TỔNG QUAN
Giới thiệu tổng quan về đặc điểm sinh thái khu vực Đồng bằng sông Cửu
Việt Nam, nằm trên bán đảo Đông Dương thuộc khu vực Đông Nam Á, có đường bờ biển dài và tiếp giáp với biển Thái Bình Dương Quốc gia này có khoảng 4.550 km đường biên giới trên đất liền, giáp Trung Quốc ở phía Bắc và Lào, Campuchia ở phía Tây.
Việt Nam có hình dáng chữ S trên bản đồ, kéo dài 1.650 km từ vĩ độ 23°23' Bắc tại xã Lũng Cú, Hà Giang, đến cực Nam 8°27' Bắc tại xóm Mũi, Cà Mau Phần rộng nhất của đất liền khoảng 500 km nằm ở các tỉnh Bắc Bộ, trong khi phần hẹp nhất theo chiều Đông-Tây là tỉnh Quảng Bình Tỉnh Quảng Bình giáp Hà Tĩnh ở phía Bắc, có dãy Hoành Sơn làm ranh giới tự nhiên, và giáp Quảng Trị ở phía Nam, tiếp giáp biển Đông, trong khi phía Tây giáp tỉnh Khăm Muộn và tỉnh Savannakhet của Lào.
- Đặc biệt vùng đồng bằng sông Cửu Long bao gồm 13 tỉnh: Long An, Tiền Giang, Bến Tre, Vĩnh Long, Trà Vinh, Cần Thơ, Hậu Giang, Sóc Trăng, Bạc Liêu,
Cà Mau, Kiên Giang, An Giang và Đồng Tháp là bốn tỉnh thuộc đồng bằng sông Cửu Long, với tổng diện tích tự nhiên khoảng 39.734 km², chiếm 12,2% diện tích cả nước Du lịch tại đây chủ yếu diễn ra trên các kênh rạch nhỏ, sử dụng ghe và xuồng, với phương tiện di chuyển bằng cách chèo hoặc bơi bằng dằm cho những đoạn ngắn, hoặc sử dụng động cơ nhỏ cho những chuyến đi xa.
Hình 1.1 Bản đồ địa chính vùng đồng bằng sông Cửu Long
Du lịch các tỉnh đồng bằng Sông Cửu Long chủ yếu tập trung vào du lịch sinh thái, kết hợp với các hoạt động văn hóa đặc trưng của từng vùng Mỗi khu vực đều có nét riêng, nhưng phương tiện di chuyển chính vẫn là ghe, xuồng Tùy theo từng vùng, có nơi sử dụng ghe xuồng lớn với máy thủy, gây ô nhiễm và tiếng ồn, trong khi những nơi khác lại dùng dằm để bơi hoặc tàu thuyền nhỏ Dù có sự khác biệt, điểm chung là tất cả các vùng đều phụ thuộc vào ghe, xuồng cho các hoạt động du lịch.
Miền đất phương Nam, với bầu trời xanh và mây trắng, là nơi dòng Cửu Long Giang chảy qua, nơi chiếc ghe, xuồng trở thành phương tiện vận chuyển đường thủy quan trọng từ xưa đến nay Những chiếc ghe, xuồng không chỉ kết nối tình cảm của các đôi nam nữ mà còn là biểu tượng của văn minh sông nước Ngày nay, du khách từ khắp nơi đến đồng bằng sông Cửu Long để trải nghiệm các loại ghe xuồng phục vụ cho việc vận chuyển hàng hóa và du lịch.
- Những hoạt động văn hóa du lịch sông nước xuất hiện khắp các tỉnh đồng bằng sông Cửu Long
Tiền Giang sở hữu tài nguyên thiên nhiên phong phú, tạo điều kiện cho sự phát triển du lịch, đặc biệt là du lịch sinh thái sông nước và miệt vườn Dọc sông Tiền, các huyện Cái Bè, Cai Lậy, Châu Thành hình thành vùng sinh thái nước ngọt với cây trái xanh tươi và hệ thống kênh rạch phong phú Về phía Biển Đông, khu du lịch biển Tân Thành - Hàng Dương mang đến trải nghiệm tham quan và nghỉ dưỡng, đồng thời kết nối với Cồn Ngang, một cù lao hoang sơ lý tưởng cho du khách Ngoài ra, Đồng Tháp Mười thuộc huyện Tân Phước với hệ sinh thái ngập mặn đa dạng cũng thu hút những nhà nghiên cứu và du khách yêu thích khám phá Du khách có thể chèo xuồng qua các kênh rạch nhỏ, thưởng thức trà mật ong, rượu chuối hột và tham quan các trại nuôi mật ong, cá sấu.
Hình 1.2 Chợ nổi ở huyện Cái Bè tỉnh Tiền Giang
Du lịch sông nước tại tỉnh Bến Tre nổi bật với sự độc đáo và sự thân thiện của con người nơi đây Bến Tre, được mệnh danh là "xứ dừa", không chỉ mang trong mình tình cảm nồng ấm của miền Nam mà còn sở hữu phong cảnh thiên nhiên tuyệt đẹp với những hàng dừa xanh và trái cây ngọt ngào Các làng nghề thủ công truyền thống vẫn giữ được sức sống mãnh liệt qua thời gian, tạo nên tiềm năng đa dạng cho phát triển du lịch Du lịch sinh thái sông nước miệt vườn là một trong những điểm mạnh của tỉnh, với ghe và xuồng bản địa là phương tiện chủ yếu phục vụ cho du khách.
Hình 1.3 Sinh hoạt hằng ngày của người dân tỉnh bến Tre ở đồng bằng sông Cửu Long
Trà Vinh, tỉnh nằm ở hạ lưu dòng Mê Kong, nổi bật với khí hậu ôn hòa, nhiệt độ trung bình từ 26 – 27 độ C và ít khi có bão, làm cho nơi đây trở thành điểm đến lý tưởng quanh năm Tỉnh được công nhận có tiềm năng du lịch phong phú, bao gồm du lịch văn hóa, lịch sử, du lịch biển, và các hoạt động khám phá sông nước miệt vườn Đặc biệt, các cồn nổi ven biển với vườn cây ăn trái đặc sản, như cồn Nghêu ở xã Mỹ Long Nam, huyện Cầu Ngang, cũng thu hút nhiều du khách.
Hình 1.4 Người dân xã Mỹ Long Nam, huyện Cầu Ngang, tỉnh Trà Vinh
Cần Thơ, thủ phủ miền Tây Nam Bộ, mang đến cảm giác bình yên và quyến rũ với cảnh đẹp sông Hậu vào bình minh Chợ nổi Cái Răng, nhộn nhịp từ 5 đến 8 giờ sáng, là điểm nhấn văn hóa độc đáo của vùng sông nước Cửu Long, nơi hàng trăm thuyền tụ tập giao thương Du khách có cơ hội tìm hiểu đời sống của các gia đình thương hồ, sống chung nhiều thế hệ trên những chiếc ghe như “căn hộ di động”, trang trí bằng hoa kiểng, vật nuôi và tiện nghi hiện đại, phản ánh “đẳng cấp” của gia chủ.
Hình 1.5 Du lịch miệt vườn tỉnh Cần Thơ sử dụng máy thủy
Hình 1.6 Hoạt động của chợ nổi Cái Răng tỉnh Cần Thơ
- Kế tiếp tỉnh cần thơ là tỉnh hậu Giang Tỉnh này được chia cắt từ tỉnh Cần Thơ Có chợ nổi là chợ Ngã Bảy, tỉnh Hậu Giang
Hình 1.7 Chợ nổi Ngã Bảy, tỉnh Hậu Giang
Xuồng Ba lá và Composite là phương tiện di chuyển đặc trưng tại tỉnh Kiên Giang, phản ánh nét văn hóa sông nước độc đáo của vùng đất này Quá trình chế tác và điều khiển xuồng Ba lá đã tạo nên một phần không thể thiếu trong đời sống người dân Kiên Giang, nơi mà việc tự tay chèo xuồng trên các con kênh rạch để tham quan và câu cá vẫn rất phổ biến Trong suốt hàng trăm năm qua, chiếc xuồng đã trở thành người bạn đồng hành trung thành, gắn bó với người dân nơi đây trong suốt quá trình hình thành và phát triển của vùng Đồng bằng sông Cửu Long.
