Nghiên cứu sử dụng hợp lý tổ hợp máy chính và chân vịt kèm theo cho tàu cá cỡ nhỏ

Nước ta có trên 3200 Km bờ biển tiềm năng của biển rất dồi dào với trên 2000 loài cá, trong đó có 130 loài có giá trị kinh tế.

i NHẬN XÉT CỦA CÁN BỘ HƯỚNG DẪN Họ và tên SV: Vũ Đức Chỉnh Lớp: 45TT2. Khóa 45 Ngành: Đóng Tàu Mã ngành: Tên đề tài: “Nghiên cứu sử dụng hợp lý tổ hợp máy chính và chân vịt kèm theo cho tàu cá cỡ nhỏ”. Số trang:… Số chương:…03 .Số tài liệu tham khảo:…… Hiệnvật: ….Không…………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… NHẬN XÉT CỦA CÁN BỘ HƯỚNG DẪN ………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… Kếtluận: ……………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………. Nha trang, ngày …tháng…năm 2007 CÁN BỘ HƯỚNG DẪN Th.S NGUYỄN ĐÌNH LONG ii PHIẾU ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG ĐỀ TÀI TỐT NGHIỆP Họ và tên SV: Vũ Đức Chỉnh Lớp: 45TT2. Khóa 45 Ngành: Đóng Tàu Mã ngành: Tên đề tài: “Nghiên cứu sử dụng hợp lý tổ hợp máy chính và chân vịt kèm theo cho tàu cá cỡ nhỏ”. Số trang:… Số chương:…03 .Số tài liệu tham khảo:…… Hiệnvật: ….Không…………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… NHẬN XÉT CỦA CÁN BỘ PHẢN BIỆN ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… Điểm phản biện:…………………………………………………………… Nha trang, ngày …tháng…năm2007 CÁN BỘ PHẢN BIỆN (Ký và ghi rõ họ tên) iii LỜI CẢM ƠN Em xin chân thành cảm ơn nhà trường, khoa cơ khí, khoa kỹ thuật tàu thủy, các thầy cô trong bộ môn đóng tàu đã tạo điều kiện cho em thực hiện đề tài này. Đặc biệt em xin chân thành cảm ơn thầy Th.S Nguyễn Đình Long người đã trực tiếp hướng dẫn em từ bước đầu cho đến khi hoàn thành đề tài này. Em xin chân thành cảm ơn những người bạn của lớp 45TT2 đã hỗ trợ và động viên em hoàn thành đề tài này. iv MỤC LỤC 1 LỜI NÓI ĐẦU Nước ta có trên 3200 Km bờ biển tiềm năng của biển rất dồi dào với trên 2000 loài cá, trong đó có 130 loài có giá trị kinh tế. Nghề cá ở nước ta đã có từ rất lâu nhưng vẫn còn ở trình độ sản xuất thấp, trên 70% tàu cá ở Việt Nam là tàu cá cỡ nhỏ, trong đó lao động bình quân tăng 22.500 người/năm, nhưng năng suất khai thác không cao. Cụ thể là theo kết quả điều tra của Viện nghiên cứu Hải sản năm 2002 thì trữ lượng cá biển Việt Nam khoảng 3,1 triệu tấn trong khi đó khả năng đánh bắt chỉ được 1,4 triệu tấn . Ngành khai thác thủy sản ở nước với số lượng tàu thuyền lớn nhưng chủ yếu là tàu vỏ gỗ được đóng dựa vào kinh nghiệm dân gian chứ không qua thiết kế. Thiết bị động lực trang bị cho tàu cá cũng được chọn theo kinh nghiệm và “ áng chừng “. Đa phần ngư dân lựa chọn máy chính cùng với chân vịt theo kinh nghiệm trong khi đó họ không được đào tạo bài bản để sử dụng hợp lý tổ hợp máy chính chân vịt cho tàu của mình, trong quá trình sử dụng thì tổ hợp vỏ tàu – máy chính – chân vịt phải có sự phù hợp nhất định về các thông số vận hành mới mang lại hiệu quả khai thác cao cho nên đứng trên phương diện kỹ thuật thì tồn tại nhiều vấn đề bất hợp lý cần giải quyết đó là làm sao để sử dụng hợp lý tổ hợp máy chính chân vịt kèm theo này phù hợp với con tàu, với vai trò là người cán bộ kỹ thuật thì đây chính là nhiệm vụ thiết yếu phải