Khai thác động cơ đốt trong tàu quân sự - Chương 1 pdf

Chương 1
đIều kiện làm việc, đặc điểm và các tính chất khai thác của Động Cơ Đốt Trong
Tàu quân sự
1.1. Khái quát
Cơ sở lý thuyết khai thác ĐCĐT xây dựng trên sự hiểu biết chắc chắn những
kiến thức về kết cấu, lý thuyết các quá trình công tác trong ĐCĐT, máy tăng áp và tua
bin khí, tự động điều chỉnh và các vấn đề khác.
Thực tế khai thác hệ động lực điêden được xây dựng trên những kinh nghiệm
sử dụng các điêden tàu quân sự hàng ngày và trong các điều kiện chiến đấu, trên
những kết quả nghiên cứu ở nhà máy và các phòng thí nghiệm. Kinh nghiệm đó được
thể hiện trong các bản thuyết minh khai thác động cơ, trong các thuyết minh sử dụng
các phương tiện vận động và trong các tài liệu khác.
Kinh nghiệm khai thác ĐCĐT tàu quân sự được tích luỹ từ thực tế qua nhiều
năm sử dụng. Đầu tiên việc sử dụng động cơ dựa trên sổ tay hướng dẫn và thuyết
minh khai thác được hoàn chỉnh dần từ năm này qua năm khác thể hiện được sự tích
luỹ các kinh nghiệm khai thác trong các điều kiện khác nhau. Những vấn đề cũ, lạc
hậu sẽ bị loại bỏ và từng vấn đề mới được bổ sung chỉ sau khi được kiểm nghiệm qua
thực tế và tỏ ra hết sức cần thiết. Rất nhiều vấn đề trong các thuyết minh được viết sau
khi đã xuất hiện các hư hỏng và tai nạn, kết quả của công tác nghiên cứu khoa học đã
chứng minh sự cần thiết phải thay đổi nội dung cho phù hợp.
Như vậy không có một nội dung nào trong thuyết minh là không quan trọng,
từng điểm, từng nội dung cụ thể đã được kiểm nghiệm qua thực tế nhiều năm. Điều
đó đòi hỏi người khai thác vận hành phải tôn trọng các thuyết minh, nghiên cứu kỹ
nó, hiểu biết cặn kẽ những yêu cầu của tất cả các vấn đề đó và thực hiện nghiêm chỉnh
trong suốt thời gian khai thác động cơ. Kinh nghiệm cho thấy rằng, không cho phép
loại bỏ bất cứ điểm nào của thuyết minh. Dù chỉ không thực hiện một chỉ dẫn nhỏ,
đầu tiên thoáng nhìn không có vấn đề gì nhưng dần dần đưa đến sự gãy vỡ, tai nạn, sự
cố, hỏng động cơ làm cho tàu không hoàn thành được nhiệm vụ chiến đấu, có khi đưa
đến tai nạn lớn làm chết người và chìm tàu
Vấn đề khai thác ĐCĐT có nghĩa là sử dụng nó theo mục đích trong các điều
kiện hàng ngày và chiến đấu phù hợp với thuyết minh hướng dẫn và những lời

khuyên. Thực hiện được các vấn đề trên cho phép:
- Giữ được động cơ không hư hỏng và luôn sẵn sàng chiến đấu.
- Đạt được công suất thiết kế để bảo đảm tốc độ tàu cho trước;
- Đạt được chỉ tiêu kinh tế thiết kế và bảo đảm được phạm vi hoạt động
của con tàu;
- Phòng ngừa được khả năng quá tải và bảo đảm sự làm việc tin cậy và
nâng cao tuổi thọ của động cơ .
Hệ động lực điêden làm việc tin cậy và lâu dài chủ yếu là do phương án thiết
kế, các yếu tố kết cấu, công nghệ và rất quan trọng là các yếu tố khai thác, mức độ
đào tạo đội ngũ thuyền viên cao, thông thạo kỹ thuật phục vụ động cơ. Kinh nghiệm
làm việc của các kỹ sư, thợ máy cho thấy rằng, việc khai thác hiệu hiệu quả hệ động
lực điêden tàu quân sự chỉ có thể có trong trường hợp nếu đội ngũ phục vụ hệ động
lực có được một trình độ hiểu biết nhất định và các kỹ năng thực hành.
Để khai thác hiệu quả hệ động lực, cán bộ, chiến sĩ ngành V trên tàu cần phải:
- Hiểu biết về kết cấu của động cơ và tổng thể hệ động lực;
- Có sự hiểu biết cụ thể về các quá trình vật lý xảy ra trong động cơ;
- Hiểu được sự tác dụng lẫn nhau của các thành phần hệ động lực ở các chế
độ công tác khác nhau;
- Biết phân tích sự ảnh hưởng của các yếu tố khai thác khác nhau đến sự làm
việc của các động cơ chính và phụ .
- Thường xuyên kiểm tra định kỳ và sửa chữa, phát hiện và khắc phục những
sai lệch của động cơ và các thiết bị, hệ thống phục vụ.
- Sử dụng nhiên liệu, dầu mỡ và nước làm mát đảm bảo chất lượng phù hợp
với những yêu cầu kỹ thuật.
- Chính xác và tự tin thực hiện thuyết minh hướng dẫn khai thác động cơ.
Kiến thức chuyên môn và trình độ thực hành tốt của thuyền viên tạo điều kiện
phát hiện ra những phương hướng mới sử dụng trạm năng lượng và tăng thêm thời
gian phục vụ của nó. Luôn luuôn ghi nhớ rằng, thuyết minh khai thác và những chỉ
dẫn không thể phòng ngừa trước tất cả các trường hợp có thể xảy ra trong khi động cơ
làm việc. Vì vậy, thuyền viên trên cơ sở sự hiểu biết của mình cần phải rèn luyện khả