Xuồng ba lá là phương tiện giao thông phổ biến ở Kiên Giang, nơi có địa hình kênh rạch chằng chịt và giao thông đường bộ kém phát triển Với khả năng di chuyển linh hoạt trên cả sông lớn lẫn kênh nhỏ, xuồng ba lá không chỉ phục vụ cho việc đi lại mà còn rất hữu ích trong các hoạt động như câu cá, giăng lưới, và vận chuyển sản vật từ rừng Tính linh hoạt của xuồng đặc biệt quan trọng ở những khu vực ruộng hoặc rừng ngập nước, nơi các phương tiện khác không thể tiếp cận.
Hình 1.8 Học sinh đi học bằng xuồng ở tỉnh Kiên Giang
Khi đến Cà Mau, du khách không thể bỏ qua những trải nghiệm tuyệt vời tại sân chim Cà Mau, nơi có hàng ngàn loài chim quý hiếm, tạo nên cảnh tượng sống động và hấp dẫn Tiếp theo, chợ nổi Cà Mau mang đến không khí mua bán nhộn nhịp trên sông, với hàng trăm thuyền độc mộc chào đón du khách Rừng Đước Năm Căn cũng là điểm đến thú vị, nơi du khách có thể khám phá hệ thực vật phong phú và nghe những câu chuyện hấp dẫn từ người chèo thuyền Đặc biệt, những hòn đảo ngọc như hòn Đá Bạc và hòn Khoai sẽ khiến du khách say đắm với cảnh đẹp thiên nhiên và ẩm thực địa phương ngon miệng Cuối cùng, khu du lịch biển Cai Long và rừng quốc gia U Minh Hạ là những điểm dừng chân lý tưởng để thư giãn và khám phá thêm về ẩm thực đặc sản như Ba Khía Rạch Cốc và lẩu mắm U Minh.
Hình 1.9 Chợ nổi Năm Căn, tỉnh Cà Mau
Du lịch sinh thái tại tỉnh An Giang mang đến trải nghiệm thú vị khi quý khách xuống xuồng thăm vùng mùa nổi Vĩnh Phước Tại đây, du khách có cơ hội bơi xuồng giữa những cánh đồng lúa để tìm hiểu về quá trình sinh trưởng của cây lúa nổi, một loại cây lúa đang được bảo tồn Những chiếc xuồng nhỏ cho phép quý khách câu cá, giăng lưới, đổ dớn và hái hoa súng, hoa điên điển, trong khi di chuyển bằng dằm và chèo.
Hình 1.10 Du lịch mùa nước nổi tỉnh An Giang
Du lịch sinh thái tỉnh Đồng Tháp mang đến trải nghiệm thú vị khi du khách cùng những cô thôn nữ trong trang phục áo bà ba khám phá rừng tràm và sân chim rộng 40 ha Tại Vườn Quốc Gia Tràm Chim, nằm giữa vùng đất trũng Đồng Tháp Mười, du khách sẽ được chiêm ngưỡng nhiều chủng loại chim quý hiếm Khu vực Tràm Chim Tam Nông có diện tích 7.612 ha, bao gồm 5 xã và thị trấn Tràm Chim, nổi bật với cảnh quan thiên nhiên tuyệt đẹp, sông nước bao la và rừng tràm xanh mát, cùng thảm thực vật phong phú.
Vùng đất Tràm Chim, nơi có 130 loài động vật khác nhau, là một thiên đường sinh thái với cảnh quan độc đáo “sáu tháng đồng khô cỏ cháy, sáu tháng nước ngập trắng đồng” Nơi đây là nơi cư trú của hàng trăm loài động vật có xương sống, hàng chục loài cá và hơn 198 loài chim nước, chiếm khoảng 1/4 số loài chim của Việt Nam Du khách có thể tham quan bằng tắc ráng, thưởng thức vẻ đẹp của thiên nhiên với các loài thực vật như sen, súng, lúa trời, cùng với động vật như lươn, rắn, rùa, và nhiều loài chim quý hiếm như ngan cánh trắng, te vàng, bồ nông, và sếu cổ trụi Từ cuối tháng 12 đến đầu tháng 5, hàng đàn sếu đầu đỏ bay về Tràm Chim, tạo nên cảnh tượng kỳ thú khi chúng hòa cùng các loài chim khác để kiếm ăn Những con sếu cao gần 2m với bộ lông xám mượt, dáng đi khoan thai và đôi cánh rộng khi bay, sẽ khiến bạn không thể rời mắt.
Hình 1.11 Rừng tràm huyện Tam Nông, tỉnh Đồng tháp
Lý do chọn đề tài
Đề tài này tập trung vào việc giải quyết vấn đề ô nhiễm môi trường, với ưu điểm là không phát thải khí độc hại, từ đó thể hiện sự thân thiện với môi trường Chính vì lý do này, nó nhận được sự quan tâm và đồng tình từ nhiều người.
Công năng của một người hoặc tất cả mọi người ngồi trên xuồng có thể tạo ra động lực để xuồng di chuyển, cho thấy rằng lực tác dụng vào hệ thống không cần phải lớn Điều này rất đơn giản và không phức tạp, giúp mọi người dễ dàng vận hành và sửa chữa xuồng.
Sản phẩm này phù hợp với mọi điều kiện tại khu vực đồng bằng sông Cửu Long và các khu du lịch trên toàn quốc cũng như quốc tế Với thiết kế nhỏ gọn và trọng lượng nhẹ, sản phẩm dễ dàng di chuyển, phù hợp với mọi đối tượng sử dụng và thân thiện với môi trường.
Tính cấp thiết của đề tài
Theo Công ước chung của Liên hiệp quốc năm 1992, biến đổi khí hậu là những thay đổi trong môi trường vật lý hoặc sinh học gây ra những tác động tiêu cực đến các hệ sinh thái tự nhiên Hiện nay, biến đổi khí hậu đã trở thành một mối đe dọa nghiêm trọng, với các hiện tượng như bão lũ, nước biển dâng và sa mạc hóa ngày càng gia tăng cả về tần suất lẫn cường độ Những thảm họa thiên nhiên này chủ yếu xuất phát từ biến đổi khí hậu do con người gây ra, ảnh hưởng lớn đến các lĩnh vực kinh tế, xã hội, đồng thời làm gia tăng nguy cơ dịch bệnh và ảnh hưởng đến sức khỏe con người.
Biến đổi khí hậu và sự nóng lên toàn cầu chủ yếu do gia tăng hoạt động phát thải khí nhà kính và khai thác quá mức các bể hấp thụ khí như rừng, sinh khối và các hệ sinh thái biển Để giảm thiểu tác động của biến đổi khí hậu, Nghị định thư Kyoto khuyến cáo cần hạn chế và ổn định sáu loại khí nhà kính chủ yếu, bao gồm CO2, CH4, N2O, HFCs, PFCs và SF6.
CO2 là khí nhà kính chủ yếu do con người phát thải, chủ yếu từ việc đốt cháy nhiên liệu hóa thạch như than, dầu và khí Ngoài ra, khí này cũng được sinh ra từ các hoạt động công nghiệp, đặc biệt là trong sản xuất xi măng và cán thép.