giải quyết và đó cũng chính là nội dung của đề tài mà tôi được Nhà Trường giao cho thực hiện với tên gọi: “Nghiên cứu sử dụng hợp lý tổ hợp máy chính và chân vịt kèm theo cho tàu cá cỡ nhỏ”. Đề tài này có ý nghĩa rất lớn trong thực tế vì nó giúp cho người ngư dân vận hành có hiệu quả nhất thiết bị khai thác hiện có của mình cụ thể là không phải tìm kiếm chân vịt để thay thế mà sử dụng ngay chân vit kèm theo máy chính mà họ đã dùng để lắp đặt cho tàu của mình với điều kiện phải tuân thủ các nguyên tắc vận hành. 2 Sau 3 tháng thực hiện với sự hướng dẫn tận tình của thầy Th.S Nguyễn Đình Long cùng với sư giúp đỡ của các thầy cô giáo trong khoa Kỹ thuật tàu thủy các bạn sinh viên cũng như các cơ sở đóng tàu ở Nha Trang và bà con ngư dân, cùng với sự nỗ lực của bản thân đến nay tôi dã hoàn thành đề tài này. Trong luận văn này không thể tránh khỏi nhiều sai sót rất mong các thầy cô các bạn sinh viên và người đọc nhiệt tình xây dựng ý kiến để cho đề tài được hoàn thiện và thực sự đi vào thực tế đời sống. Nha Trang, tháng 8 năm 2007 Sinh viên thực hiện Vũ Đức Chỉnh 3 CHƯƠNG I: ĐẶT VẤN ĐỀ 1.1. KHÁI QUÁT CHUNG 1.1.1. Giới thiệu về nghề cá Xét trên bình diện chung của cả nước, sự phát triển của ngành thuỷ sản đã mang lại nhiều lợi ích thiết thực trên nhiều phương diện. Ðóng góp của ngành thủy sản trong tổng thu nhập quốc nội hằng năm đều tăng lên, từ 1,7% năm 1985 lên khoảng 4% năm 2004. Ngành thủy sản cũng đã tạo ra việc làm cho hơn 1 triệu người. Nghề khai thác cá biển ở Việt Nam là nghề cá nhân dân. Sự phát triển của nghề cá mang tính chất tự phát và trong suốt một thời gian dài chúng ta đã không kiểm soát được sự phát triển này. Trong khi đó trình độ văn hóa của ngư dân còn thấp, với 68% chưa tốt nghiệp tiểu học, hơn 20% tốt nghiệp tiểu học, gần 10% có trình độ trung học cơ sở và 0,65% có bằng tốt nghiệp ở trường dạy nghề hoặc đại học, nhiều ngư dân còn lúng túng và đạt hiệu quả kinh tế thấp khi khai thác ở những ngư trường xa bờ; việc tiếp thu các kiến thức và kỹ thuật khai thác hiện đại gặp nhiều khó khăn. 1.1.2. Đặc điểm của tàu cá cỡ nhỏ Tàu cá là tàu thủy được dùng để khai thác, nuôi trồng chế biến và vận chuyển các loại thủy hải sản. Tàu đánh cá ở nước ta rất phong phú và đa dạng. Đa số tàu đánh cá cỡ nhỏ hiện nay được đóng bằng gỗ và lắp máy do Nhật Bản sản xuất. Được sử dụng phổ biến và ưa chuộng nhất là máy của hãng YANMAR. Vì chiều dài hạn chế nên không gian buồng máy hẹp vì vậy hệ trục tàu ngắn, bạc lót trục chân vịt sử dụng phổ biến là bạc gỗ và bạc cao su, bôi trơn bằng nước biển. Chân vịt là loại định bước và được làm bằng đồng thau có số cánh từ (3÷4) cánh. Trục chân vịt được làm bằng thép không gỉ, bố trí trên các gối đỡ trượt và được bảo vệ bởi ống bao trục làm bằng đồng thau Tàu cá cỡ nhỏ thường sử dụng 1 chân vịt. 4 1.1.2.1. Đặc điểm hình dáng kích thước Tàu đánh cá cỡ nhỏ được đóng bằng gỗ, tàu có 1 boong chính từ giữa thân tàu về mũi, bên dưới là các khoang cá, mặt cắt ngang hình chữ U, về phía mũi có dạng chữ V. Buồng máy được bố trí phía đuôi, bên trên là cabin. Tàu có thể đánh bắt theo một nghề nhất định hoặc khai thác kiêm nghề. Hiện nay đa phần là tàu đánh bắt kiêm nghề với nghề chính có hiệu quả cao. Các nghề đánh bắt phổ biến: lưới kéo, lưới rê, lưới vây, mành, pha xúc và câu. Việc đóng tàu của ngư dân chủ yếu dựa vào kinh nghiệm dân gian mà không theo thiết kế. Tàu đánh cá cỡ nhỏ có hình dạng mũi tàu nhô cao dần, bụng bầu. Tùy theo loại nghề khai thác khác nhau mà hình dáng tàu khác nhau như:  Tàu lưới kéo thì tỷ số L/B lớn, tàu thuôn dài.  