Đồ án tốt nghiệp thiết kế sơ bộ mẫu thuyền buồm du lịch lắp máy với vỏ composite

Trong suốt chiều dài lịch sử mâý nghìn năm dựng nước và giữ nước của đất nước ta, cánh buồm đã viết nên nhưng trang sử oanh liệt, làm nên biết bao chiến công huy hoàng trong việc bảo vệ

TRẦN VĂN THỤ

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

THIẾT KẾ SƠ BỘ MẪU THUYỀN BUỒM DU LỊCH

LẮP MÁY, VỎ COMPOSITE

CHUYÊN NGÀNH: CƠ KHÍ TÀU THUYỀN

GVHD: TS NGUYỄN VĂN ĐẠT

NHA TRANG, 06 - 2006

Ngành : Cơ khí tàu thuyền Mã ngành : 18.06.10 Tên đề tài : Thiết kế sơ bộ mẫu thuyền buồm du lịch lắp máy, vỏ Composite

Số trang : 70 Số chương : 03 Số tài liệu tham khảo : 13

Hiện vật :

NHẬN XÉT CỦA CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

Kết luận :

Nha Trang, ngày tháng năm 2006 CÁN BỘ HƯỚNG DẪN ( Ký, ghi rõ họ tên)

Ngành : Cơ khí tàu thuyền Mã ngành : 18.06.10 Tên đề tài : Thiết kế sơ bộ mẫu thuyền buồm du lịch lắp máy, vỏ Composite

Số trang : 70 Số chương : 03 Số tài liệu tham khảo : 13

Hiện vật :

NHẬN XÉT CỦA CÁN BỘ CHẤM PHẢN BIỆN

Điểm phản biện :

Nha Trang, ngày tháng năm 2006 CÁN BỘ PHẢN BIỆN

( Ký, ghi rõ họ tên)

Nha Trang, ngày tháng năm 2006 CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG ( Ký, ghi rõ họ tên) ĐIỂM CHUNG

Bằng số Bằng chữ

Tên đề tài: Thiết kế sơ bộ mẫu thuyền buồm du lịch lắp máy, vỏ Composite Ngành: Cơ khí tàu thuyền Mã ngành: 18.06.10

Cán bộ hướng dẫn:TS Nguyễn Văn Đạt

I ĐỐI TƯỢNG, PHẠM VI VÀ MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU

1 Đối tượng nghiên cứu: Các loại thuyền buồm phục vu cho hoặt độngï du lịch và thể thao

2 Phạm vi nghiên cứu: Thuyền buồm du lịch lắp máy, vỏ Composite

3 Mục tiêu nghiên cứu: Thiết kế một mẫu thuyền buồm du lịch lắp máy, vỏ Composite

II NỘI DUNG NGHIÊN CỨU

Chương 2: Tìm hiểu về thuyền buồm lắp máy trên thế giới và ở Việt Nam

2.1 Thuyền buồm trên thế giới

2.2 Thuyền buồm ở Việt nam

2.3 Nguyên lý hoạt động và cách vận hành thuyền buồm

2.4 Giới thiệu về vật liệu composite

2.5 Cơ sở thực hiện đề tài

Chương 3: Thiết kế sơ bộ mẫu thuyền buồm du lịch lắp máy, vỏ Composite

3.1 Yêu cầu cơ bản của thuyền thiết kế

3.2 Lựa chọn mẫu thuyền buồm thiết kế

3.3 Thiết kế đường hình

3.4 Tính toán kết cấu 3.5 Thiết kế bố trí chung 3.6 Thiết kế buồm

3.7 Tính toán và kiểm tra ổn định

3.8 Tính sức cản, nghiệm tốc độ tàu

Kết luận và kiến nghị

Thời gian :Từ 10/3 đến 24/3 Mục tiêu : Tìm hiểu về các loại thuyền buồm hiện nay ở nước ta

2.Kế hoạch hoàn thành bản thảo

Chương1 : từ 26/3 đến 3/4/2006 Chương 2: từ 4/4 đến 12/4/2006 Chương 3: từ 14/4 đến 5/6/2006 Chương 4: từ 6/6 đến 12/6/2006 Hoàn Thành Bản Thảo 14/6/2006

Nha trang ngày tháng năm 2006

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN SINH VIÊN

Chương 2: TÌM HIỂU VỀ THUYỀN BUỒM LẮP MÁY TRÊN THẾ GIỚI VÀ Ở VIỆT NAM

2.1 Thuyền buồm trên thế giới 5

2.2.Ở Việt Nam 5

2.3 Nguyên lý hoạt động và một số chú ý khi vận hành thuyền buồm 6

2.4 Giới thiệu về vật liệu composite 9

2.4.1.Khái niệm 9

2.4.2.Vật liệu composite (FRP) dùng trong ngành đóng tàu 10

2.4.3.Đặc trưng vật lý 11

2.5 Cơ sở thực hiện đề tài 13

Chương 3: THIẾT KẾ SƠ BỘ MẪU THUYỀN BUỒN LẮP MÁY VỎ COMPOSITE 3.1 Yêu cầu cơ bản của thuyền thiết kế 16

3.2 Lựa chon mẫu thuyền buồm thiết kế 16

3.2.1.Các thông số cơ bản của thuyền mẫu: 16

3.2.2 Hình dáng bề ngoài của thuyền mẫu 17

3.3 Thiết kế đường hình 17

3.3.1 Phương pháp vẽ: 17

3.3.2 Tính toán các yếu tố thuỷ tĩnh 18

3.3.3 Vẽ đồ thị bongjean 22

3.4.Tính toán các chi tiết kết cấu 24

3.4.1 Vật liệu: 24

3.4.2 Tính toán kết cấu vỏ tàu: 25

3.4.3 Kiểm tra độ bền dọc 29

3.4.4.Kết cấu cơ bản của thuyền thiết kế 34

3.5 Thiết kế bố trí chung toàn tàu 35

3.5.1 Ảnh hưởng của việc bố trí chung toàn tàu 35

3.5.2 Bố trí chung của thuyền thiết kế 35

3.5.3 Tính trọng tâm trọng lượng thuyền 37

3.5.4.Xác định các thông số cơ bản của thuyền thiết kế 39

3.6 Thiết kế buồm 40

3.7 Tính toán kiểm tra ổn định thuyền 47

3.7.1 Loại tàu 47

3.7.2 Vùng hoạt động 47

3.7.3 Qui phạm 47

3.7.4 Các thông số cơ bản 47

3.7.5 Kiểm tra ổn định ban đầu 48

3.7.6 Kiểm tra ổn định theo tiêu chuẩn cơ bản 52

3.7.7 Kiểm tra ổn định theo các yêu cầu bổ sung 63

3.8 Tính sức cản và nghiệm tốc độ thuyền 63

3.8.1 Tính sức cản 63

3.8.2.Tính áp lực gió và nghiệm sơ bộ tốc độ tàu 64

KẾT LUẬN ĐỀ XUẤT KIẾN NGHỊ 69

và giàu tiềm năng du lịch Vùng biển nào của Việt Nam cũng có thể tổ chức du lịch

và hoạt động thể thao bằng thuyền buồm được Tuy nhiên hiện nay nước vẫn chưa

có một phương án nào khả thi để khai thác tiềm năng du lịch biển này

Đứng trước thực tế đó em đã được ban giám hiệu, ban chủ nhiệm khoa Cơ

Khí - Trường Đại Học Thuỷ Sản giao cho thực hiện đề tài tốt nghiệp: “Thiết kế sơ

bộ mẫu thuyền buồm du lịch lắp máy, vỏ composite ” Nhằm giải quyết nhu cầu

thiết kế chế tạo thuyền buồm bằng vật liệu Composite trong tương lai Đề tài thực hiện gồm những nội dung chính sau:

