Ch¬ng III
Ph¬ng ph¸p sö dông ®Æc tÝnh trong qu¸
tr×nh khai th¸c hÖ ®éng lùc tµu thñy

@ 3.1. Phơng pháp sử dụng đặc tính của HĐL
động cơ lai chân vịt biến bớc.
3
.1.1. Phơng pháp gần đúng xác định thông số công tác của động cơ lai cvbb
Với HĐL động cơ lai CVBB việc thay đổi tốc độ và chiều chạy tàu ngoài việc thay
đổi tốc độ và chiều quay động cơ còn có thể thông qua việc thay đổi b$ớc chân vịt
(
H
/
D
).
Việc lựa chọn chính xác cặp thông số (n H/D) của chân vịt cho phép đạt đ$ợc
hiệu suất chung của HĐL cao và khai thác hết công suất động cơ.
Hiệu suất chung của HĐL đ$ợc tính:

HĐL
=
0
.
P
.
tđ
Trong đó:
0
: Hiệu suất chung của động cơ.


HDL
N
VT
Qg .75
.
.
.
3,632
=
η
Trong ®ã: Q
H
: NhiÖt trÞ thÊp cña nhiªn liÖu.
g
e
: SuÊt tiªu hao nhiªn liÖu cã Ých.
V
P
: Tèc ®é tiÕn thùc cña ch©n vÞt.
N
S
: C«ng suÊt trªn ®Õ ch©n vÞt.
T: Lùc ®Èy ch©n vÞt

Trong thực tế việc xác định T, V
P
,

N
S

N

P
max
= f(
H
/
D
, n) Khi N = N
min

V= const
Hình 3.2. Biểu diễn đờng hiệu suất lớn
nhất của động cơ.

0
max
: Đờng hiệu suất chân vịt lớn nhất.
Đ$ờng hiệu suất lớn nhất của động cơ là
đ$ờng nối các điểm trên đ$ờng suất tiêu
hao nhiên liệu có ích không đổi nh$ng có
công suất là nhỏ nhất. Đ$ờng parabol.
N

0
max
=(N
en
/ n
n

η
0
max
η
H§L
max
H×nh 3.3. BiÓu diÔn c¸ch x¸c ®Þnh ®êng
hiÖu suÊt lín nhÊt cña H§L lai ch©n vÞt
biÕn bíc.
η
P
max
: §êng hiÖu suÊt lín nhÊt cña ch©n vÞt.
η
0
max
: §êng hiÖu suÊt lín nhÊt cña ®éng c¬.
η
H§L
max
: §êng hiÖu suÊt chung lín nhÊt cña
H§L.
§$êng hiÖu suÊt chung lín nhÊt cña
H§L lµ ®$êng trung b×nh cña η
P
max
vµ
η
0
max

P
max

0
max

HĐL
max
N
S
0 n
min
n
S
(H/D)
max
(H/D)
min
xác định đờng hiệu suất lớn nhất của HĐL lai chân vịt biến b
ớc bằng phơng pháp đồ thị
Khi điều kiện khai thác thay đổi thì đ$
ờng
HĐL
max
sẽ bị dịch chuyển. Nếu điều
kiện khai thác khó khăn hơn thì
HĐL
max

sẽ dịch sang phải và ng$ợc lại. Do vậy

) và đ$ợc tính:
Trong đó:N
S
: Công suất đo đ$ợc trên trục chân vịt (ml).
n: Vòng quay trục chân vịt (v/p).
D: đ$ờng kính chân vịt (m)
: độ nhớt động lực học của n$ớc biển. =104,5 (KG.s
2
/m
4
)
53
3
.
52
.
2
60.75
Dn
N
Dn
M
K
SS
TuM

==

Hoặc theo công thức thực nghiệm: K
MT.u



Từ hàm trên cho tr$ớc các giá trị
vòng quay ta tính đ$ợc công suất t$
ơng ứng. Các cặp giá trị (N - n) cho
phép ta xây dựng đ$ờng hiệu suất lớn
nhất của chân vịt.
Kết hợp với đ$ờng cong hiệu suất lớn
nhất của động cơ:
N

0
max
=(N
en
/ n
n
2
).n
2
ta sẽ xây dựng đ$ợc đ$ờng cong
hiệu suất chung lớn nhất của HĐL.
Phơng pháp đơn giản xác định đờng cong (H/D n) tối u

P
max

0
max


1
.
Sau đó tàu nhận thêm l$ợng hàng Q.
Lúc này tàu chở l$ợng hàng

Q
2
= Q
1
+

Q sẽ làm cho chiều chìm tàu T
2
tăng
lên, t$ơng ứng làm tăng sức cản, mômen cản kết quả làm các thông số động
cơ thay đổi.

