Nghiên cứu giải pháp thiết kế hợp lý kết cấu cho phương tiện thủy nội địa phù hợp với đồng bằng sông Cửu Long
Giao thông thủy nội địa, đặc biệt giao thông vận tải thủy nội địa khu vực phía Nam đóng vai trò chủ đạo trong toàn ngành vận tải. Vận tải thuỷ nội địa có ý nghĩa quan trọng chiến lược đối với hệ thống giao thông nước ta. Phương thức vận tải này đảm nhận gần một phần năm lưu lượng hàng hoá nội địa và tương đương 80% khối lượng hàng hoá luân chuyển (tấn - km) bằng đường bộ.
Nước ta hiện có trên 170.000 tàu thuỷ nội địa đang hoạt động, trong số đó, tỷ trọng các tàu lớn và chuyên dùng có xu hướng gia tăng. Tất cả các phương tiện này đều được thiết kế và chế tạo phù hợp với các tiêu chuẩn kỹ thuật quốc gia hiện hành. Việc thiết kế kết cấu theo quy phạm đảm bảo cho phương tiện làm việc an toàn, tuy nhiên, do việc lựa chọn quy cách vật liệu thường được nhà thiết kế cũng như đóng tàu chọn theo nhóm kết cấu và chưa quan tâm đủ tới điều kiện làm việc đồng đều của vật liệu trên tất cả các vùng kết cấu. Điều này tạo ra tiêu hao vật tư nhiều cũng như tạo ra chuỗi kích thước chưa được hợp lý gây lãng phí cho chủ tàu trong đóng mới và khai thác kết cấu tàu. Xuất phát từ tình hình trên, PGS. TS. Vũ Ngọc Bích cùng các cộng sự tại Trường Đại học Giao thông vận tải Thành phố Hồ Chí Minh đã thực hiện đề tài: “Nghiên cứu giải pháp thiết kế hợp lý kết cấu cho phương tiện thủy nội địa phù hợp với đồng bằng sông Cửu Long” từ năm 2019 đến năm 2020.
Đề tài nhằm thực hiện các mục tiêu sau:
- Xây dựng chương trình tính toán, đánh giá độ bền toàn tàu bằng phương pháp phần tử hữu hạn, đưa ra kết quả phân tích kết cấu hợp lý cho một số chủng loại phương tiện vận tải thủy nội địa điển hình hoạt động vùng Đồng bằng sông Cửu Long.
- Đưa ra giải pháp hợp lý trong việc phân tích, tính toán thiết kế kết cấu tàu nhằm tiết kiệm vật liệu, giảm khối lượng tàu không, mang lại hiệu quả tốt hơn (giảm chi phí) trong suốt vòng đời của phương tiện thủy nội địa.
Một số kết quả nổi bật của đề tài:
- Đã đánh giá tổng quan và đưa ra phương pháp luận về phân tích độ bền kết cấu tàu thủy. Trong đó, ứng dụng phương pháp phần tử hữu hạn để giải các bài toán cơ học kết cấu là một hướng đi tất yếu với sự trợ giúp của các phần mềm phân tích kết cấu hiện đại, được ứng dụng phổ biến trên thế giới hiện nay. Đồng thời đưa ra được mô hình phân tích phần tử hữu hạn kết cấu tàu thuỷ nội địa.
- Đã nghiên cứu và đánh giá tình hình vận tải thủy nội địa phía Nam, đưa ra được các tuyến vận tải thủy đặc trưng nhất trong vùng, thích hợp cho việc khai thác chủng loại phương tiện nêu trên. Cũng trình bày được đặc trưng sóng gió, tải trọng tác dụng lên kết cấu phương tiện thuỷ hoạt động khu vục phía Nam, đồng thời cũng đưa ra được số liệu thống kê một số phương tiện thuỷ đang khai thác cũng như đặc điểm bố trí, kết cấu của một số phương tiện điển hình phù hợp với đặc trưng của vật liệu chế tạo.
- Dựa vào phương pháp luận của thiết kế tối ưu, đã xây dựng mô hình toán học, sơ đồ khối, thuật toán cho bài toán tối ưu phân tích kết cấu tàu thủy. Theo đó, trường hợp tối ưu toàn cục ta sẽ nhận được giá trị khối lượng kết cấu giảm rõ rệt so với tính toán thông thường. Đã đưa ra được quy trình tính toán tối ưu kết cấu dựa trên nền tảng của phầm mềm phân tích kết cấu ANSYS WORKBENCH 19.1.
Kết quả nghiên cứu của đề tài là những tài liệu, số liệu, thực tế và dự báo có cơ sở để nghiên cứu... phát triển kết cấu tàu thuỷ nội địa. Kết quả nghiên cứu có thể làm tài liệu tham khảo cho các nhà thiết kế kết cấu, các chủ tàu để đưa ra được một giải pháp kết cấu hợp lý nhằm mang lại hiệu quả khai thác tốt nhất cho phương tiện.
Việc lựa chọn giải pháp kết cấu hợp lý cho tàu thuỷ nội địa có ý nghĩa về mặt khoa học và thực tiễn, mang lại hiệu quả kinh tế thiết thực cho kinh doanh vận tải khách thủy nội địa. Đây là lần đầu tiên trong lĩnh vực vận tải thủy phía Nam, công tác nghiên cứu tối ưu hóa kết cấu tàu thuỷ nội địa được xem xét một cách có hệ thống, trên vật liệu đóng tàu điển hình.
Có thể tìm đọc báo cáo kết quả nghiên cứu (mã số 17710/2020) tại Cục Thông tin khoa học và công nghệ quốc gia.
https://vista.gov.vn/
