WR):Được sử dụng ở phần đầu tàu cần độ chịu lực cao, cần thi công nhanh, và phải sử dụng xen kẽ với CSM Có nhiều loại WR, tuy nhiên phổ biến nhất là các loại

- Loại có khối lượng 600g/m2, kí hiệu WR 600

- Loại có khối lượng 800g/m2, kí hiệu WR 800

2.3.3.Ưu nhược điểm và công dụng của vật liệu composite

Ưu điểm

- Có khả năng kết hợp các vật liệu khác như gỗ, thép để tạo ra các kết cấu mới

- Vừa đảm bảo chất lượng kỹ thuật vừa có giá thành thấp

- Rất bền với môi trường ẩm, mặn, ít bị ăn mòn và điện phân

- Có tính trơ với sinh vật biển

- Rất dễ tạo dáng

- Có độ bóng bề mặt rất cao

- Độ kín nước là tuyệt đối

- Rất dễ thi công và sửa chữa

- Độ bền cơ học tương đối cao

- Tốn rất ít chi phí bảo dưỡng

- Chất thải chưa có cách sử lý

Công dụng

Được sử dụng rộng rãi trong đời sống xã hội như:

- Hàng không: chế tạo cánh máy bay, ghế ngồi trang trí nội thất, thùng chứa nước ngọt

- Ô tô: chế tạo khung gầm, cabin, trục lái, bánh răng, ổ đỡ…

- Tàu thuyền: chế tạo vỏ tàu, mặt boong, cột buồm, bệ máy, két nhiên liệu, két nước…

- Hoá chất: ống dẫn, các thùng chứa, các loại van…

- Dân dụng: chế tạo mũ bảo hiểm, bồn tắm, tolet, bể chứa…

CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ SƠ BỘ THUYỀN BUỒM DU LỊCH CHỞ 10 KHÁCH

HOẠT ĐỘNG Ở VÙNG VỊNH NHA TRANG

3.1.Xây dựng nhiệm vụ thư thiết kế

3.1.1.Công dụng của tàu:

- Thuyền được thiết kế để phục vụ cho mục đích hội họp và du lịch trên biển

- Quy phạm phân cấp và đóng tàu biển vỏ thép TCVN 6259-10 :2003

3.2 Thiết kế bố trí chung sơ bộ cho tàu:

Thuyền được chia làm 3 khoang chính:

Khoang máy

Khoang hành khách bao gồm:

- Hai buồng loại I dành cho khách có kích thước 2500x3000mm Mỗi buồng được bố trí 1 giường đôi có kích thước 800x1900 mm, 1 bàn làm việc 600x1100mm,

1 tủ đựng quần áo và 1 nhà vệ sinh

- Khoảng cách lối đi 1000mm

- Giữa tàu có bố trí 1 bộ bàn ghế mỗi ghế có kích thước 400x430 dùng để bàn

- Một nhà bếp

- Một phòng dành cho thuyền viên

- Một kho chứa dụng cụ y tế, dụng cụ chữa cháy…

- Khoang mũi

Từ yêu cầu về bố trí chung sơ bộ và tham khảo các tàu mẫu chọn kích thước sơ

bộ của tàu như sau:

- L  15 m

- B  6 m

- H  2.2 m

Hình 3.1:Hình ảnh bố trí chung sơ bộ tàu

3.3.Xác định các đặc điểm hình học cho tàu

B B

L

;

; Các hệ số :  ,  , 

3.3.2.Yêu cầu:

Phải phù hợp với nhiệm vụ thư

Phải đảm bảo tính năng tốt nhất

Các kích thước chính chính phải đảm bảo yêu cầu kinh tế kĩ thuật cho tàu

3.3.3.Cơ sở thiết kế

Dựa vào yêu cầu của nhiệm vụ thư

Tính toán thiết kế dựa vào các công thức trong tài liệu tham khảo [1], các công thức kinh nghiệm đã được công bố cũng như phù hợp với các yêu cầu của quy phạm Sau khi tính ra các kích thước chính phải tối ưu các kích thước, đồng thời nghiệm lại các điều kiện để kiểm tra lại tính năng của tàu

Hiệu chỉnh lại các thống số khi cần thiết để đảm bảo tính năng của tàu tốt nhất

Để đảm bảo tính chính xác, hiệu quả của quá trình thiết kế Ta lựa chọn cách tính dựa vào các số liệu thống kê, thông số kinh nghiệm từ các tàu mẫu có đặc trưng gần giống với tàu thiết kế Để từ đó thông qua quá trình tính toán, phân tích để chọn

ra thông số phù hợp nhất cho tàu

3.3.4.Xác định lượng chiếm nước sơ bộ của tàu

Ta có hệ số trọng tải dành cho tàu khách :

) 5 0 3 0

WPass: là trọng lượng hành khách và thuyền viên trên tàu cùng lượng dự trữ lương thực thực phẩm và hành lý mang theo

WFO: là trọng lượng nhiên liệu và dầu bôi trơn dùng cho các máy trên tàu Đối với tàu du lịch chở khách thì thời gian chuyến biển tối đa là một ngày đêm

Từ nhiệm vụ thư thiết kế là tàu chở được 10 khách ta có thể xác định nhóm khối lượng này như sau:

Với i: là số lượng hành khách trên tàu i = 10 người

n: số lượng thuyền viên trên tàu n= 4 người

Wpass= 0,09 x (10+ 4) = 1,26 (Tấn)

Thời gian hoạt động của tàu trong một chuyến biển khoảng một ngày đêm, nên

ta có thể sơ bộ chọn lượng dự trữ nhiên liệu và dầu bôi trơn cho tàu là:

76,2

= 9.2 (Tấn)

3.3.5.Xác định chiều dài sơ bộ

Chiều dài tàu ảnh hưởng lớn đến vận tốc thiết kế của tàu, đến cân bằng dọc tàu, đến bố trí toàn tàu và đặc biệt ảnh hưởng đến giá thành chế tạo tàu Nếu chiều dài lớn, việc bố trí chung, bố trí các trang thiết bị tàu dễ dàng hơn Tuy nhiên, sẽ làm tăng khối lượng vỏ tàu lên tăng giá thành và ảnh hưởng đến tốc độ tàu

Nếu L nhỏ làm cho việc bố trí các trang thiết bị trên tàu khó khăn hơn nhưng giá thành lại giảm Cần xác định chiều dài tàu trên cơ sở thoả mãn nhiều điều kiện cùng lúc, đảm bảo sức cản tàu nhỏ nhất trong khi đảm bảo độ bền chung của tàu trong mọi trạng thái khai thác và đặc biệt giá thành chế tạo tàu phải thấp

Theo công thức Nogid trong trong tài liệu tham khảo [1]

Ta có :

2 3

dễ dàng hơn Ổn định động khá tốt , tuy nhiên ổn định dọc sẽ giảm

Chiều rộng B nhỏ không bảo đảm ổn định ban đầu cho tàu, ổn định động của tàu rất kém, đặc biệt là ổn định ngang Tàu với B quá nhỏ làm cho lực nâng tấm đáy khi tàu chạy không đủ lớn Kết quả tàu không thể “lướt” được, chạy hoàn toàn theo nguyên lý của định luật Archimedes Tuy nhiên, ưu điểm của dạng này là ổn định dọc khá tốt Để đưa ra B phù hợp thì:

- Theo công thức schokker trong tài liệu tham khảo [1]

3.3.7.Xác định chiều cao mạn sơ bộ

Theo công thức của nhà khoa học Watson trong tài liệu tham khảo [1]

1.4

514.06

x

x L

325.0325.0

5 0 5