THỬ NGHIỆ M

L ỜI NĨI ĐẦU

4.7. THỬ NGHIỆ M

4.7.1. Mục đích và các nội dung chế tạo thử nghiệm

Như đã trình bày, do việc tính tốn, thiết kế tàu đệm khí khá phức tạp và cũng chưa được cơng bố nhiều trong các tài liệu nên trong phần này chúng tơi quyết định chế tạo thử nghiệm mơ hình tàu nhằm mục đích kiểm tra, hiệu chỉnh số liệu tính tốn, đồng thời sẽlà cơ sở cần thiết để phân tích, đánh giá và so sánh với yêu cầu lý thuyết. Bên cạnh đĩ, kết quả nhận được trong chế tạo thử nghiệm mơ hình sẽ phản ảnh về mặt khoa học của đề tài nghiên cứu và nếu kết quả thử nghiệm mơ hình cịn sai khác nhiều so với các kết quả tính tốn lý thuyết thì cần điều chỉnh và tính tốn lại cho phù hợp. Ngồi ra, kết quả thử nghiệm mơ hình cịn là cơ sở để tiếp tục hồn thiện về lý thuyết tính tốn lực nâng, hệ thống điều khiển, tính tốn và thiết kế hệ thống váy nâng v..v… trước khi tiến hành chế tạo thực tế.

Tiến hành chạy thử nghiệm mơ hình tàu đệm khí trong những trường hợp cụ thể như sau:

1. Thử nghiệm tĩnh

- Kiểm tra khả năng tạo đệm khí và nâng tàu trên mặt đất. - Kiểm tra tính ổn định tàu sau khi nâng trên mặt đất.

- Kiểm tra khả năng tạo đệm khí và nâng tàu trên mặt nước. - Kiểm tra tính ổn định tàu sau khi nâng trên mặt nước.

2. Thử nghiệm động

- Kiểm tra tàu chạy trên nền đất cứng. - Kiểm tra tàu chạy trên mặt nước.

- Kiểm tra tính tăng tốc, tính ăn lái, và sự ổn định của đệm khí khi tàu đang hoạt động.

- Kiểm tra khả năng nghiêng ngang, nghiêng dọc khi tàu đang hoạt động trên mặt đất và dưới nước.

Kết quả thử nghiệm cụ thể trình bày như sau:

4.7.2. Thử nghiệm tĩnh

1. Thử lực nâng khi tàu trên mặt đất

Trước tiên kiểm tra nguồn điện cung cấp cho động cơ servo, bộ (R- C), cân chỉnh động cơ ở tư thế hoạt động tốt, nhiên liệu đủ trong bình chứa, váy kết nối kín khí v..v.. Quá trình thử tiến hành như sau:

Bước 1: dùng bộ đề kích hoạt động cơ nâng hoạt động, sau đĩ điều chỉnh lượng nhiên liệu cung cấp để động cơ chạy ổn định trong vài giây.

Bước 2: tiến hành tăng tay gas từ từ trong thời gian khoảng từ (10  15) giây, cho đến khi váy căng đều, khi đĩ thấy dịng khí phun ra dưới váy. Đợi khoảng thời gian 1 phút cho đến khi áp suất trong váy ổn định, tiếp tục tăng tốc độ quay động cơ khoảng (10.000  13.000) v/ phút, lúc này váy tàu sẽ căng cứng và tàu được nâng lên hồn tồn trên đệm khí.

Bước 3: cố định nút điều khiển lượng nhiên liệu cấp vào động cơ và tiến hành quan sát thấy tàu được nâng lên và cân bằng trên đệm khí (hình 4.27).

Hình 4.27 : Đang thử lực nâng tàu

Thực hiện quá trình thử lực nâng tàu nhiều lần và thu được kết quả như sau: - Tàu được nâng lên và nằm trên đệm khí với trọng lượng đúng như đưa ra. - Tàu khơng bị nghiêng ngang, nghiêng dọc khi nằm trên đệm khí.

- Áp suất đệm khí bên trong váy khi nâng và khi tàu nằm trên đệm khí ổn định - Kết cấu váy đảm bảo độ bền khơng bị rách khi đang thử nghiệm.