T(m)
T
2
T
1
Nớc ngọt
0 D
1
D
2
D(t)
Nớc mặn
Qua đồ thị Đ$ờng cong lực lực nổi ở bên ta xác định đ$ợc D

D
C
VD
N
3
1
3/2
1
1
.
=
D
C
VD
N
3
2
3/2
2
2
.
=
3/2
1
2
1
2




2
và V
2
ta xác định đ$ợc điểm công tác B trong tr$ờng hợp tàu
chở l$ợng hàng Q
2
với giả định tàu vẫn chạy với tốc độ V
2
= V
1
. Qua B sẽ xác định
đ$ợc đ$ờng đặc tính vòng quay động cơ không đổi n
2
. Nói cách khác hệ số C
2
của
đ$ờng đặc tính chân vịt trong tr$ờng hợp tàu chở l$ợng hàng Q
2
sẽ đ$ợc xác định.

trong đó: x = log
n1
( N
1
/ C
1
)
Biết đ$ợc hệ số C
2
và số mũ x ta gán các giá trị n

S
n
1
n
2
C
2
C
1
B
A
Hình 3.5. Biểu diễn cách xác định đặc tính
chân vịt khi tàu nhận thêm hàng hóa
C
1
: Đặc tính chân vịt khi tàu chở lợng hàng Q
1
.
C
2
: Đặc tính chân vịt khi tàu chở lợng hàng Q
2
.

Sau đó tàu chạy vào vùng có sóng với
cấp gió W
0
B, h$ớng gió thì tốc độ
tàu bị giảm đi một l$ợng là V (xác
định qua đồ thị thực nghiệm 3.6.) mặc

I
II
III
IV
Hình 3.6. Biểu diễn sự phụ thuộc của đại l
ợng tổn thất tốc độ vào hớng và lực gió.
3.2.2. Khi điều kiện sóng gió thay đổi.
Giả sử tàu đang hành trình trong vùng biển yên sóng gió t$ơng ứng với đặc tính
chân vịt C
0
. Vận tốc tàu là V
0
ở vòng quay n
0
điểm phối hợp công tác là A.
Trong đó: V
0
Vận tốc tàu trong tr$ờng hợp sóng yên biển lặng
V
1
Vận tốc tàu trong tr$ờng hợp có sóng gió

x
B
x
B
n
N
n
N

)
Hay ta có thể biểu diễn mối quan hệ công suất vòng quay trên đồ thị đặc tính
C
1
qua hàm số sau:
N
1
= C
1
.n
x

Hình 3.7. Biểu diễn cách xác định đặc tính chân
vịt trong điều kiện khai thác sóng gió.
C
0
: Đặc tính chân vịt ở ĐKKT yên sóng gió.
C
1
: Đặc tính chân vịt ở ĐKKT có sóng gió.
N
S
N
A
0 V
0
V
S
n
0

ợng nhiên liệu trên tàu không đủ để đa tàu về bến an toàn.
Trong trờng hợp này ta phải:
- Xác định chính xác lợng nhiện liệu còn lại trên tàu,
- Xác định lại điểm công tác để với lợng nhiên liệu còn lại tàu vẫn về bến an toàn.
Giả sử quãng đờng còn lại là S hải lí. Lợng nhiên liệu thực tế còn lại trên tàu là B tấn.
Điểm công tác là A tàu chạy với vận tốc V
A
. Trên đồ thị G - V ta xác định đợc lợng
nhiên liệu tiêu thụ là G
A
(kg/h).

