Trong thời điểm cả thế giới bước vào cuộc cách mạng công nghiệp lần thứ 4, ngành thiết kế và công nghệ chế tạo đã có nhiều bước tiến vượt bậc. Sự ra đời của máy quét hình học 3D, máy in 3D, trí tuệ nhân tạo… ngày càng đáp ứng những nhu cầu cần thiết trong cuộc sống. Giải mã công nghệ là một trong những nhiệm vụ quan trọng đặc ra cho các nước đang phát triển bởi có những sản phẩm chúng ta chưa thể thiết kế từ đầu, do vậy sẽ rất khó khăn để chế tạo các sản phẩm thay thế. Vấn đề đặt ra ở đây là: Khi các tàu cao tốc đang hoạt động, sử dụng chân vịt cắt mặt (Surface Piecing Propeller - SSP) gặp sự cố như gãy cánh, hầu hết chúng ta chỉ còn cách đặt hàng hãng sản xuất từ nước ngoài với giá thành cao, trong khi ngành cơ khí chế tạo đã làm chủ được công nghệ đúc, phay, CNC nhập khẩu từ các nước tiên tiến, rất cần nội địa hóa sản phẩm và tang tính linh hoạt trong khai thác.

Hiện nay, các chân vịt thông dụng đã được sản xuất đại trà và được nhiều cơ sở sản xuất trong nước triển khai. Tuy nhiên, với loại chân vịt SPP chưa sản xuất thương mại trong nước, đại đa số là nhập khẩu. Nhóm nghiên cứu nhận thấy cần có sự đầu tư nghiêm túc từ khâu thiết kế đến chế tạo nhằm rút ngắn khoảng cách kỹ thuật và công nghệ giữa trong và ngoài nước.

Trên thực tế, trong nước đã có một vài doanh nghiệp mua chân vịt này về và đã đầu tư nghiên cứu, chế tạo thử nghiệm nhưng chưa thành công, vẫn còn nhiều yếu tố chưa đáp ứng được, dẫn tới tàu cao tốc đóng xong không đảm bảo tốc độ như thiết kế. Về tài liệu hiện có cũng không phong phú như các loại chân vịt truyền thống khác, vì phần lớn các nhà cung cấp đang giấu kỹ công nghệ này.

Nhận thấy đây là việc làm cần thiết phải tập trung các nhà khoa học kết hợp với doanh nghiệp chế tạo thử nghiệm để tìm lời giải cho công nghệ đóng tàu cao tốc cỡ vừa và nhỏ cho Việt Nam, nhóm nghiên cứu mạnh dạn đề xuất thiết kế, chế tạo thử nghiệm loại chân vịt cắt mặt, lắp đặt trên các tàu khách cao tốc, các ca nô du lịch, du thuyền giải trí… Nếu được đầu tư hiệu quả, khả năng thương mại hóa là hoàn toàn có cơ sở. Cơ quan chủ trì Trường Đại học Giao thông Vận tải Hồ Chí Minh cùng phối hợp với Chủ nhiệm đề tài Nghiên cứu sinh Nguyễn Thị Ngọc Hoa thực hiện “Nghiên cứu thiết kế, chế tạo thử nghiệm chân vịt nửa nước dạng cắt mặt lắp đặt trên các phương tiện chở khách cao tốc” với mục tiêu thiết kế ngược và công nghệ chế tạo chân vịt SSP tiên tiến theo kịp xu hướng của thời đại công nghiệp 4.0.

Việc lắp đặt loại chân vịt cắt mặt cho phép cải thiện đáng kể tốc độ tàu trong khi suất tiêu hao nhiên liệu tăng không nhiều. Đây cũng là tiêu chí hàng đầu cho các nhà kinh doanh vận tải hành khách thủy, giúp cho thời gian di chuyển của khách nhanh hơn.

Nâng cao nhận thức về phân tích, lựa chọn dòng tàu cao tốc, loại thiết bị đẩy, hướng tới việc đưa ra những dòng tàu cao tốc cỡ nhỏ phù hợp với điều kiện Việt Nam, khai thác hiệu quả hơn. Tăng cường năng lực, thiết bị thí nghiệm cho nhà trường trong xu hướng nghiên cứu kết nối doanh nghiệp.

Có thể kết nối với các doanh nghiệp thiết kế, chế tạo tàu thuyền cao tốc trong nước ngay trong quá trình nghiên cứu, làm chủ công nghệ và sau này để phối hợp cùng nhau tìm ra giải pháp hoặc xây dựng một quy trình, hoặc đề ra giải pháp thiết kế chân vịt cắt mặt có hiệu suất khai thác cao hơn, giá thành thấp.

Chế tạo chân vịt thông thường được áp dụng theo phương pháp đúc kim loại trong khuôn có thể làm bằng cát hay kim loại. Kỹ năng sản xuất chân vịt đòi hỏi sự phối hợp giữa thiết kế thủy động lực học trong các tác động đa trường vật lý với quy trình sản xuất nhằm giảm thiểu các sai lệch của thiết bị đẩy thành phẩm. Chân vịt chế tạo dựa trên kỹ thuật cơ bản: Dùng khả năng điền đầy của vật liệu vào khuôn hoặc phá bỏ khuôn sau khi đúc hoàn tất. Kỹ thuật nào sử dụng là câu hỏi đặt ra cho chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật tùy thuộc vào loại chân vịt, số lượng được sản xuất, kỹ thuật hoàn thiện và kích thước cánh. Tuy nhiên, để hiểu được quy trình sản xuất một cách khái quát, phương pháp sản xuất truyền thống sẽ được mô tả trước khi phác thảo một loạt các biến thể của quy trình này.

Đề tài cơ bản đã thiết kế và chế tạo thử nghiệm thành công “Nghiên cứu thiết kế, chế tạo thử nghiệm chân vịt nửa nước dạng cắt mặt lắp đặt trên các phương tiện chở khách cao tốc”.

Nghiên cứu đã áp dụng công nghệ hiện đại để tự động hóa hoàn toàn quá trình nghiên cứu chế tạo thiết bị:

- Đáp ứng mục tiêu nghiên cứu nôi địa hóa sản phẩm. Đây là hướng đi đúng phù hợp với chủ trương công nghiệp hóa, hiện đại hóa của Đảng và Nhà nước.

- Thông qua, quá trình thực hiện đề tài. Nhóm nghiên cứu đã giải mã được loại vật liệu dùng để chế tạo chân vịt. Tìm được loại vật liệu có thành phân hóa học tương đường có sẵn trong nước để chế tạo thiết bị.

- Xây dựng được hoàn chính quá trình thiết kế ngược sản phẩm. Đi từ quá trình scan 3D mẫu chân vịt đến xử lý hình ảnh quét. Tạo mẫu 3D chân vịt, Chế tạo khuôn đúc, thực nghiệm sản phẩm sau chế tạo trong thực tế.

Có thể tìm đọc báo cáo kết quả nghiên cứu (mã số 18172/2020) tại Cục Thông tin khoa học và công nghệ quốc gia.

Đ.T.V (NASATI)