Small Catamaran Research Vessels

Tàu nghiên cứu hai thân nhỏ Các tàu hai thân thương mại đã phát triển ổn định từ 35 đến 40 năm gần đây, áp dụng sự cải tiến không ngừng của bộ tiêu chuẩn của Đăng kiểm Nauy. Hàng trăm tàu thương mại hai thân đã được đóng và tiếp tục được đóng trên khắp thế giới, chủ yếu dựa trên các tiêu chuẩn của Nauy, Pháp, Úc. Sau một vài thế hệ, tàu hai thân đã phát triển tới mức nhẹ nhất, mạnh nhất và nhanh nhất trong lịch sử của nó. Nhiều thế kỉ trước, người ta đã nhận thấy rằng tàu hai thân cần ít nhân lực bốc dỡ hơn(???) (catamarans make poor freighters). Các hướng thiết kế gần đây thường chú trọng vào một trong các dạng sau: tốc độ cao, semi-planing, phà chở khách (được tiếp nhiên liệu hàng ngày), hay các tàu (.....) Phần đầu tiên của chương này giới thiệu ngắn gọn về lịch sử tàu hai thân. Phần tiếp theo giới thiệu các đặc tính quan trọng nhất, các thông số (.....)

Thời kỳ khởi đầu – Tàu hai thân của người Pô-li-nê-di Tàu hai thân ngày nay là hậu duệ trực tiếp của tàu buồm của người Pô-li-nê-di đã phát triển ở mức độ cao. Những con tàu này được sử dụng để chiếm cứ các miền đất rộng lớn ở châu Đại Dương - vùng nhiệt đới và cận nhiệt đới của Thái Bình Dương và Ấn Độ Dương (xem Canoes of Oceania của Hadden & Homell 1936, 1937, 1938). Quá trình thuộc địa hóa các vùng đất này diễn ra vòa khoảng 3000 năm trước đây, bắt đầu từ châu Á và cơ bản kết thúc ở Hawaii khoảng 1000 năm trước. Và đến năm 1774, thuyền trưởng James Cook lần đầu tiên cho thực hiện một bản thiết kế sơ lược một con tàu hai thân dài 108' (Brown, 1938). Tàu hai thân dường như còn xa lạ đối với nhiều cộng đồng ở các miền biển phía tây, nhưng là truyền thống ở phần còn lại của thế giới.

Sự phát triển của tàu hai thân ở phương Tây trong 350 năm gần đây Trong các tàu hai thân đầu tiên được đóng ở phương tây, có tàu đáy đôi của Sir William Petty đóng năm 1662 (Brown 1938). Chiếc tàu này đã đánh bại tất cả các tàu khác trong một cuộc đua tại Dublin, chứng tỏ tiềm năng tốc độ của tàu hai thân tại bán cầu Tây. Hầu hết các tàu thủy chạy bằng hơi nước thế hệ đầu tiên, trong đó có phà ở Jersy của Fulton (1812), là dạng hai thân, có guồng quay được đặt giữa các thân. Trong khi đó, trong ngành hàng hải kết cấu nối giữa các thân tàu đã được sử dụng và được biết đến dưới cái tên "cầu nối" (the bridge). Đội tàu chiến đầu tiên được trang bị máy, tàu 156' Demologos, là tàu đôi, được đóng dùng cho chiến tranh 1812. Các đội tàu hai thân vẫn còn phổ biến ở châu Mỹ, châu Âu và Úc cho tới khi chân vịt thay thế cho guồng nước, trong cuộc nội chiến nước Mỹ. Tính tổng cộng, Brown đã liệt kê ra khoảng 130 tàu hai thân lớn của phương tây trước 1938.

Western perception of catamarans shaped by Yatching

1

Kiến trúc sư hải quân tài năng Nathaniel Green Herreshoff đã thiết kế ít nhất 7 con tàu hai thân, bao gồm con tàu Amaryllis – giành ngôi quán quân trong cuộc đua kỷ niệm 100 năm thành lập Câu lạc bộ du thuyền New York năm 1876. Chiến thắng này dẫn đến việc các con tàu hai thân bị tổ chức du thuyền coi là "những con quái vật", và do đó bị loại khỏi cuộc đua của "những du thuyền đích thực" trong khoảng một thế kỷ. Từ khi Dennis Connors, với một con tàu hai thân, bảo vệ thành công cúp America trước một tàu đơn lớn gấp đôi, tàu hai thân đã được chấp nhận rộng rãi hơn ở nước Mỹ. Trong Triển lãm thuyền buồm của Miami năm ngoái (là năm nào?), lần đầu tiên số lượng multi-hull cruising vessels đã lớn gấp đôi số lượng cruising vessels truyền thống. Một sự phát triển tương tự đã bắt đầu đối với các du thuyền hai thân chạy bằng sức máy. Sự phát triển bùng nổ này cũng đã dẫn đến một xu hướng là những con tàu được thiết kế không tốt do những người thiết kế thiếu kinh nghiệm thiết kế tàu nhiều thân. Chính vì vậy việc tiến hành nghiêm túc quá trình thử nghiệm ở giai đoạn cuối cùng trở nên cần thiết. Tại nước Mỹ, trong một thập kỷ gần đây, việc sử dụng tàu hai thân chỉ giới hạn ở dạng tàu hai thân thương mại. Xu hướng phát triển thương mại ra ngoài biên giới biển đã chỉ ra rằng: đã đến thời điểm phải tối ưu hóa việc đóng một con tàu nghiên cứu hai thân để tận dụng được những lợi thế từ những đặc tính tốt của tàu hai thân. Tuy nhiên, những sai lầm trong quá khứ, như các thiết kế nặng nề của tàu nghiên cứu Riggely Warfield ( 106' LOA and 162 LT displacement) và tàu nghiên cứu Hayes của 35 năm về trước, đã làm cho những nhà nghiên cứu hải dương học tỏ ra cẩn trọng với tàu nghiên cứu hai thân. Sự quan tâm của phương Tây, vật liệu và công nghệ đã mở rộng khả năng thiết kế đối với tàu hai thân. Quá trình phát triển mang nhiều ý nghĩa nhất là vào sau Thế chiến thứ hai với sự phát triển mạnh mẽ và hiện đại hóa của các loại vật liệu: kim loại, chất dẻo, các loại sợi. Kinh nghiệm của hầu hết các nhà khoa học hàng hải lúc đó chỉ giới hạn ở khả năng thiết kế các tàu một thân kiểu truyền thống (tàu chở hàng, tàu đánh cá...). Kinh nghiệm thiết kế tàu nhiều thân của họ là rất hạn chế. Tàu nghiên cứu hai thân tỏ ra là có tiềm năng trong số những loại hữu dụng nhất nhưng lại thường xuyên bị sử dụng không hợp lý trong các hoạt động nghiên cứu về biển.