- Vai trò của thuyền buồm xưa và nay

- Tìm hiểu về thuyền buồm lắp máy ở Việt Nam và trên thế giới

- Thiết kế sơ bộ mẫu thuyền buồm du lịch lắp máy, vỏ composite

- Kết luận và kiến nghị

Đề tài được thực hiện sẽ góp phần nào làm phong phú thêm các sản phẩm du lịch của Việt Nam, tạo một nét đẹp mới thu hút khách du lịch trong và ngoài nước Góp phần thúc đẩy ngành du lịch biển cũng như nền kinh tế nước nhà phát triển Nhân dịp đề tài hoàn thành em xin chân thành cảm ơn thầy giáo hướng dẫn

TS Nguyễn Văn Đạt người đã trực tiếp hướng dẫn em trong suất quá trình thực

hiện đề tài cùng các thầy giáo trong khoa cơ khí, Trung Tâm Nghiên Cứu Chế Tạo Tàu Cá và Thiết bị Trường Đại Học Thuỷ Sản

Mặc dù đã cố gắng hết sức nhưng do còn nhiều hạn chế nên chắc chắn đề tài không chánh khỏi những thiếu sót Rất mong nhận được sự đóng góp ý kiến bổ sung của các thầy cùng toàn thể bạn bè để đề tài được hoàn thiện hơn

Nha Trang, ngày 15 tháng 06 năm 2006

Sinh viên thực hiện

Trần Văn Thụ

H ình 1.1

CHƯƠNG 1: VAI TRÒ CỦA THUYỀN BUỒM XƯA VÀ NAY

Cánh buồm đã làm quen với con người từ những ngày rất xa xưa Có thể nói

“buồm” là một trong những phát minh quan trọng của nhân loại trong lĩnh vực giao thông thuỷ

Trong thời kỳ chưa có sự phát triển của khoa học kỹ thuật và các máy móc hiện đại thì buồm chiếm một vị trí quan trọng trong hoạt động giao thông của con người Trong những ngày đầu của cuộc phát kiến địa lý vĩ đại, chính cánh buồm đơn sơ đã đưa loài người đi chinh phục thiên nhiên biển cả, vượt qua đại dương khám phá những miền đất mới Thời bấy giờ thuyền buồm được coi như là một công cụ để kiếm sống Nó không những được sử dụng để khai thác, đánh bắt nuôi sống con người mà còn được dùng để chuyên chở hàng hoá từ nơi này đến nơi khác Đem sự giao lưu văn minh văn hoá giữa các dân tộc, các quốc gia, các châu lục đến với nhau, đưa loài người nối lại gần nhau

Trong đời sống văn hoá, thuyền buồm đã trở thành món ăn tinh thần Đã có biết bao câu chuyện và những chiến tích trên khắp thế giới được nhắc đến trong đó

có sự góp mặt của thuyền buồm Trong suốt chiều dài lịch sử mâý nghìn năm dựng nước và giữ nước của đất nước ta, cánh buồm đã viết nên nhưng trang sử oanh liệt, làm nên biết bao chiến công huy hoàng trong việc bảo vệ chủ quyền trên biển, là một trong những niềm tự hào của người dân Việt Nam thời bấy giờ Hình ảnh thuyền buồm đã trở nên rất đỗi gần gũi, thân thương, gắn liền với cuộc sống của người dân Tình cảm đó chúng ta có thể cảm nhận được qua những áng văn thơ như nhà thơ Huy Cận đã viết:

“Mặt trời xuống biển như hòn lửa Sóng đã cài then đêm sập cửa

Đoàn thuyền đánh cá lại ra khơi Câu hát căng buồm cùng gió khơi.”

Ngày nay trước sự phát triển của khoa học kỹ thuật, những con thuyền đã được cải tiến rất nhiều với máy móc hiện đại kỹ thuật cao đã trở thành những con tàu lớn với nhiều tính năng, đảm nhiệm nhiều vai trò khác nhau Vì vậy thuyền buồm đã dần bị đẩy lùi và không còn giữ được nhiều trọng trách như xưa nữa Tuy không còn đảm nhiệm nhiều trọng trách như xưa nhưng thuyền buồm vẫn giữ một vai trò hết sức quan trọng trong du lịch và thể thao chính bởi vẻ đẹp và các tính năng hàng hải đặc biệt của nó

Đối với du lịch: Khi nền kinh tế phát triển mạnh mẽ, sự hưởng thụ của con người cũng trở nên tinh tế hơn thì du lịch bằng thuyền buồm được coi là một trong hình thức du lịch được rất nhiều người ưa thích Ngày này trên thế giới du lịch bằng thuyền buồm đã trở thành một hình thức hấp dẫn, mới lạ và thu hút được sự chú ý của nhiều người bởi vẻ đẹp đơn sơ, sự thanh lịch mà sang trọng của nó

Du lịch bằng thuyền buồm giúp con người cảm thấy gần gũi hơn với thiên nhiên Đồng thời du lịch bằng thuyền buồm cũng tạo cho con người một cảm giác thoải mái và dễ chịu Những cánh buồm như những cánh hải âu đưa con người đi khám phá những điều kỳ diệu của thiên nhiên, của tạo hoá Bên cạnh đó vẻ đẹp của những cánh buồm đã làm tô đẹp thêm cho những nơi mà chúng có mặt Có thể nói chính thuyền buồm là một phần không nhỏ giúp du lịch biển phát triển và tạo điều kieenjcho nhiều dịch vụ khác có cơ hội phát triển theo

Ở trên thế giới thì du lịch bằng thuyền buồm đã được nhiều nước quan tâm chú trọng và ưu tiên tạo điều kiện phát triển từ rất lâu Còn ở nước ta hiện nay du lịch bằng thuyền buồm vẫn là một hình thức tương đối mới lạ song nó đã tỏ ra rất hiệu quả trong việc thu hút sự quan tâm chú ý của du khách trong và ngoài nước Tuy vậy hiện nay ở nước ta mới chỉ có ở vịnh Hạ Long là có dịch vụ du lịch bằng

và đơn giản, phù hợp với vai trò và chức năng riêng của nó Hình ảnh những chiếc thuyền buồm nhỏ bé lao nhanh trên biển, luồn lách vượt qua những ngọn sóng to đã trở thành niềm đam mê của nhiều người Thể thao thuyền buồm đem đến cho người tham gia một cảm giác mạnh, cảm giác được chinh phục Đồng thời qua đó thể hiện được bản lĩnh, sự khéo léo và điêu luyện khi điều khiển những cánh buồm mong manh trước những ngọn sóng cao và dữ dội Chỉ với một cánh buồm trắng nhỏ xinh đã chinh phục được cả bầu trời xanh và mặt biển rộng đó quả là một cảm giác thật tuyệt vời

