Sử Dụng Phần Mềm Mô Phỏng Để Biên Soạn Bài Giảng Điện Tử Môn Công Nghệ Đóng Tàu Kim Loại

Bài giảng kỹ thuật về Luận văn sử dụng phần mềm mô phỏng một số đối tượng phục vụ cho việc biên soạn bài giảng điện tử, trình bày ngắn gọn nội dung chính, minh họa ví dụ thực tế,

• Tác giả: Ngô Đình Tuấn
• Người hướng dẫn: Th.S Huỳnh Văn Vũ
• Trường học: Đại học Nha Trang
• Chuyên ngành: Đóng Tàu Thủy
• Đề tài: Sử Dụng Phần Mềm Mô Phỏng Trong Biên Soạn Bài Giảng Điện Tử Môn Công Nghệ Đóng Tàu
• Loại tài liệu: Đề Tài Tốt Nghiệp
• Năm xuất bản: 2007
• Địa điểm: Nha Trang

Mục lục chi tiết

• LỜI CẢM ƠN
• 1. CHƯƠNG I: ĐẶT VẤN ĐỀ
• 1.1. Giới thiệu chung về ngành công nghiệp tàu thủy việt nam
• 1.2. Nội dung và giới hạn vấn đề nguyên cứu
• 1.3. Tìm hiểu quy trình chế tạo tổng đoạn tàu vỏ thép
• 1.3.1. Chuẩn bị sản xuất
• 1.3.1.1. Chuẩn bị nguyên liệu
• 1.3.1.2. Đánh sạch
• 1.3.2. Chuẩn bị nhân công
• 1.3.3. Chuẩn bị máy móc thiết bị phục vụ cho quá trình sản xuất
• 1.3.3.1. Máy cắt gas
• 1.3.3.2. Máy lốc tôn
• 1.3.3.3. Máy chấn tôn
• 1.3.3.4. Máy hàn
• 1.4. Phân tích và lựa chọn phần mềm thực hiện
• 1.4.1. Phần mềm Macromedia Flash
• 1.4.2. Phần mềm Autocad 2004
• 1.4.3. Phần mềm Solid Works
• 2. CHƯƠNG II: XÂY DỰNG CƠ SỞ DỮ LIỆU
• 2.1. Giới thiệu và phân tích về các đối tượng được lựa chọn mô phỏng
• 2.2. Xây dựng cơ sở dữ liệu
• 2.2.1. Dữ liệu bản vẽ công nghệ 2D tàu DAMEN
• 2.2.2. Dữ liệu 3D từng chi tiết kết cấu trong tổng đoạn lựa chọn
• 2.2.3. Xây dựng dữ liệu ảnh
• 3. CHƯƠNG III: XÂY DỰNG QUY TRÌNH CHẾ TẠO CÁC ĐỐI TƯỢNG CHO BÀI GIẢNG ĐIỆN TỬ
• 3.1. Giới thiệu chung
• 3.2. Xây dựng bệ lắp ráp. Xây dựng quy trình chế tạo các đối tượng cơ bản
• 3.2.1. Lập quy trình chế tạo các cụm chi tiết cơ bản
• 3.2.2. Lập quy trình chế tạo các phân đoạn phẳng
• 3.2.2.1. Quy trình chế tạo vách ngang
• 3.2.2.2. Quy trình chế tạo phân đoạn phẳng vách chống va
• 3.2.2.3. Quy trình chế tạo vách dọc tâm (từ vách 64 đến mút mũi)
• 3.2.2.4. Quy trình chế tạo phân đoạn phẳng boong chính (từ vách 64 đến mũi)
• 3.2.2.5. Chế tạo phân đoạn phẳng tôn sàn 2700 – S
• 3.2.2.6. Chế tạo phân đoạn phẳng tôn sàn 2700 – P. Chế tạo phân đoạn phẳng tôn sàn 4100
• 3.2.3. Lập quy trình chế tạo phân đoạn khối
• 3.2.3.1. Lập quy trình chế tạo phân đoạn khối thứ I
• 3.2.3.2. Lập quy trình chế tạo phân đoạn khối thứ II
• 3.2.4. Lập quy trình chế tạo tổng đoạn mũi
• 4. CHƯƠNG IV: THẢO LUẬN KẾT QUẢ VÀ ĐỀ XUẤT Ý KIẾN
• 4.1. Thảo luận kết quả. Đề xuất ý kiến
• TÀI LIỆU THAM KHẢO
• PHỤ LỤC

Tóm tắt

I. Tổng quan về phần mềm mô phỏng trong biên soạn bài giảng điện tử

Phần mềm mô phỏng đóng vai trò quan trọng trong việc biên soạn bài giảng điện tử môn công nghệ đóng tàu. Việc sử dụng phần mềm mô phỏng giúp sinh viên dễ dàng hình dung và hiểu rõ quy trình chế tạo tàu. Các công cụ mô phỏng hiện đại cho phép tạo ra các mô hình 3D sống động, giúp nâng cao trải nghiệm học tập. Điều này không chỉ giúp sinh viên nắm vững lý thuyết mà còn thực hành hiệu quả hơn trong môi trường học tập.

1.1. Lợi ích của phần mềm mô phỏng trong giáo dục

Sử dụng phần mềm mô phỏng giúp sinh viên tiếp cận kiến thức một cách trực quan. Các mô hình 3D cho phép sinh viên tương tác và thực hành mà không cần phải tiếp xúc với thiết bị thực tế. Điều này đặc biệt hữu ích trong ngành công nghệ đóng tàu, nơi mà việc thực hành trên thực địa có thể gặp khó khăn.

1.2. Các loại phần mềm mô phỏng phổ biến

Một số phần mềm mô phỏng phổ biến trong ngành công nghệ đóng tàu bao gồm SolidWorks, AutoCAD và Macromedia Flash. Mỗi phần mềm có những tính năng riêng biệt, giúp sinh viên có thể lựa chọn công cụ phù hợp với nhu cầu học tập và nghiên cứu của mình.

