4.4.1. Phân tích ƣu nhƣợc điểm của thuyền
Qua quá trình thử nghiệm và kiểm chứng kết quả, chúng tôi nhận thấy thuyền có các ƣu nhƣợc điểm của nhƣ sau :
1.Ưu điểm
- Thuyền có đƣờng hình phù hợp nên đảm bảo đƣợc các tính năng hàng hải chính nhƣ tính nổi, tính ổn định, tính chống chìm tốt.
- Việc tính toán kích thƣớc cánh, lực nâng hệ thống cánh tƣơng đối chính xác, đảm bảo đƣợc quá trình hoạt động của thuyền cánh ngầm đúng theo tính toán. Nếu ngƣời điều khiển đạp thuyền chạy với tốc độ ban đầu nhƣ đã tính toán là 7 HL/h, thuyền sẽ “bay” đƣợc trên mặt nƣớc đúng nhƣ thiết kế.
- Cơ cấu truyền động, điều khiển làm việc đạt yêu cầu, đảm bảo thuyền có tính quay trở tốt.
- Toàn bộ thân thuyền có khả năng chịu lực, mômen uốn, mômen xoắn tốt và có độ cứng vững, độ tin cậy cao.
2. Nhược điểm
- Do việc lựa chọn vật liệu và công nghệ chế tạo chƣa phù hợp đã dẫn đến trọng lƣợng của thuyền lớn hơn trọng lƣợng tính toán.
- Do trọng lƣợng thực tế lớn hơn trọng lƣợng tính toán, cùng với việc không có công thức tính sức cản phù hợp nên việc tính sức cản thuyền chƣa đảm bảo đƣợc độ chính xác cần thiết , dẫn đến sức cản thực tế lớn hơn so với tính toán. - Do chƣa có cơ sở lý thuyết thiết kế chân vịt phù hợp với các chế độ hoạt động của thuyền cánh ngầm nên phần thiết kế chân vịt chƣa đảm bảo độ chính xác. Ngoài ra, việc bố trí chân vịt thực tế hiện nay tỏ ra chƣa phù hợp với thuyền, do chân vịt đƣợc bố trí quá sâu, dẫn đến khó đảm bảo tốc độ cất cánh cần thiết - Do để chiều cao trọng tâm thuyền không quá cao nên chúng tôi bố trí phần ghế ngồi ngƣời điều khiển nằm ngang, sát với mặt boong của thuyền dẫn đến ngƣời đạp thuyền ở tƣ thế này hiện nay không đƣợc thoải mái, nhanh bị mỏi nên không phát huy đƣợc hết công suất đạp.
4.4.2. Đề xuất một số giải pháp khắc phục
Chính từ các nhƣợc điểm nêu trên dẫn đến việc thực tế hiện nay thuyền vẫn chƣa thể hoạt động theo đúng nhƣ yêu cầu đặt ra, trong đó quan trọng nhất là trọng lƣợng phần thân thuyền thực tế sau khi chế tạo xong là quá lớn so với trọng lƣợng tính toán. Tuy nhiên nhƣợc điểm này hoàn toàn có thể khắc phục đƣợc nếu nhƣ lựa chọn vật liệu chế tạo thân thuyền là Composite sợi Cacbon thay thế cho Composite sợi thủy tinh và áp dụng công nghệ hút chân không thay cho công nghệ chế tạo thủ công hiện nay. Ngoài ra, để đảm bảo sử dụng phù hợp với sức khỏe của ngƣời Việt Nam hiện nay trong phần này, chúng tôi đề nghị tính toán lại cánh theo cơ sở lý thuyết đã trình bày để đảm bảo tốc độ cất cánh thấp hơn và thay đổi tƣ thế ghế ngồi để thuận lợi khi đạp. Nhƣ đã trình bày, ghế ngồi trên thuyền hiện nay đƣợc bố trí khá thấp (hình 4.8) làm cho ngƣời đạp không thoải mái, chóng mỏi nên không phát huy hết công suất đạp. Vì vậy, chúng tôi có đƣa ra phƣơng án là bố trí lại ghế ngồi, nâng ghế ngồi lên cao để ngƣời điều khiển có thể ngồi đạp ở tƣ thế đứng, giống nhƣ khi đi xe đạp trên đƣờng. Để ngƣời điều khiển thoải mái khi đạp, bố trí ghế ngồi giống yên xe đạp bình thƣờng với khoảng cách tính từ tâm ghế ngồi đến tâm đĩa xích là 600 mm (hình 4.9).