Hàng năm trên thế giới đã có rất nhiều những cuộc đua thuyền buồm được tổ chức với quy mô lớn, thu hút được sự tham gia tranh tài của rất nhiều đội đua thuộc nhiều quốc gia khác nhau Ở một số nước thuyền buồm đã trở thành hình ảnh thân quen, một biểu tượng không thể thiếu trong đời sống sinh hoạt vui chơi giải trí của mỗi người dân

Ở nước ta, mặc dù thể thao thuyền buồm còn rất mới lạ song vừa qua vào tháng 10 năm 2004 nước ta đã lần đầu tiên có mặt trong cuộc đua thuyền buồm quốc tế Hồng kông - Nha trang và đã thu hút được sự quan tâm chu ý của nhiều du khách cùng toàn thể chúng trong và ngoài nước Sắp tới vào tháng 8 năm 2006 Việt nam sẽ chính thức tổ chức cuộc đua thuyền buồn quốc tế diễn ra tại biển Đà nẵng

Đây là lần đầu tiên cuộc đua thuyền buồm quốc tế được tổ chức tại Việt nam nên dự kiến sẽ thu hút nhiều du khách quan tâm đến loại hình thể thao đặc biệt này Đây cũng là dịp để các du khách tranh thủ đi mua sắm, đi tham quan nhiều nơi Nó sẽ là

cơ hội để chúng ta giới thiệu với du khách quốc tế về tiềm năng du lịch của Việt nam Đồng thời mở ra hướng du lịch biển mới, du lịch bằng du thuyền dọc bờ biển Việt Nam Bên cạnh đó chúng ta sẽ có cơ hội để giới thiệu với công chúng một số loại hình thể thao trên biển khác như dù lượn, lướt sóng, bơi lặn…Đây thật sự là một cơ hội tốt cho ngành du lịch Việt Nam và các dịch vụ khác có cơ hội để phát triển Nó định ra hướng phát triển lâu dài với loại hình du lịch biển kết hợp với thể thao

Quả thực không thể phủ nhận được vai trò to lớn của thuyền buồm ngày nay đối với du lịch và thể thao Chính thuyền buồm đã tạo ra một vẻ đẹp riêng có sức hấp dẫn rất lớn, là một món ăn tinh thần và trở thành một trong những điểm nhấn quan trọng trong việc thu hút khách du lịch trong và ngoài nước tới tham quan Đồng thời định ra hướng phát triển lâu dài với loại hình du lịch biển kết hợp với thể thao

Nhận thấy tầm quan trọng đó chúng ta cần phải biết tận dụng và khai thác những ưu điểm mà thuyền buồm tạo ra Đặc biệt là nước ta lại có một lợi thế rất lớn đó là có một bờ biển dài dọc theo đất nước với rất nhiều bãi biển đẹp cùng với khí hậu thuận lợi và giầu tiềm năng du lịch Điều đó đặt ra cho các kỹ

sư tàu thuyền phải đầu tư tìm hiểu để thiết kế ra được những chiếc thuyền buồm xinh đẹp, đảm bảo an toàn với những tính năng ngày càng hoàn thiện Góp phần tô đẹp thêm cho thắng cảnh của nước nhà cũng như góp phần phát triển nên kinh tế của đất nước

Từ những phân tích trên, nội dung của đề tài được hình thành, nhằm góp phần giải quyết nhu cầu thiết kế chế tạo thuyền buồm bằng vật liệu composite trong tương lai

H ình 1.3

Chương 2: TÌM HIỂU VỀ THUYỀN BUỒM LẮP MÁY

TRÊN THẾ GIỚI VÀ Ở VIỆT NAM 2.1 Thuyền buồm trên thế giới

Du lịch và thể thao bằng thuyền buồm đã được rất nhiều nước trên thế giới quan tâm và trú trọng phát triển từ rất lâu

Các thuyền buồm của nước ngoài thường được kết cấu theo hệ thống hỗn hợp, phần đáy thuyền thường có ky rất lớn và nặng, nhô sâu dưới đáy thuyền

Vỏ thuyền được chế tạo bằng vật liệu ba lớp (composite bọc gỗ) có độ bền

và độ cứng vững cao.Gỗ dùng để bọc là loại gỗ thông đã được qua sử lý có chiều dày rất mỏng, nhẹ và đặc biệt là có tính chống thấm cao

Mặt boong của các thuyền có kết cấu kín nước nhằm đảm bảo độ ổn định (tăng góc vào nước cho thuyền)

Thuyền có thể có một hoặc hai buồm trong đó có một cột buồm luôn được đặt ở giữa thuyền

Cột buồm thường được làm bằng hợp kim nhôm, có chiều cao lớn và có thể quay đươc quanh trục của nó

2.2.Thuyền buồm ở Việt Nam

Ngày này du lịch và thể thao bằng thuyền buồm ở Việt nam vẫn còn rất mới

lạ và chưa được quan tâm trú trọng phát triển như các nước khác

Cho đến thời điểm này các thuyền buồm của Việt Nam được chế tạo bằng vật liệu gỗ và thừơng buồm chỉ mang tính trang trí

Gỗ dùng để đóng tàu thường là chò chỉ và chỉ được sử lý đơn giản như phơi, sấy khô trước khi đóng

Hình 2.1

Vì không có ky nhô sâu dưới đáy thuyền nên các thuyền buồm truyền thống của nước ta được đảm bảo ổn định ngang bằng cách sử dụng các cây xiếm nằm ở trước cột buồm lòng, sau cột buồm mũi hoặc là sử dụng bánh lái có diện tích lớn hơn diện tích cần thiết để điều khiển thuyền Các xiếm có thể nâng lên hạ xuống được tuỳ ý nhờ những chốt gỗ bên hông Để bánh lái bớt nặng, các bánh lái lớn thường được khoét lỗ

2.3 Nguyên lý hoạt động và một số chú ý khi vận hành thuyền buồm

Nguyên lý hoạt động của thuyền buồm: Thuyền buồm di chuyển được là do

áp lực của gió tác dụng vào buồm tạo nên sự tăng áp và giảm áp giữa mặt trước và sau của cánh buồm Chính sự chênh lệch áp suất này đã tạo ra lực đẩy đẩy tàu di chuyển

Hình 2.2

Hình 2.3

Tại sao thuyền buồm có thể chạy ngược gió?