+ CH 4 sinh ra từ các bãi rác, lên men thức ăn trong ruột động vật nhai lại, hệ thống khí, dầu tự nhiên và khai thác than
+ N 2 O phát thải từ phân bón và các hoạt động công nghiệp
+ HFCs được sử dụng thay cho các chất phá hủy ôzôn (ODS) và HFC-23 là sản phẩm phụ của quá trình sản xuất HCFC-22
+ PFCs sinh ra từ quá trình sản xuất nhôm
+ SF6 sử dụng trong vật liệu cách điện và trong quá trình sản xuất magiê
Biến đổi khí hậu được xác định qua trạng thái trung bình của thời tiết tại một khu vực trong khoảng 30 năm, là kết quả của sự tương tác phức tạp giữa các quá trình vật lý, hóa học và sinh học dưới tác động của năng lượng mặt trời Các biểu hiện của biến đổi khí hậu bao gồm sự nóng lên toàn cầu, sự thay đổi thành phần và chất lượng khí quyển gây hại cho môi trường sống, và sự dâng cao mực nước biển do băng tan, dẫn đến ngập úng ở các vùng đất thấp và đảo nhỏ Ngoài ra, biến đổi khí hậu còn ảnh hưởng đến sự di chuyển khí hậu qua các vùng khác nhau, đe dọa sự sống của nhiều loài sinh vật và hệ sinh thái, cũng như làm thay đổi cường độ hoạt động của quá trình hoàn lưu khí quyển và chu trình nước tự nhiên Sự thay đổi này cũng tác động đến năng suất sinh học, chất lượng và thành phần của các hệ sinh thái, từ đó ảnh hưởng đến môi trường sống của con người và các sinh vật trên trái đất.
- Ảnh hưởng của biến đổi khí hậu toàn cầu:
Biến đổi khí hậu tại Việt Nam đang gây ra những ảnh hưởng nghiêm trọng đến môi trường và đời sống con người, thể hiện qua sự gia tăng các hiện tượng thời tiết cực đoan và thiên tai Sự gia tăng nhiệt độ bề mặt trái đất từ 0,3-0,5 độ C vào năm 2010 và từ 1 đến 2 độ C vào năm 2020 đã dẫn đến tình trạng nắng nóng kéo dài, hạn hán nghiêm trọng, và nhiều cơn bão mạnh với quỹ đạo di chuyển khó dự đoán Các khu vực thường xuyên chịu hạn hán như Bắc Trung Bộ và Trung Trung Bộ đang phải đối mặt với tình trạng khô hạn gia tăng cả về cường độ và diện tích Những thay đổi này không chỉ ảnh hưởng đến sức khỏe con người, đặc biệt là những người dễ bị tổn thương như người nghèo, người già, phụ nữ và trẻ em, mà còn làm gia tăng nguy cơ bùng phát các bệnh truyền nhiễm do sự phát triển của ký sinh trùng, virus và côn trùng.
Môi trường thay đổi có ảnh hưởng lớn đến sự phát sinh dịch bệnh và sức khỏe con người Các hiện tượng như lũ lụt kéo dài và sự gia tăng côn trùng mang bệnh, chẳng hạn như sốt rét và sốt xuất huyết, làm tăng nguy cơ bùng phát và lây lan các bệnh dịch nghiêm trọng như cúm A/H1N1, cúm A/H5N1, tiêu chảy và dịch tả.
Biến đổi khí hậu đang gia tăng nguy cơ mắc các bệnh truyền nhiễm như viêm não Nhật Bản, sốt rét, sốt Dengue, và dịch tả, đồng thời thúc đẩy sự phát triển của vi khuẩn và côn trùng mang bệnh Nó cũng làm xuất hiện các bệnh mới như SARS và cúm A/H1N1, cùng với việc đẩy nhanh quá trình đột biến của virus Hoạt động của con người, như săn bắn trái phép và phát thải khí nhà kính, đã gây biến đổi hệ sinh thái, dẫn đến sự suy giảm và tuyệt chủng của nhiều loài động vật Sự phá hủy tầng ozone làm tăng bức xạ tử ngoại, gây ra bệnh ung thư da và các vấn đề về mắt Ngoài ra, các đợt nắng nóng kéo dài và nhiệt độ không khí tăng cao cũng ảnh hưởng tiêu cực đến sức khỏe con người, đặc biệt đối với người cao tuổi và những người mắc bệnh tim mạch, thần kinh, và dị ứng.
Biến đổi khí hậu ảnh hưởng sâu rộng đến phát triển kinh tế, đặc biệt là ngành nông-lâm nghiệp, với sự gia tăng nhiệt độ tác động đến sinh trưởng, thời vụ và năng suất cây trồng, đồng thời làm tăng nguy cơ lây lan bệnh Nhiệt độ cao cũng ảnh hưởng đến chất lượng sinh sản và quá trình phát triển của gia súc, gia cầm, dẫn đến nguy cơ thiếu hụt giống Biến đổi khí hậu còn làm gia tăng tần suất và cường độ của các hiện tượng thời tiết cực đoan như bão, lũ, hạn hán, gây thiệt hại cho mùa màng và an ninh lương thực Các hiện tượng thiên tai ngày càng gia tăng, đặc biệt ở những vùng thấp như đồng bằng sông Cửu Long, làm trầm trọng thêm tình trạng nhiễm mặn và nhiễm phèn, trong khi hạn hán kéo dài trong mùa khô khiến cây trồng khô héo và có thể dẫn đến chết hàng loạt.
Trong những năm gần đây, thiên tai như bão lũ đã gây ra tác động nghiêm trọng đến đời sống xã hội ở nước ta, với hàng triệu người mất nhà cửa và rơi vào khó khăn kinh tế Cơn bão số 4 năm 2008 là một ví dụ điển hình, khiến 162 người thiệt mạng, 11.500 căn nhà và trường học bị hư hại, 27.200 ha lúa và hoa màu bị ngập úng, cùng với thiệt hại lên tới 1.900 tỷ đồng Hậu quả của thiên tai không chỉ tức thời mà còn kéo dài, làm giảm chất lượng cuộc sống do thiếu thốn lương thực, nhà ở, và ảnh hưởng đến y tế cũng như giáo dục.
Biến đổi khí hậu đang gây ra tử vong và bệnh tật thông qua các thiên tai như sóng nhiệt, bão, lũ lụt và hạn hán Sự thay đổi nhiệt độ và điều kiện sống làm gia tăng nhiều bệnh truyền nhiễm, đặc biệt là sốt rét, sốt xuất huyết, viêm não và các bệnh đường ruột Những bệnh này thường bùng phát mạnh mẽ ở các vùng kém phát triển, đông dân cư và nghèo đói, đặc biệt tại các nước đang phát triển Tại Việt Nam, gần đây đã xuất hiện một số bệnh mới ở người và động vật như cúm gia cầm và bệnh lợn tai xanh, cùng với sự diễn biến phức tạp và bất thường của các bệnh như sốt xuất huyết, gây thiệt hại đáng kể cho sức khỏe cộng đồng.
Để ứng phó hiệu quả với biến đổi khí hậu toàn cầu, cần sự hợp tác chặt chẽ giữa các quốc gia trong việc bảo vệ môi trường Gần đây, một hội nghị quốc tế đã được tổ chức với sự tham gia của các nguyên thủ quốc gia, tập trung vào việc giảm thiểu khí thải và chất thải ô nhiễm Đồng thời, hội nghị cũng nhấn mạnh tầm quan trọng của việc tăng cường các phương tiện và thiết bị hiện đại nhằm dự báo thiên tai như động đất, sóng thần, bão lớn, lũ lụt và hạn hán một cách sớm và chính xác.
Trong bối cảnh thế giới hiện đại với sự phát triển mạnh mẽ của hệ thống thông tin liên lạc như mạng di động và internet, cùng với những tiến bộ trong công nghệ thực phẩm, đồ uống và y tế, việc tự cứu trợ của mỗi quốc gia và sự hỗ trợ quốc tế sẽ giúp tăng cường khả năng sống sót và khắc phục hậu quả thiên tai Việt Nam, một trong những quốc gia chịu ảnh hưởng nặng nề bởi biến đổi khí hậu, cần thực hiện các giải pháp đồng bộ nhằm giảm thiểu tác động của biến đổi khí hậu và thích ứng hiệu quả với những thay đổi này.
