Tài liệu NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ CÁC MẪU TÀU CÁ VỎ THÉP PHÙ HỢP VỚI NGHỀ CÁ VIỆT NAM

Tạp chí Khoa học - Công nghệ Thủy sản Số 1/2016 THOÂNG BAÙO KHOA HOÏC NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ CÁC MẪU TÀU CÁ VỎ THÉP PHÙ HỢP VỚI NGHỀ CÁ VIỆT NAM RESEARCHING ON DESIGN THE STEELY FISHING BOATS IN ACCORD WITH VIETNAMESE FISHERY Trần Gia Thái 1 Ngày nhận bài: 14/5/2015; Ngày phản biện thông qua: 24/12/2015; Ngày duyệt đăng: 15/3/2016 TÓM TẮT Bài báo trình bày phương pháp thiết kế tàu cá vỏ thép dựa trên cơ sở đường hình các mẫu tàu cá vỏ gỗ truyền thống nhằm đảm bảo sự phù hợp với ngư trường và các nghề khai thác phổ biến ở nước ta hiện nay. Kết quả nghiên cứu đã thiết kế 6 mẫu tàu cụ thể được đưa vào danh mục các mẫu tàu tàu cá vỏ thép quốc gia trong chương trình hỗ trợ ngành thủy sản theo nghị định 67/2014/NĐ-CP của Chính phủ Việt Nam. Từ khóa: Tàu cá vỏ thép, tàu cá vỏ gỗ truyền thống, nghị định 67/2014/NĐ-CP ABSTRACT This paper presents the approach to design the steely fishing boats based on the lines of traditional wooden fishing boats aiming ensure these steely boats in accordance with Vietnamese fisheries. From this research result, we designed 6 specific steely fishing boats that were introduced as the national models in the supporting project for fisheries under Decree 67/2014/ND-CP of Vietnamese government. Keywords:steely fishing vessel, tradional wooden fishing boats, Decree 67/2014 / ND-CP I. ĐẶT VẤN ĐỀ Thực tế nhận thấy, mặc dù là một trong những ngành kinh tế mũi nhọn của đất nước nhưng nghề cá ở Việt nam hiện nay thực chất vẫn là nghề cá nhân dân với quy mô nhỏ lẻ và vẫn còn nhiều vấn đề bất cập như kỹ thuật đánh bắt và công nghệ bảo quản lạc hậu, cơ chế và chính sách hỗ trợ nghề cá chưa thật hiệu quả… Riêng về đội tàu khai thác, mặc dù có số lượng lên đến gần 120.000 tàu nhưng trong số đó có đến trên 90% là tàu vỏ gỗ cỡ vừa và nhỏ có chiều dài dưới 25 m, với trang thiết bị thô sơ, dựa vào sức người là chính [3]. Vì thế, chính sách hiện đại hóa và phát triển đội tàu đánh cá xa bờ cỡ lớn của ngư dân, cùng với chủ trương chuyển đổi vật liệu vỏ tàu cá 1 từ gỗ sang loại vật liệu khác như composite, thép… chính là cơ sở quan trọng để phát triển bền vững nghề cá và góp phần bảo vệ chủ quyền biển đảo của quốc gia trong bối cảnh hiện nay. Tuy nhiên chủ trương đúng đắn và sự hỗ trợ của Nhà nước trong đóng mới tàu cá vỏ thép hiện vẫn chưa nhận được sự đồng thuận cao của ngư dân, trong đó ngoài một số lý do như tâm lý e ngại khi thay đổi thói quen, kinh nghiệm sử dụng tàu, kỹ thuật khai thác, chi phí đóng mới, duy tu, bảo dưỡng