Để lái thuyền buồm đi theo một hành trình nhất định là một vấn đề rất khó khăn và phức tạp Tốc độ của thuyền không những phụ thuộc vào hướng gió, cấp độ gió mà còn phụ thuộc rất nhiều vào trình độ và kinh nhiệm của người điều khiển buồm

Khi thuyền chạy thuận gió không có điều gì đặc biệt cần phải quan tâm cả

Ở đây cần chú ý tới lúc thuyền chạy ngang gió hoặc chạy ngược gió

Khi thuyền chạy ngược gió: Với những người không có kinh nhiệm đi biển thì việc điều khiển thuyền buồm đi ngược gió là việc thật khó tưởng tượng Thực ra, thuyền không thể đi ngược hướng gió hoàn toàn nhưng chệch một góc nhỏ so với hướng gió thì hoàn toàn có thể

Để hiểu rõ hơn vấn đề này, chúng ta hãy tìm hiểu lực gió tác dụng lên thuyền buồm như thế nào? Nhiều người nghĩ rằng, cánh buồm được đẩy theo chiều gío thổi nhưng thực tế không phải vậy: Dù gió có thổi theo hướng nào thì nó cũng chỉ đẩy buồm theo phương thẳng góc với mặt phẳng của buồm mà thôi

Trong hình 2.1, đường thẳng AB biểu diễn cánh buồm R là lực đẩy của gió tác dụng vào cánh buồm Phân tích lực R làm hai phần, gồm lực Q vuông góc với cánh buồm và lực P hướng dọc theo buồm Vì sự ma sát của gió với cánh buồm là không đáng kể, nên lực P chỉ trượt qua chứ không tác dụng gì với buồm, vì vây chỉ

có lực Q tác động vào cánh buồm mà thôi

Tiến hành phân tích lực như trên biểu đồ phân tích lực ở (hình 2.4), trong đó Q là

áp lực của gió tác dụng vào cánh buồm

Như đã phân tích ở (hình 2.3), Q phải vuông góc với cánh buồm Lực Q lại được phân tích thành lực S dọc theo mũi thuyền và lực T vuông góc chiều dài thuyền Vì chuyển động của thuyền theo hướng T bị nước cản lại rất mạnh (thuyền buồm thường có ky và lòng rất sâu) nên xem như lực T bị lực cản của nước cân bằng Do đó, chỉ có S là lực hướng tới phía trước, giúp thuyền chuyển động ngược một góc nhỏ với chiều gió

Thực tế để đưa thuyền từ điểm A đến B, ngược chiều gió người ta phải điều khiển thuyền buồm đi theo đường zic zắc (như hình 2.5)

Hình 2.4

Một số lưu ý khi sử dụng thuyền buồm

* Khi treo buồm không nên treo quá thấp vì khi điều khiển buồm sẽ khó khăn và mép dưới của buồm dễ vướng vào vật để trên thuyền Cũng không nên treo buồm quá cao sẽ làm trọng tâm buồm dâng cao dẫn đến thuyền dễ bị lật

* Góc gió tác dụng lên mạn thuyền có ảnh hưởng cơ lớn tới tốc độ và sự trôi dạt của thuyền Nguyên tắc chung là : để lợi thế về tốc độ trên bất kỳ hướng đi nào cũng để mặt phẳng của buồm chia góc kẹp giữa mặt cắt dọc giữa thuyền và hướng gió ra làm đôi

* Khi chạy xuôi gió có thể để buồm chính và buồm phụ ăn gió ở các mặt khác nhau

Thí dụ : buồm chính ăn gió ở mặt phải thì buồm phụ ăn gió ở mặt trái

* Khi gặp gió giật nguy hiểm thì tốt nhất là thu buồm lại hoặc chỉ nên dùng buồm phụ

2.4 Giới thiệu về vật liệu composite

2.4.1.Khái niệm

Vật liệu composite là loại vật liệu được tổng hợp từ ít nhất hai thành phần có bản chất khác nhau đó là vật liệu nền và vật liệu cốt Vật liệu tạo thành có đặc tính trội hơn đặc tính của từng vật liệu thành phần khi xét riêng rẽ

Sự kết hợp giữa vật liệu nền và vật liệu cốt trong vật kiệu composite phải thoả mãn những điều kiện sau

- Các thành phần phải có tỷ lệ tối thiểu lớn hơn hoặc bằng 5%

- Các pha thành phần phải có cơ tính khác nhau và cơ tính của composite khác hẳn với cơ tính của vật liệu thành phần

- Các pha thành phần không hoàn toàn hoà tan vào nhau

Vật liệu cốt giúp cho vật liệu composite có khả năng chịu lực cao hơn, vật liệu nền đóng vai trò liên kết với vật liệu cốt và truyền lực cơ học tới chúng, cũng như bảo vệ vật liệu cốt chống chọi với môi trường xung quanh Sự kết hợp đó nhằm hạn

chế nhược điểm cơ học của vật liệu này bằng ưu điểm của vật liệu kia, nhằm tạo ra sản phẩm có cơ tính khác hẳn với vật liệu thành phần

2.4.2.Vật liệu composite (FRP) dùng trong ngành đóng tàu

Hiện nay trong công nghệ đóng tàu vật liệu composite nền polymer (epoxy, polyeste) và cốt sợi thuỷ tinh được sử dụng phổ biến nhất

2.4.2.1 Vật liệu nền

Vật liệu nền dùng trong ngành đóng tàu ở Việt Nam hiện nay chủ yếu là các loại polyester không no, tính chất của các loại nhựa này luôn được nhà sản xuất cung cấp khi mua hàng

Quá trình polyme hoá của nhựa polyester không no được thực hiện nhờ chất xúc tác ( bao gồm 2 loại: chất gia tốc và chất đông rắn)

2.4.2.2 Vật liệu cốt

Vật liệu cốt có tác dụng cung cấp cơ tính cho vật liệu composite Vật liệu cốt được sử dụng chủ yếu là cốt sợi thuỷ tinh

Sợi thuỷ tinh tồn tại dưới các dạng sau:

v Mat(CSM): Được sử dụng ở những kết cấu tàu cần độ kín nước cao, những khu

vực khó thi công, những nơi có góc cạnh bé Thường dùng làm lớp đầu tiên, các lớp trung gian và lớp cuối cùng của tấm vỏ tàu Phổ biến nhất là hai loại sau:

-Loại có khối lượng 300g/m2, kí hiệu CSM 300

-Loại có khối lượng 450g/m2, kí hiệu CSM 450

Đây là loại vật liệu có tính đẳng hướng không hoàn toàn nên rất có lợi trong tính toán

v Vải thô(WR):Được sử dụng ở phần đầu tàu cần độ chịu lực cao, cần thi công

nhanh, và phải sử dụng xen kẽ với CSM Có nhiều loại WR, tuy nhiên phổ biến nhất

là các loại

-Loại có khối lượng 600g/m2, kí hiệu WR 600

-Loại có khối lượng 800g/m2, kí hiệu WR 800

Trong các sản phẩm FRP vải thô được sử dụng với mat nhằm tạo ra vật liệu

có cơ tính tốt Hàm lượng sợi trong FRP khoảng 40 – 50 %

ù ê

ê ë

é

÷

÷ ø

ö ç

ç è

æ +

-=

m f

f f

f p

d W

W d

Với: wf: trọng lượng trên 1 m2 của sợi, (g/cm2)