năng giải quyết nhanh chóng và đúng đắn trong các điều kiện khai thác hàng ngày và
trong chiến đấu của hệ động lực. Vậy nên cũng cần chú ý đến vấn đề là thuyết minh
của nhà máy chế tạo không thể đề cập được hết những đặc điểm của hệ động lực tàu
nên gây thêm sự phức tạp trong khai thác động cơ và đòi hỏi phải độc lập giải quyết
rất nhiều vấn đề về công tác phục vụ chúng.
Trong tất cả các trường hợp khai thác ĐCĐT, cơ sở chủ yếu dựa trên những tài
liệu và thuyết minh thống nhất phải sử dụng trong những điều kiện hàng ngày và
chiến đấu. Việc khai thác động cơ trong những điều kiện chiến đấu do nhiệm vụ của
con tàu quyết định. Tất cả những chế độ làm việc đặc trưng cho những điều kiện
chiến đấu cần được phản ảnh trong học tập và thực hành hàng ngày. Trong thời gian
hoàn thành các nhệm vụ chiến đấu động cơ thường phải khai thác trong điều kiện đặc
biệt, đặc trưng bằng các chế độ công tác như: chuẩn bị khẩn cấp, khởi động và sấy
nóng các động cơ, động cơ làm việc khi có hư hỏng một số chi tiết, vận hành khi
không có chiếu sáng buồng máy Trong chiến đấu, có thể cho động cơ làm việc trong
thời gian ngắn với các thông số vượt mức giới hạn và sử dụng chúng khi có một số bộ
phận bị hỏng.
Những điều kiện chiến đấu được đặc trưng bằng cả trạng thái tâm lý của thuyền
viên dưới tác dụng của vũ khí địch, khi phục vụ ĐCĐT ở tình trạng hư hỏng, trong
hoả hoạn và khi nước tràn vào khoang tàu. Hành động của thuyền viên trong các điều
kiện này dựa vào sự điều khiển động cơ, khắc phục những hư hỏng và sử dụng các
biện pháp đảm bảo sức sống tàu. Tất cả những hành động trên cần phải được rèn
luyện thường xuyên và cần phải thuần thục gần như phản xạ tự nhiên.
Một điều kiện quan trọng nữa là khai thác động cơ trong hoàn cảnh sóng gió,
do ảnh hưởng của gió và lắc làm tăng đột ngột tải cho động cơ chính, chế độ làm việc
trở nên không ổn định. Tàu đi trong sóng gió làm tăng nhanh độ mệt mỏi say sóng,
làm giảm sự chú ý và thậm chí làm mất hoàn toàn khả năng làm việc của thuyền viên.
Thực tế khai thác động cơ cho thấy, trong các điều kiện này việc bảo đảm trạm năng
lượng làm việc tin cậy và hoàn thành các nhiệm vụ chiến đấu chỉ có được khi nào
thuyền viên có trình độ hiểu biết và rèn luyện tốt.
Sau khi nghiên cứu phần “Khai thác ĐCĐT tàu quân sự ” học viên cần phải biết

