Thiết kế và tối ưu hóa sức cản của tàu dịch vụ hậu cần nghề cá bằng phương pháp bôi trơn bọt khí

MỤC LỤC MỞ ĐẦU CHƢƠNG 1- TỔNG QUAN 1.1 Tàu Dịch vụ hậu cần nghề cá 1.1.1 Thực trạng đội tàu Dịch vụ hậu cần nghề cá nƣớc ta 1.1.2 Sự cần thiết phải phát triển tàu Dịch vụ hậu cần nghề cá 1.2 Sự cần thiết việc giảm sức cản tàu thủy số phƣơng pháp giảm sức cản cho tàu 1.2.1 Khái quát chung sức cản tàu 1.2.2 Sự cần thiết việc giảm sức cản cho tàu 1.2.3 1.3 Một số phƣơng pháp giảm sức cản cho tàu Nghiên cứu giảm sức cản cho tàu phƣơng pháp bôi trơn bọt khí 15 1.3.1 Khái quát chung 15 1.3.2 Tạo bọt khí 15 1.3.3 Tạo lớp màng khí 16 1.3.4 Tạo khoang khí 17 CHƢƠNG 2- THIẾT KẾ TÀU DỊCH VỤ HẬU CẦN NGHỀ CÁ 19 2.1 Yêu cầu kỹ thuật tàu DVHC 19 2.1.1 Yêu cầu hình dáng, kích thƣớc 19 2.1.2 Yêu cầu vật liệu, kết cấu 19 2.1.3 Vùng hoạt động, cấp tàu 19 2.1.4 Bố trí, trang thiết bị tàu 19 2.1.5 2.2 Điều kiện môi trƣờng thiết kế 19 Thiết kế tàu Dịch vụ hậu cần nghề cá 19 2.2.1 Tính toán, xây dựng hình dáng thông số 20 2.2.2 Xây dựng tuyến hình bố trí chung tàu 21 2.2.2.1 Xây dựng tuyến hình 21 2.2.2.2 Bố trí chung 22 2.2.3 Tính toán tính tàu 26 2.2.3.2 Tính toán yếu tố tĩnh thủy lực tàu 27 2.2.3.3 Kiểm tra ổn định tàu 30 2.2.3.4 Tính toán Dung tích tàu 50 2.2.3.5 Tính toán mạn khô 51 2.2.3.6 Tính toán chân vịt 54 2.2.4 Tính toán kết cấu tàu 57 2.2.4.1 Vật liệu 57 2.2.4.2 Bố trí kết cấu 57 2.2.4.3 Quy cách 57 2.2.5 Tính toán hệ thống động lực tàu 61 2.2.5.1 Một số thông số hệ thống động lực tàu DVHC 61 2.2.5.2 Tính toán lƣợng nhiên liệu dự trữ tàu 61 2.2.6 Hệ thống bảo quản sản phẩm tàu 62 CHƢƠNG 3- TÍNH TOÁN GIẢM LỰC CẢN CHO TÀU BẰNG PHƢƠNG PHÁP BÔI TRƠN BỌT KHÍ (TẠO KHOANG KHÍ) 64 3.1 Tính toán sức cản tàu thiết kế theo lý thuyết 64 3.2 Tính toán sức cản tàu mô toán CFD phƣơng pháp tạo khoang khí cho tàu 72 3.2.1 3.2.2 Cơ sở lý thuyết 72 Nội dung mô 78 3.2.2.1 Xây dựng mô hình tính toán 79 3.2.2.3 Xây dựng không gian tính toán 79 3.2.3 Mô toán CFD (2D) để xây dựng hình dạng, kích thƣớc khoang khí tối ƣu việc giảm sức cản cho tàu 80 3.2.3.1 Chia lƣới thiết lập điều kiện tính toán 80 3.2.3.2 Kết mô mô hình 2D 81 3.2.3.3 Đánh giá kết mô 2D 84 3.2.4 Mô toán CFD (3D) 85 3.2.4.1 Mô hình 3D 85 3.2.4.2 Xây dựng không gian, chia lƣới, thiết lập điều kiện mô 3D 86 3.2.4.3 Kết mô mô hình 3D 87 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 98 MỞ ĐẦU Với vị trí địa lý nằm sát biển Đông có bờ biển