tàu thép cao hơn nhiều so với các tàu làm bằng vật liệu khác… còn có lý do quan trọng là hiện chưa có mẫu tàu cá vỏ thép phù hợp với đặc điểm ngư trường, nghề khai thác…, giống như các mẫu tàu vỏ gỗ truyền thống từ trước đến nay. PGS.TS. Trần Gia Thái: Khoa Kỹ thuật giao thông – Trường Đại học Nha Trang TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG • 47 Tạp chí Khoa học - Công nghệ Thủy sản Một số mẫu tàu cá vỏ thép đóng gần đây vẫn chưa thực sự phù hợp ngư trường và nghề khai thác ở nước ta nên vẫn chưa phát huy được hiệu quả như mong muốn, và do đó vẫn chưa được ngư dân nước ta chấp nhận. Vì thế vấn đề thiết kế các mẫu tàu cá vỏ thép phù hợp với đặc điểm ngư trường và nghề khai thác có vai trò, ý nghĩa quan trọng và cấp thiết và hiện đang được cơ quan quản lý nghề cá nước ta quan tâm giải quyết. II. PHƯƠNG PHÁP, NỘI DUNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU Về mặt lý thuyết, bài toán thiết kế mẫu tàu cá vỏ thép phù hợp với nghề cá của nước ta không đơn giản, đòi hỏi phải được nghiên cứu thử nghiệm trong bể thử hoặc thử nghiệm khai thác thực tế trong thời gian dài. Việc sao chép mẫu của các nước như cách làm thông thường đối với các mẫu tàu composite cũng ít khả thi, vì hầu hết mẫu tàu cá vỏ thép của các nước thuộc nhóm cỡ lớn và cũng không phù hợp với nghề cá nước ta. Về mặt phương pháp, chúng tôi giải quyết bài toán đặt ra bằng cách sử dụng đường hình mẫu tàu cá vỏ thép đã được các tổ chức nghiên cứu thế giới thử nghiệm trong bể thử, sau đó điều chỉnh các đường hình này về gần với đường hình của các mẫu tàu cá vỏ gỗ Việt Nam truyền thống - những đường hình đã được thực tế kiểm chứng và đảm bảo được sự phù hợp với ngư trường và các ngành nghề khai thác ở nước ta hiện nay. Với cách đặt vấn đề như thế, có thể tóm tắt phương pháp và nội dung nghiên cứu thiết kế mẫu tàu cá vỏ thép phù hợp với nghề cá nước ta hiện nay, gồm các bước cụ thể như sau: Xác định phạm vi thay đổi các thông số hình học cơ bản phù hợp với tàu nghề cá Việt Nam. Chọn đường hình các mẫu tàu đánh cá vỏ thép đã được thử nghiệm trong bể thử hoặc chạy thực tế trong nhiều năm, tạm gọi là mẫu tàu chuẩn hay mẫu tàu cơ sở. Điều chỉnh mẫu tàu cơ sở về gần với đường hình và các thông số hình học của mẫu 48 • TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG Số 1/2016 tàu cá vỏ gỗ truyền thống, đồng thời với việc thực hiện tính kiểm tra các tính năng hàng hải chính của mẫu tàu đang điều chỉnh để đảm bảo các yêu cầu về tính năng và công nghệ. Dựa trên cơ sở đó hoàn thiện thiết kế đường hình các mẫu tàu vỏ thép. III. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 1. Xác định phạm vi thay đổi các thông số hình học cơ bản phù hợp với tàu nghề cá Việt Nam Như đã biết, những thông số hình học cơ bản, bao gồm các tỷ số kích thước và hệ số hình dáng của tàu, có ảnh hưởng lớn đến sức chở và các tính năng hàng hải chính của tàu thiết kế như tính ổn định, sức cản … Do đó để thiết kế được các mẫu tàu đánh cá vỏ thép phù hợp với với nghề cá truyền thống của Việt Nam, trước tiên cần đặt vấn đề thống kê xác định phạm vi thay đổi hợp lý của các thông số hình học cơ bản của đội tàu cá vỏ gỗ truyền thống trên cơ sở đảm bảo yêu cầu về an toàn và các tính năng cần thiết khi khai thác. Kết quả khảo sát và nghiên cứu của chúng tôi trong thời gian qua cho thấy, đa số tàu đánh cá của Việt Nam thuộc nhóm tàu cỡ vừa và nhỏ, có thể chia thành hai nhóm chính với một số đặc điểm cơ bản như sau [3]. Nhóm có chiều dài thiết kế Ltk = (15 ÷ 17) m, tốc độ Vs = (7 ÷ 8) hl/h, hoạt động ở ngư trường cách bờ khoảng 300 km, thời gian chuyến biển (10 ÷ 15) ngày, làm nghề kéo, vây đèn, rê, pha xúc… Nhóm có chiều dài thiết kế Ltk = (18 ÷ 20) m, tốc độ Vs = (8 ÷ 10) hl/h, hoạt động ở ngư trường cách bờ khoảng 700 km, thời gian chuyến biển (15 ÷ 25) ngày, làm nghề rê, vây, câu vàng, chụp mực… Kết quả khảo sát thực tế cho thấy, phạm vi thay đổi các đặc điểm hình học của tàu đánh cá khác nhau, phụ thuộc chủ yếu vào ngành nghề khai thác (bảng 1), mẫu tàu và vùng hoạt động từng địa phương (bảng 2). Tạp chí Khoa học - Công nghệ Thủy sản Số 1/2016 Bảng 1. Phạm vi thay đổi các đặc điểm hình học tàu đánh bắt thủy sản tùy theo nghề [3] Loại tàu Tỷ số các kích thước chính Các hệ số hình dáng L/B B/D D/d Cw CB CM Lưới kéo 3.00 – 4.40 1.75 – 2.80 1.10 – 1.50 0.80 – 0.88 0.60 – 0.68 0.90 – 0.95 Lưới vây 3.10 – 3.90 1.80 – 3.50 1.20 – 1.40 0.82 – 0.88 0.60 – 0.65 0.90 – 0.95 Lưới rê 3.10 – 3.80 1.60 – 2.20 1.40 – 1.80 0.80 – 0.85 0.60 – 0.63 0.90 – 0.95 Câu 3.00 – 4.00 1.90 – 2.40 1.20 – 1.80 0.80 – 0.85 0.61 – 0.66 0.90 – 0.95 Bảng 2. Phạm vi thay đổi các đặc điểm hình học tàu đánh bắt thủy sản theo khu vực [3] Khu vực Loại tàu Tỷ số các kích thước chính Các hệ số hình dáng L/B B/D D/d Cw CB Câu Lưới kéo 3.40 – 4.00 3.20 – 3.40 1.80 – 2.00 2.10 – 2.50 1.20 – 1.40 1.20 – 1.40 0.81 – 0.86 0.82 – 0.87 0.60 – 0.65 0.61 – 0.66 Lưới kéo Quảng Ngãi Lưới vây Câu 3.20 – 3.90 3.10 – 3.50 3.00 – 3.60 1.80 – 2.20 1.80 – 2.00 1.90 – 2.40 1.30 – 1.50 1.40 – 1.65 1.60 – 1.80 0.82 – 0.85 0.81 – 0.85 0.82 – 0.86 0.61 – 0.64 0.60 – 0.65 0.63 – 0.65 Bình Định Lưới kéo Lưới vây Lưới rê 3.40 – 4.20 3.30 – 3.60 3.60 – 4.00 2.00 – 2.50 2.10 – 2.40 2.00 – 2.30 1.32 – 1.40 1.30 – 1.40 1.30 – 1.50 0.83 – 0.87 0.80 – 0.86 0.82 – 0.86 0.62 – 