Wf: hàm lượng sợi trong GRP

df, dm: trọng lượng riêng của sợi và nhựa (g/cm2)

Như vậy với chiều dầy d, số lớp cần thiết là:

d khi ta biết được quy luật phân bố giữa WR và CSM

Trọng lượng riêng của nhựa và sợi:

-Sợi thuỷ tinh dạng CSM: dM= 2,5 g/cm3-Sợi thuỷ tinh dạng WR: dwr= 2,55 g/cm3-Nhựa polyester không no: dp= 1,15 g/cm3

) ( 1 ) ( 1 , 0 15 , 1

1 33 , 0

33 , 0 1 5 , 2

1 045 ,

ú

ú û

ù ê

ê ë

é

÷

÷ ø

ö ç

ç è

æ +

-= Þ

) ( 1 ) ( 1 , 0 15 , 1

1 5 , 0

5 , 0 1 55 , 2

1 08 ,

ú

ú û

ù ê

ê ë

é

÷

÷ ø

ö ç

ç è

æ +

-= Þ

* Khối lượng riêng của tấm GRP:

f m

52 , 2

32 , 0 15

, 1

1 g m 3

t =

Þ r

+ Với tấm GRP cốt WR Với Wf =0,46 ; pf =2,58g/cm3 ; Wm =0,48 ; pm =1,15 g/cm3Thay vào biểu thức(2.3) được:

58 , 2

46 , 0 15

, 1

.t

2 1

2 t 2 1 t 1

+

r+r

=

Giá trị cho trong (2.4) được sử dụng để tính toán trọng lượng kết cấu composite dùng trong ngành đóng tàu ở Việt Nam

2.4.4 Ưu nhược điểm và công dụng của vật liệu composite

v Ưu điểm:

- Có khả năng kết hợp các vật liệu khác như gỗ, thép để tạo ra các kết cấu mới, vừa đảm bảo chất lượng kỹ thuật vừa có giá thành thấp

- Rất bền với môi trường ẩm, mặn, ít bị ăn mòn và điện phân

- Có tính trơ với sinh vật biển

- Rất dễ tạo dáng

- Có độ bóng bề mặt rất cao

- Độ kín nước là tuyệt đối

- Rât dễ thi công và sửa chữa

- Độ bền cơ học tương đối cao

- Tốn rất ít chi phí bảo dưỡng

v Nhược điểm:

- Giá thành cao vật liệu phải nhập từ nước ngoài

- Tính toán rất phức tạp

- Bị giòn khi nhiệt độ thay đổi cao

- Chất lượng vật liệu phụ thuộc rất nhiều vào tay nghề công nhân

- Modun đàn hồi thấp

- Độ bền va đập kém

- Chất thải chưa có cách sử lý

v Công dụng: được sử dựng rộng rãi trong đời sống xã hội như:

-Hàng không: chế tạo cánh máy bay, ghế ngồi trang trí nội thất, thùng chứa nước ngọt -Ô tô: chế tạo khung gầm, cabin, trục lái, bánh răng, ổ đỡ…

-Tàu thuyền: chế tạo vỏ tàu, mặt boong, cột buồm, bệ máy, két nhiên liệu, két nước… -Hoá chất: ống dẫn, các thùng chứa, các loại van…

-Dân dụng:chế tạo người mẫu, mũ bảo hiểm, bồn tắm, tolet, bể chứa…

2.5 Cơ sở thực hiện đề tài

Có thể nói nước ta là một trong những nước đã sử dụng thuyền buồm từ rất sớm so với các nước khác ở trên thế giới Theo tài liệu “thuyền buồm ở Đông Dương” của nhà nghiên cứu hàng hải người Pháp Pierre Paris thì trong quá khứ nhiều người nước ngoài đến nước ta đã hết sức ngạc nhiên trước tài nghệ điều khiển thuyền buồm của thuỷ thủ Việt Nam, đặc biệt là những chiếc thuyền buồm đan bằng tre nứa với những tính năng hàng hải đáng kinh ngạc “chỉ thấy ở nơi đây không thấy ở nơi nào khác trên thế giới” Bên cạnh đó nước ta được thiên nhiên ưu đãi cho

bờ biển dài và đẹp, khí hậu thuận lợi rất giầu tiềm năng du lịch Vùng biển nào của nước ta cũng có thể tổ chức du lịch và thể thao bằng thuyền buồm được cả Tuy nhiên hiện nay chúng ta cũng chưa có một phương án nào để kết hợp du lịch với việc làm sống lại những chiếc thuyền buồm thuần Việt mà ngay trong từ điển hàng hải của thế giới cũng được nhắc đến

Đứng trước thực trạng nguồn năng lượng đang ngày càng khan hiếm và sự ô nhiễm môi trường do các động cơ diezen gây nên thì việc sử dụng buồm trở lại để

hỗ trợ cho máy móc đang là một giải pháp hiệu quả Các thuyền buồm đã tỏ ra ưu việt hơn hẳn khi chỉ sử dụng năng lượng gió được tận dụng từ thiên nhiên: Gió làm việc không đòi hỏi trả công, buồm chiếm ít chỗ trên tàu cũng không kồng kềnh như các loại máy móc khác và năng lượng của gió thuộc loại “sạch” Chính vì vậy việc

sử dụng năng lượng của gió để đẩy tàu đối với chúng ta không phải là biện pháp trước mắt mà có ý nghĩa lâu dài, phù hợp với tình hình kinh tế kỹ thuật ngày nay trên thế giới

Ở trên thế giới các nước đã sớm nhận thấy vai trò to lớn của thuyền buồm trong việc thu hút du lịch cũng như trong lĩnh vực thể thao Chính vì vậy các nước

đã sớm quan tâm chú trọng đến du lịch và thể thao bằng thuyền buồm Một số nước điển hình trong đó như Nauy hay Úc họ có rất nhiều những du thuyền cũng như các đội đua thuyền thi nhau tranh tàu ở nhiều mặt trên khắp mọi nơi trên thế giới Trong khi thuyền buồm ở các nước được dùng để huấn luyện cho những người mới bước chân vào nghề biển thì ở nước ta con tàu thực tập là tàu máy, vừa tập vừa chở hàng

kinh doanh có lợi ngay tức thì Việc đi lại bằng thuyền buồm vẫn còn là một vấn đề tương đối xa lạ và là niềm ao ước của nhiều ngừơi dân nước ta

Đứng trước thực tế đó chúng ta những nhà thiết kế tàu tại sao lại không thiết

kế ra những chiếc thuyền buồm du lịch, thuyền buồm thể thao để giới trẻ có điều kiện để đi, được thưởng thức, được học tập và đặc biệt là được tranh tài cùng bạn bè trên thế giới

