Chương 1: GIỚI THIỆU VỀ BẢN THIẾT KẾ PHƯƠNG TIỆN THU GOM VÀ CẢI TẠO BỀ MẶT BÃI BIỂN NĂM 2018 1. Tính cấp thiết của đề tài Thành phố Đà Nẵng gồm vùng đất liền và vùng quần đảo trên biển Đông. Vùng đất liền nằm ở 15055' đến 16014' vĩ độ Bắc, 107018' đến 108020' kinh độ Đông, Bắc giáp tỉnh Thừa Thiên - Huế, Tây và Nam giáp tỉnh Quảng Nam, Đông giáp Biển Đông. Vùng biển gồm quần đảo Hoàng Sa nằm ở 15045’ đến 17015’ vĩ độ Bắc, 1110 đến 1130 kinh độ Đông, cách đảo Lý Sơn (thuộc tỉnh Quảng Ngãi, Việt Nam) khoảng 120 hải lý về phía Nam.1 Vị trí địa lý thành phố Đà Nẵng Đà nẵng được xem là trung tâm kinh tế của miền trung, cùng với tài nguyên thiên nhiên phong phú đặc biệt là các bãi biển đẹp.
Bãi biển Mỹ Khê đã được tạp chí kinh tế hàng đầu Mỹ Forbes bình chọn là một trong sáu bãi biển đẹp nhất hành tinh. Ngoài ra, Đà Nẵng còn nhiều bãi biển đẹp khác như bãi biển Non Nước, bãi biển Tiên Sa, bãi biển Nam Ô,…. Nơi đây thường tổ chức các hoạt động vui chơi giải trí trên các bãi biển. SVTH: Nguyễn Ngọc Huynh GVHD: PGS.TS Dương Việt Dũng 1 ThS.
Dương Đình Nghĩa Chế tạo phương tiện thu gom rác và cải tạo bề mặt bãi biển (VN-Seagull 0119) Hình 1.2 Bãi biển Mỹ Khê Nhưng bên cạnh đó, việc thu gom rác trên các bãi biển hiện nay còn nhiều bất cập. Theo thống kê của URENCO Đà Nẵng, lượng rác thải thu gom ở khu vực biển tăng dần qua các năm. Hiện nay, lượng rác biển thu gom trung bình 4.000 [tấn/năm], chiếm 1,5% trong tổng lượng rác thải đô thị thu gom toàn thành phố, chưa tính mùa mưa bão hoặc sau các cơn mưa lớn, nước từ thượng nguồn theo các sông đổ về mang theo rác tấp vào dọc bờ biển thành phố.3 Hình ảnh rác thải trên bãi biển Đà Nẵng SVTH: Nguyễn Ngọc Huynh GVHD: PGS.TS Dương Việt Dũng 2 ThS. Dương Đình Nghĩa Chế tạo phương tiện thu gom rác và cải tạo bề mặt bãi biển (VN-Seagull 0119) Một trong những nguyên nhân ứ đọng không thể giải quyết kịp rác thải là do khối lượng rác thải là quá tải so với lực lượng nhân công có thể giải quyết, cùng với đó là phương pháp thu gom rác còn quá thô sơ làm giảm đáng kể hiệu quả thu gom rác thải.4 Hình ảnh công nhân Môi trường đô thị Đà Nẵng thu gom rác.5 Hình ảnh công nhân Môi trường đô thị Đà Nẵng vận chuyển rác.
Nhằm mục đích có thể tăng khả năng thu gom rác, giảm sức lao động và chi phí thuê công nhân vệ sinh cũng như giảm tối đa mức độ ô nhiễm môi trường biển do rác thải gây nên. Chúng em đã tiến hành khảo sát các loại rác thải thường có mặt trên các bãi biển Đà Nẵng, nhằm từ đó xây dựng được hệ thống thu gom rác một cách tối ưu và tận dụng nguồn động cơ đốt trong cỡ nhỏ kết hợp với nguồn năng lượng mặt trời để vận hành phương tiện nhằm góp phần giảm thiểu ô nhiễm môi trường. SVTH: Nguyễn Ngọc Huynh GVHD: PGS.TS Dương Việt Dũng 3 ThS. Dương Đình Nghĩa Chế tạo phương tiện thu gom rác và cải tạo bề mặt bãi biển (VN-Seagull 0119) 1.