Tàu lưới vây thì tỷ số L/B nhỏ có hình dáng ngắn và bầu.  Tàu lưới rê do yêu cầu về diện tích boong thao tác rộng nên yêu cầu về chiều rộng B phải lớn. Phần lớn các tàu có độ dốc về phía lái, độ nghiêng từ (3÷5) độ so với đường cơ bản. Mục đích tạo ra độ nghiêng này là đảm bảo cho chân vịt của tàu khi làm việc không nhô lên khỏi mặt nước, tàu không bị chúi mũi và giảm được sức cản cũng như nâng cao được hiệu suất làm việc của tổ hợp máy – vỏ - chân vịt. Tàu đánh cá cỡ nhỏ có loại có ky chính hoặc không có ky chính như tàu ở khu vực Bà Rịa – Vũng Tàu, Đồng Nai. Ky chính là cây gỗ hoàn chỉnh với mặt cắt ngang hình chữ nhật, kích thước tùy thuộc vào chiều dài tàu. Ky chính được kéo dài từ mũi tàu đến độn trục hay đến trục lái của tàu. Chẳng hạn như ở vùng biển Quy Nhơn tỉnh Bình Định cùng một địa phương nhưng ky chính có chiếc được kéo dài đến độn trục, còn từ độn trục được kẹp thêm tấm kim loại làm giá đỡ cho trục lái. Tùy theo kích thước và đặc điểm nghề nghiệp của mỗi con tàu mà số lượng và kích thước của các khoang có khác nhau. Các khoang của tàu cá cỡ nhỏ không thuộc loại khoang kín nước. Khoang máy chính được bố trí ở phía sau đuôi tàu. Do tàu ngắn, khoang lưới, khoang cá được bố trí từ trước cabin về phía mũi, cabin thường 5 được bố trí ở phía sau đuôi tàu và trên khoang máy, với mục đích tiết kiệm không gian và tăng diện tích boong thao tác, tạo điều kiện làm việc và sinh hoạt thuận lợi. • Hình dáng mũi tàu: Đối với tàu đánh cá cỡ nhỏ phần lớn sống mũi nghiêng về phía trước một cách thích ứng, để đảm bảo khả năng rẽ sóng và đè sóng của tàu trong quá trình di chuyển. Mặt cắt ngang của tàu phía mũi có dạng chữ V. Điều này có lợi cho việc chống lắc dọc và cắt sóng, có thể tránh được hiện tượng va đập, tăng lực nổi dự trữ và hạn chế được hiện tượng lắc dọc. Boong mũi cao nhằm tránh được hiện tượng phủ sóng ở mũi tàu va tăng được diện tích khoang mũi. Thân tàu hình ống, mặt cắt ngang hình chữ U. • Hình dáng đuôi tàu: Hình dáng vòm đuôi có ảnh hưởng rất lớn đến việc bố trí chân vịt đảm bảo khả năng làm việc, cần tránh không khí xâm nhập khi chân vịt làm việc, đồng thời cung cấp đủ nước cho chân vịt hoạt động. Do đó vòm đuôi được nâng cao thỏa đáng, đảm bảo không gian cho việc bố trí bánh lái và chân vịt. Mặt cắt ngang đuôi tàu có hình dáng chữ U, nó có ưu điểm là đảm bảo lực nổi dự trữ ở đuôi tàu. Để tránh hiện tượng sóng vỗ đuôi tàu thì ván đuôi có một độ nghiêng nhất định về phía sau. Qua các vấn đề trên ta nhận thấy:  Tàu đánh cá cỡ nhỏ là tàu có kích thước LTK <20 m.  Tàu được đóng bằng gỗ.  Tàu đánh cá cỡ nhỏ chủ yếu thuộc khối tư nhân.  