Có thể nói với cánh buồm Việt còn rất nhiều điều cần phải bàn tới nhưng để khôi phục được vẻ đẹp của cánh buồm Việt cũng như để thu hút khách du lịch trong

và ngoài nước chúng ta nên bắt đầu từ những việc đơn giản và ít tốn kém chăng

Từ những phân tích ở trên em đã mạnh dạn tiến hành thực hiện đề tài: “thiết

kế sơ bộ mẫu thuyền buồm du lịch lắp máy, vỏ composite”

Mục đính của đề tài là để thiết kế ra một mẫu thuyền buồm du lịch với mong muốn góp phần giúp giới trẻ nước ta có điều kiện được làm quen và được thử sức với thuyền buồm, đồng thời giúp khôi phục lại nét đẹp riêng của cánh buồm Việt Nam đã được ông cha ta tạo dựng từ ngàn xưa khi mà ngày nay thuyền buồm nước

ta đang dần bị biến mất

Khi việc thu hut du lịch đang là vấn đề rất cấp bách và nóng bỏng, những chiếc thuyền buồm được tạo ra sẽ góp phần làm phong phú thêm sản phẩm du lịch của Việt Nam đồng thời mở ra hướng phát triển lâu dài cho loại hình du lịch biển đầy tiềm năng “du thuyền dọc theo bờ biển Việt Nam” Viêc thiết kế ra những chiếc thuyền buồm tạo dựng cho đất nước ta một hình ảnh riêng độc đáo có sức hấp dẫn trong con mắt của cộng đồng và du khách quốc tế Tạo điểm nhấn quan trọng thúc đẩy du lịch biển phát triển cũng như góp phần thúc đẩy nền kinh tế của Việt Nam phát triển

Góp phần nào giải quyết tình trạng thiếu chất đốt do cuộc khủng hoảng năng lượng và nạn ô nhiễm môi trường do các máy đẩy tàu gây ra

* Một số lợi thế khi lựa chọn vật liệu composite làm vật liệu đóng thuyền đó là:

Gỗ để đóng tàu ở nứơc ta đang ngày càng trở nên khan hiếm và đắt đỏ Việc lựa chọn được tấm gỗ không có khuyết tật để đóng tàu là vấn đề tương đối khó

khăn, tốn nhiều thời gian và công sức Bên cạnh đó gỗ cũng không đáp ứng được các yêu cầu khắt khe của ngành đóng tàu về độ kín nước Gỗ dễ bị ngấm nước, hay

bị hà bám, cần được thường xuyên kiểm tra xử lý và bảo dưỡng Độ bền và tuổi thọ của gỗ không cao, so với vật liệu composite thì gỗ không thể tốt bằng

Nước ta cũng chưa thể sử dụng vật liệu ba lớp composite bọc gỗ để đóng tàu bởi vì: Chúng ta chưa có đủ trình độ cũng như các phương tiện kỹ thuật để có thể áp dụng phương pháp đóng tàu bằng vật liệu ba lớp ( composite bọc gỗ ) Gỗ dùng để bọc đòi hỏi phải được sử lí rất kĩ để gỗ vừa mỏng, nhẹ lại có tính chống thấm cao, đây là việc tương đối khó khăn và phức tạp Đồng thời việc đảm bảo chống bong tách lớp giữa composite và gỗ cũng không kém phần khó khăn và phức tạp Bên cạnh đó nước ta cũng chưa hề có qui phạm để kiểm tra đối với các tàu có kết cấu bằng vật liệu ba lớp đặc biệt này

Không những thế ở nước ta cũng chưa hề có thuyền buồm làm bằng vật liệu composite Vì vậy khi chọn vật liệu composite làm vật liệu đóng thuyền buồm sẽ tạo ra điểm khác biệt và mới lạ trong con mắt của mọi người

Chương 3: THIẾT KẾ SƠ BỘ MẪU THUYỀN BUỒN LẮP

MÁY VỎ COMPOSITE

3.1 Yêu cầu cơ bản của thuyền thiết kế

Thuyền hoạt động an toàn trong điều kiện gió cấp 5÷6

Có đủ chỗ cho thuyền viên và hành khách (10 người)

3.2 Lựa chon mẫu thuyền buồm thiết kế

Hiện nay trên thế giới có rất nhiều mẫu thuyền buồm khác nhau Mỗi mẫu đều có tính năng và ưu nhược điểm riêng của nó Các mẫu thuyền buồm của nước ngoài thường có ky lớn và nặng, nhô sâu dưới đáy biển Các thuyền buồm của nước

ta được đóng bằng gỗ nên ky có độ lớn vừa phải, đảm bảo ổn định ngang kém Trên cơ sở tham khảo mẫu thuyền buồm quốc tế đang có mặt tại Việt Nam, cùng với việc tìm hiểu về các loại thuyền buồm thể thao và du lịch trên các phương tiện webside, tạp chí thuyền buồm, kết hợp với điều kiện thực tiễn của Việt Nam, chọn mẫu thuyền buồm có ky nhô sâu dưới đáy làm thuyền thiết kế

3.2.1.Các thông số cơ bản của thuyền mẫu:

Chiều dài lớn nhất: L = 10,8 (m) Chiều rộng lớn nhất: B = 3,7 (m) Chiều cao mạn: H = 1,5 (m)

Số người trên thuyên: 8÷10

Số ngày đi biển: 7 ngày

Máy chính: 18 (HP)

3.2.2 Hình dáng bề ngoài của thuyền mẫu

Mũi thuyền có dạng hình chữ V hơi mập

Thân thuyền có dạng hình chữ U, mập và cong trơn đều

Phần đuôi thuyền cũng co dạng hình chư U, càng về cuối đuôi thuỳên càng nhỏ dần Tấm vách bịt kín nước phía đuôi được chém vát một góc 600 so với mặt đường nước Với hình dáng và kích thước như trên, thuyền sẽ có sức cản nhỏ, chạy nhanh

và lướt Thuyền rất phù hợp với khả năng đóng tàu bằng vật liệu composite của nước ta

3.3 Thiết kế đường hình 3.3.1 Phương pháp vẽ:

Từ kết quả khảo sát thuyền mẫu, căn cứ vào các kích thước cơ bản đo được, tiến hành vẽ đường hình của thuyền thiết kế theo các bước sau:

B1: Chia tỷ lệ bản vẽ

B2: Vẽ các ô lưới theo khoảng cách sừơn, khoảng cách các măt cắt dọc và khoảng cách các mặt đường nước

B3: Vẽ lại biên dạng của các mặt đường nước, các mặt cắt dọc và các sườn

B4: Kiểm tra lại sự phù hợp giữa ba hình chiếu

B5: Lập lại bảng toạ độ đường hình thuyền thiết kế

Hình 3.1 Đường cong diện tích mặt đường nước

3.3.2 Tính toán các yếu tố thuỷ tĩnh

Đường cong thuỷ lực biểu diễn các chỉ số tính năng của tàu ở trạng thái ứng với mớn nước bất kỳ Để thuận lợi mà vẫn đảm bảo độ chính xác đáng tin cậy, các yếu tố thuỷ lực của thân tàu sẽ được tính gần đúng theo phương pháp hình thang