Ô nhiễm môi trường đang trở thành vấn đề nghiêm trọng trên toàn cầu, đặc biệt tại Việt Nam, với nhiều thông tin và hình ảnh phản ánh tình trạng này xuất hiện hàng ngày trên các phương tiện truyền thông Dù có nhiều lời kêu gọi bảo vệ môi trường, tình hình vẫn ngày càng xấu đi, khiến mọi người và các nhà khoa học cần phải nghiên cứu những phương tiện di chuyển thân thiện với môi trường Một trong những giải pháp cần thiết là nghiên cứu hệ thống động lực khí nén cho xuồng du lịch, vì đây là hệ thống hoàn toàn sạch, không sử dụng động cơ tàu thủy truyền thống, mà dựa vào sức mạnh của con người để tạo ra động lực cho xuồng hoạt động.
Ý nghĩa khoa học của đề tài
Xuồng là phương tiện di chuyển phổ biến tại vùng đồng bằng sông Cửu Long, được sử dụng bởi học sinh, khách du lịch và người dân Nghiên cứu động lực cho các loại xuồng này rất phù hợp với môi trường và điều kiện tự nhiên, cho phép chúng vượt qua mọi địa hình trong khu vực Đặc biệt, xuồng có thể di chuyển dễ dàng qua những con kinh rạch nhỏ, nhiều khúc quanh co, làm cho chúng trở thành lựa chọn thân thiện với môi trường.
Nguồn khí nén dễ dàng được tạo ra từ công sức của người ngồi trên xuồng, giúp cung cấp động lực cho xuồng hoạt động Nhóm du khách, học sinh và những người ngồi trên xuồng có thể cùng nhau tạo ra khí nén, được tích trữ trong bình chứa để cung cấp cho xuồng Với nguyên tắc này, xuồng có thể hoạt động mà không gây ô nhiễm môi trường.
Thực tiễn của đề tài
- Đề tài có khả năng nghiên cứu thành công cao, vì các thiết bị trên xuồng phù hợp với trình độ và chuyên môn của chúng ta
Phương pháp này có thể được áp dụng thành công tại khu vực đồng bằng sông Cửu Long và có khả năng mở rộng ra các khu vực đồng bằng khác trên toàn quốc, cũng như lan tỏa ra toàn cầu.
Mục Đích nghiên cứu của đề tài
- Nghiên cứu cấu hình hệ thống động lực khí nén cho xuồng du lịch
- Nghiên cứu tính toán xác định các thông số cần thiết của hệ thống động lực cho xuồng du lịch cụ thể
- Thiết kế các chi tiết của hệ thống.
Khách thể và đối tƣợng nghiên cứu
Nghiên cứu này tập trung vào các lĩnh vực kiến thức như lý thuyết tàu thủy, cơ học giải tích, lực cản tàu thủy, thống kê toán học, thiết kế chân vịt tàu thủy, và phương pháp nghiên cứu khoa học cơ khí nông nghiệp Ngoài ra, nó còn sử dụng các phần mềm vẽ kết cấu như AutoCAD và mô phỏng bằng MATLAB - Simulink để hỗ trợ trong quá trình nghiên cứu.
Nhiệm vụ nghiên cứu
- Nghiên cứu các phần mềm phục vụ cho đề tài: Autocad, matlab - simulink, internet
- Nghiên cứu xây dựng lưu đồ hoạt động của hệ thống
- Nghiên cứu thiết kế mô hình kết cấu của hệ thống.
Giới hạn của đề tài
Đề tài nghiên cứu trong lĩnh vực ôtô còn mới mẻ đối với sinh viên, dẫn đến nhiều khó khăn trong quá trình thực hiện, như nguồn tài liệu tham khảo hạn chế và thiếu các nghiên cứu gần đây để học hỏi Thêm vào đó, thời gian thực hiện dự án bị giới hạn, trong khi lĩnh vực ứng dụng nguồn động lực vẫn còn khá mới mẻ đối với sinh viên ngành cơ khí động lực.
Đề tài nghiên cứu "tính toán hệ thống động lực khí nén cho xuồng du lịch" tập trung vào việc thiết kế mô hình động lực khí nén, nhằm tạo ra nguồn khí nén được tích trữ trong bình chứa Nguồn năng lượng này sẽ được sử dụng để dẫn động và tạo ra động lực đẩy xuồng di chuyển hiệu quả.
Nghiên cứu thiết kế cơ cấu dẫn động và nén không khí vào bình chứa sử dụng nguồn dẫn động từ chân của người ngồi trên xuồng thông qua cơ cấu bàn đạp Tốc độ đạp nhanh hay chậm sẽ ảnh hưởng trực tiếp đến tốc độ di chuyển của xuồng.
Nghiên cứu thiết kế bình tích trữ khí nén với hệ thống van điều khiển cho quá trình nạp, tích trữ và xả năng lượng nhằm dẫn động hệ thống động lực Việc tính toán hệ số dự trữ của bình giúp xác định khả năng tích trữ năng lượng, từ đó đánh giá khả năng dẫn động cho tuabin một cách hiệu quả.
Nghiên cứu thiết kế cơ cấu tạo động lực cho xuồng di chuyển bao gồm việc xác định loại tuabin khí và kích thước chân vịt phù hợp Cần xem xét kiểu dáng và hiệu suất của tuabin, cùng với đường kính chân vịt để đảm bảo hiệu quả tối ưu trong việc tạo ra lực đẩy cho xuồng Việc lựa chọn chân vịt cũng phải dựa trên các yếu tố như tốc độ, khả năng điều khiển và tiết kiệm năng lượng.
- Nghiên cứu tính toán thiết kế đề xuất kết cấu thân xuồng: hệ số béo, hệ số cản, chọn các hệ số liên quan đến ổn định của xuồng.
Phương pháp nghiên cứu
- Nghiên cứu bằng phương pháp lý thuyết và phương pháp nghiên cứu thực nghiệm
- Nghiên cứu ứng dụng khai thác các phần mềm thiết kế, tính toán, mô phỏng những vấn đề liên quan đến đề tài.
Kế hoạch thực hiện
- Khảo sát thu thập các thông số xuồng cần thiết kế hệ thống động lực khí nén
- Dựa vào các thông số đã có, tính toán xác định công suất của hệ thống theo các cụm chi tiết sau
- Tính toán xác định lưu lượng khí nén sinh ra theo chu kỳ chân người
+ Tính toán lưu lượng khí bị tiêu tán khi tuabin hoạt động và thời gian tiêu thụ khí nén tương ứng với áp suất trong bình chứa
+ Các thông số khác có liên quan đến đề tài
Sau khi tính toán xác định các thông số của hệ thống, vẽ bản vẽ thiết kế theo các thông số đã tính toán
+ Xây dựng sơ đồ khối của hệ thống
+ Xây dựng sơ đồ hoạt động của xuồng du lịch
+ Tối ưu dần bản vẽ và các thông số của hệ thống.
Tổng quát kết quả nghiên cứu trong và ngoài nước
Đề tài này hiện chưa được nghiên cứu, tạo cơ hội mới cho học viên chuyên ngành cơ khí động lực và thu hút sự quan tâm từ nhiều người trong và ngoài nước.
Nghiên cứu thiết kế tính toán cho các loại tàu thủy như tàu chở hàng, tàu chở khách, tàu du thuyền và tàu ngư dân thường tập trung vào việc lựa chọn và sử dụng máy thủy có công suất phù hợp Tuy nhiên, những thiết kế này chưa thực sự thân thiện với môi trường, dẫn đến việc chúng chưa nhận được sự quan tâm đáng kể.
Chưa có nhiều nghiên cứu hoặc tài liệu tham khảo về việc sử dụng động lực khí nén, điều này dẫn đến một số thiếu sót không đáng kể trong việc tìm hiểu chủ đề này.
