Sự phát triển nhanh chóng các loại tàu thuyền composite FRP, hiển nhiên xuất phát từ những ưu điểm hơn hẳn của loại vật liệu này so với các loại vật liệu khác (gỗ, thép, nhôm,.v.v…) nếu đánh giá một cách tổng hợp. Tuy nhiên cũng cần lưu ý rằng sự so sánh ở đây chỉ hợp lý đối với các loại tàu cỡ nhỏ thường với chiều dài dưới 100 foot, bởi lẽ với các tàu lớn hơn thì FRP lại không thích hợp vì nhiều lý do khác nhau.
Sau đây chúng ta phân tích những ưu, nhược điểm cụ thể về các mặt của FRP đối với các loại tàu thuyền cỡ nhỏ so với các vật liệu đóng tàu khác.
I. CHỊU ĐƯỢC MÔI TRƯỜNG BIỂN:
Rất phù hợp với môi trường biển: không sét gỉ, không bị ăn mòn khi hoạt động lâu dài trong môi trường nước và không khí biển. Nó cũng không bị ảnh hưởng với nhiều chất ô nhiễm môi trường có ở song và cầu cảng. Tuy nhiên đáy tàu vẫn phải sơn chống hà giống như tàu gỗ và thép khi hoạt động ở vũng nước mặn hoặc nước lợ.
II. NHE:
Nếu thiết kế và thi công đúng tiêu chuẩn thì tàu FRP nhẹ tương đương với tàu nhôm và chỉ bằng khoảng 50% trọng lượng tàu gỗ hoặc thép cùng cỡ. Ưu điểm này cho phép tăng sức chở của tàu.
III. SỨC BỀN CAO:
Sức bền của FRP cao so với trọng lượng của nó. Ảnh hưởng của môi trường biển đến đặc tính vỏ tàu, trong điều kiện hoạt đọng lâu dài là nhỏ. Có những tàu sau 5 năm hoạt động trọng lượng vỏ tàu dường như không thay đổi (vì ít hà bám) và vẫn đảm bảo tốc độ tàu.
a.Về độ cứng vững:
Thông thường MFP có môđun đàn hồi thấp dưới 1 x 106 PSI, trong khi thép là 30 x 106 PSI và nhôm là 10 x 106 PSI. Nếu sử dụng tỷ lệ sợi thủy tinh cao thì mô đun đàn hồi của FRP có thể lên đến 6 x 106 PSI. Tuy nhiên nó vẫn đáp ứng được sức bền vỏ tàu cỡ nhỏ, nhưng có nhược điểm là trong thực tế khó không chế được mức độ sai lệch trọng lượng.
b.Về sức bền vỏ tàu:
Tuy sức bền cơ bản của FRP vẫn thỏa mãn sức bền của cấu trúc vỏ tàu nhưng sức bên mỏi thấp hơn kim loại. Cho nên cần xem trong thiết kế và lựa chọn tải trọng và hệ số an toàn hợp lý. Một vấn đề cần lưu ý them là tại các vị trí tập trung ứng lực như góc hầm hàng và mặt boong hoặc các chỗ giao tuyến, các chỗ xẻ chữ V, v.v…cần phải có cấu trúc cứng vững hợp lý. Một điều nữa là vật liệu FRP khi chịu tải cao và lâu dài thì thường gây cho người ta cảm giác lo ngại mặc dù cấu trúc của tàu đã được tính toán đủ sức bên đáp ứng được tải trọng của nó.
c.Về cấu trúc:
Nói chung vỏ tàu FRP đều được đúc thành một cấu trúc liên hoàn để boong tàu, cabin, nóc cabin tránh các loại mối nối, ghép. Do đó cấu trúc tàu trở thành cứng vững, đảm bảo độ kín nước, v.v…Đây cũng là ưu điểm hơn tàu gỗ.
4. CHỊU HÓA CHẤT:
Tàu FRP không bị tác động bởi muối hoặc các hóa chất trong môi trường biển. Nó cũng không thể bị ảnh hưởng của hiện tượng điện phân. Đây là ưu điểm hết sức cơ bản đảm bảo tuổi thọ của vỏ tàu và thắng thế so với vật liệu thép. Có thể nói FRP là vật liệu số một thích hợp cho môi trường khí hậu biển và nước biển về mặt chịu hóa chất và thời tiết.
5. TẠO DÁNG VÀ THIẾT KẾ THUẬN LỢI:
Đặc tính của vật liệu FRP cho phép thực hiện đúc các hình dáng phức hợp một cách dễ dàng và kinh tế. Bằng cách chọn các loải vải sợi thủy tinh gia cường phù hợp, sắp xếp sợi thủy tinh theo chiều chịu ứng lực tối đa, các nhà thiết kế dễ dàng định ra các cấu trúc phù hợp, tối ưu về sức bền, trọng lượng và kinh tế. Ưu điểm này hơn hẳn tàu kim loại và gỗ.
6. TÍNH ĐÀN HỒI - DẺO:
Mô đun đàn hồi thấp của FRP làm cho nó có tính dẻo dai, đàn hồi do đó có khả năng chịu va đập. Đặc tính này được ứng dụng trong thiết kế những chỗ mà sự sai lệch bị giới hạn.