3.3.2.1 Diện tính mặt đường nước: S

Diện tính mặt đường nước được tính theo công thức :

S=2 ò

-2 /

2 /

yn: là nửa chiều rộng tại vị trí sườn thứ n, tại mặt đường nước đang tính n:số mặt cắt ngang lý thuyết

DS: hiệu đính diện tích ở hai đầu lái và mũi

Từ công thức tính được:

Bảng 3.1: Diện tích mặt đường nước

S(m2) 3 11.5 17.2 20 24.5 27.8 29.5

Từ bảng kết quả, vẽ được đồ thị đường cong diện tích mặt đường nước(S)

3.3.2.2 Thể tính chiếm nước (V) ứng từng mặt đường nước

Thể tích chiếm nước (V) được tính theo công thức

n: là số mặt đường nước

Sn: là diện tích mặt đường nước tương ứng thứ n

3.3.2.3Các hệ số hình dạng

- Hệ số béo thể tính :d =Vi/LiBiTi (3.3)

- Hệ số diện tích mặt đường nước : a =S i/LiBi (3.4)

- Hệ số diện tích mặt cắt ngang :b =w 11i/BiTi (3.5)

Trong đó :Vi,Si,w11i, Li,Bi,Ti lần lượt là thể tính , diện tích mặt đường nước,diện tích mặt cắt ngang giữa tàu và các thông số hình học của tàu trên mặt đường nước thứ i

3.3.2.4 Hoành độ trọng tâm mặt đường nước x f :

Hoàng độ trọng tâm mặt đường nức được tính theo công thức

xf =MSoy/S (3.6) Với MSoy là momen tĩnh của diện tích mặt đường nước (S) đối với trục oy:

MSoy=2 ò

-2 /

2 /

y

)-2

m(yn-yo) ] (3.7) Trong đ ó : m= n/2

Với MSoy là momen tĩnh của diện tích mặt đường nước (S) đối với trục oy:

3.3.2.5 Tọa độ tâm nổi (z c , x c ):

a Chiều cao tâm nổi: zc

zc=MVxoy/V (3.8)

Trong đ ó MVxoy: là momen tĩnh của thể tích Vi đối với mặt phẳng toạ độ xoy và được tính theo công thức :

iSi-k(S k -S o)

2 ] (3.9)

b Hoành độ tâm nổi : xc

xc=MVyoz/V (3.10) Trong đó MVyoz là momen của thể tích Vi đối với mặt phẳng toạ độ yoz và được tính theo công thức :

MVyoz= fm

T

m x S

ox và được tính theo công thức :

2 / 3

3 3 0 3 1

3 1

n o

y y y y

2 /

2 (3.15)

Từ các công thức tính toán ở trên ta có bảng kết quả các yếu tố thuỷ tĩnh như sau:

Bảng 3.2: Các yếu tố thuỷ tĩnh

Đường nước STT Đại

3.3.3 Vẽ đồ thị bọngean

3.3.3.1 Diện tích mặt cắt ngang tàu w

Diện tích mặt cắt ngang tàu được tính theo công thức :

Từ công thức tính được bảng giá trị của w như sau

Bảng 3.3: Diện tích mặt cắt ngang tàu

Từ công thức tính toán được:

Bảng 3.4: Mômen tĩnh của diện tích mặt cắt ngang thuyền

3.4.Tính toán các chi tiết kết cấu

Tính toán các chi tiết kết cấu thân tàu là phần việc rất quan trọng trong quá trình thiết kế tàu Các kết cấu được tính toán sao cho vừa đảm bảo bền theo qui

phạm, vừa dễ thi công chế tạo lại có tính thẩm mỹ cao

Vị trí và kích thước của các chi tiết kết cấu quyết định đến toạ độ trọng tâm của toàn tàu, nó có ảnh hưởng trực tiệp đến tính ổn định của con tàu Vì vậy các chi tiết kết cấu phải được tính toán và kiểm tra theo các yêu cầu của qui phạm

Hình dáng các chi tiết kết cấu có ảnh hưởng lớn đến quá trình thi công chế tạo cũng như giá thành của con tàu

Thuyền buồn thiết kế bao gồm các chi tiết phần vỏ được làm bằng vật liệu composite và các chi tiết phần nội thất được làm bằng vật liệu gỗ Điều này tạo cho con thuyền một dáng vẻ sang trọng có tính thẩm mỹ cao

3.4.1 Vật liệu:

Vỏ tàu được chế tạo từ vật liệu FRP(Fiberglass Reinforced Plastic), trong đó:

- Vật liệu cốt là sợi thủy tinh dạng Matting và Roving sắp xếp xen kẽ nhau

- Vật liệu nền là nhựa polyester không no, loai được Đăng kiểm Lloyd cho phép sử dụng

Độ bền của vật liệu được xác định tại Phòng thí nghiệm TRUNG TÂM NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO TÀU CÁ VÀ THIẾT BỊ - VR LAB 02, trên máy kiểm nghiệm vật liệu loại Hounsfield của Anh quốc, có các giá trị cơ bản sau :

Bảng 3.5: Kiểm tra bền thực tế vật liệu composite

Dựa vào bảng trên ta thấy, độ bền của vật liệu hoàn toàn đáp ứng được các yêu cầu của qui phạm (Theo 1.3.4 TCVN 6282-2003).[11]

Các chi tiết kết cấu phần nội thất được chế tạo bằng gỗ Gỗ được sử dụng không có các khuyết tật và được sấy khô

3.4.2 Tính toán kết cấu vỏ tàu:

Đối với các chi tiết phần vỏ làm bằng vật liệu composite được tính toán và kiểm tra theo“quy phạm kiểm tra và chế tạo các tàu làm bằng chất dẻo cốt sợi thuỷ tinh” TCVN 6282-2003.[11]

- Thân tàu kết cấu theo hệ thống kết cấu ngang

- Khoảng cách sườn thực là S = 500 (mm)

- Sườn bằng FRP

Toàn bộ phần vỏ được thiết kế theo dạng kết cấu một lớp

3.4.2.1 Lớp vỏ (FRP):

* Lớp vỏ bao đoạn giữa tàu:

Theo quy phạm [11] quy định thì chiều dầy lớp vỏ mạn là kết cấu một lớp

phải không nhỏ hơn trị số tính theo công thức sau :

d ³ 15S d + 0 026L (mm) (3.18) Trong đó: + S = 0.5(m) là khoảng cách sườn

+ d = 0.6 (m) là chiều chìm trung bình (chọn sơ bộ)

+ L = 9.3 (m) là chiều dài thiết kế (theo bản vẽ đường hình và theo d) Thay số được: d³ 6.88 (mm)

Chọn: d = 8 (mm)