2. Thử lực nâng khi tàu nằm trên mặt nước.

Bước 1: dùng bộ đề khởi động tàu trên cạn và điều chỉnh để cho tàu ổn định tương tự như khi thử lực nâng tàu trên mặt đất.

Bước 2: khi đã ổn định thì đưa tàu xuống nước, dịng khí sinh ra tác động nén xuống mặt nước tạo thành vùng lõm trên bề mặt, khi chúng điền đầy áp suất trong vùng lõm và cân bằng thì tàu bắt đầu dần nâng lên.

Bước 3: trong lúc đĩ, tiến hành điều chỉnh lượng nhiên liệu cấp vào động cơ nhằm duy trì áp suất ổn định, khi váy đã căng phồng và một lượng khơng khí thốt ra ngồi làm nước xung quanh vung tĩe cũng là lúc tàu đã nằm hồn tồn trên lớp đệm khơng khí.

Bước 4: khi tốc độ vịng quay của động cơ đạt khoảng 15.000 vịng/ phút, tiến hành cố định cần điều chỉnh gas và quan sát tàu như hình 4.28.

Hình 4.28 : Thử nghiệm lực nâng khi tàu nằm trên nước

Thực hiện quá trình thử lực nâng tàu nhiều lần và thu được kết quả như sau: - Tàu nổi trên nước ổn định khơng bị nghiêng ngang, nghiêng dọc.

- Kết cấu váy đảm bảo độ bền khơng bị biến dạng. - Kết cấu tàu đảm bảo độ bền khơng bị biến dạng.

4.7.3. Thử nghiệm động

Thử nghiệm động để kiểm tra tính quay trở, tính ăn lái và tốc độ của tàu.

1. Thử nghiệm tàu chạy trên mặt đất

Quá trình thử tiến hành như sau:

Bước 1: kiểm tra hệ thống nhiên liệu, hệ thống điều khiển, cân chỉnh cho hệ thống lái ổn định.

Bước 2: thực hiện tương tự như bước 1 trong phần thử lực nâng tàu trên đất.

Bước 3: khởi động động cơ đẩy đặt ở phía sau tàu, đợi khoảng (5  10) giây cho đến khi động cơ ổn định thì từ từ tăng gas, lúc đĩ lực đẩy sinh ra và làm tàu di chuyển về phía trước.

Bước 4: tiếp tục tăng gas, lúc này tốc độ vịng quay động cơ tăng lên khoảng (5.000  8.000) vịng/phút. Tại thời điểm đĩ vận tốc tàu tăng dần và đạt đến (25  30) km/h.

Bước 5: tiếp tục tăng gas để tốc độ vịng quay động cơ đạt 15.000 vịng/phút, lúc đĩ tàu sẽ vượt 45 km/h.

Sau khi thử nghiệm nhiều lần trên nền đất cứng ở quãng đường cĩ độ dài 300 m, nhận được kết quả sau:

- Vận tốc tàu đạt khoảng (25  30) km/h, tương ứng với tốc độ vịng quay của động cơ đạt khoảng (5.000  8.000) vịng/phút và đạt được khoảng 45 km/h, tươngứng với tốc độ vịng quay của động cơ là (12.000  15.000) vịng/phút. - Tàu hoạt động trên nền cứng ổn định, khơng bị nghiêng ngang, nghiêng dọc.

Thành phần lực nâng tàu đảm bảo nâng tàu lên khỏi mặt đất với khoảng cách như yêu cầu lý thuyết đặt ra.

- Tính ăn lái của tàu hoạt động tốt, đảm bảo tàu quay trở tốt khi hoạt động. - Váy tàu đảm bảo độ bền khơng bị rị khí và mài mịn làm giảm áp suất khi tàu

đang hoạt động, chứng tỏ phần tính tốn thiết kế váy đảm bảo yêu cầu đặt ra. Quá trình thử tàu được thể hiện trên hình.

Hình 4.29 : Tàu đang chạy trên mặt đường

Hình 4.31 : Tàu đang chạy trên mặt đường

2. Thử nghiệm tàu chạy trên nước

Địa điểm thí nghiệm: Sơng cầu dứa - Nha Trang.