II. Thách thức trong việc biên soạn bài giảng điện tử môn công nghệ đóng tàu

Việc biên soạn bài giảng điện tử môn công nghệ đóng tàu gặp nhiều thách thức. Một trong những vấn đề chính là việc thiếu tài liệu và công cụ hỗ trợ. Nhiều giảng viên chưa quen với việc sử dụng công nghệ thông tin trong giáo dục, dẫn đến việc không thể phát huy tối đa hiệu quả của phần mềm mô phỏng.

2.1. Thiếu tài liệu và nguồn lực

Nhiều giảng viên gặp khó khăn trong việc tìm kiếm tài liệu phù hợp để biên soạn bài giảng. Việc thiếu tài liệu giảng dạy chất lượng có thể ảnh hưởng đến quá trình học tập của sinh viên.

2.2. Khó khăn trong việc áp dụng công nghệ mới

Nhiều giảng viên chưa quen với việc sử dụng phần mềm mô phỏng và công nghệ mới. Điều này dẫn đến việc không thể khai thác hết tiềm năng của các công cụ này trong việc giảng dạy.

III. Phương pháp sử dụng phần mềm mô phỏng hiệu quả trong giảng dạy

Để sử dụng phần mềm mô phỏng hiệu quả trong giảng dạy, cần có những phương pháp cụ thể. Việc kết hợp lý thuyết và thực hành là rất quan trọng. Giảng viên cần hướng dẫn sinh viên cách sử dụng phần mềm một cách bài bản và có hệ thống.

3.1. Hướng dẫn sử dụng phần mềm cho sinh viên

Giảng viên cần tổ chức các buổi hướng dẫn sử dụng phần mềm mô phỏng cho sinh viên. Việc này giúp sinh viên làm quen với công cụ và có thể áp dụng vào thực tế.

3.2. Tích hợp phần mềm vào chương trình giảng dạy

Cần tích hợp phần mềm mô phỏng vào chương trình giảng dạy một cách hợp lý. Việc này giúp sinh viên có thể áp dụng kiến thức lý thuyết vào thực tiễn một cách hiệu quả.

IV. Ứng dụng thực tiễn của phần mềm mô phỏng trong ngành công nghệ đóng tàu

Phần mềm mô phỏng không chỉ giúp sinh viên học tập mà còn có ứng dụng thực tiễn trong ngành công nghiệp đóng tàu. Việc mô phỏng quy trình chế tạo tàu giúp các kỹ sư có thể tối ưu hóa quy trình sản xuất và giảm thiểu sai sót.

4.1. Tối ưu hóa quy trình sản xuất

Sử dụng phần mềm mô phỏng giúp các kỹ sư tối ưu hóa quy trình sản xuất. Việc này không chỉ tiết kiệm thời gian mà còn giảm thiểu chi phí sản xuất.

4.2. Đánh giá và cải tiến thiết kế

Phần mềm mô phỏng cho phép các kỹ sư đánh giá và cải tiến thiết kế tàu trước khi đưa vào sản xuất. Điều này giúp nâng cao chất lượng sản phẩm và đáp ứng tốt hơn nhu cầu thị trường.

V. Kết luận và tương lai của phần mềm mô phỏng trong giáo dục

Phần mềm mô phỏng sẽ tiếp tục đóng vai trò quan trọng trong việc biên soạn bài giảng điện tử môn công nghệ đóng tàu. Tương lai của ngành giáo dục sẽ ngày càng phụ thuộc vào công nghệ, và việc áp dụng phần mềm mô phỏng sẽ giúp nâng cao chất lượng giảng dạy.

5.1. Xu hướng phát triển công nghệ trong giáo dục

Công nghệ sẽ tiếp tục phát triển và ảnh hưởng đến phương pháp giảng dạy. Việc áp dụng công nghệ thông tin trong giáo dục sẽ trở thành xu hướng tất yếu.

5.2. Tầm quan trọng của việc đào tạo giảng viên

Đào tạo giảng viên về phần mềm mô phỏng và công nghệ mới là rất cần thiết. Điều này giúp nâng cao chất lượng giảng dạy và đáp ứng nhu cầu của sinh viên.

Nội dung chính

Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Việt Nam là quốc gia ven biển, có tiềm năng phát triển ngành thủy sản, vận tải đường thủy và công nghiệp đóng tàu. Trong cơ cấu kinh tế biển, ngành công nghiệp đóng tàu thủy giữ vai trò tiền đề cho sự phát triển của các ngành liên quan. Hoạt động sản xuất kinh doanh năm 2006 của Tổng công ty Công nghiệp Tàu thủy Việt Nam đạt mức tăng trưởng cao, với định hướng mở rộng đầu tư chiều sâu, nâng cấp nhà máy sẵn có và xây dựng cơ sở vệ tinh. Mục tiêu chiến lược của ngành đến năm 2010 là tự sửa chữa đồng bộ các tàu có trọng tải đến 400.000 DWT, đóng mới tàu có trọng tải đến 100.000 DWT, làm chủ công nghệ đóng tàu khách, tàu công trình, tàu dầu khí, giàn khoan, tàu tuần tra, nâng cao tỷ lệ nội địa hóa lên 60% đến 70%, đồng thời thiết lập các dự án liên doanh với các tập đoàn đóng tàu quốc tế.

Trong công tác đào tạo nhân lực ngành đóng tàu tại Khoa Cơ khí - Trường Đại học Nha Trang, yêu cầu đặt ra cho sinh viên là phải kết hợp chặt chẽ giữa kiến thức lý thuyết và năng lực thực hành. Môn học "Công nghệ đóng và sửa chữa tàu thủy" chứa đựng nhiều quy trình công nghệ phức tạp từ gia công chi tiết đến lắp ráp tổng đoạn. Tuy nhiên, sinh viên thường gặp khó khăn trong việc tiếp thu và hình dung không gian kết cấu do chưa có điều kiện tiếp xúc thực tế tại các nhà máy đóng tàu. Nhằm giải quyết vấn đề này, đề tài được thực hiện nhằm xây dựng chương trình mô phỏng 3D phục vụ việc biên soạn bài giảng điện tử trực quan.

Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu được xác định:

1. Giúp sinh viên dễ dàng hiểu được quy trình công nghệ chế tạo tàu trong quá trình học tập môn "Công nghệ đóng và sửa chữa tàu thủy" khi chưa có điều kiện tiếp xúc thực tế tại xưởng.
2. Nâng cao trình độ chuyên môn và kỹ năng ứng dụng phần mềm đồ họa của bản thân tác giả.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:

• Đối tượng nghiên cứu: Quy trình chế tạo các chi tiết, cụm chi tiết, phân đoạn phẳng, phân đoạn khối và tổng đoạn của tàu vỏ thép.
• Phạm vi nghiên cứu: Xây dựng chương trình mô phỏng quy trình chế tạo tổng đoạn 8 (tổng đoạn mũi từ sườn 64 đến sườn 70) kết hợp với 4 sườn (60, 61, 62, 63) thuộc tổng đoạn 7 của tàu DAMEN do Công ty Sông Thu đóng mới.
• Phạm vi thời gian và kế hoạch thực hiện: Đề tài thực hiện trong 3 tháng (từ ngày 05/02/2007 đến trước ngày 09/06/2007), không bố trí thời gian đi thực tế. Kế hoạch chia thành các giai đoạn:
  • Đặt vấn đề: từ 05/02/2007 đến 10/02/2007.
  • Xây dựng cơ sở dữ liệu: từ 11/02/2007 đến 30/04/2007.
  • Xây dựng quy trình chế tạo các đối tượng cho bài giảng điện tử: từ 01/05/2007 đến 31/05/2007.
  • Thảo luận kết quả và đề xuất ý kiến: từ 01/06/2007 đến 07/06/2007.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Cơ sở lý thuyết công nghệ đóng tàu vỏ thép

Quy trình chế tạo thân tàu vỏ thép được xây dựng dựa trên các tiêu chuẩn kỹ thuật về vật liệu, thiết bị và phương pháp gia công:

• Yêu cầu vật liệu thép đóng tàu: Thép tấm và thép hình phải đảm bảo giới hạn chảy $\sigma_{ch} = 235 \div 390\text{ N/mm}^2$, giới hạn bền kéo $\sigma_k = 400 \div 650\text{ N/mm}^2$; chịu được hiện tượng nứt giòn ở nhiệt độ $0^\circ\text{C}$ hoặc thấp hơn đến $-40^\circ\text{C}$; có tính hàn tốt, khả năng gia công nguội biến dạng dẻo mà không suy giảm cơ tính; chống rỉ tốt trong môi trường nước biển và có độ bền mỏi chu kỳ thấp của mối hàn.
• Quy trình chuẩn bị sản xuất: Nắn phẳng nhằm loại trừ biến dạng cục bộ và ứng suất dư; đánh sạch bề mặt bằng phương pháp cơ học (búa gõ rỉ, bàn chải thép, dũi, búa hơi, phun cát) hoặc phương pháp nhiệt (ngọn lửa oxy-axetylen).
• Công tác phóng mẫu và dưỡng mẫu: Phóng mẫu tỷ lệ 1:1 theo phương pháp cổ điển trên sàn phóng mẫu phẳng; khai triển hình dáng kết cấu và chế tạo các loại dưỡng mẫu bằng gỗ, thước kim loại hoặc chất dẻo.
• Công nghệ gia công cắt và uốn: Sử dụng máy cắt cơ khí (máy cắt dao ngắn, dao dài, máy cắt 1-2 bánh lăn), máy cắt gas tự động và bán tự động; uốn tôn vỏ bằng máy lốc tôn kín (chiều dài trục cán 8–15 m, cán tôn dày 25–50 mm, góc cán tới $180^\circ$), máy lốc tôn hở, máy chấn tôn thủy lực hoặc nung nóng cục bộ.
• Công nghệ hàn vỏ tàu: Áp dụng hàn hơi (nhiệt độ khoảng $3200^\circ\text{C}$ cho trang thiết bị phụ), hàn điện hồ quang hở, hàn hồ quang kim loại với khí bảo vệ $\text{CO}_2$ (MIG), hàn điện hồ quang dưới lớp chất trợ dung và hàn điện xỉ.

Phương pháp nghiên cứu

• Phương pháp phân tích và tổng hợp tài liệu kỹ thuật: Khai thác hệ thống hồ sơ thiết kế, bản vẽ thi công công nghệ của tàu DAMEN do Công ty Sông Thu cung cấp.
• Phương pháp mô hình hóa 3D (CAD/CAM): Chuyển đổi dữ liệu bản vẽ 2D sang không gian 3D, tái lập chính xác kích thước và vị trí lắp ghép của từng chi tiết kết cấu.
• Phương pháp mô phỏng động học lắp ráp: Thiết lập ràng buộc không gian, gỡ bỏ các bậc tự do của chi tiết trong môi trường lắp ráp, trích xuất chuỗi hình ảnh và dựng chuyển động mô phỏng quy trình công nghệ phục vụ bài giảng điện tử.

Nguồn dữ liệu

Nguồn dữ liệu thực hiện đề tài gồm các bản vẽ thi công chính thức của tàu DAMEN:

• Bản vẽ bố trí chung (General arrangement).
• Bản vẽ kết cấu mặt cắt dọc tàu (Construction plan longitudinal sections).
• Bản vẽ kết cấu mặt cắt boong chính và sàn đáy đôi (Construction section 114-0 Topview maindeck and tanktop).
• Bản vẽ kết cấu mặt cắt dọc tâm và các mặt cắt dọc 600, 806, 1200, 1500, 1800–3500, 2400 (Construction section 114-0 Longitudinal sections).
• Bản vẽ kết cấu mặt cắt ngang sườn 57–60, 61–63, 64–66, 67–69 (Construction sections cross section frame).
• Bản vẽ kết cấu ống chân vịt mũi (Linesplan bowthruster shell).