Kết luận chương 1
Từ những kết quả nghiên cứu ở trên có thể đi đến một số kết luận sau:
Việt Nam sở hữu nguồn tài nguyên nước phong phú và diện tích rộng lớn, đặc biệt là khu vực đồng bằng sông Cửu Long với khí hậu mát mẻ, ấm áp, lý tưởng cho du lịch nghỉ ngơi và thư giãn Nghiên cứu hệ thống động lực khí nén cho xuồng du lịch không chỉ mang lại trải nghiệm thư giãn mà còn khuyến khích vận động, đồng thời thân thiện với môi trường.
Hiện nay, du lịch sinh thái chủ yếu sử dụng tàu và xuồng thủy nhỏ với động cơ thủy, gây ô nhiễm môi trường Vì vậy, việc áp dụng các phương tiện này trong du lịch sinh thái không còn phù hợp.
Nghiên cứu và thiết kế chế tạo xuồng du lịch sử dụng hệ thống động lực khí nén mang lại hiệu quả cao, phù hợp với điều kiện vùng đồng bằng sông Cửu Long và các khu vực khác trên toàn quốc.
Nghiên cứu về xuồng du lịch tại Việt Nam còn hạn chế, chủ yếu tập trung vào thiết kế và chế tạo, thiếu các nghiên cứu toàn diện về thiết bị này Để xây dựng cơ sở lý thuyết cho việc hoàn thiện xuồng du lịch sử dụng hệ thống động khí nén và xác định các thông số động lực học, việc thực hiện đề tài “Tính toán hệ động lực khí nén cho xuồng du lịch” là rất cần thiết.
CƠ SỞ LÝ THUYẾT THIẾT KẾ TÍNH TOÁN XUỒNG
Cơ sở lý thuyết tính toán thiết kế xuồng
2.1.1 Phân tích điều kiện làm việc của xuồng
Xuồng được chế tạo đặc biệt để phục vụ nhu cầu di chuyển của khách du lịch, người dân và học sinh tại đồng bằng, trong bối cảnh hoạt động gặp nhiều hạn chế về môi trường.
Xuồng hoạt động trong kênh rạch bị hạn chế do chiều rộng kênh thường chỉ từ 2 đến 5 mét và chiều sâu tối thiểu là 0.5 mét Điều này gây khó khăn cho xuồng khi quay đầu và cũng hạn chế chiều sâu của xuồng.
Hệ thống kênh rạch không liên thông thường có bờ đê ngăn lũ và đập ngăn nước phục vụ sản xuất nông nghiệp, khiến xuồng thường xuyên phải vượt qua các bờ kênh Điều này hạn chế độ bền kết cấu thân vỏ và tính ổn định của xuồng.
Xuồng thường hoạt động trong môi trường yên tĩnh của các dòng sông, kênh rạch, nơi không có lục bình trôi và không có sóng lớn Điều này giúp xuồng di chuyển dễ dàng trên mặt nước sạch sẽ, không bị ô nhiễm bởi tạp chất sinh hoạt do con người thải ra.
Điều kiện làm việc của xuồng đóng vai trò quan trọng trong quá trình tính toán và thiết kế Các yếu tố này ảnh hưởng sâu sắc đến hiệu suất và tính an toàn của xuồng trong các hoạt động thực tế.
2.1.2 Cơ sở lý thuyết thiết kế tính toán xuồng du lịch
Tính toán thiết kế tàu thuyền và xuồng là một chuyên ngành nghiên cứu mối quan hệ giữa các thuộc tính và đặc trưng đã được quy định trong nhiệm vụ thiết kế Để thiết kế xuồng, cần căn cứ vào điều kiện hoạt động và các yêu cầu cụ thể để xác định kích thước chủ yếu Các kích thước và hệ số được lựa chọn không chỉ phải đáp ứng các yêu cầu thiết kế mà còn phải đảm bảo các chỉ tiêu kinh tế và kỹ thuật tiên tiến.
Trong thiết kế xuồng, chiều dài, chiều rộng, mớn nước, chiều cao mép boong và các hệ số béo có mối quan hệ biến động và đôi khi mâu thuẫn Do đó, việc lựa chọn kích thước và các hệ số béo yêu cầu phân tích và so sánh dữ liệu, đồng thời phải căn cứ vào điều kiện thực tế để đạt được kết quả hợp lý Bước đầu tiên thường là chọn kích thước chính và các hệ số béo, sau đó kiểm tra lại khối lượng, ổn định, dung tích và các tính năng khác của xuồng để điều chỉnh cho phù hợp Chỉ khi các yếu tố này được đảm bảo, các thông số lựa chọn mới có thể được coi là hợp lý.
2.1.3 Tính toán kích thước chủ yếu của xuồng a) Xác định sơ bộ lượng chiếm nước của xuồng
- Hệ số trọng tải: Ta có: 0, 25 0, 75
- Với các xuồng nhỏ: Trọng tải xuồng: = 0,12 T
Chọn: 0,54 suy ra lượng chiếm nước sơ bộ : D sb = 0,22 T b) Xác định kích thước của xuồng
Kích thước chính của xuồng được xác định bởi L max, là khoảng cách giữa hai đường thẳng đứng hạ từ các điểm ngoài cùng (mũi và lái) của thân xuồng trên mặt đường nước thiết kế, không bao gồm các phần nhô ra.
- Chiều dài đường nước thiết kế: L kwl là khoảng cách giao điểm của đường nước thiết kế với sống mũi, sống lái
- Chiều dài giữa hai trụ: L pp khoảng cách đo được trong mặt đường nước thiết kế giữa trụ mũi và trụ lái sb w
Chiều rộng lớn nhất B max được xác định là khoảng cách đo theo phương vuông góc với mặt cắt dọc giữa xuồng tại khu vực rộng nhất, không bao gồm các phần nhô ra.
- Chiều rộng đường nước thiết kế B kwl khoảng cách đo trên đường nước thiết kế tại chổ rộng nhất
- Chiều cao mạn H khoảng cách theo phương thẳng đứng đo trên mặt cắt ngang giữa xuồng từ mặt cơ bản đến mép boong trên cùng
- Mớn nước thiết kế: T kwl khoảng cách theo phương thẳng đứng trên mặt cắt ngang giữa xuồng từ mặt cơ bản đến đường nước thiết kế
Trong đó: K : hệ số kể đến độ ngập thân xuồng, lấy k=1 g= 1 (tấn/ ) : Trọng lượng riêng của nước
: hệ số béo thể tích chọn theo kinh nghiệm =0,45
- Xác định các kích thước L, B, T, bằng phương trình (2.1) thông qua các tỷ số L/B; B/T; H/T
Tỷ số L/B, được xác định bởi mối quan hệ B = f(L), ảnh hưởng đáng kể đến sức cản của xuồng và là yếu tố quyết định tính quay trở cũng như tính ổn định hướng đi Giá trị lý tưởng cho tỷ số này nằm trong khoảng từ 2,2 đến 6,2, trong đó lựa chọn phổ biến là 2,5.
- Tỷ số H/T: Tỷ số H/T ảnh hưởng đến khả năng chống chìm và chống hắt nước lên boong của xuồng, ta có: H/T = 1,15 1,75; Chọn: H/T =1,75
- Tỷ số B/T: Tỷ số B/T có quan hệ với tính ổn định và sức cản của thân xuồng, ta có: B/T = 2,25 3,75; Chọn: B/T = 3
Biến đổi phương trình (2.1) ta có:
Hoành độ tâm nổi theo chiều dài của xuồng được xác định :
Chọn: x c = -0,06 m c) Các hệ số hình dáng thân xuồng
- Hệ số béo thể tích : =0.45
- Hệ số béo diện tích đường nước ; 0, 0250, 65
- Hệ số béo sườn giữa , vận tốc xuồng thiết kế: v = 5 km/h = 1,4(m/s)
Như vậy các kích thước sơ bộ của xuồng được tính toán như sau:
Bảng 2.1 Kích thước sơ bộ của xuồng
2.1.4 Tính toán các thành phần trọng lƣợng của xuồng
- Trọng lượng xuồng gồm các thành phần: D = = P 1 + P 2 + P 3
D = LBT = 0,22 Trọng lượng vỏ: P 1 = p 1 D, ta có:; p 1 = 0,23 0,38, chọn; p1= 0,23
- Trọng lượng hệ thống thiết bị xuồng
- Trọng lượng 1 người: 60 kg, xuồng biên chế 2 người
Tổng trọng lượng thành phần
+ N: Tổng công suất của tổ hợp: N = (1,15 1,25) N e
Tổng trọng lượng thành phần: = 0,202 (T)
Vậy kích thước của xuồng là phù hợp.