Tàu nghiên cứu hai thân Tàu hai thân đặc biệt được đánh giá cao ở khoảng 45 tới 170 feet. Ở khoảng này, tàu hai thân cho rất nhiều ưu điểm trong so sánh với các tàu truyền thống: ngắn hơn, rộng hơn, chiều chìm nông hơn và hiệu suất sử dụng nhiên liệu cao hơn. Tàu nghiên cứu Sunbird (46 feet LOA) hoạt động ở vùng ngoài của đảo Lizard, Úc, từng là một con tàu hiệu suất cao, tiện nghi, khỏe, phục vụ trên vùng có dải đá ngầm lớn (the Great Barrier Reef) và vùng biển san hô (Coral Sea). Theo trình tự, để hiểu rõ được các lợi ích lớn nhất từ dạng tàu hai thân, trước tiên chúng ta sẽ khảo sát ứng dụng của chúng ở những nơi mà chúng có được nhứng thành công thương mại lớn nhất.

2

Phà chở khách tốc độ cao và tàu du lịch hai thân đã thống trị tại rất nhiều thị trường thương mại ở nước ngoài (ngoài nước Mỹ?). Chúng có ưu điểm là: chiều chìm nông, diện tích boong rộng, hiệu suất đẩy cao, excellent seakeaping và khả năng quay trở tương đối tốt do hai thân mảnh, cách nhau một khoảng rộng và hệ thống đẩy tách biệt. Các đặc tính này rõ ràng nhấn mạnh vào excellent seakeaping hơn là khả năng chuyên chở hàng hóa. Hầu hết các phà chở khách có vùng hoạt động hẹp (short ranges) với sự tái tiếp nhiên liệu hàng ngày. Do đó tải trọng nhiên liệu giảm và cho phép tàu hai thân chạy với tốc độ từ 15 đến 50 hải lý/giờ với thiết kế thân dạng semi-planing hay wave piercing (semi-planing or wave piercing hull forms). High speeds doppler shift the encounter frequency of surface gravity waves above natural pitching resonance dramatically smoothing out the ride. Tuy nhiên, với tàu chạy đường biển dài, tải trọng nhiên liệu tăng do đó slender displacement hull shapes are favored and water plane area must be ruduced to improve seakeeping at low speed. Tàu nghiên cứu hải dương học thường có phần lớn thời gian đỗ trên biển với vận tốc gần vận tốc không và do đó không tận dụng được hiệu ứng doppler nói trên. The 73 foot DMB pearl fishing catamaran (Crowther Design #73) thông thường đậu ngoài biển trong khoảng 2 tuần. Nó thả neo trên biển trong hầu hết đời sống làm việc của nó. Do đó, thiết kế của con tàu này dựa trên dạng slender displacement hull đã được phát triển phục vụ cho đua thuyền. Nó mang 13 tấn trọng lượng của (pearl shells) và nước biển với phạm vi hoạt động 1350 hải lý, tốc độ đạt 9 đến 10 hải lý/giờ (xem Crowther, 1982). Việc thiết kế và sử dụng tàu hai thân hiện đại không giống như thiết kế và sử dụng các phương tiện bay - chủ yếu chú trọng đến độ bền/trọng lượng. Kiểm soát trọng lượng là cốt yếu cho quá trình vận hành tốt và an toàn ngoài khơi. Việc bế tắc trong ý tưởng thiết kế tàu một thân đã dẫn đến việc sản xuất một số tàu hai thân nặng một cách không cần thiết (do đó đắt) và tính năng seakeeping kém. Tải trọng nhiên liệu là tải trọng đầu tiên mà tàu phải chở. Tải trọng này, theo thứ tự, yêu cầu máy phải lớn hơn để đạt được tốc độ và tầm hoạt động (range) thiết kế, và do đó yêu cầu một lượng nhiên liệu lớn hơn, v.v.v. (..................................)

Tàu nhiều thân và sự khác biệt căn bản về tính ổn định so với tàu một thân a

Tàu hai thân có diện tích boong rộng which invite overloading

3