Thiết kế và triển khai quy trình mô phỏng

Đề tài phân tích và lựa chọn các công cụ phần mềm chuyên dụng để xây dựng chương trình mô phỏng:

• AutoCAD 2004: Được sử dụng để vẽ bản vẽ công nghệ 2D và thiết kế mô hình 3D cho từng chi tiết kết cấu riêng lẻ với độ chính xác cao.
• SolidWorks 2006: Đóng vai trò hạt nhân trong việc lắp ráp và tạo chuyển động mô phỏng:
  • Dữ liệu file bản vẽ 3D từ AutoCAD (.dwg) được nhập (import) vào SolidWorks và chuyển đổi thành tệp chi tiết (.sldprt) theo đơn vị milimét (mm).
  • Trong phân hệ Assembly, các chi tiết được gán các ràng buộc hình học (Mate) gồm: trùng nhau (Coincident), song song (Parallel), vuông góc (Perpendicular), tiếp xúc (Tangent), đồng tâm (Concentric) nhằm loại bỏ 6 bậc tự do (3 bậc tịnh tiến và 3 bậc quay).
  • Sử dụng lệnh Exploded View để quy định hướng, khoảng cách tháo và lắp chi tiết.
  • Sử dụng Animation Wizard trong cửa sổ Animation để thiết lập xoay trục, lắp ráp từng chi tiết thành khối và xuất kết quả dưới dạng video clip (.avi) hoặc chuỗi ảnh bitmap (.bmp).
• Macromedia Flash MX: Nhập chuỗi ảnh bitmap từ SolidWorks để xây dựng các đoạn movie clip động, tích hợp hệ thống nút lệnh điều khiển (Play, Stop, Next) tạo giao diện bài giảng điện tử tương tác.

Phần mềm	Định dạng đầu vào	Định dạng đầu ra	Vai trò trong quy trình
AutoCAD 2004	Dữ liệu bản vẽ 2D	File bản vẽ 3D (.dwg)	Thiết kế mô hình 3D từng chi tiết kết cấu
SolidWorks 2006	File .dwg AutoCAD	File Part (.sldprt), ảnh .bmp, video .avi	Lắp ráp Assembly, gán ràng buộc, Exploded View, mô phỏng Animation
Macromedia Flash MX	Chuỗi ảnh .bmp	File Movie Clip / Flash tương tác	Xây dựng bài giảng điện tử, tích hợp nút điều khiển quy trình

Nội dung chính theo từng chương

Chương I: Đặt vấn đề

Chương I trình bày tổng quan sự phát triển của ngành công nghiệp đóng tàu Việt Nam, mục tiêu hiện đại hóa công nghệ đóng mới tàu đến 100.000 DWT và sửa chữa tàu đến 400.000 DWT vào năm 2010. Tác giả xác định phạm vi nghiên cứu tập trung vào tổng đoạn mũi tàu DAMEN do đây là khu vực kết cấu phức tạp, chịu lực va đập lớn của sóng nước và tập hợp đầy đủ các dạng kết cấu cơ bản (sườn boong, đà ngang, sườn mạn, vách lửng, vách chống va, boong chính).

Chương này cũng tổng hợp lý thuyết quy trình công nghệ chế tạo tàu vỏ thép qua các bước: chuẩn bị nguyên liệu, nhân công, máy móc thiết bị (máy cắt, máy lốc, máy chấn, máy hàn), công tác phóng mẫu cổ điển, chế tạo dưỡng mẫu, cắt, uốn, chế tạo cụm chi tiết, phân đoạn phẳng, phân đoạn khối và tổng đoạn. Đồng thời, chương I tiến hành phân tích các phần mềm ứng dụng (Flash, AutoCAD 2004, SolidWorks 2006, HTML, FrontPage, PHP, ASP, 3D Max, Solid Edge) để lựa chọn giải pháp phối hợp giữa AutoCAD, SolidWorks và Flash.

Chương II: Xây dựng cơ sở dữ liệu

Chương II tập trung xây dựng hệ thống cơ sở dữ liệu phục vụ mô phỏng tổng đoạn 8 (từ sườn 64 đến sườn 70) và 4 sườn 60–63 thuộc tổng đoạn 7 tàu DAMEN với các thông số:

• Kích thước bao tổng đoạn: Dài 6000 mm $\times$ Rộng 7793 mm $\times$ Cao 5500 mm.
• Khoảng cách giữa các sườn: 600 mm.

Bộ phận kết cấu	Quy cách và thông số kỹ thuật
Sống mũi	Thép thỏi dày 30 mm; hai tấm tôn bao hai bên dày 13 mm
Mặt sàn mũi	MSM900 (dày 10 mm), MSM1500, MSM2100 (S/P), MSM3400-S, MSM4300-P, MSM4800, TS2700 (64-M P/S), BS4100, TD8 BS4100 (dày 8 mm)
Vách chống va 64	Vách kín nước, tôn sát đáy dày 9 mm, tôn bên trên dày 8 mm, nẹp vách cách nhau 600 mm quy cách HP180x9, HP140x8
Vách ngang 60	Vách kín nước, tôn sát đáy dày 9 mm, tôn trên dày 8 mm, nẹp vách cách nhau 600 mm quy cách HP180x9, HP140x8 liên kết qua mã
Các sườn thường (61, 62, 63, 65, 66, 67)	Quy cách thép hình HP160x8, liên kết với vỏ nẹp dọc và đà ngang bằng mã, hàn trực tiếp vào tôn mạn
Ống chân vịt mũi	Nằm tại vị trí sườn 61, 62, 63, liên kết với vách dọc qua viền đỡ và hàn trực tiếp với đà ngang đáy 61, 62, 63
Mặt cắt dọc tâm	Chiều dày 8 mm, bị đứt tại các vách, hàn trực tiếp vào vách

Tác giả chuẩn hóa hệ thống ký hiệu quy ước trong bản vẽ thi công (TD: tổng đoạn, TVN: tôn vách ngang, VDT: vách dọc tâm, NEP: nẹp gia cường, XDB: xà dọc boong, XN: xà ngang, MSM: mặt sàn mũi, GC: gia cường, NN: nẹp ngang, NX: nẹp xiên, TS: tôn sàn). Toàn bộ chi tiết được vẽ 3D trên AutoCAD 2004, chuyển sang định dạng .sldprt của SolidWorks 2006, thực hiện gán ràng buộc trong môi trường Assembly, tách chi tiết bằng Exploded View và kết xuất chuỗi dữ liệu ảnh bitmap trong môi trường Animation.