Tổng quan về bản thiết kế sơ bộ Bản thiết kế phương tiện thu gom rác và cải tạo bề mặt bãi biển năm 2018 đã dừng lại ở việc tính toán nguồn động lực cho cơ cấu di chuyển và cơ cấu thu gom, xây dựng bản thiết kế sơ bộ trên phần mềm Autocad và Catia V5R21. Sau đây là phần tổng quan về bản thiết kế đã công bố trước đó. Tổng thể thiết kế 1. Bản thiết kế 2D phương tiện Hình 1.6 Bản vẽ 2D tổng thể phương tiện Thiết kế xe thu gom rác và cải tạo bề mặt bãi biển hoạt động bằng các cơ cấu chuyển động cơ khí sử dụng nguồn động lực từ động cơ đốt trong một xi lanh và động cơ điện.
Động cơ đốt trong truyền chuyển động qua bộ giảm tốc đến cơ cấu di chuyển thông qua hệ thống đai và xích. Động cơ điện sử dụng nguồn năng lượng từ ắc quy (được nạp từ máy phát và tấm pin năng lượng mặt trời) truyền chuyển động đến cơ cấu thu gom, băng gạt rác và sàng rung. SVTH: Nguyễn Ngọc Huynh GVHD: PGS.TS Dương Việt Dũng 4 ThS. Dương Đình Nghĩa Chế tạo phương tiện thu gom rác và cải tạo bề mặt bãi biển (VN-Seagull 0119) Sau đây là nguyên lý làm việc của phương tiện: Hình 1.7 Sơ đồ tổng thể nguyên lý làm việc của phương tiện 1- Mặt cát làm việc; 2- Cơ cấu thu gom; 3- sàng rung; 4- Cơ cấu băng gạt rác; 5- Cửa luân chuyển rác từ cơ cấu làm việc vào cơ cấu băng gạt; 6- Thùng chứa rác.
Nguyên lý làm việc: Rác trên mặt cát (1) được cơ cấu thu gom (2) cào lên nhờ các răng cào. Rác được đưa từ mặt cát lên sàng rung (3) tại đây rác được loại bỏ hoàn toàn cát và đi vào cửa luân chuyển rác (5). Sau đó, rác được đi vào cơ cấu băng gạt, ở đây nhờ các thanh gạt của cơ cấu băng gạt (4) mà rác được đưa lên miệng băng gạt và rơi vào thùng rác (6). Chu trình thu gom rác cứ lặp đi lặp lại cho đến khi phương tiện thu gom rác ngưng hoạt động.
Về ưu, nhược điểm của loại hình thu gom này: - Ưu điểm: + Quá trình làm việc và hoạt động ổn định, điều khiển linh hoạt dễ dàng. + Giảm sức lao động công nhân, năng suất cao. + Chi phí chế tạo thấp. + Với loại hình thiết kế này, xe là chuỗi kết hợp giữa các cơ cấu theo nguyên lý cào cát để đưa rác vào sàng rung và cơ cấu băng gạt theo nguyên lý gạt rác dồn vào thùng chứa.
Với đặc điểm đó thì xe có thể thu gom được hầu hết tất cả loại rác trên các bãi cát khô lẫn trên bãi cát ướt. + Hiệu suất thu gom vào khoảng 80÷90%. - Nhược điểm: + Yêu cầu về độ chính xác khi gia công cơ khí cao. SVTH: Nguyễn Ngọc Huynh GVHD: PGS.TS Dương Việt Dũng 5 ThS.
Dương Đình Nghĩa Chế tạo phương tiện thu gom rác và cải tạo bề mặt bãi biển (VN-Seagull 0119) 1. Bản thiết kế 3D phương tiện Hình 1.8 Bản vẽ 3D tổng thể phương tiện trên phần mềm Catia V5R21 1- Cơ cấu thu gom; 2- Cơ cấu sàng rung; 3- Cơ cấu băng gạt rác; 4- Tấm pin năng lượng mặt trời; 5- Cabin; 6- Thùng chứa rác; 6- Cơ cấu di chuyển. Phương án bố trí nguồn động lực Hybrid song song trên phương tiện 1. Cơ sở hình thành nguồn động lực Hybrid song song Việt Nam là một trong những nước đang phát triển ở Đông Nam Á có mức độ gia tăng nhu cầu sử dụng điện khá cao, đồng thời tỷ trọng năng lượng hóa thạch sử dụng trong phát điện vẫn còn khá lớn.