Hình 4.32 : Tàu đang chạy trên mặt nước Quá trình thử tiến hành như sau:

Bước 1: thực hiện như khi thử lực nâng tàu nằm trên nước.

Bước 2: tiến hành tăng gas và đo được tốc độ tàu đạt khoảng (35  40) (km/h), và bán kính quay vịng đạt 3 m, nếu cho tăng gas hết mức thì lúc đĩ sẽ tạo hiệu ứng bề mặt và tốc độ của tàu sẽ đạt khoảng 50 (km/h).

Sau khi chạy thử nghiệm nhiều lần chúng tơi thu nhận được một số kết quả sau: - Tàu chuyển động ổn định trên mặt nước.

- Tàu khơng bị nghiêng ngang, nghiêng dọc khi đang hoạt động. - Tốc độ của tàu đáp ứng như yêu cầu lý thuyết đặt ra.

4.7.4. THẢO LUẬN KẾT QUẢ THỬ NGHIỆM

1. Phân tích ưu, nhược điểm của tàu

Ưu điểm

- Tàu chế tạo đảm bảo tính nổi, hình dáng phù hợp và đáp ứng được nguyên lý khí động học.

- Hệ thống động lực, hệ thống điều khiển tự động được thiết kế bố trí phù hợp làm tăng độ tin cậy cho tàu khi đang hoạt động.

- Hệ thống váy khí đảm bảo nâng tàu và tạo áp suất bên trong ổn định khi tàu đang hoạt động trong điều kiện trên mặt đất và dưới nước.

- Độ bền tàu đảm bảo khơng bị biến dạng, uốn cong khi tàu đang hoạt động.

Nhược điểm

- Mặc dù đã rất cố gắng nhưng do kinh nghiệm, tay nghề và điều kiện hạn chế nên khi chế tạo kết cấu phần vỏ chưa đạt được tính thẩm mỹ cao.

- Hệ thống động cơ thổi khí chưa phải là động cơ chuyên dùng dành cho tàu đệm khí nên khi tàu hoạt động sinh ra áp suất chưa đạt tối ưu.

- Phần tính váy khí cịn nhiều mặt hạn chế cần khắc phục như tạo chân váy và thiết kế hệ thống vale đĩng mở để điều khiển áp suất bên trong váy ổn định. Từ đĩ gĩp phần nâng cao áp suất bên trong váy tối ưu nhất.

2. Đề xuất một số giải pháp khắc phục

Từ thực tế chạy thử nghiệm chúng tơi nhận thấy cần cĩ một số yêu cầu cần khắc phục để tàu hồn thiện hơn.

- Cần thay thế vật liệu tiên tiến trong chế tạo phần vỏ tàu như sử dụng Composite sợi cacbon thay cho Composite sợi thủy tinh, kết hợp cơng nghệ hút chân khơng thay cho quá trình làm thủ cơng như hiện nay nhằm làm giảm trọng lượng của tàu và đạt tính thẩm mỹ cao.

- Các linh kiện thiết bị lắp đặt phải phù hợp đối với tàu đệm khí như động cơ, vật liệu làm váy và các linh kiện điện tử.

Chương 5

KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT Ý KIẾN

5.1. KẾT LUẬN

Đề tài nghiên cứu thiết kế và chế tạo các loại tàu chuyên dụng như tàu đệm khí khá phức tạp, cả về mặt lý thuyết lẫn phần chế tạo thử nghiệm mặc dù chỉ là mơ hình. Tuy nhiên, nhờ sự hướng dẫn và giúp đỡ tận tình của thầy PGS. TS Trần Gia Thái, cùng với sự động viên khích lệ của Ban Tổng Giám đốc Cơng ty Yến sào Khánh Hịa chúng tơi đã bước đầu đạt được một số các kết quả nghiên cứu rất đáng được ghi nhận. Kết quả nghiên cứu của đề tài bước đầu đã xây dựng được cơ sở lý thuyết cần thiết, các tính tốn, thiết kế và chế tạo thành cơng tàu đệm khí chạy trên nền và trên nước. Mặc dù vẫn cịn nhiều vấn đề cần hồn thiện, cả về mặt lý thuyết và sản phẩm thực tế nhưng kết quả thử nghiệm cho thấy tàu đã hồn tồn cĩ thể hoạt động như tính tốn. Qua quá trình thực hiện đề tài, chúng tơi rút ra được một số kết luận sau:

5.1.1. Phần cơ sở lý thuyết tính tốn

- Đã xây dựng được cơ sở lý thuyết khi tính tốn, thiết kế sơ bộtàu đệm khí. - Xây dựng mối quan hệ các yếu tố về kích thước chính của tàu với thơng số

áp suất khí trong váy.