Hình 4.8: Bố trí thuyền trước khi thay đổi vị trí ghế ngồi
Hình 4.9: Bố trí thuyền sau khi thay đổi vị trí ghế ngồi. 1- Tay lái ; 2- Thanh điều khiển chiều cao ghế ngồi ; 3-Ghế ngồi
Khi thay đổi vị trí ghế ngồi nhƣ vậy thì hệ thống tay lái và bộ truyền xích phải bố trí lại và đồng thời cũng ảnh hƣởng đến vị trí trọng tâm và tính ổn định của thuyền.
Bảng 4.1: Bảng tính trọng tâm tàu sau khi thay đổi vị trí ghế ngồi. STT Bộ phận Vật liệu Trọng lƣợng (Kg) Hoành độ trọng tâm (m) Cao độ trọng tâm (m) Mx Mz 1 Thân thuyền FRP 11,50 -0,21 0,13 -2,42 1,50 2 Sống chính gỗ 3,00 0,39 0,18 1,17 0,54 3 Cánh trƣớc gỗ 0,50 1,27 -0,40 0,64 -0,20 4 Trụ đỡ cánh thép, gỗ, FRP 1,00 1,27 -0,18 1,27 -0,18 5 Cánh sau gỗ 2,30 -0,69 -0,40 -1,59 -0,92 6 Thanh đỡ cánh sau FRP 2,00 -0,86 0,22 -1,72 0,44 7 Giá đỡ chân vịt Gỗ 1,50 -0,31 -0,28 -0,47 -0,42 8 Giá đỡ bộ truyền xích FRP, gỗ 1,50 0,15 0,37 0,23 0,56 9 Bộ truyền xích Nhôm, thép 1,40 -0,12 0,55 -0,17 0,77 10 Bộ truyền bánh răng thép 1,00 -0,04 0,23 -0,04 0,23 11 Trục truyền thép 0,50 -0,30 -0,22 -0,15 -0,11 12 Cụm chân vịt thép, inox 1,20 -0,75 -0,85 -0,90 -1,02 13 Hệ thống lái thép, inox 0,60 0,01 0,67 0,06 0,40 14 Ghế ngồi FRP, thép 2,00 -0,26 0,53 -0,52 1,06 15 Ngƣời vận hành 70,00 -0,26 1,06 -18,20 74,20 Tổng 100,00 -0,23 0,77 -22,81 76,84
Nhƣ vậy, việc nâng cao vị trí ghế ngồi của ngƣời điều khiển sẽ làm cho cao độ trọng tâm của thuyền sẽ tăng lên khá nhiều so với vị trí ghế ngồi nhƣ thiết kế hiện nay, do đó cũng cần phải tính toán và kiểm tra lại mức độ ổn định của thuyền cánh ngầm. Tuy nhiên, việc tính kiểm tra tính ổn định của thuyền trong trƣờng hợp này là rất khó, vì thuyền cánh ngầm chạy bằng sức ngƣời là mẫu thuyền cánh ngầm thể thao cỡ nhỏ, chƣa đƣợc thử nghiệm nhiều để xây dựng quy phạm hay tiêu chuẩn kiểm tra ổn định Hơn nữa với thuyền đang thiết kế, ngoài lực nâng của hệ thống cánh ảnh hƣởng đến tính ổn định của thuyền, ngƣời điều khiền còn có thể thay đổi trọng tâm của thuyền bằng cách nghiêng ngƣời, làm thay đổi mômen hồi phục hay mômen nghiêng thuyền. Vì vậy việc kiểm tra tính ổn định của thuyền thƣờng đƣợc xác định bằng thử nghiệm. Khi thử nghiệm ta có thể điều chỉnh cao độ trọng tâm để đảm bảo tính ổn định của thuyền bằng cách thay đổi chiều cao của ghế ngồi.
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
1. Kết luận
Mặc dù không có tàu mẫu để làm cơ sở thiết kế và cũng chƣa có lý thuyết thiết kế thuyền cánh ngầm cá nhân, chúng tôi đã hoàn thành việc thiết kế và chế tạo sản phẩm. Kết quả nghiên cứu của đề tài đã xây dựng các cơ sở tính toán lý thuyết cần thiết, hồ sơ thiết kế kỹ thuật và công nghệ chế tạo thuyền cánh ngầm chạy bằng sức ngƣời. Mặc dù vẫn còn nhiều vấn đề cần hoàn thiện, cả về mặt lý thuyết và sản phẩm thực tế nhƣng kết quả thử nghiệm cho thấy, thuyền hoàn toàn có thể hoạt động nhƣ tính toán. Qua quá trình thực hiện đề tài, chúng tôi rút ra đƣợc một số kết luận cần thiết sau :
- Chọn đƣợc cấu hình thuyền theo cấu hình carnad, kết cấu cánh Aquavion; cánh trƣớc theo hệ thống thủy lực, Profile cánh NACA 4412 phù hợp với loại thuyền cánh ngầm chạy bằng sức ngƣời.