Bên cạnh nguy cơ thiếu hụt nguồn năng lượng hóa thạch do trữ lượng đang dần cạn kiệt thì việc sử dụng năng lượng hóa thạch đang gây ô nhiễm, ảnh hưởng lớn đến môi trường cũng là một thực trạng mà Việt Nam phải đối mặt. Trong khi đó, Việt Nam được biết đến là một nước có tiềm năng khá lớn về năng lượng tái tạo (NLTT) nhưng hiện tại mới chỉ khai thác và sử dụng một tỷ lệ rất nhỏ. Cho đến nay số các dự án có tầm cỡ và quy mô ở nước ta rất ít, tỷ trọng công suất lắp đặt các nhà máy điện từ NLTT trong tổng công suất đặt của cả hệ thống còn rất khiêm tốn. Đẩy mạnh sử dụng NLTT đang là xu thế của các nước trên thế giới, bởi vai trò quan trọng và tính ưu việt của chúng, đặc biệt trong bối cảnh công nghệ sản xuất điện từ NLTT đang phát triển rất nhanh, dần đảm bảo khả năng cạnh tranh với các nguồn năng lượng truyền thống.
Chính vì vậy, việc gia tăng tỷ lệ điện năng sản xuất từ NLTT là một đòi hỏi tất yếu cho sự phát triển của hệ thống điện, cần được đưa vào cụ thể hơn trong quy hoạch nguồn điện Việt Nam. Tiềm năng năng lượng mặt trời có thể khai thác được căn cứ vào bức xạ mặt trời. Việt Nam là khu vực có bức xạ mặt trời hàng năm tương đối lớn và ổn định, đặc biệt là các khu vực Cao nguyên Miền Trung, duyên hải miền Trung và Miền Nam, Đồng bằng SVTH: Nguyễn Ngọc Huynh GVHD: PGS.TS Dương Việt Dũng 6 ThS. Dương Đình Nghĩa Chế tạo phương tiện thu gom rác và cải tạo bề mặt bãi biển (VN-Seagull 0119) sông Cửu Long.
Việt nam được xem là một quốc gia có tiềm năng rất lớn về năng lượng mặt trời, đặc biệt ở các vùng miền trung và miền nam của đất nước, với cường độ bức xạ mặt trời trung bình khoảng 5 [kWh/m2]. Trong khi đó cường độ bức xạ mặt trời lại thấp hơn ở các vùng phía Bắc, ước tính khoảng 4 [kWh/m2] do điều kiện thời tiết với trời nhiều mây và mưa phùn vào mùa đông và mùa xuân (Tô Quốc Trụ, 2010). Ở Việt nam, bức xạ mặt trời trung bình 150 [kcal/m2] chiếm khoảng 2. Với những nhu cầu sử dụng rộng rãi và tiềm năng phát triển của năng lượng mặt trời như vậy.Nhưng bên cạnh đó, để áp dụng lên phương tiện thu gom rác đòi hỏi chi phí đầu tư ban đầu cho bộ tích trữ năng lượng cũng như các hệ thống khác rất lớn, dẫn đến tổng chi phí cấu thành sản phẩm sẽ lớn theo.
Điều này, không phù hợp với điều kiện hiện tại trên các máy móc của đất nước ta. Để cân nhắc giữa việc bảo vệ môi trường và chi phí đầu tư cho phương tiện, nhóm nghiên cứu đã quyết định chọn công nghệ Hybrid song song để áp dụng vào hệ thống động lực cho phương tiện. Nhằm mục đích có thể sử dụng nguồn năng lượng tái tạo (năng lượng mặt trời) và sử dụng động cơ xăng một cách hợp lý ở mức tối thiểu nhất có thể. Đối với loại hệ thống Hybrid song song, cả hai nguồn động lực (điện và xăng) đều được kết nối trực tiếp vào bánh xe và có thể truyền động lực một cách độc lập hoặc đồng thời.
Nói một cách đơn giản là bánh xe có thể được xoay một cách riêng biệt bằng động cơ điện hoặc động cơ xăng hoặc cả hai. Động cơ điện có hai chức năng chính: Chức năng thứ nhất là chuyển hóa điện năng được cung cấp từ pin điện thành cơ năng, chức năng thứ hai là chuyển hóa ngược lại từ cơ năng thành điện năng để nạp lại cho pin. Hầu hết các hãng sản xuất Ô tô Hybrid hiện nay đều thiết kế theo cách này vì có thể tận dụng cả hai nguồn năng lượng một cách hiệu quả nhất.