những đặc điểm làm việc và nguyên tắc khai thác động cơ trong các điều kiện khai
thác tàu quân sự .
Mỗi học viên cần phải nắm và làm được:
- Kỹ thuật tổ chức khai thác ĐCĐT thông thạo;
- Tự mình chuẩn bị khởi động, khởi động và phục vụ động cơ trong thời gian
làm việc;
- Biết phân tích tìm những điều kiện khai thác thích hợp, xác định các chế độ
làm việc của động cơ như khi có quá tải và có hư hỏng.
- Điều chỉnh, đánh giá tải và xác định công suất động cơ.
- Tìm và khắc phục những trục trặc xảy ra, đánh giá tình trạng kỹ thuật của
động cơ và xác định khả năng tiếp tục khai thác.
- Hướng dẫn tài liệu kỹ thuật khai thác ĐCĐT.
- Hướng dẫn cho nhân viên cấp dưới thực hiện nhiệm vụ theo chức trách của
mình.
Một số tài liệu quan trọng giúp cho quá trình khai thác như sau:
- Điều lệ công tác kỹ thuật tàu;
- Tài liệu chỉ dẫn về sử dụng chiến đấu các trang bị kỹ thuật trên tàu;
- Các điều luật khai thác điêden tàu thuỷ;
- Các bản thuyết minh và chỉ dẫn về khai thác ĐCĐT và các thiết bị trên
tàu
1.2. Những đặc điểm công tác của động chính tàu quân sự
1.2.1. Điều kiện làm việc của ĐCĐT tàu quân sự
Những ĐCĐT dùng trên tàu quân sự để truyền năng lượng cho trục chân vịt và
để dẫn động các máy phụ. Trong trường hợp thứ nhất, chúng được
gọi là động cơ chính, trong trường hợp thứ hai chúng được gọi là
động cơ phụ.
Các động cơ chính đặt trên tàu quân sự làm việc trong các điều kiện đặc biệt.
Những điều kiện làm việc đặc biệt của các động cơ được xác định bằng việc chúng
nằm trong thành phần của tổ hợp đẩy tàu, bao gồm: động cơ, bộ truyền động, hệ trục,
chân vịt và vỏ tàu. Mỗi thành phần của tổ hợp đẩy tàu có các đặc tính riêng và chúng

có liên quan chặt chẽ với nhau, vì vậy tải của động cơ sẽ được xác định bằng các đặc
điểm của đặc tính thành phần riêng của tổ hợp đẩy tàu, phụ thuộc vào trạng thái kỹ
thuật và chế độ làm việc của chúng.
Những điều kiện làm việc của ĐCĐT tàu quân sự quay chân vịt, được xác định
bằng các yếu tố kết cấu và khai thác.
1. Các yếu tố về kết cấu
- Cấp tàu và những đặc điểm kết cấu của vỏ tàu (lượng chiếm nước hoặc giãn
nước, có cánh ngầm hoặc có đệm khí để tiếp xúc tàu với nước …);
- Phương pháp truyền công suất từ động cơ đến chân vịt (trực tiếp, truyền động
thuỷ lực hay truyền động điện …);
- Kết cấu và các thông số của chân vịt (chân vịt cánh cố định hoặc biến bước,
chân vịt kiểu “ống phụt” …);
- Số lượng động cơ quay một chân vịt và số chân vịt.
2. Các yếu tố về khai thác
- Tình trạng thân vỏ tàu và chân vịt (hà bám thân vỏ và chân vịt, mức độ gồ ghề
bề mặt, có độ nghiêng ngang hoặc nghiêng dọc …);
- Sự sai biệt lượng chiếm nước so với giá trị định mức;
- Thực hiện các chế độ (quay vòng, tăng tốc, đảo chiều …);
- Các điều kiện khí hậu thời tiết (gióg, gió xoáy, có đóng băng …);
- Làm việc ở chế độ lai dắt, động cơ làm việc ở chế độ giới hạn (chế độ sóng
gió), làm việc ở mớn nước cạn;
- Sử dụng một phần (cục bộ) chân vịt ở trạm có nhiều chân vịt hoặc một phần
động cơ khi trục chân vịt do nhiều động cơ dẫn động;
- Điều kiện ngoại cảnh (điều kiện khí quyển, giảm áp ở đường nạp và cản áp ở
đường thải …).
Tổng hợp tất cả tải của động cơ quay chân vịt có bước cố định được xác định
bằng đặc tính chân vịt có biểu thức gần đúng dưới dạng:
N
e
= Cn

m
(1.1)
Trong đó: N
e
- Công suất có ích của động cơ;
C, m - Các hệ số không đổi.
Giá trị m phụ thuộc vào kiểu tuyến hình vỏ tàu. Nó thay đổi trong phạm vi rộng
từ 1, 5 đến 3, 5 và xác định sự phụ thuộc của công suất động cơ vào số vòng quay khi
làm việc với chân vịt. C phụ thuộc vào các thông số công tác của chân vịt, thân vỏ,
điều kiện, chế độ hoạt động của hệ động lực.
Hình dáng các đường đặc tính chân vịt của tàu quân sự có các tuyến hình thân vỏ
khác nhau như trên hình 1.1. Từ hình vẽ ta thấy: công suất của động cơ làm việc ở các
chế độ bộ phận được sử dụng nhiều nhất ở các tàu có tuyến hình lướt và có cánh
ngầm. Đồng thời các động cơ của các tàu này có lượng dự trữ công suất nhỏ để cơ
động và tăng tốc. Đối với các tàu có cánh ngầm ở chế độ chuyển sang làm việc trên
cánh thường là quá tải, động cơ làm việc lâu dài ở chế độ này không cho phép.
Đặc tính chân vịt phụ thuộc vào các
yếu tố khai thác, có thể chia ra đặc tính
chân vịt “nặng” và đặc tính chân vịt
“nhẹ”. Trong biểu thức phân tích sự thay
đổi này được xác định bằng hệ số C. Nếu
C > C
0
thì đặc tính chân vịt “nặng”, nếu C
< C
0
thì đặc tính chân vịt “nhẹ”.
Trên hình 1.2 biểu diễn các đặc tính
chân vit “nặng” và “nhẹ”. Đặc tính nặng
nhất sẽ là đặc tính chân vịt ở chế độ sóng