Được đóng mới theo kinh nghiệm dân gian không theo thiết kế. 1.1.2.2. Đặc điểm hệ động lực tàu cá Tàu cá là thành viên trong khối tàu thủy. Do đó nó có những đặc điểm chung của tàu thủy và đặc điểm riêng của nó, việc lựa chọn động cơ chính trang bị trên tàu cá cỡ nhỏ của ngư dân hiện nay chủ yếu dựa vào cảm tính mà không dựa trên cơ sở 6 tính toán. Mặt khác, máy chính trang bị cho tàu rất phong phú về chủng loại công suất và đa phần là máy cũ không có catalo nên không có đầy đủ tài liệu vận hành. Người sử dụng máy không được đào tạo một cách có hệ thống. • Đặc điểm động cơ chính: Động cơ chính trang bị trên tàu cá cỡ nhỏ thường có công suất nhỏ, đôi khi có thể lên đến 500 mã lực, tốc độ quay cao, do các hãng nước ngoài chế tạo. Các động cơ này có cấu tạo nhỏ gọn và đơn giản hơn so với động cơ có công suất lớn. Có thể điểm qua một số mặt như sau: + Các động cơ cỡ nhỏ này đều là những động cơ 4 kỳ tác dụng đơn, không tăng áp hoặc tăng áp. Số xy lanh từ (1 ÷ 6) và công suất xy lanh từ (8 ÷ 80) Ml. Các động cơ này có tốc độ quay định mức từ (900 ÷ 3600) v/ph, phần lớn chúng là những động cơ cao tốc sử dụng hộp số cơ khí 2 cấp truyền (một cấp tiến và một cấp lùi), ly hợp ma sát đĩa đơn (đơn hoặc kép). • Đặc điểm hệ trục chân vịt: Hệ trục chân vịt sử dụng trên tàu cá cỡ nhỏ ở nước ta rất đơn giản do buồng máy được bố trí ở phía đuôi tàu nên hệ trục ngắn chỉ gồm hệ trục chân vịt và khớp nối. Theo kết quả điều tra cho thấy các chủng loại động cơ thủy ngoại nhập cỡ nhỏ sử dụng ở nước ta chủ yếu là các họ động cơ của Nhật Bản và phần lớn là các họ động cơ của các hãng YANMAR sản xuất, chúng thường có hệ trục kèm theo. Các hệ trục này gồm có: chân vịt, trục chân vịt, ống bao trục, ổ đỡ trục chân vịt khớp nối và cụm kín nước, hệ trục chân vịt thường ngắn nên không sử dụng trục trung gian. Khớp nối dùng để nối trục chân vịt với trục ra của hộp số động cơ thường là khớp nối các đăng. Trên tàu ngoài động cơ chính có thể trang bị thêm máy phát điện, đôi khi có bơm thủy lực phục vụ máy khai thác. Bố trí chung buồng máy trên tàu cá cỡ nhỏ ở nước ta rất đơn giản. • Đặc điểm thiết bị đẩy: Hiện tại chân vịt chiếm ưu thế trong việc sử dụng làm thiết bị đẩy tàu. Trên các tàu cỡ nhỏ, đòi hỏi tính động cơ cao, người ta sử dụng thiết bị đẩy kiểu chân vịt. Đối với [...]... theo tốc độ quay biểu diễn trên (hình 2.6) Đó là đặc tính chân vịt của tổ hợp thân tàu chân vịt Từ hình 2.6 ta kẻ thêm đường đặc tính ngoài của động cơ thì ta sẽ có được điểm phối hợp làm việc giữa tổ hợp động cơ chính – thân tàu – chân vịt Hay điểm K xác định chế độ làm việc của tổ hợp tàu (động cơ chính – thân tàu – chân vịt) Việc nghiên cứu sự làm việc của máy – vỏ - chân vịt (khi sử dụng chân vịt. .. tính vận hành tàu, được xây dựng trên cơ sở các thông số làm việc của động cơ chính – thân tàu và chân vịt Đặc tính vận hành tàu có thể xây dựng theo phương pháp tính toán lý thuyết và theo kết quả thực nghiệm Việc xây dựng đặc tính vận hành tàu theo lý thuyết dựa vào các thông số cơ bản của chân vịt, của máy chính, đường cong sức cản của tàu hoặc công suất kéo phụ thuộc vào tốc độ tàu, các hệ số ảnh... bước cũng như chân vịt biến bước) trong các điều kiện khác thường có ý nghĩa lớn trong việc lựa chọn chế độ hợp lý trong từng trường hợp cụ thể 25 Ne