Chương III: Xây dựng quy trình chế tạo các đối tượng cho bài giảng điện tử

Chương III xây dựng chi tiết quy trình công nghệ chế tạo bệ lắp ráp, cụm chi tiết, phân đoạn phẳng, phân đoạn khối và tổng đoạn mũi:

• Xây dựng bệ lắp ráp: Chuẩn bị mặt bằng, 48 cọc bê tông; 6 cây thép chữ I ($200\times 90\times 10\times 14\text{ mm}$, dài 11 m); 17 cây thép chữ I ($125\times 75\times 7\text{ mm}$, dài 8 m, đặt vuông góc với khoảng cách 600 mm); cột bệ bằng thép dày 30 mm, khoảng cách 500 mm. Yêu cầu khe hở giữa kết cấu gia công với tôn vỏ không vượt quá 2 mm.
• Chế tạo cụm chi tiết:
  • Sườn đáy 61: Do bị đứt tại vách dọc tâm nên chia thành 2 cụm chi tiết. Cụm bên trái (Port) cẩu chi tiết tôn mặt 677, đặt các nẹp 658, 660, 662, 664, hàn đính, KCS kiểm tra, hàn cố định và nắn phẳng. Cụm bên phải (Starboard) cẩu chi tiết 688, đặt nẹp 654, 656, hàn đính, hàn cố định và kiểm tra KCS. Quy trình áp dụng tương tự cho sườn đáy 62, 63, 65, 66, 67.
  • Sườn boong 66: Cẩu tôn vách 841, vạch dấu, lắp nẹp 873 và 877, hàn đính, KCS kiểm tra, hàn cố định, nắn phẳng và nghiệm thu.
• Chế tạo phân đoạn phẳng:
  • Vách ngang 60: Cẩu các tấm tôn 253, 254, 953, 954 lên bệ, chọn tấm 254 làm chuẩn, cố định mã ghim, ghép mép các tấm còn lại. Vạch dấu và lắp đặt hệ thống nẹp, thanh gia cường (các chi tiết 241, 251, 243, 249, 338, 340, 245, 247, 348, 342, 350, 354, 352, 346, 344), kiểm tra KCS, hàn cố định, cẩu lật hàn mặt sau và sơn lót chống rỉ.
  • Vách chống va 64: Cẩu các tấm tôn 2088 (làm chuẩn), 2110, 2132, 2131; duy trì khe hở 1–2 mm; hàn giáp mép; vạch dấu lắp nẹp khỏe 624, 626 và nẹp thường 628, 630 (khoảng cách 600 mm, sai lệch vị trí cho phép $\pm 1\text{ mm}$).
  • Vách dọc tâm (sườn 64 đến mút mũi): Trải tôn 1144 (làm chuẩn), ghép tấm 1119 và 1143 bằng mã răng lược (khoảng cách 250 mm, sai lệch mép $\le 2\text{ mm}$); hàn tự động 2 mặt giáp mép không vát mép đối với tôn dày 9 mm; vạch dấu lắp nẹp khỏe 756 và nẹp 754, 752.
  • Các phân đoạn phẳng khác: Quy trình chế tạo boong chính (vách 64 đến mũi), tôn sàn 2700-S, tôn sàn 2700-P và tôn sàn 4100.
• Chế tạo phân đoạn khối và tổng đoạn:
  • Chế tạo phân đoạn khối thứ I (từ vách 60 đến vách chống va 64) và phân đoạn khối thứ II (từ vách chống va 64 đến mút mũi).
  • Lắp ráp tổng đoạn mũi: Hợp nhất các phân đoạn phẳng và phân đoạn khối trên bệ lắp ráp theo đường vạch dấu; tiến hành lắp ráp và hàn tôn vỏ; kiểm tra tổng thể và xử lý khuyết tật mối hàn theo quy định của đăng kiểm.

Chương IV: Thảo luận kết quả và đề xuất ý kiến

Chương IV thảo luận về kết quả đạt được trong việc hoàn thiện mô hình mô phỏng 3D quy trình chế tạo tổng đoạn mũi tàu DAMEN, đánh giá khả năng tích hợp mô hình vào bài giảng điện tử phục vụ giảng dạy môn học. Đồng thời, tác giả đề xuất các giải pháp nâng cao hiệu quả đào tạo chuyên ngành đóng tàu thông qua ứng dụng công nghệ thông tin.

Kết quả và đóng góp

• Kết quả kỹ thuật và số liệu cụ thể:
  • Hoàn thành bộ cơ sở dữ liệu 3D cho toàn bộ kết cấu tổng đoạn mũi tàu DAMEN kích thước $6000\times 7793\times 5500\text{ mm}$ (gồm sống mũi dày 30 mm, hệ thống sàn MSM900/1500/2100/3400/4300/4800, vách chống va 64, vách 60, vách dọc tâm, các sườn thường HP160x8 và ống chân vịt mũi).
  • Xây dựng quy trình công nghệ chi tiết từ khâu dựng bệ lắp ráp (sử dụng 48 cọc bê tông, 6 dầm I 200 dài 11 m, 17 dầm I 125 dài 8 m), gia công cụm chi tiết sườn đáy/sườn boong, chế tạo các phân đoạn phẳng (vách 60, vách 64, vách dọc tâm, mặt sàn 2700, mặt sàn 4100, boong chính) đến phân đoạn khối I, II và tổng đoạn hoàn chỉnh.
  • Xuất chuỗi hình ảnh bitmap và video mô phỏng động học lắp ghép từ SolidWorks 2006, tích hợp vào Macromedia Flash MX thành bài giảng điện tử có khả năng tương tác qua nút bấm.
  • Hiện vật bàn giao gồm: 01 đĩa CD chứa chương trình mô phỏng và tập bản vẽ thi công tổng đoạn mũi tàu DAMEN.
• Đóng góp thực tiễn: Đề tài cung cấp tài liệu mô phỏng trực quan phục vụ công tác giảng dạy và học tập môn "Công nghệ đóng và sửa chữa tàu thủy" tại Trường Đại học Nha Trang, giúp người học nắm bắt quy trình chế tạo phân đoạn, tổng đoạn tàu vỏ thép mà không bị phụ thuộc hoàn toàn vào điều kiện tham quan thực tế tại nhà máy.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