7. KHUÔN VÀ MÀU SẮC:
Khuôn được làm từ chính FRP. Màu sắc được phan gay vào lớp gelcoal làm mặt ngoài vỏ tàu. Cho phép tạo dáng vỏ tàu với các loại màu sắc đa dạng dễ dàng. Màu sắc bền, không phải sơn phủ sau nhiều năm tháng. Tuy nhiên màu sắc vẫn có thể phai màu hoặc bạc phấn, nên cũng có thể sơn trang trí lại sau một thời gian sử dụng.
8. DAO ĐỘNG:
Do đô mun đàn hồi thấp, tính đàn hồi của FRP có thể dẫn đến cấu trúc bị dao động nếu như độ cứng vững không được thiết kế một cách chuẩn mực, nhất là khi hệ thống máy và chân vịt tác động qua lại với nhau. Tính dẻo của FRP cũng dễ tạo cảm giác dao động.
9. CHỐNG CỌ SÁT:
Khả năng chống cọ sát của tàu FRP kém hơn các tàu kim loại, nhưng tốt hơn tàu gỗ. Vì vậy tất cả những nơi có khả năng bị tác động của lực ma sát thì đều phải trang bị đệm chống va đập hoặc các tấm chắn chống xây xước giống như tàu gỗ.
10. GIÁ THÀNH:
Nếu tính giá cả trên đơn vị trọng lượng tàu, thì tương đối cao so với tàu gỗ và thép cùng cỡ, bởi vì tàu FRP nhẹ hơn, nhất là khi chỉ chế tạo một tàu mẫu hoặc một số loại vỏ tàu FRP. Thế nhưng nếu tính đầy đủ khấu hao khuôn và thiết kế, trong điều kiện sản xuất seri vỏ tàu FRP, thì tổng giá thành của một tàu FRP chỉ cao hơn một chút so với tàu gỗ và thép cùng cỡ. Còn so với tàu nhôm, nếu sản xuất hàng loạt với cỡ tàu lớn thì giá thành thấp hơn và nếu sản xuất với số lượng hạn chế thì giá thành tàu FRP vẫn có thể cạnh tranh được.
Tuy nhiên, xết về tổng thể kể cả những lợi ích trong sử dụng như chi phí sửa chữa và bảo trì thấp, tuổi thọ tương đương, thì giá trị sử dụng của tàu FRP hoàn toàn cạnh tranh được với các loại tàu gỗ, thép, nhôm cùng cỡ.
11. TUỔI THỌ TÀU:
Theo đánh giá của Cơ quan kiểm tra thuộc Hải quân Mỹ và Cơ quan tuần tra bờ biển thì các tàu cỡ nhỏ sau 20 năm sử dụng vẫn có chất lượng tốt. Nếu thiết kế, thi công, bảo dưỡng, bảo trì và sử dụng đúng kỹ thuật, đảm bảo kết cấu cứng vững đúng kỹ thuật thì nói chung tuổi thọ của tàu FRP là lâu bền.
12.SỬA CHỮA:
Tàu FRP cho phép sửa chữa rất dễ dàng. Trừ khi xảy ra những sự cố, nhìn chung công việc sửa chữa không nhiều. Do đó chi phí sửa chữa thấp.
13. CHI PHÍ BẢO TRÌ:
Vì FRP không sét gỉ cho nên chi phí bảo trì, bảo dưỡng thấp, đặc biệt rất thấp nếu là tàu nhỏ. Tàu FRP nói chung không phải sơn phủ định kỳ như tàu thép, không phải cạo hà, sơn lườn tàu như tàu gỗ. Có chăng là chỉ sơn vá những chỗ bị xây xước khi bị va chạm cọ sát, hoặc khi màu sắc bị bạc nhiều muốn sơn lại cho đẹp mà thôi.
14.TÁI SINH:
Nếu là tàu thép, nhôm sau khi hết thời gian sử dụng thì có thể làm phế liệu nấu lại để cán thành những tấm thép, nhôm tái sinh cho mục đích sử dụng thích hợp. Với tàu gỗ thì cũng chỉ tận dụng những tấm gỗ cho mục đích thông thường không đáng kể. Vật liệu FRP thuộc loại chất dẻo đóng rắn không tái sinh được như các loại nhựa nhiệt dẻo, cho nên sau khi hết thời gian sử dụng thf cũng như tàu gỗ, chỉ có thể tận dụng những tấm cho mục đích thông thường không đáng kể. Có lẽ so với tàu thép, thì đây là nhược điểm của tàu FRP và tàu gỗ, không khắc phục được.
Qua phân tích trên, ưu điểm chung nhất của tàu FRP xuất phát từ ưu điểm của vật liệu composite – thủy tinh FRP và có thể tóm tắt như sau:
* Ưu điểm: nhẹ, chắc, bền, chịu hóa chất, chịu môi trường biển, không sét gỉ, chống ăn mòn, chịu va đập và ma sát. Thiết kế, tạo dáng dễ dàng thuận lợi, màu sắc bền và đa dạng. Bảo trì, bảo dưỡng, sửa chữa dễ dàng, chi phí thấp, tuổi thọ lâu bền, giá cả cạnh tranh được với các vật liệu đóng tàu khác cùng cỡ.
* Nhược điểm chính: Chỉ phù hợp với các tàu cỡ nhỏ và không tái sinh được. Tàu composite lớn nhất hiện nay trên thế giới có chiều dài 180foot (khoảng 54m) nhưng rất ít.
Trích sách "COMPOSITE SỢI THỦY TINH VÀ ỨNG DỤNG" của tác giả Nguyễn Đăng Cường