Ne(ha=hKT) K 3 Ne˜ Cn 0 nn n Hình 2.6 - Sự phối hợp làm việc giữa chân vịt – máy – vỏ động cơ khi tốc độ quay không đổi 2.3.2 Sự phối hợp làm việc giữa máy – vỏ - chân vịt định bước Chân vịt định bước được sử dụng rộng rãi trên các tàu cá cỡ nhỏ vì tính... khí xả 2.3 SỰ PHỐI HỢP LÀM VIỆC GIỮA ĐỘNG CƠ – THÂN TÀU VÀ CHÂN VỊT 2.3.1 Điều kiện phối hợp giữa máy chính – thân tàu và chân vịt Ta biết công suất của động cơ chính được xác định phụ thuộc vào tốc độ tàu, sức cản thân tàu khi chuyển động trong nước ở tốc độ đã cho Để nâng cao hiệu quả kinh tế của tàu, trước tiên khi thiết kế phải đảm bảo sự phù hợp giữa các thành phần của tổ hợp tàu, trong quá trình... cao tổ hợp máy chính và chân vịt được chọn theo kinh nghiệm cho tàu (đảm bảo máy chính làm việc ở chế độ đầy tải, chân vịt làm việc có hiệu suất cao) 9 CHƯƠNG II: SỰ PHỐI HỢP LÀM VIỆC CỦA TỔ HỢP MÁY – VỎ - CHÂN VỊT Chế độ làm việc của động cơ được xem xét trên cơ sở phân tích đặc tính của nó dựa trên 4 chỉ tiêu cơ bản 2.1 CÁC CHỈ TIÊU KINH TẾ KỸ THUẬT Chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật của động cơ là các thông...7 tàu cá cỡ nhỏ, chân vịt làm bằng hợp kim đồng, kiểu bước xoắn cố định, số cánh từ (3 ÷ 4), đường kính đạt đến 1,2 m Đối với tàu cá được trang bị một chân vịt, chân vịt quay phải (thuận chiều kim đồng hồ) hoặc quay trái (ngược chiều kim đồng hồ) 1.2 TÌNH HÌNH ĐÓNG MỚI VÀ KHAI THÁC 1.2.1 Tình hình đóng mới Ở nước ta, có khoảng trên 80% số lượng tàu cá là tàu cá cỡ nhỏ Việc đóng mới... quan tâm ở đây chính là tổ hợp máy - vỏ chân vịt có phù hợp hay không tức là sự chênh lệch với tính toán lý thuyết ở mức độ 11 như thế nào Để giải quyết tốt thực tế này cần bắt đầu nghiên cứu từ bài toán thiết kế thiết bị năng lượng tàu 2.2 ĐẶC TÍNH LÀM VIỆC CỦA ĐỘNG CƠ DIESEL TÀU THỦY Để đánh giá sự phối hợp làm việc của tổ hợp máy – vỏ - chân vịt một cách xác thực, ngoài việc đi xác định các thông số... tế cho thấy động cơ và chân vịt được chọn theo kiểu “áng chừng“hay theo kinh nghiệm mà không dựa trên cơ sở tính toán cũng như đặc điểm chế độ làm việc của tàu theo nghề khai thác 1.2.4 Những tồn tại cần giải quyết và mục tiêu nghiên cứu Tàu cá nước ta là loại tàu cỡ nhỏ, được đóng bằng gỗ theo kinh nghiệm truyền thống trong điều kiện đơn chiếc, không trải qua giai đoạn thiết kế Do đó động cơ chính và. .. động lực tàu cá ở nước ta áp dụng truyền động gián tiếp qua hộp số cơ khí để tạo ra tốc độ quay phù hợp với tốc độ quay yêu cầu của chân vịt Đặc điểm của phương pháp truyền động gián tiếp là tốc độ quay sau bộ truyền nhỏ hơn tốc độ quay của động cơ tùy thuộc vào tỷ số truyền của hộp số Sự phối hợp làm việc giữa động cơ chính thân tàu và chân vịt khi áp dụng truyền động gián tiếp (ở tàu cá cỡ nhỏ) được... ứng với đặc tính chân vịt của mình và cả của động cơ nữa Mô men và công suất được chân vịt tiếp nhận, phụ thuộc trước tiên vào các thông số hình học, thủy động học của chân vịt Đối với chân vịt định bước các thông số hình học giữ nguyên không thay đổi 17 Hệ số trượt và bước trượt tương đối của chân vịt λ p có liên quan đến số lượng của các thông số thủy động học Hệ số trượt của chân vịt được xác định