• Hạn chế của đề tài:
  • Thời gian thực hiện ngắn (3 tháng) trong khi khối lượng chi tiết kết cấu 3D lớn, tác giả không có điều kiện đi thực tế tại nhà máy trong quá trình thực hiện đồ án.
  • Phạm vi mô phỏng chỉ mới tập trung vào một phần kết cấu thân tàu là tổng đoạn mũi (tổng đoạn 8 và 4 sườn của tổng đoạn 7 tàu DAMEN), chưa bao quát toàn bộ các tổng đoạn khác như tổng đoạn đáy đôi, mạn, đuôi hay buồng máy.
  • Việc xử lý chuyển động và lập trình tương tác trên Macromedia Flash MX đòi hỏi kỹ năng chuyên sâu nên các tính năng điều khiển bài giảng còn ở mức độ cơ bản.
• Hướng mở rộng:
  • Mở rộng phạm vi dựng hình 3D và mô phỏng công nghệ cho các phân đoạn, tổng đoạn còn lại của tàu vỏ thép.
  • Nâng cấp bài giảng điện tử bằng các công cụ mô phỏng đồ họa hiện đại hơn nhằm tăng tính tương tác và độ chi tiết của hình ảnh kỹ thuật.

Giá trị tham khảo

• Đối tượng thụ hưởng:
  • Giảng viên và sinh viên ngành Kỹ thuật Đóng tàu thủy, Cơ khí tàu thuyền tại các trường đại học, cao đẳng kỹ thuật.
  • Cán bộ kỹ thuật, kỹ sư công nghệ tại các nhà máy đóng tàu có nhu cầu tham khảo quy trình phân chia và lắp ráp phân đoạn, tổng đoạn tàu vỏ thép.
• Nội dung tham khảo trọng tâm:
  • Quy trình công nghệ lắp ráp và thông số kỹ thuật kết cấu tổng đoạn mũi tàu DAMEN (trình tự lắp sườn đáy, vách chống va, vách dọc tâm, bệ lắp ráp).
  • Phương pháp phối hợp công cụ CAD/CAM (AutoCAD 2004, SolidWorks 2006, Flash MX) để chuyển đổi bản vẽ thi công 2D thành mô hình mô phỏng lắp ráp 3D trực quan.

Câu hỏi thường gặp

1. Đề tài lựa chọn đối tượng kết cấu nào để xây dựng chương trình mô phỏng?
Đề tài lựa chọn tổng đoạn 8 (tổng đoạn mũi từ sườn 64 đến sườn 70) kết hợp với 4 sườn (60, 61, 62, 63) thuộc tổng đoạn 7 của tàu DAMEN do Công ty Sông Thu đóng mới. Tổng đoạn có kích thước bao Dài $6000\text{ mm} \times$ Rộng $7793\text{ mm} \times$ Cao $5500\text{ mm}$, khoảng cách giữa các sườn là $600\text{ mm}$.

2. Quy trình xử lý phần mềm để tạo bài giảng điện tử mô phỏng được thực hiện như thế nào?
Quy trình gồm 3 bước: Đầu tiên vẽ mô hình 2D và 3D từng chi tiết trên AutoCAD 2004, sau đó xuất tệp .dwg sang SolidWorks 2006 chuyển thành dạng .sldprt để thực hiện lắp ráp (Assembly), gán ràng buộc (Mate), phân rã (Exploded View) và tạo chuyển động xuất ảnh bitmap (.bmp) hoặc video (.avi) qua Animation; cuối cùng nhập dữ liệu ảnh vào Macromedia Flash MX để lập trình nút lệnh điều khiển tạo bài giảng tương tác.

3. Bệ lắp ráp tổng đoạn mũi tàu DAMEN được cấu tạo từ những thành phần vật tư nào?
Bệ lắp ráp được cấu tạo từ 48 cọc bê tông bố trí theo khoảng cách hàng ngang bằng 2 lần khoảng sườn, 6 cây thép chữ I quy cách $200\times 90\times 10\times 14\text{ mm}$ dài 11 m hàn cố định lên cọc bê tông, 17 cây thép chữ I quy cách $125\times 75\times 7\text{ mm}$ dài 8 m đặt vuông góc cách nhau 600 mm, và hệ thống cột bệ bằng thép dày 30 mm đặt cách nhau 500 mm.

4. Yêu cầu kỹ thuật và dung sai lắp ráp đối với phân đoạn phẳng vách chống va 64 và vách dọc tâm là gì?
Đối với vách chống va 64, khe hở giữa các tấm tôn trải là $1 \div 2\text{ mm}$, khoảng cách giữa các nẹp là $600\text{ mm}$, sai lệch vị trí kết cấu so với lý thuyết là $\pm 1\text{ mm}$. Đối với vách dọc tâm, các tấm tôn được cố định bằng mã răng lược cách nhau $250\text{ mm}$, độ sai lệch giữa hai mép tôn không vượt quá $2\text{ mm}$, áp dụng hàn tự động 2 mặt giáp mép không vát mép cho tôn dày $9\text{ mm}$.

Kết luận

Đồ án tốt nghiệp của tác giả Ngô Đình Tuấn đã xây dựng hoàn chỉnh quy trình công nghệ và chương trình mô phỏng 3D chế tạo tổng đoạn mũi tàu DAMEN phục vụ biên soạn bài giảng điện tử môn "Công nghệ đóng và sửa chữa tàu kim loại". Thông qua việc kết hợp các phần mềm AutoCAD 2004, SolidWorks 2006 và Flash MX, đề tài đã trực quan hóa toàn bộ quá trình chế tạo bệ lắp ráp, cụm chi tiết, phân đoạn phẳng, phân đoạn khối đến tổng đoạn mũi hoàn chỉnh. Kết quả của đề tài cung cấp học liệu phục vụ công tác đổi mới phương pháp giảng dạy chuyên ngành Đóng tàu thủy tại Trường Đại học Nha Trang.