Tính toán các thông số của xuồng
2.2.1 Tính toán các thông số về hình dạng và bố trí hệ thống trên xuồng a) Đặc điểm hình dáng và phương án thiết kế
Xây dựng tuyến hình xuồng là bước quan trọng trong thiết kế xuồng, ảnh hưởng đến tính di động, cân bằng, ổn định và dung tích chở Tuyến hình xuồng được hình thành qua nhiều phương pháp khác nhau.
- Thiết kế mới dựa trên tuyến hình xuồng mẫu hoặc từ các seri tuyến hình đã có sẵn
Mỗi phương pháp thiết kế đều có những ưu nhược điểm riêng, phụ thuộc vào kinh nghiệm chuyên môn và độ tin cậy của tài liệu Các cá nhân và cơ quan thiết kế thường lựa chọn phương án dựa trên các số liệu kỹ thuật cụ thể Chúng tôi áp dụng một phương pháp thiết kế hoàn toàn mới, dựa trên lý thuyết tính toán thiết kế và các điều kiện thực tế của xuồng.
Xuồng nhỏ là phương tiện thiết yếu cho người dân vùng sông nước, phục vụ cho việc đi lại hàng ngày trong khu vực có nhiều hạn chế Trọng tải của xuồng chủ yếu bao gồm thiết bị và con người Dựa trên các điều kiện thực tế và tài liệu nghiên cứu trong và ngoài nước về ưu điểm của các loại xuồng, chúng tôi đề xuất phương án thiết kế tuyến hình xuồng phù hợp.
Chọn dạng tuyến hình gẫy góc mang lại nhiều lợi ích, bao gồm khả năng công nghệ dễ dàng và sự ổn định cao khi vượt cạn Dạng hình dáng này không yêu cầu tốc độ xuồng lớn, giúp tăng cường hiệu quả trong các hoạt động trên nước.
- Đuôi xuồng có bố trí vòm chân vịt, bánh lái đặt sau Có hệ ky đỡ và bảo vệ chân vịt, bánh lái khi xuồng vượt cạn
- Mũi xuồng vát đảm bảo thuận lợi cho quá trình vượt bờ đất, tạo khả năng lướt cho xuồng b) Yêu cầu trong thiết kế bố trí chung
Thiết kế bố trí chung của xuồng là một yếu tố quan trọng trong quá trình thiết kế, ảnh hưởng trực tiếp đến yêu cầu sử dụng và khả năng khai thác Đặc biệt, việc bố trí này liên quan mật thiết đến khả năng cân bằng và ổn định của xuồng.
Việc bố trí chung toàn xuồng cần chú trọng đến hiệu quả sử dụng, sự tiện nghi cho người sử dụng và khả năng bảo vệ hàng hóa Ngoài ra, thiết kế cũng phải tuân thủ các quy định về an toàn và bảo vệ môi trường Mục tiêu của bố trí chung toàn xuồng là đạt được những yêu cầu này một cách đồng bộ và hiệu quả.
- Đảm bảo dung tích chở người, vật dụng sinh hoạt
- Việc bố trí các khoang đảm bảo tính chống chìm, đảm bảo cân bằng ngang, cân bằng dọc
- Thỏa mãn các yêu cầu theo qui phạm trên tuyến hoạt động tương ứng và các quy định về xuồng c) Thiết kế bố trí chung cho xuồng
- Từ những yêu cầu đưa ra của xuồng, căn cứ theo quy phạm chúng tôi đưa ra phương án bố trí chung cho xuồng như sau:
- Khoang công tác có bố trí máy 01 bình tích trữ khí nén có công suất là 5HP,
Xuồng được trang bị 2 piston bơm khí nén và cơ cấu bàn đạp, đảm bảo đủ chỗ ngồi cho 2 thành viên Hệ thống dẫn hướng được thiết kế đầy đủ, giúp xuồng hoạt động hiệu quả Sơ đồ bố trí chung của xuồng được thể hiện trong hình 2.1.
Hình 2.1 Sơ đồ bố trí chung của xuồng
1-Tuabin – chân vịt; 2- Bình tích trữ khí nén;
Nguyên lý làm việc của hệ thống
Người ngồi trên xuồng sử dụng công năng từ việc đạp bàn đạp, làm cho bánh răng chủ động quay và kéo theo dây xích, từ đó quay cơ cấu cam Khi cơ cấu cam quay, mấu cam tác động vào trục dẫn động của piston, tạo ra chân không phía trên piston để không khí được đẩy vào buồng nén qua van nạp tự động mở do chênh lệch áp suất Khi piston xuống tới “điểm chết dưới” và bắt đầu đi lên, van nạp đóng lại và quá trình nén khí bắt đầu Áp suất trong buồng nén tăng lên khiến van thoát mở, khí nén thoát vào bình tích trữ Sau khi piston đạt “điểm chết trên” và đi xuống, van thoát đóng và chu trình nén mới bắt đầu, với khả năng hút tới 10 m³/phút và nén áp suất 6 bar Áp lực được nạp vào bình tích áp, và khi đủ áp suất, van điều áp mở ra, khí nén đi vào tuabin khí làm tuabin quay, kéo theo trục dẫn động và chân vịt, đẩy xuồng di chuyển.
Khi chân người đạp một vòng, piston di chuyển tới lui bốn lần Với tỉ số truyền của cơ cấu, mỗi hai lần đạp sẽ khiến piston di chuyển tám lần Khi đạt tốc độ 60 lần/phút, piston sẽ di chuyển 240 lần Với số lần đạp trung bình như vậy, áp suất được tạo ra luôn ổn định và cao hơn nhiều so với áp suất cần thiết để đẩy xuồng di chuyển.
2.2.2 Tính toán các yếu tố tính năng của xuồng a) Tính toán các đặc trưng thủy lực của xuồng Ý nghĩa và phương pháp tính: xây dựng đồ thị thủy lực và các yếu tố thuỷ lực nhằm để tính toán xác định tính nổi và tính ổn định cho xuồng
- Phương pháp xây dựng: dựa vào phương pháp tính tích phân gần đúng của Simpson, phương pháp hình thang để tính các yếu tố thủy lực, [2], [3], [4]:
- Đường cong diện tích sườn: z i
- Đường cong mô men diện tích sườn : z i
- Đường cong diện tích đường nước : 2
- Đường cong hoành độ tâm đường nước :
- Đường cong mô men quán tính của diện tích đường nước đối với trục Ox
- Đường cong mômen quán tính diện tích đường nước đối với trục Oy :
- Đường cong lượng chiếm nước :
- Đường cong hoành độ tâm nổi
- Đường cong cao độ tâm nổi
- Đường cong mômen quán tính ,
- Đường cong bán kính tâm nghiêng
- Đường cong bán kính tâm chúi b) Xây dựng các đường cong thủy lực của xuồng
Sau khi xác định các yếu tố thủy lực đặc trưng của xuồng, chúng tôi đã sử dụng phần mềm thiết kế tàu thuyền để xây dựng đồ thị các đường đặc trưng Kết quả được thể hiện trong hình 2.2 và hình 2.3.