0.66 0.60 – 0.65 0.61 – 0.65 Khánh Hoà Lưới kéo Lưới vây 3.20 – 3.50 3.10 – 3.40 2.00 – 2.40 2.00 – 2.40 1.30 – 1.40 1.40 – 1.50 0.80 – 0.86 0.82 – 0.88 0.60 – 0.66 0.62 – 0.68 Phú Yên Lưới kéo Lưới vây Câu 3.20 – 3.60 3.10 – 3.60 3.20 – 3.70 1.90 – 2.40 2.00 – 2.20 2.00 – 2.30 1.30 – 1.60 1.18 – 1.25 1.15 – 1.38 0.81 - 0.84 0.80 - 0.86 0.82 - 0.85 0.60 – 0.64 0.60 – 0.65 0.60 – 0.65 Lưới kéo Ninh Thuận Lưới vây Câu 3.30 – 3.90 3.30 – 3.80 3.25 – 3.45 1.75 – 2.13 2.20 – 2.60 1.68 – 2.17 1.25 – 1.37 1.22 – 1.42 1.25 – 1.37 0.81 – 0.85 0.81 – 0.85 0.83 – 0.87 0.61 – 0.64 0.60 – 0.63 0.62 – 0.67 Bình Thuận Lưới kéo Lưới vây 3.10 – 3.30 3.10 – 3.40 1.90 – 2.30 2.10 – 2.40 1.10 – 1.40 1.20 – 1.40 0.83 – 0.89 0.83 – 0.89 0.64 – 0.68 0.62 – 0.68 Vũng Tàu Lưới kéo Lưới vây Câu 3.00 – 3.40 3.50 – 4.00 2.80 – 3.00 2.10 – 2.30 2.00 – 2.20 1.90 – 2.20 1.20 – 1.40 1.40 – 1.60 1.30 – 1.60 0.82 – 0.88 0.80 – 0.86 0.80 – 0.86 0.62 – 0.68 0.60 – 0.65 0.60 – 0.66 Kiên Giang Lưới kéo Lưới vây 3.00 – 3.30 3.00 – 3.40 2.50 – 2.80 3.00 – 3.50 1.20 – 1.40 1.20 – 1.40 0.83 – 0.88 0.82 – 0.86 0.62 – 0.68 0.62 – 0.65 Tiền Giang Lưới vây 3.20 – 3.50 1.90 – 2.40 1.20 – 1.50 0.81 – 0.85 0.63 – 0.66 Đà Nẵng Bến Tre Lưới kéo 3.10 – 3.30 1.80 – 2.20 1.10 – 1.40 0.80 – 0.88 0.65 – 0.68 Nghệ An Lưới kéo 4.01 – 4.40 1.92 – 2.27 1.20 – 1.30 0.81 – 0.87 0.60 – 0.67 Ký hiệu của các đại lượng trong các bảng trên gồm có: L, B, D, d - lần lượt là chiều dài thiết kế, chiều rộng thiết kế, chiều cao mạn, chiều chìm tàu, m CW, CB, CM, Cp - lần lượt là hệ số diện tích mặt đường nước, hệ số thể tích chiếm nước, hệ số diện tích mặt cắt ngang và hệ số lăng trụ dọc tàu 2. Chọn mẫu tàu chuẩn làm cơ sở thiết kế Mẫu tàu chuẩn làm cơ sở cho việc thiết kế các mẫu tàu đánh cá vỏ thép được lựa chọn từ tập hợp các mẫu tàu đánh cá vỏ thép của Tổ chức Nông lương của Liên Hợp Quốc FAO (Food and Agriculture Organization). Các mẫu tàu cá này đều đã được tổ chức thử nghiệm với đầy đủ số liệu thử nghiệm TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG • 49 Tạp chí Khoa học - Công nghệ Thủy sản Số 1/2016 mô hình trong bể thử, đồng thời có đường hình và đặc điểm hình học khá tương đồng với mẫu tàu cá truyền thống của nước ta. Đường hình và các thông số hình học cơ bản của các mẫu tàu được giới thiệu ở hình 1 và bảng 3 [1, 2]. Mẫu F004b - Dạng sườn gãy 1 góc Mẫu F005, F058, F059 - Dạng sườn gãy 2 góc Mẫu F095a, F095c, F096c, F099b – Dạng sườn chữ U hơi gãy góc Mẫu F104a – Dạng sườn vỏ dưa Hình 1. Đường hình các mẫu tàu cá của FAO Bảng 3. Các thông số hình học cơ bản 10 mẫu tàu cá vỏ thép của FAO TT Mẫu tàu 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 