Trích đoạn nội dung tài liệu

ĐẶT VẤN ĐỀ 1.1 Giới thiệu chung về ngành công nghiệp tàu thủy việt nam. Trong những năm gần đây ngành công nghiệp tàu thủy Việt Nam phát triển một cách vượt bậc về mọi mặt từ đóng mới, sửa chữa, vận tải cho đến dịch vụ. Hoạt động sản xuất kinh doanh năm 2006 của tổng công ty công nghiệp tàu thuỷ việt nam đạt mức tăng trưởng cao. Bên cạch đó ngành không ngừng nâng cấp mở rộng đầu tư chiều sâu các nhà máy sẵn có, xây dựng một số nhà máy mới và các cơ sở vệ tinh, hợp lý hoá cơ cấu sản xuất và kinh doanh.

Mục tiêu của ngành là làm sao trong trong những năm tới chúng ta phải tự sửa đồng bộ ( cả vỏ, máy, điện, điện tử, điều kiển tự động…) các loại Đề Tài Tốt Nghiệp : Ngô Đình Tuấn - 11 - tàu có trọng tải đến 50000DWT và tự đóng mới tàu có trọng tải trên 50000DWT, tàu khách tàu công trình, tàu du lịch dàu khí, giàn khoan dầu khí, tàu đánh cá xa bờ, tàu chế biến hải sản, các đoàn tàu đẩy trên sông và ven biển, tàu tuần tra, tàu quân sự thông dụng….Đến năm 2010 hoàn thành việc xây dựng các cơ sở đóng mới, đầu tư hoàn chỉnh công nghệ, thiết bị đóng và sửa chữa tàu lên mức hiện đại trong khu vực nâng cao tỷ lệ nội địa hoá trong ngành lên 60 đến 70%. - Mục tiêu đến năm 2010: Đóng mới tàu đến 100000DWT, sửa chửa tàu đến 400000DWT, chế tạo và lắp ráp được các thiết bị vật tư cho ngành CNTT - Tổng công ty cần tìm đối tác nước ngoài là những tập đoàn, công ty của các nước có kỹ thuật đóng tàu cao để thiết lập các dự án liên doanh xây dựng các nhà máy đóng tàu với công nghệ tiên tiến.2 Nội dung và giới hạn vấn đề nguyên cứu  .Nội dung “ sử dụng phần mềm mô phỏng một số đối tượng phục vụ cho việt biên soạn bài giảng điện tử mô công nghệ đóng sửa tàu kim loại ” các đối tượng mô phỏng là các chi tiết, cụm chi tiết, phân đoạn, tổng đoạn của tàu DAMEN. Tất cả các quá trình chế tạo các đối tượng đều được mô phỏng dưới dạng 3D đó là nội dung của vấn đề nguyên cứu Để thực hiện đề tài này em chọn tổng đoạn 8 (tổng đoạn mũi từ sườn 60 đến sườn 70) của tàu DAMEN.  Lý do chọn tổng đoạn mũi làm chương trình mô phỏng Chúng ta đã biết bộ phận mũi tàu là bộ phận tiên phong của thân tàu khi hoạt động trong nước, chính vì vậy mà tất cả các chi tiết ở phần mũi phải đủ cứng, có khả năng chịu đựng va đập của nước, của vật thể lạ có thể xuất hiện bất kỳ khi tàu hoạt động trong nước.

Sống mũi có tác dụng rẽ nước, mở đường tàu đi do vậy kết cấu phải có dạng thoát nước, ít có nguy cơ tạo sức cản lớn. Chính vì vậy mà trong thiết kế đóng mới, sửa chữa phần mũi tàu được quan tâm đặt biệt hơn. Hơn nữa tổng đoạn mũi còn có tất cả các kết cấu cơ bản: các sườn ngang boong, đà ngang, các sườn mạn, vách Đề Tài Tốt Nghiệp : Ngô Đình Tuấn - 12 - lững, vách chống va, boong chính. Đó là lý do em chọn tổng đoạn này làm chương trình mô phỏng.2 Tìm hiểu quy trình chế tạo tổng đoạn tàu vỏ thép Phân đoạn là bộ phận công nghệ cuối cùng của thân tàu thuỷ hoặc của một kết cấu riêng biệt của thân tàu thuỷ (đáy, mạn, boong vv… ).

Có hai loại phân đoạn: - Phân đoạn phẳng : phẳng có khung xương theo một hướng hoặc theo hai hưóng, ví dụ các vách ngang, sàn ; dập gân, phẳng không có khung xương hoặc có khung xương cắt ngang các dập gân, ví dụ vách dọc, vách ngang; cong một chiều có khung xương chủ yếu về một hướng hoặc khung xương chữ thập, ví dụ: mạn, boong; đường cong thay đổi ví dụ: mạn - Phân đoạn khối : có chu vi là đường thẳng như hầm, thùng chứa lớn, khoang cách ly; có đường bao cong như phân đoạn đáy, phân đoạn mũi, lái; tầng của thượng tầng; bệ máy lớn Khi chế tạo bất cứ một phân đoạn nào chúng ta đều trải qua các bước sau 1.1 Chuẩn bị sản xuất 1. Chuẩn bị nguyên liệu : Nguyên liệu được dùng trong công nghiệp đóng tàu thuỷ thường là thép tấm, thép hình. Các vật liệu này sau khi chuyển tới nhà máy, chúng được xắp xếp sao cho hợp lý nhất tiết kiệm được diện tích của kho. Thép dùng đóng tàu phải đảm bảo các thông số kỹ thuật sau - Đảm bảo sức bền cơ lý tính với chảy = 235 ÷ 390 N/mm2, kéo = 400 ÷ 650 N/mm2 - Chịu đựng được các hiện tượng nứt giòn ở nhiệt độ 00 C hoặc thấp hơn đến 400 C - Tính năng hàn tốt ở mọi nhiệt độ môi trường xung quanh.

- Có khả năng gia công nguội mà không bị giảm đi nhiều cơ tính của nó sau khi đã biến dạng dẻo, và không cần phải gia công nhiệt trở lại. Đề Tài Tốt Nghiệp : Ngô Đình Tuấn - 13 - - Khả năng chống rỉ tốt trong môi trường nước bẩn. - Có sức bền mỏi tốt trong môi trường rỉ, đặc biệt mỏi ở chu kỳ thấp của các mối hàn. - Giá cả hợp lý.

