Thông tin kết quả nhiệm vụ KH&CN

Nghiên cứu thiết kế, chế tạo thử nghiệm chân vịt hai bước nhằm giảm lượng tiêu hao nhiên liệu cho tàu cá đánh bắt xa bờ của Hải Phòng (25/03/2024)

Với mục tiêu nâng cao hiệu quả khai thác của đội tàu cá đánh bắt xa bờ, nhằm giảm tiêu hao nhiên liệu đồng thời giảm phát thải gây ô nhiễm môi trường, tăng tính linh hoạt trong điều động tàu giúp nâng cao an toàn hàng hải và hiệu quả kinh tế. Đồng thời chủ động trong thiết kế và công nghệ chế tạo cũng như trong quá trình lắp ráp, khai thác, bảo trì, sửa chữa. Với ý tưởng “Chân vịt hai bước”, Trường Đại học Hàng hải đã triển khai đề tài “Nghiên cứu thiết kết, chế tạo thử nghiệm chân vịt hai bước nhằm giảm lượng tiêu hao nhiên liệu cho tàu cá đánh bắt xa bờ của Hải Phòng” do PGS.TS Phạm Kỳ Quang làm chủ nhiệm. Đề tài được Hội đồng tư vấn đánh giá, nghiệm thu ngày 28/7/2020 tại Sở Khoa học và Công nghệ.

Trên thế giới, với điều kiện cơ sở vật chất và kỹ thuật công nghệ tiên tiến, đội tàu đánh bắt xa bờ của họ chủ yếu được trang bị loại chân vịt biến bước có hiệu quả khai thác cao hơn nhiều so với chân vịt có bước cố định như đội tàu cá đánh bắt xa bờ của nước ta hiện nay. Mặt khác, xuất phát từ điều kiện tài chính của hộ dân, các doanh nghiệp vừa và nhỏ trong nước, với giá thành của một chân vịt biến bước rất cao và khó khăn hơn nữa là đội ngũ kỹ thuật có đủ trình độ chuyên môn đảm bảo duy trì chế độ bảo dưỡng và sửa chữa thường xuyên. Vì vậy, trong tương lai gần, việc trang bị chân vịt biến bước cho tàu cá đánh bắt xa bờ ở nước ta nói chung và thành phố Hải Phòng nói riêng là chưa khả thi.

Hình ảnh chân vịt đang có trên thị trường.

Xuất phát từ thực tiễn trên, nhóm nghiên cứu đưa ra mẫu “Chân vịt hai bước - nghĩa là chân vịt có thể thay đổi được hai góc đặt cánh khác nhau”, tương ứng với hai chế độ tải trọng chính của tàu cá đánh bắt xa bờ. Do chân vịt có bước cố định chỉ hoạt động có hiệu quả ở một chế độ khai thác. Vậy với việc đưa ra mẫu “Chân vịt hai bước” sẽ có hiệu quả cao cho hai chế độ khai thác chiếm thời gian hoạt động chủ yếu của đội tàu cá đánh bắt xa bờ, có thể mô tả cụ thể đặc tính khai thác của một tàu cá như sau: Giai đoạn 1: Chạy không tải ra khơi, chạy tìm luồng cá hay khu vực khai thác và chạy đầy hàng lúc về cảng; Giai đoạn 2: Vừa chạy vừa khai thác hải sản. Như vậy, hiện nay việc thiết kế chân vịt cho tàu cá được tối ưu cho giai đoạn 2, đây là giai đoạn tốc độ tàu chậm nhưng cần mô men cao để khai thác. Nghĩa là giải pháp chân vịt hai bước sẽ cho phép tối ưu cả hai giai đoạn, tổng thời gian của giai đoạn 1 có thể khác nhau cho mỗi chuyến đi biển. Ngoài việc tiết kiệm được nhiên liệu cho mỗi chuyến đi biển, lợi ích khi sử dụng chân vịt hai bước còn phải kể đến: Với lượng nhiên liệu tiêu hao giảm đồng thời cũng là giảm được lượng phát thải gây ô nhiễm môi trường đang ngày càng trầm trọng hiện nay; Với sản phẩm “chân vịt hai bước” hoàn toàn có thể mở rộng cho nhiều loại tàu thủy khác nhau có đặc điểm tương đồng, điển hình là tàu dịch vụ do có chế độ khai thác là di chuyển không tải tiếp cận mục tiêu và chạy toàn tải khi thực hiện nhiệm vụ.