Hình 2.2 Đồ thị đường cong thủy lực
Hình 2.3 Đồ thị đường cong hình dạng
Tính toán động lực của xuồng
2.3.1 Tính toán sức cản của xuồng
Sức cản của xuồng bao gồm hai thành phần chính: sức cản ma sát (Rms) và sức cản dư (Rd) Tổng sức cản của xuồng được tính bằng công thức: R = Rms + Rd.
Tính sức cản ma sát: Rms = 1
2ms v2Ω (KG) Trong đó: ms: Hệ số sức cản ma sát
Có thể được xác định theo công thức:
Với: Re: Số Reynold, được xác định theo công thức: Re v L
= 1,025.10-6 m 2 /s: hệ số nhớt động học của nước
Trọng lượng riêng của nước
m Ω: Diện tích mặt vớt của tàu được xác định theo công thức Cemeki:
- Tính lực cản dư: Theo công thức Stumph:
2 ; Trong đó: d = OC K KB/T aB/T KV
Hệ số sức cản dư: OC = f( , Fr), xác định từ đồ thị, lực cản
Hệ số kể đến ảnh hưởng của chiều dài tương đối, xác định từ đồ thị, lực cản c w w
Xác định từ đồ thị lực cản KB/T = f( B
Xác định từ đồ thị lực cản aB/T = f( B
Hệ số phụ thuộc vào dạng sườn mũi, KV = f (, Fr)
2.3.2 Tính toán thiết bị đẩy xuồng a) Tính toán piston bơm
Hình 2.4 Piston tạo khí nén
Bơm piston hoạt động nhờ cơ cấu bàn đạp, chuyển đổi chuyển động quay thành chuyển động tịnh tiến của piston trong xy lanh thông qua hệ thống cam, với hành trình S đại diện cho chiều dài trục dẫn động piston.
Khi piston di chuyển từ phải sang trái, thể tích trong buồng chứa của xylanh sẽ tăng, dẫn đến áp suất trong xylanh giảm xuống và thấp hơn áp suất mặt thoáng P a.
Trong quá trình hoạt động của piston, chất khí từ bên ngoài được hút vào buồng làm việc Khi diễn ra quá trình hút, van hút sẽ mở ra trong khi van nạp đóng lại để đảm bảo hiệu quả tối ưu.
Khi piston di chuyển từ trái sang phải, thể tích trong buồng làm việc giảm, dẫn đến áp suất tăng Van hút sẽ đóng lại trong khi van nạp mở ra, thực hiện quá trình nạp khí Cuối cùng, áp suất trong buồng chứa sẽ được nạp vào bình tích trữ khí nén, hoàn tất quá trình nạp.
Khi đạp một vòng, piston thực hiện hai quá trình hút và đẩy liên tiếp Nếu tiếp tục đạp, piston bơm sẽ tiếp tục thực hiện các quá trình như trước, dẫn đến áp suất liên tục được nạp vào bình tích áp.
- Cách tính lưu lượng piston bơm [11], [12], [13]
Trong đó: Diện tích làm việc của piston
Vậy tính lưu lượng piston
( ) n : số vòng quay trong một phút của trục bơm
Vì vậy lưu lượng thực trung bình của bơm là
: Hiệu suất lưu lượng của bơm
= 0,85 0,90 đối với bơm piston nhỏ Ta chọn = 0,85 b) Tính toán bơm piston để xuồng hoạt động
Xác định kích thước cơ bản của bơm theo điều kiện sau
S : hành trình piston n : số vòng quay trong một phút của trục bơm
Bơm thấp áp k : 1,5 3 ta chọn : k = 1.5
Từ công thức trên suy ra đường kính bơm
Lấy đường kính tròn theo tiêu chuẩn D = 80mm Ta xác định hành trình S sao cho đảm bảo của bơm
Lưu lượng riêng của bơm ( )
( ) ( ) Đường kính cần của piston xác định theo tỉ số chọn theo áp suất ta có bảng
Bảng 2.2 Bảng tiêu chuẩn chọn kích thước piston
Vậy công suất tạo ra là :
Trong đó : p tính bằng N/ ; Q tính bằng ( /s)
Công suất được tạo ra là :
Vậy công suất tạo ra là
Công suất tạo ra của piston bơm là 4,78HP, trong khi công suất lực đẩy của xuồng là 0,486HP, cho thấy kích thước đã chọn là phù hợp Khi đạp chậm, số lần di chuyển của piston ít, dẫn đến xuồng di chuyển chậm Ngược lại, khi đạt tốc độ 150 vòng/phút, xuồng có thể vượt qua tốc độ thiết kế 5km/h Với công suất của piston bơm là 4,78HP, việc chọn bình tích áp cần được cân nhắc kỹ lưỡng.
Bảng 2.3 Chọn bình tích trữ
Hãng sản xuất Mã hiệu Áp suất đo max(bar)
PUMA PK -75250 6 559 d D d D m 2 m 3 c) Tính toán cơ cấu tuabin
Lưu lượng khí nén qua tuabin
Dtb: đường kính tuabin chọn D tb = 50(mm)
2.3.3 Tính toán chân vịt a) Tính hệ số lực hút - hệ số dòng theo
- Hệ số dòng theo: Theo Taylor ta có: = 0,5 - 0,05 = 0,175
- Hệ số lực hút: t = + 0,01 = 0,127 b) Tốc độ tịnh tiến của chong chóng
Theo tài liệu [12], tốc độ tịnh tiến được xác định theo công thức : v p = v( 1 - ) = 8,5(1-0,175) = 7.01(hl/h) = 3.54(m/s) c) Đường kính lớn nhất của chong chóng
D B = D max = 0,5.T = 0,2 (m) d) Lực đẩy cần thiết của chân vịt Được xác định theo công thức [7] :
2 e) Công suất đẩy của chân vịt
- Chọn chân vịt 3 cánh, nhóm B Tốc độ quay giả thiết
: hiệu suất đường trục ; : hiệu suất đẩy chân vịt
- Chọn chân vịt xuồng: Số vòng quay chân vịt: n = 200v/ph, đường kính chân vịt: D 0mm.
Tính toán cân bằng và ổn định cho xuồng du lịch
2.4.1 Cơ sở lý thuyết tính toán ổn định của xuồng a) Xây dựng mô hình tính toán cân bằng và ổn định của xuồng
Việc tính toán ổn định cho xuồng bao gồm xác định các đường cong cánh tay đòn ổn định tĩnh và động, từ đó tìm ra góc nghiêng lớn nhất và tay đòn ổn định động tối đa Sau khi tính toán mô men nghiêng cho phép, cần so sánh với tiêu chuẩn ổn định để đánh giá mức độ ổn định của xuồng Tính toán ổn định là một bước quan trọng trong thiết kế xuồng, bắt đầu từ việc xây dựng các đường cong thủy lực dựa trên các trạng thái tính toán ban đầu Quy trình này được thực hiện ngay từ giai đoạn thiết kế tuyến hình xuồng, đảm bảo các yêu cầu về lượng chiếm nước, sức cản, tính thẩm mỹ và không gian sử dụng, đồng thời kiểm tra sơ bộ về tính cân bằng và ổn định theo tiêu chuẩn.
- Đại lượng đặc trưng để kiểm tra, tính toán ổn định ban đầu là chiều cao tâm ổn định ban đầu GM KM KG hình 2.4
Trong đó: KM KB BM KB J
Chiều cao trên đây phụ thuộc vào độ dâng chiều cao trọng tâm xuồng :
Nếu G dâng cao hơn M chiều cao GM < 0
Nếu G trùng với M thì GM = 0
Giá trị GM > 0 nếu G nằm thấp hơn M
- Độ dốc của đường ổn định tại thời điểm ban đầu được xác định bằng đạo hàm của GZ( ) Độ dốc được xác định: a dGZ ( ) 0 d
Ở đây GM được xác định tại góc đo bằng 1 rad
Trong giai đoạn đầu, nếu GM lớn, đường GZ tăng nhanh đến góc khoảng 30 độ và đạt giá trị tối đa trước khi giảm dần, thì góc lặn thường khá lớn Ngược lại, GM nhỏ có thể khiến đường GZ lõm ngay từ đầu, dẫn đến xu thế tăng rất chậm và giá trị GZmax không lớn, trong khi góc lặn có thể vượt qua 40 độ.