- Lớp đáy: Theo qui phạm [11] qui định thì:

d ³ 15 8 S d+ 0 026 L (mm) (3.19) Thay số được: d³ 7.25 (mm)

Chọn: d = 8 (mm)

Chọn d = 8 (mm)

- Đoạn gia cường mũi tàu dài 0.3L tính từ mũi tàu:

LCS

³

d (3.20) Trong đó: C được tra theo bảng 7.2 của tài liệu [11] Do a = 1.2 nên C = 5.36

a là khoảng cách của đà dọc đáy chia cho khoảng cách sườn

Thay số vào (3.20) được: d³ 8.19 (mm)

Trong thực tế độ bền kéo của FRP =19 lớn hơn độ bền kéo do qui phạm đưa ra

Để thuận lợi cho qua trình chế tạo, chọn: d = 8 (mm)

3.4.2.2 Các sườn ngang (FRP):

Theo qui phạm thì môđun chống uốn của sườn ngang phải không nhỏ hơn trị

số tính theo công thức sau

Wu = 37.5Shl2 (3.23)

Trong đó S = 0.5 (m): là khoảng cách sườn (m)

l =1.4 (m): khoảng cách thẳng đứng từ mặt trên lớp đáy trên hoặc là từ mặt đà

ngang cuả đáy đơn ở mạn đến mặt trên của xà ngang boong, tại mạn (m)

h = 0.75 (m): là khoảng cách thẳng đứng từ mặt trên của đà ngang đáy đến

điểm d + 0,026 Nếu khoảng cách đó nhỏ hơn 0,5D thìh được lấy bằng 0.5D(m)

Thay số được:

Wu = 37.5x0.5x0.75x1.42 = 27.5 (cm3)

Sau khi tính tốn sơ bộ chọn sừơn có kích thước 40x80xd5(mm)

Hình 3.2 Kiểm tra kết cấu sừơn theo quy phạm:

Để kiểm tra mô đun chống uấn của tiết diện sườn, sử dụng phương pháp tính sức bền vật liệu Để đơn giản cho việc tính toán chia tiết diện sườn ra làm ba phần Khi đó mômem quán tính của tiết diện sườn sẽ là:

Jx = J1 + J2 + J3 (3.24)

12

5 , 0 4 2 12

8 5 , 0 2 75 , 3 5 , 0 3 12

5 , 0

.

2J Cm3

u = = (3.25) Vậy sườn đã chọn thoả mãn theo yêu cầu của quy phạm

3.4.2.3 Đối với các kết cấu đáy (FRP):

Để thuận lợi cho quá trình thi công và chế tạo, ở đây chọn đà ngang đáy đà dọc đáy cùng có kích thước là: 40x80xd5(mm)

Theo quy phạm quy định môđun chống uốn tiết diện của đà ngang đáy không nhỏ hơn trị số tính theo công thức sau:

wu=15.4SDb (cm3) (3.26) Trong đó S =0.5 (m): là khoảng cách các đà ngang đáy (m)

b = 1.58 (m): là khoảng cách nằm ngang giữa các mặt ngoài của vỏ bao mạn đo ở mặt trên của đà ngang đáy (m)

D =1.5 (m): là chiều cao mạn của tàu (m)

Thay số vào (3.26) được:

wu =15.4x0.5x1.5x1.582= 28.83 (cm3)

Vậy kích thước đà ngang đáy thoả mãn theo điều kiện của quy phạm

Đối với đà dọc đáy: qui phạm qui định môđun chống uốn tiết diện của đà dọc đáy, không nhỏ hơn trị số tính theo công thức sau đây:

wu =55.6Shl2 (cm3) (3.27)

Trong đó l= 0.5 (m):là khoảng cách giữa các đà ngang đáy (m)

S = 0.6 (m):là khoảng cách giữa các đà dọc đáy (m)

h= 0.75 (m):lấy bằng 0.5D(m)

wu =55.6x0.6x0.75x0.52 = 6(cm3)

Vậy đà dọc đáy 40x80xd5(mm) cũng thoả mãn theo yêu cầu của quy phạm

3.4.2.4 Các chi tiết kêt cấu làm bằng gỗ:

Đối với các kêt cấu làm bằng gỗ được tính chọn và kiểm tra theo qui phạm tàu gỗ: “Qui phạm giám sát kỹ thuật và đóng tàu sông cỡ nhỏ” TCVN 265- 2000.[13] Các chi tiết đà ngang bong, đà ngang bong cụt và đà ngang trần cabin làm bằng gỗ được tra trong bảng 2.3.7 (TCVN 265- 2000).[13]

Để dễ dàng cho quá trình thi công và chế tạo chọn đà ngang boong, đà ngang boong cụt và đà ngang trần cabin các có cùng một kích thước tiết diện là: 60x90(mm)

Chiều dầy các ván boong mũi, ván boong lái và ván trần cabin làm bằng gỗ được tra theo bảng 2.6.1(TCVN 265- 2000)[13], ứng với tàu có chiều dài nhỏ hơn 12(m) Chọn ván boong mũi, ván boong lái, ván trần cabin các có cùng một chiều dầy là: t = 30(mm)

Các vách dọc, vách ngang kín nước ở mũi và lái có chiều dầy là: t = 20(mm) Lan can bằng gỗ có kích thước tiết diện 80x80(mm)

Các sườn mạn giả bằng gỗ có kích thước tiết diện là: 40x80(mm)

Mạn giả bằng gỗ có chiều dầy : t = 20 (mm)

3.4.3 Kiểm tra độ bền dọc

3.4.3.1 Môđun chống uốn của tiết diện ngang thân tàu:

Môđun chống uốn của tiết diện ngang thân tàu Z phải thỏa mãn công thức:

Z ³ C.L2.Bw.(Cb + 0.7) (cm3) (3.28) Trong đó: - C là hệ số tính theo công thức: C = 0,4L + 36 (3.29)

Theo hình 3.3 có:

2 1

F

13

0

3 0,5

0

13

12,5 1

cm 9 0,5

x 1,5 0,5

x 3,5 x13 5 , 0 F

cm 25 , 2 1,5ydy 3,5yd

0,5ydy ydF

S

= +

+

=

= +

3 F

0

42,5 - 2

cm 25 4 x42,5 0 F

9031,3cm -

10ydy ydF

26,5

0 o 3

cm 04 1 x130 8 , 0 F3

3511,3cm ydy

sin5

0,8 ydF

F

12,6

4,6

3 12,6

12,1

5,1

4,6 4

cm 3 , 1 0,5

x 3,5 0,5

x 3 x8) 5 , 0 ( 2 F

cm 3 , 104 7ydy 3yd

ydy ydF

S

= +

+

=

= +

3 140

5 , 26 5

1121408,0

831525

cos

8,0

cm x

F

cm ydy

ydF S

3 155

140 7

30 15 2

4425 2

cm x

F

cm ydy

ydF S

3 179

7 , 153 8

50 25 2

3 , 8417 2

cm x

F

cm ydy

ydF S