- Xây dựng cơ sở tính tốn các thơng số kích thước của váy khí, quá trình khai triển, phĩng dạng của váy tàu đệm khí.

- Tính tốn hệ thống động lực, điều khiển phù hợp với mơ hình thử nghiệm.

5.1.2. Chế tạo mơ hình thử nghiệm

- Phần chế tạo chủ yếu do bản thân tự thi cơng nên nhiều bộ phận của tàu chưa đạt tính thẩm mỹ, cịn cĩ sai số so với tính tốn, thiết kế theo lý thuyết. - Vật liệu chế tạo các bộ phận kết cấu trên tàu chưa thật sự phù hợp, dẫn đến

khối lượng tàu đệm khí nặng hơn so với tính tốn, thiết kế.

- Do là lần đầu chế tạo mơ hình tàu đệm khí nên vẫn cịn khá nhiều hạn chế, phải điều chỉnh nhiều lần và phải thay đổi để phù hợp theo yêu cầu đặt ra.

5.2. ĐỀ XUẤT Ý KIẾN

Sau khi thực hiện đề tài, chúng tơi xin đề xuất một số ý kiến sau:

- Từ kết quả nghiên cứu cho thấy bước đầu đã kiểm chứng tính tốn lý thuyết phù hợp nhiệm vụ đặt ra. Đây là cơ sởđể tiếp tục nghiên cứu tàu đệm khí và kết hợp nghiên cứu lắp cánh nâng nhằm giúp tàu cân bằng và tạo hiệu ứng bay trên mặt nước.

- Tiếp tục nghiên cứu tối ưu hĩa kết cấu và giải thuật tự động tính tốn các yếu tố lực nâng, lực đẩy và tính tốn thiết kế váy bằng chương trình máy tính để kết quả tính tốn cho ra tối ưu nhất.

- Cần quan tâm nghiên cứu để đề tài hồn thiện hơn và đưa vào chế tạo tàu đệm khí mang trọng tải.

TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1]. Nguyễn Đức Ân, Nguyễn Bân (2005), Lý thuyết tàu thuỷ - tập 1,2, nhà xuất bản Giao thơng vận tải, Hà Nội.

[2]. Hồ Quang Long (2003), Sổ tay thiết kế tàu thủy, NXB Khoa học và kỹ thuật, Hà Nội. [3]. Trần Cơng Nghị (2005), Thiết kế tàu cỡ nhỏ chạy nhanh, Nhà xuất bản Đại học

quốc gia thành phố Hồ Chí Minh, thành phố Hồ Chí Minh.

[4]. Trần Cơng Nghị (2006), Thiết kế tàu thuỷ, Nhà xuất bản Đại học quốc gia thành phố Hồ Chí Minh, thành phố Hồ Chí Minh.

[5]. Trần Cơng Nghị (2008), Sổ tay thiết kế tàu thuỷ, Nhà xuất bản Xây dựng Hà nội [6]. Trần Gia Thái (2010), Tính tốn, thiết kế kết cấu tàu thủy, NXB Khoa học và kỹ thuật. [7]. Quy phạm kiểm tra và chế tạo các tàu làm bằng chất dẻo cốt sợi thủy tinh, TCVN

6282 : 2003 và Quy phạm phân cấp và đĩng tàu thủy cao tốc TCVN 6451: 2004. [8]. Liang Yun, Alan Bliault. Theory and Design of Air Cushion Craft,

ArnoldPublications, (2000).

[9]. Universal Hovercraft Construction and Operation, (2004).

[10]. Ship Design and Construction Written by an International Group of Authorities Thomas Lamb, Editor ... Hirohiko Emi, Takashi Fujitani and Akinori Abe (Chapter 47): Volume 2.

[11]. http://www.hovercraft.com/content/ [12]. http://www.modelaircraft.org