F004b F055 F058 F059 F095a F095c F096c F099b F104a F137a Kích thước thiết kế, m Các hệ số hình dáng L B d CB Cp Cw Công suất máy N (HP) Thể tích chiếm nước Ñ, m3 Dạng sườn 19.12 30.50 30.50 30.50 19.55 19.39 19.54 18.33 17.50 26.45 5.31 7.32 7.32 7.32 5.12 5.12 5.12 4.77 5.50 6.35 2.03 3.05 3.05 3.05 1.96 1.71 1.98 1.58 2.24 2.75 0.485 0.575 0.515 0.515 0.552 0.528 0.546 0.571 0.511 0.463 0.651 0.605 0.605 0.605 0.682 0.659 0.658 0.695 0.647 0.636 0.703 0.950 0.851 0.851 0.809 0.801 0.830 0.822 0.790 0.728 132 530 540 530 145 125 139 120 119 293 100.0 351.0 349.7 347.2 108.0 89.5 108.1 79.0 109.8 214.0 Gãy 1 góc Gãy 2 góc Gãy 2 góc Gãy 2 góc Chữ U Chữ U Chữ U Chữ U Vỏ dưa Vỏ dưa 50 • TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG Tạp chí Khoa học - Công nghệ Thủy sản Số 1/2016 Nhận xét thấy, so với những mẫu tàu cá truyền thống vỏ gỗ Việt Nam thì những mẫu tàu cá vỏ thép của FAO đều có giá trị các hệ số hình dáng CB, Cw khá nhỏ, dẫn đến sức chở của các mẫu tàu này không lớn. Điều này hoàn toàn không phù hợp với nghề cá ở Việt Nam hiện nay vì đa số các ngư dân nước ta thường yêu cầu sức chở của tàu lớn. Vì vậy cần điều chỉnh lại hình dạng của các mẫu tàu vỏ thép đến các thông số, nhất là hệ số thể tích chiếm nước - thông số ảnh hưởng lớn đến tính năng tàu cá như khuyến cáo ở bảng 1, 2. Hình 2. Kết quả mô phỏng và tính toán tính năng của 3. Điều chỉnh mẫu tàu chuẩn đến hình đường hình tàu cơ sở dạng và thông số của mẫu tàu vỏ gỗ truyền thống Để điều chỉnh mẫu tàu cơ sở về gần với hình dạng và thông số hình học của tàu cá vỏ gỗ truyền thống, nhưng vẫn đảm bảo các yêu cầu về công nghệ và tính năng của mẫu tàu thép, chúng tôi tiến hành xây dựng mô hình 3D mẫu tàu chuẩn trong các phần mềm thiết kế tàu thông dụng hiện nay như AutoShip, NAPA… nhằm thực hiện công việc điều chỉnh và kiểm soát tính công nghệ và các tính năng hàng hải của các mẫu tàu. Hình 2 trình bày mô hình 3D và kết quả tính toán các thông số tính năng của một mẫu tàu cá vỏ thép cơ sở trong phần mềm thiết kế tàu NAPA. Đặt chồng đường hình hai mẫu tàu trùng lên nhau và sử dụng kỹ thuật vẽ và làm trơn tuyến hình trong phần mềm thiết kế tàu NAPA để điều chỉnh dần đường hình mẫu tàu thiết kế về mẫu tàu cá truyền thống. Trong quá trình điều chỉnh, thường xuyên sử dụng chức năng tính tự động trong các phần mềm thiết kế tàu để kiểm soát các thông số kỹ thuật, nhất là giá trị hệ số thể tích chiếm nước CB và các tính năng hàng hải, cùng với việc sử dụng công cụ làm trơn tuyến hình để đảm bảo yêu cầu công nghệ của mẫu tàu thiết kế [5]. Hình 3 mô tả hình ảnh điều chỉnh mẫu tàu đánh cá vỏ thép (màu đỏ) về