Sau thời gian triển khai đề tài nhóm nghiên cứu đã tính toán thiết kế, mô phỏng thủy động lực học và chế tạo hệ thống chân vịt hai bước cho tàu cá công suất 155C. Từ kết quả tính toán mô phỏng nhóm tác giả đã chứng minh hệ thống chân vịt mới vừa tính toán thiết kế có hiệu suất cao hơn chân vịt có bước cố định khi hoạt động ở hai chế độ là chế độ chạy không tải và chế độ kéo lưới. Dựa vào bộ hồ sơ thiết kế kỹ thuật chân vịt hai bước nhóm tác giả đã xây dựng quy trình công nghệ gia công các chi tiết của hệ thống chân vịt hai bước. Sau đó dựa vào quy trình này nhóm tác giả thực hiện đề tài đã gia công và lắp ráp hệ thống chân vịt hai bước gồm có 73 chi tiết. Trong quá trình gia công và lắp ráp hệ thống chân vịt hai bước có phát sinh một số lỗi trong quá trình gia công và lắp ráp. Nhóm tác giả đã tiến hành hiệu chỉnh và hoàn thiện hồ sơ công nghệ cho sản phẩm. Bộ sản phẩm này sẽ được lắp ráp chạy thực nghiệm trên tàu thực để đánh giá hiệu quả của hệ thống chân vịt hai bước so với chân vịt có bước cố định.

Sau khi lựa chọn được phương án thử nghiệm nhóm tác giả xây dựng quy trình thử nghiệm và đo đạc mức tiêu hao nhiên liệu cho hai hệ thống chân vịt. Từ kết quả tính toán mô phỏng số và dữ liệu thực nghiệm nhóm tác giả phân tích đánh giá hiệu quả của hệ thống chân vịt hai bước so với hệ thống chân vịt có bước cố định. Nhóm tác giả cũng đưa ra được quy trình nghiên cứu thực nghiệm, dựa trên quy trình này nhóm tác giả đã nghiên cứu thực nghiệm hệ thống chân vịt hai bước và hệ thống chân vịt cố định trên tàu thực có số đăng ký HP-90577-TS nhằm đánh giá hiệu quả của hệ thống chân vịt mới với hệ thống chân vịt cũ. Kết quả thực nghiệm cho thấy rằng hệ thống chân vịt mới có hiệu suất cao hơn chân vịt bước cố định 6,63% và cơ động hơn trong quá trình điều động tàu; hệ thống chân vịt hai bước có lượng nhiên liệu tiêu hao giảm so với chân vịt có bước cố định trung bình là 6,0%; hiệu suất hai giai đoạn tăng trung bình là 8%; Trong chế độ chạy tự do sử dụng chân vịt hai bước tốc độ tàu có thể đạt tới 11 Knot.

Kết quả đề tài đã đưa ra được lợi ích nổi bật khi sử dụng chân vịt hai bước là tính cơ động cao hơn trong quá trình điều động tàu như: Tăng tốc tránh vùng nguy cơ bão lớn; nhanh chóng tiếp cận nguồn cá khi có tín hiệu; về cảng kịp thời gian giao hàng hay đảm bảo chất lượng hải sản...Như vậy, đối với mỗi tàu cá đánh bắt xa bờ được trang bị chân vịt hai bước sẽ giảm lượng tiêu hao nhiên liệu đáng kể cho mỗi chuyến ra khơi (dự kiến tiết kiệm được tối thiểu là 5% tổng lượng nhiên liệu tiêu hao cho mỗi chuyến đi biển), cơ động hơn trong điều động và giảm phát thải ô nhiễm môi trường. Với số lượng đội tàu cá đánh bắt xa bờ nhiều và càng ngày càng tăng như hiện nay thì hiệu quả kinh tế mang lại rất lớn.

Có thể tìm đọc toàn văn Báo cáo kết quả nghiên cứu của Đề tài tại Trung tâm Thông tin, Thống kê khoa học và công nghệ Hải Phòng./.