A
Hình 3.7. Biểu diễn cách xác
định lợng tiêu thụ nhiên liệu.
A: Điểm công tác khi cha phát
hiện thiếu nhiên liệu.
A: Điểm công tác sau khi đ tính ã
toán để đa tàu về bến an toàn.
G

(kg/h)
G
A
0 V
A
V
S
C
0

-
B
A
> 0,95.B thì phải giảm tay ga về điểm công tác A có V
A
< V
A
. Sau đó tiếp
tục xác định lại B
A
và so sánh với B cho đến khi thỏa mãn B
A
0,95.B.
Chú ý: Việc giảm tay ga đến một lúc nào đó không những không làm giảm
chi phí nhiên liệu cho chuyến hành trình mà lại có xu h$ớng ng$ợc lại.

Hình 3.7. Biểu diễn đặc tính phối hợp công tác
của HĐL có gia tải máy phát điện .
C
0
: Đặc tính chân vịt trong điều kiện yên sóng
gió.

N: Đặc tính công suất d trên giải vòng quay.
A, B: Điểm công tác có công suất d

N lớn nhất.
B
N
e

e
: Công suất động cơ. N
e
= a
1
.n (hàm bậc nhất)
N
S
: Công suất yêu cầu của chân vịt. N
S
= C
o
.n
x

Khi đó:

N = a
1
.n - C
o
.n
x
Tìm giá trị cực đại của hàm

N:
Lấy đạo hàm theo n:

N = a
1

1
0
1
max
.


=
x
N
xC
a
n
n
nn
nn
N
n
nN
nN
n
3
3
3
1
.
/
/
3
max

max
=








=
nN
nn
3
3
max
=

n
NN .
9
32
max
=

@ 3.3. Phân tích trạng thái công tác của động cơ trên đồ thị công
3.3.1. Phân tích trên đồ thị công chỉ thị.
Với động cơ diesel tàu thủy trung và chậm tốc cho phép ng$ời khai thác vẽ đ$ợc
đồ thị công chỉ thị của từng xy lanh bằng thiết bị chuyên dụng Indicator thông qua
các biệt xả thông với buồng đốt.

y
7
y
8
y
10
y
5
P
i

Ta có thể tính áp suất chỉ thị bình quân P
i
:
(KG/cm
2
) (43)
Trong đó:
- F
g
(cm
2
): Diện tích bao bởi đ$ờng cong áp suất tức thời vẽ đ$ợc. Đo bằng
thiết bị đo diện tích (Planimetor).
- C
S
(mm/at): Tỷ lệ xích lò xo.
Sg
g
i

minmax

=
Khi đó công suất chỉ thị của động cơ đ$ợc tính:
N
i
= 13,1.P
i
.D
2
.S.z.i.n
Độ chênh áp suất t$ơng đối của toàn động cơ:
Dựa vào các thông số xác định đ$ợc và kinh nghiệm khai thác cho thấy:
- Khi P
i
5% thì phụ tải phân bố trên các xy lanh đ$ợc xem là đều, động cơ
hoạt động tốt.
- Khi P
i
> 5% Ng$ời khai thác cần điều chỉnh lại phụ tải cho các xy lanh.
- P
i max
đo đ$ợc phải nhỏ hơn giá trị áp suất chỉ thị bình quân định mức (P
i n
).

3.3.2. Phân tích trên đồ thị công khai triển.
Đồ thị công khai triển cũng đ$ợc vẽ bằng thiết bị Indicator. Với động cơ 2 kì có
dạng sau:
P


Một số dạng đồ thị thờng gặp và kết luận phân tích:
1
2
Hình 3.9. Minh họa một số kết quả thu đợc khi vẽ đồ thị công từ động cơ
P
0
: Đờng áp suất môi trờng.
Đờng nét đứt minh họa đồ thị chuẩn khi động cơ làm việc bình thờng.
Đờng nét liền minh họa đồ thị công ở trạng thái làm việc hiện tại.
Kết luận:
Hình 1: Hệ thống truyền động tới thiết bị đo bị rung, đồ thị vẽ đ$ợc thiếu chính
xác.
Hình 2: Sợi dây truyền động bị ngắn nên làm mất một phần đồ thị ở điểm chết
trên.