Khi xem xét ổn định của xuồng, kích thước của GM càng lớn thì càng mang lại lợi ích vì nó làm tăng GZ và góc lặn lớn Điều này dẫn đến chu kỳ lắc của xuồng sẽ được giảm thiểu.
- Chu kỳ lắc của xuồng liên quan tới khả năng làm việc được của nhân viên, các hệ thống công tác trên xuồng: T k B
Chu kỳ lắc của xuồng phụ thuộc vào kích thước và hình dáng của phần chìm Để đảm bảo ổn định, xuồng cần thỏa mãn một hệ các điều kiện nhất định.
Hình 2.5 Sơ đồ tính ổn định của xuồng
Trong đó GM 0 là chiều cao tâm ổn định ban đầu, tính theo công thức:
GM 0 = (KB + BM) – KG Giá trị GM tùy thuộc từng loại xuồng, tùy thuộc vào tiêu chuẩn áp dụng của loại xuồng đó Điều kiện ổn định có thể tính toán theo công thức sau:
Từ điều kiện về chu kỳ lắc ta có thể biểu diễn dưới dạng: min
Điều kiện GZ > giá trị cho trước được thực hiện như sau:
Cánh tay đòn mô men phục hồi được tính theo công thức k sin
GZ l KG Với l k là tay đòn tính từ điểm K đến dưới đường tác động lực nổi trong trạng thái xuồng nghiêng góc 0
Việc tính toán cân bằng ổn định là một phần quan trọng trong quá trình xây dựng các đường cong ổn định tĩnh và động, đồng thời cần thực hiện kiểm tra ổn định theo tiêu chuẩn của Quy phạm.
Trong quá trình khai thác và vận hành xuồng, cần kiểm tra sự ổn định ở nhiều trạng thái khác nhau Việc kiểm tra bao gồm đánh giá cân bằng xuồng và chiều cao tâm nghiêng ban đầu Đồng thời, cần tính toán và vẽ các đường cong ổn định tĩnh và động để đảm bảo tuân thủ các tiêu chuẩn cho phép Công thức tính toán các yếu tố cân bằng ổn định của xuồng đóng vai trò quan trọng trong quá trình này.
+ Đường cong lượng chiếm nước V(z):
+ Đường cong hoành độ tâm nổi x B (z):
+ Đường cong cao độ tâm nổi z B (z):
+ Đường cong bán kính tâm nghiêng r o (z):
+ Đường cong bán kính tâm chúi R o (z):
+ Các đường cong hệ số béo thể tích C B , hệ số béo ĐN C WP , hệ số béo sườn giữa CM: d B L
+ Chiều cao tâm chúi Z ML : Z ML = R o + Z B
+ Số tấn trên 1cm chiều chìm TPC:
+ Mômen chúi trên 1cm chiều chìm MTC:
Sử dụng phương pháp tích phân gần đúng theo phương pháp hình thang [2]:
Trong đó: yi : nửa chiều rộng tàu tại tiết diện thứ i đang xét k i : Hệ số hình thang; L : Khoảng sườn lý thuyết
T : Khoảng cách giữa hai đường nước liên tiếp
L i : Chiều dài tại đường nước thứ i ; T: Chiều chìm xuồng
B i : Chiều rộng sườn giữa ở đường nước đang xét
- Tính bán kính tâm nghiêng rθ tại các chiều chìm trên : r θ =
- Tính toán và vẽ tay đòn ổn định hình dáng l ф : l ф = y θ cosθ + (Z θ - Z B ).sinθ
Trong đó: với dq = 10 o = 0.1744 rad
Z B đo trên đường cong thuỷ lực;
Sau khi dựng được các đường cong đặc trưng, tiến hành dựng các đường nước tương đương tương ứng với mỗi chiều chìm của xuồng khác nhau Để dựng
2 các đường nước tương đương tiến hành quay các đường nước tại mớn nước đang xét theo các góc nghiêng ngang khác nhau 5 0 hoặc 10 0 cho đến góc nghiêng ngang
90 0 Đây là góc nghiêng tương ứng với góc lật xuồng đi 90 0 [1], [3]
2.4.2 Tính toán cân bằng ổn định trong các trường hợp hoạt động đặc biệt của xuồng a) Tính toán cân bằng và ổn định khi tải trọng bị lệch sang một bên
Sử dụng xuồng cần lưu ý rằng khi người ngồi lệch sang một bên, xuồng sẽ mất ổn định và dễ bị lật Một số loại xuồng hiện nay có thể bị lật ngay lập tức khi 1-2 người không ngồi cân bằng.
Trong quá trình di chuyển, người có thể nghiêng sang một bên, do đó, xuồng cần phải đảm bảo yêu cầu về cân bằng và ổn định Để tính toán tình huống mất ổn định này, chúng tôi đã thiết lập một mô hình tính toán như thể hiện trong hình 2.6.
Hình 2.6 Mô hình tính toán ổn định khi tải trọng lệch sang một bên xuồng
Khi tải trọng trên xuồng được đặt ở vị trí cân bằng, trọng tâm của xuồng sẽ nằm trên trục cân bằng YY tại điểm O, với tải trọng ký hiệu là G Lực đẩy acsimet P s cũng nằm trùng với trục cân bằng YY và đặt tại điểm O2.
Khi xuồng bị nghiêng sang một bên, trọng tâm của xuồng sẽ di chuyển từ điểm O sang điểm O1, với khoảng cách b từ trục cân bằng Đồng thời, lực đẩy acsimet cũng chuyển từ điểm O2 sang điểm O3, cách trục cân bằng một khoảng a.
Mô men gây lật cho xuồng là: Mlật= G.b
Mô men chống lật cho xuồng M chống = P s a Để xuồng cân bằng và ổn định thì M chống ≥ M lật hay
Từ công thức (2.7) ta có b a
Lực đẩy acsimet P s được tính toán dựa trên thể tích nước bị chiếm chỗ bởi thể tích ướt của xuồng, trong khi khoảng cách a và b được xác định theo kích thước hình học của xuồng.
Khi thay các số liệu vào công thức (2.8), tải trọng tối đa cho phép khi đặt lệch sang một bên, bao gồm cả người và thiết bị, là G ≤ 80kg Do đó, với trọng lượng ≤ 80kg được đặt lệch sang một bên, xuồng sẽ được tính toán theo các kích thước đã đề ra mà không bị lật.
Theo thiết kế, tổng trọng lượng thiết bị trên xuồng là 51 kg, cho phép một người có thể đứng lệch sang một bên với trọng lượng tương đương 51 kg.
Kết luận chương 2
Với kết quả nghiên cứu tính toán thu được ở chương 2, tôi có thể đưa ra một số kết luận sau:
1 Đề tài đã phân các điều kiện làm việc của xuồng du lịch, trên cơ sở đó đề xuất mô hình tính toán xuồng, đã xác định được thông số kỹ thuật của xuồng
2 Đề tài đã xây dựng được cơ sở lý thuyết tính toán cân bằng và ổn định của xuồng du lịch, xây dựng được mô hình tính toán, thiết lập được công thức tính toán cân bằng và ổn định của xuồng, đã xác định được công suất của bình chứa tạo lực chính và hệ thống đẩy của xuồng Kết quả tính toán là cơ sở lý thuyết để tính toán thiết kế chế tạo xuồng du lịch
3 Đề tài đã tiến hành tính toán cân bằng và ổn định của xuồng du lịch trường hợp đặc biệt mất ổn định nhất đó là trường hợp khi trọng lượng người bị đặt lệch sang một bên, khi xuồng vượt cạn Kết quả tính toán cho thấy với các thông số kỹ thuật của xuồng đã thiết kế thì xuồng hoàn toàn ổn định.