- Ứng dụng phần mềm thiết kế tàu Autoship để thiết kế đƣờng hình và tính sức cản nên có nhiều thuận lợi.
- Đề tài là cơ sở để phát triển, hoàn thiện lý thuyết thiết kế thuyền cánh ngầm cá nhân.
- Chế tạo đƣợc sản phẩm trên cơ sở đã tính toán.
- Qua quá trình chế tạo và thử nghiệm sản phẩm chúng tôi đã kiểm nghiệm đƣợc quá trình tính toán thiết kế.
- Chế tạo đƣợc vỏ thuyền đảm bảo các tính năng hàng hải.
- Chế tạo hệ thống điều khiển góc tấn cánh trƣớc theo mớn nƣớc làm việc hiệu quả.
- Chế tạo hệ thống cánh đảm bảo lực nâng đúng yêu cầu.
- Công nghệ chế tạo còn hạn chế, nhiều bộ phận của thuyền chƣa đƣợc thẩm mỹ, còn có sai số so với tính toán, thiết kế.
- Vật liệu chế tạo các bộ phận của thuyền chƣa thật phù hợp nên khối lƣợng thuyền nặng hơn tính toán, thiết kế.
2. Kiến nghị
Sản phẩm của đề tài hiện vẫn chƣa hoàn hảo, hoạt động chƣa đúng yêu cầu đặt ra tuy nhiên kết quả nghiên cứu của đề tài này sẽ là cơ sở để tiếp tục nghiên cứu cải tiến để có thể chế tạo đƣợc sản phẩm thuyền cánh ngầm chạy bằng sức ngƣời hoàn thiện, nhất là tìm đƣợc vật liệu và công nghệ chế tạo phù hợp hơn.
Kinh phí thực hiện đề tài là do các thành viên trong nhóm thực hiện tự túc nên còn hạn chế trong khâu chế tạo, thử nghiệm và điều chỉnh sau thử nghiệm. Do đó chúng tôi rất mong muốn có sự đầu tƣ tài chính từ các doanh nghiệp sản xuất để có thể thƣơng mại hóa sản phẩm mang dấu ấn của các nhà thiết kế tàu Việt Nam.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Nguyễn Đức Ân, Nguyễn Bân (2005), Lý thuyết tàu thuỷ - tập 2, nhà xuất bản Giao thông vận tải, Hà Nội.
2. Nguyễn Trọng Hiệp – Nguyễn Văn Lẫm (2002), Thiết kế chi tiết máy, NXB Giáo dục, Ninh Bình.
3. Trần Công Nghị (2004), Sức cản vỏ tàu và Thiết bị đẩy tàu, Nhà xuất bản Đại học quốc gia thành phố Hồ Chí Minh, thành phố Hồ Chí Minh.
4. Trần Công 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.
5. Trần Công Nghị (2006), Thiết kế tàu thuỷ, Nhà xuất bản Đại học quốc gia thành phố Hồ Chí Minh, thành phố Hồ Chí Minh.
6. Trần Công Nghị (2008), Sổ tay thiết kế tàu thuỷ, Nhà xuất bản Xây dựng Hà Nội. 7. Nguyễn Cảnh Thanh (2008), Lý thuyết tàu thủy, NXB Khoa học và kỹ thuật,
Hà Nội.
8. Trần Gia Thái (2010), Tính toán, thiết kế kết cấu tàu thủy, NXB Khoa học và kỹ thuật.
9. Trần Gia Thái (2004), Hướng dẫn sử dụng phần mềm thiết kế tàu Autoship, Trƣờng Đại học Nha trang.
10.Ray Vellinga (2009), Hydrfoils, design, build, fly, Nhà xuất bản Gig Harbor, Wa USA.
11.Sighard F.Hoerner (1985), Fluid – Dynamic Lift, copyright 1975 and 1985 by Mrs Liselotte A. Hoerner and Henry V. Borst, USA.
12.http://lpm_quan.techinfovn.net/wordpress/?p=162