 Nắn phẳng thép tấm và thép hình Mục đích của công tác nắn phẳng nhằm: a. Loại trừ các chỗ lồi lõm trên bề mặt tấm do việc làm nguội không đồng đều trong quá tình nhiệt luyện, cán thép hoặc do việc vận chuyển bốc xếp. Loại trừ ứng suất dư còn lại trong vật liệu. Loại trừ một thành phần các oxyt sắt bám trên bề mặt tấm sau một thời gian nằm ngoài trời.

 Đánh sạch Mục đích của việc đánh sạch là loại trừ các oxyt sắt, dầu mở và các tạp chất bẩn khác bám trên bề mặt nguyên liệu. Một số phương pháp đánh sạch: phương pháp cơ học như dùng các dụng cụ cầm tay búa gõ rỉ, bàn chải thép, dũi, búa hơi hay dùng phương pháp phun cát ; phương pháp xử lý nhiệt nguyên lý của phương pháp này là dùng ngọn lửa oxy-axêtylen đốt nóng bề mặt nguyên liệu. Nhìn chung hiện nay phương pháp cơ học được các nhà máy sử dụng nhiều nhất. Chuẩn bị nhân công.

Tùy thuộc vào khối lượng công việc, tiến độ giao hàng theo hợp đồng, máy móc thiết bị tại công ty và quy trình công nghệ quyết định đến lượng nhân công và đội ngũ cán bộ kỹ thuật cho quá trình sản xuất. Công nhân phải đảm bảo đủ số lượng, trình độ tay nghề trước khi gia công. Cán bộ kỹ thuật phải có trình độ chuyên môn và kinh nghiệm. Hình: máy cắt gas bán tự động Đề Tài Tốt Nghiệp : Ngô Đình Tuấn - 14 - 3.

Chuẩn bị máy móc thiết bị phục vụ cho quá trình sản xuất: Máy cắt gas Máy cắt gas gồm có máy tự động và máy bán tự động: tùy theo điều kiện công việc cụ thể mà chúng ta dùng loại máy nào sao cho phù hợp nhất. - Máy cắt gas bán tự động là loại máy cắt được điều chỉnh bằng tay. Khi hoạt động máy cắt được đặt trực tiếp bề mặt kim loại hoặc được đặt trên các đường ray di động được. Nhược điểm là máy cắt này chỉ cắt vật liệu theo một đường thẳng.

Khi cắt các đường cong thường phải thay đổi hướng bằng tay. - Máy cắt tự động là máy cắt mà tất cả các hoạt động Hình: máy cắt tự động của nó đều được điều khiển bằng máy. Ngày nay trên thế giới đã xuất hiện những loại máy cắt hiện đại hơn, có thể điều khiển từ xa công việc châm lửa cho mỏ cắt, có thể thay đổi khoảng cách giữa mỏ cắt và vật liệu cắt một cách tự động, có thể hãm máy cắt một cách tự động khi có sự cố và nhất là có thể kiểm tra được ngọn lửa cắt từ xa. Tất cả số liệu về chi tiết được ghi vào cuộn băng nhờ máy ghi đặc biệt  Máy lốc tôn: có hai loại  Máy lốc kín có kết cấu vững chắc, có chiều dài làm việc của các trục cán từ 8 ÷15 m, có thể cán các tấm dày từ 25 ÷ 50 mm tùy thuộc vào độ lớn của trục cán.

Máy cán này dùng để cán các tấm tôn bao mạn và boong tàu, nó chỉ cán tới góc 1800. Máy cán này còn sử Hình: máy lốc hở dụng rộng rãi cho việc gấp mép tấm hoặc dập gân các vách không có gia cố bằng thép hình. Đề Tài Tốt Nghiệp : Ngô Đình Tuấn - 15 -  Máy lốc hở cho khả năng nâng một đầu trục và tháo một trong hai ổ đỡ ở đầu trục khi cần thiết lấy vật uốn được cán tròn ra. Có thể dùng máy cán hở vào việc uốn hình côn.

 Máy chấn tôn Máy chấn tôn có thể thực hiện các công việc gấp khúc tấm, hạ mép tấm, dập gân tấm, dập các gai phồng… Máy chấn tôn có thể là máy chấn cơ khí Hình: máy chấn tôn hoặc máy chấn thủy lực, hiện nay được dùng rộng rãi là máy chấn thủy lực vì nó có kích thước nhỏ gọn, làm việc êm và tạo ra lực chấn lớn  Máy hàn Hiện nay phương pháp liên kết các chi tiết được dùng chủ yếu trong ngành đóng tàu là phương pháp hàn. Do vậy công nghệ hàn hiện nay được quan tâm đặc biệt hơn hết nhằm nâng cao chất lượng. Hiện nay có rất nhiều phương pháp hàn khác nhau - Hàn hơi Thiết bị hàn hơi cho nhiệt độ khoảng 3200 0C. Thiết bị hàn hơi về cơ bản không khác nhiều so với thiết bị cắt hơi thủ công bao gồm nguồn hơi đốt, ống cao su dẫn hơi, mỏ hàn và que hàn.

Phương pháp này không phù hợp cho việc chế tạo chi tiết, phân đoạn, tổng đoạn nhưng phù hợp cho việc chế tạo trang thiết bị trên tàu, còn trong trường hợp sửa chửa phương pháp này chỉ phù hợp trong một số trường hợp cụ thể mà thôi. - Hàn điện hồ quang Các phương pháp hàn điện hồ quang  Hàn hồ quang hở.  Hàn hồ quang trong khí bảo vệ.  Hàn hồ quang dưới chất trợ dung.

 Hàn điện xỉ. Đề Tài Tốt Nghiệp : Ngô Đình Tuấn - 16 - Nhìn chung phương pháp này phù hợp cho việc chế tạo chi tiết, cụm chi tiết, phân đoạn, tổng đoạn, lắp ráp trên triền, trang thiết bị cũng như việc sửa chửa khắc phục sự cố nhưng lạc hậu.  Hàn điện hồ quang dưới chất trợ dung Đây là một phương pháp hàn hiện đại, có năng suất hàn cao, được sử dụng rộng rãi trong ngàng đóng tàu.