dài 3000 km, Việt Nam có điều kiện tự nhiên thuận lợi để phát triển kinh tế biển nói chung phát triển công nghiệp nghề cá nói riêng Tuy nhiên, nƣớc ta, tàu cá ngƣ dân chủ yếu tàu vỏ gỗ, kích thƣớc nhỏ, khả dự trữ nhiên liệu tàu hạn chế gặp nhiều khó khăn việc phát triển đội tàu cá xa bờ Để giải vấn đề này, Nhà nƣớc có nhiều chủ trƣơng phát triển tàu Dịch vụ hậu cần nghề cá đại với khả cung ứng trữ, nhiên liệu cho tàu khai thác vùng biển thu mua sản phẩm cho đội tàu này, nhằm tăng cƣờng khả bám biển nâng cao hiệu sản xuất Đề tài: “Nghiên cứu thiết kế tối ưu hóa sức cản tàu dịch vụ hậu cần nghề cá phương pháp bôi trơn bọt khí” đƣợc đặt nhằm giải hai vấn đề: Thứ nhất, thiết kế chế tạo tàu dịch vụ hậu cần vỏ thép với trang thiết bị đáp ứng nhu cầu phát triển khai thác thủy sản nƣớc ta Thứ hai, nghiên cứu xây dựng khoang khí dƣới đáy tàu (một cách thức phƣơng pháp bôi trơn bọt khí) để giảm sức cản cho tàu, nhằm giảm chi phí nhiên liệu hoạt động lƣợng khí thải tàu, từ nâng cao hiệu kinh tế góp phần làm giảm ô nhiễm môi trƣờng Luận văn đƣa mẫu thiết kế tàu Dịch vụ hậu cần nghề cá (DVHC) thỏa mãn yêu cầu kỹ thuật phù hợp với thực tế sản xuất ngƣ dân Sau đó, phƣơng pháp tính toán lý thuyết mô toán động học chất lỏng (CFD) với số mô hình khoang khí khác nhau, luận văn đƣa đƣợc đánh giá bƣớc đầu hiệu việc giảm sức cản cho tàu cách thức tạo khoang khí dƣới đáy tàu (một biện pháp giảm sức cản cho tàu phƣơng pháp bôi trơn bọt khí đƣợc giới nghiên cứu áp dụng nay), đồng thời đƣa đề xuất hình dạng kích thƣớc khoang khí phù hợp để tối ƣu hóa sức cản cho tàu thiết kế CHƢƠNG 1- TỔNG QUAN 1.1 Tàu Dịch vụ hậu cần nghề cá 1.1.1 Thực trạng đội tàu Dịch vụ hậu cần nghề cá nƣớc ta Hiện nay, theo số liệu thống kê chƣa đầy đủ nƣớc có khoảng 123.000 tàu hoạt động khai thác thủy sản [1] Trong đó, có 2.073 tàu thu mua, dịch vụ hậu cần nghề cá (DVHC) chiếm tỷ lệ nhỏ khoảng 1,68 % cấu đội tàu (hình 1.1); Hình 1.1 Tỷ lệ% tàu DVHC tàu cá Hình 1.2 Tỷ lệ % tàu DVHC theo khu vực Phần lớn tàu DVHC nƣớc ta có chiều dài nhỏ 20 mét, số tàu vỏ gỗ 2042 tàu, chiếm 98,5 % tổng số tàu lại, có 03 tàu vỏ thép, 22 tàu vỏ composite, 01 tàu vỏ nhôm, 03 tàu vỏ nhựa 02 tàu vỏ xi măng; chủ yếu tàu thu mua kiêm nghề khai thác thủy sản, số lƣợng tàu làm nghề dịch vụ hậu cần hạn chế chiếm khoảng 41% tổng số tàu thu mua dịch vụ hậu cần [1] Bảng 1.1 Số lượng tàu DVHC tỉnh , thành phố ven biển TT CHIỀU DÀI(m) ĐỊA SỐ PHƢƠNG TÀU