mẫu tàu vỏ gỗ (màu trắng). Hình 3. Điều chỉnh mặt cắt ngang đường hình tàu cơ sở về đường hình tàu cá vỏ gỗ truyền thống TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG • 51 Tạp chí Khoa học - Công nghệ Thủy sản IV. KẾT LUẬN Bằng phương pháp này, chúng tôi đã thiết kế 6 mẫu đường hình tàu đánh cá vỏ thép phù hợp ngư trường và các ngành nghề khai thác phổ biến của Việt Nam hiện nay, dựa theo các mẫu tàu cá vỏ gỗ truyền thống. Những mẫu này cũng đã được nhà nước đưa vào danh mục 21 mẫu tàu cá vỏ thép Việt Nam để ngư dân lựa chọn trong chương trình vay vốn đóng tàu cá vỏ thép theo nghị định 67/2014/NĐ-CP của Nhà nước [7]. Ở đây chúng tôi chỉ xin giới thiệu một số đường hình tàu cá vỏ thép đã được đưa vào Số 1/2016 trong đóng mới thực tế, gồm đường hình dạng vỏ dưa (hình 4) thích hợp cho các nghề khai thác cần tính quay trở như vây, chụp…, đường hình dạng sườn chữ U hơi gẫy góc (hình 5) thích hợp cho các nghề cần tính cơ động như nghề câu, đường hình dạng gẫy góc chữ V (hình 6) thích hợp cho các nghề khai thác có giai đoạn thả trôi như rê, kéo ... Hồ sơ thiết kế kỹ thuật của các mẫu tàu này cũng đã được giới thiệu đầy đủ trên trang thông tin điện tử của Tổng cục thủy sản hoặc trang web của Bộ Nông nghiệp và phát triển nông thôn Việt Nam [6]. Hình 4. Đường hình mẫu tàu vỏ thép dạng vỏ dưa Hình 5. Đường hình mẫu tàu cá vỏ thép dạng sườn chữ U hơi gẫy góc 52 • TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG Tạp chí Khoa học - Công nghệ Thủy sản Số 1/2016 Hình 6. Đường hình mẫu tàu cá vỏ thép dạng sườn gẫy góc chữ V TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. J.Hayes and Engvall. Computer-aided studies of fishing boat hull resistance, Food and Agriculture Organization of the United nation, Rome, 1969. Jan-Oolf Traung. Fishing boat of the world, Fishing News (Book) Limited, 1966. Trần Gia Thái. Tự động hóa thiết kế đường hình đáp ứng nhu cầu đa dạng của tàu nghề cá Việt Nam. Đề tài cấp Bộ, 2004. Trần Gia Thái. Nghiên cứu ứng dụng phương pháp tính toán động lực học chất lỏng (CFD) trong mô phỏng số để thay thế một số thực nghiệm trong ngành Kỹ thuật Giao thông. Đề tài cấp Trường, 2013. Trần Gia Thái. Tự động hóa thiết kế tàu thủy - Phần hướng dẫn sử dụng phần mềm Autoship, NXB Khoa học và kỹ thuật, 2010. tongcucthuysan.gov.vn, trang thông tin điện tử của Tổng cục thủy sản, Bộ Nông nghiệp và phát triển nông thôn Quyết định 4428/QĐ-BNN-TCTS ngày 15/10/2014 của Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn Về việc Công bố thiết kế kỹ thuật 21 mẫu tàu cá vỏ thép, khai thác hải sản, dịch vụ hậu cần. TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG • 53