gió. Đặc tính nhẹ nhất là đặc tính chân vịt
khi nổi trên mặt nước.








Hình 1.2. S
ự thay đổi các đặc tính phụ thuộc v
ào các đi
ều kiện
ho
ạt động tr
ên bi
ển


4

N
e
(%)
n (%)

100

80

60

40

20

0
20 40 60 80 100
3

2

1

5

6

7

Hình 1.1. Các đặc tính của
nhóm chân vịt tàu quân sự

1- Tuyến hình chiếm nước;

2- Tuyến hình lướt;

3- Tàu có cánh ngầm;

4- Đặc tính hạn chế của động cơ;
5- Đặc tính ngoài của động cơ

N
e
(%)
n (%)

100

80

60

40

20

0
20 40 60 80 100
1

2

3

4

5

1.2.2. Những đặc điểm công tác của ĐCĐT tàu quân sự
Đặc điểm làm việc của động cơ tàu quân sự được xác định chủ yếu dựa vào mục
đích của tàu và nhiệm vụ chiến đấu của nó. Đối với các tàu có nhiệm vụ như: vận tải,
tìm địch, tấn công, cơ động trong thời gian tấn công hoặc trong thời gian diễn biến
trận đánh, săn đuổi hoặc phá vây và cả những nhiệm vụ đặc biệt như: tuần tiễu, quét
lôi, thả mìn, hộ tống, đổ bộ,… dựa vào nhiệm vụ chiến đấu và thực hiện các nhiệm vụ
trong một chế độ xác định có những đặc điểm khai thác riêng.
Các đặc điểm khai thác đặc trưng cho các ĐCĐT chính của tàu quân sự như sau:
1. Đặc điểm khai thác động cơ chính
Động cơ chính làm việc trong điều kiện phụ thuộc nhiều vào điều kiện khai
thác, chúng có một số đặc điểm cơ bản sau:
- Phạm vi thay đổi vòng quay và tải theo đặc tính chân vịt rộng;
- Khởi động, đảo chiều và thay đổi chế độ làm việc nhiều;
- Làm việc lâu ở các chế độ tải nhỏ và trung bình;
- Làm việc trong điều kiện bị lắc, nghiêng ngang và nghiêng dọc cố định;
- Làm việc khi có các bộ phận của động cơ và hệ thống bị hỏng;
- Khó khăn trong việc và sửa chữa động cơ do việc bố trí chật hẹp trong khoang
máy;
- Khả năng xâm nhập của nước vào các khoang bên trong động cơ do máy
thường bố trí dưới mớn nước của tàu.
Các ĐCĐT đặt dưới tàu ngầm dựa vào sử dụng chiến đấu được khai thác ở các
chế độ đặc biệt trong các điều kiện phản áp và giảm áp tăng. Chúng phải làm việc để
bảo đảm công suất cho các máy tiêu công khác nhau: chân vịt, máy phát, cùng đồng
thời cho chân vịt và máy phát (chế độ “chân vịt -nạp” và chế độ “chân vịt -tiêu thụ”).

2. Đặc điểm động cơ phụ
ở các tàu quân sự, các ĐCĐT được sử dụng để dẫn động các máy phát điện một
chiều và xoay chiều. Số lượng điêden - máy phát đặt trên tàu không chỉ dựa vào tổng
công suất cần thiết mà còn dựa vào yêu cầu bảo đảm sức sống tàu, vì vậy tất cả các
điêden - máy phát hoặc một bộ phận cần phải bảo đảm làm việc song song trên lưới
điện.
Các điêden - máy phát có các đặc
điểm sau:
- ổn định, làm việc lâu dài ở vòng
quay định mức;
- Việc thay đổi tải lớn phụ thuộc vào
việc đóng, ngắt các máy tiêu thụ;
- Bảo đảm làm việc song song một số
máy phát.
Đối với hệ thống điều khiển điêden - máy phát, từ việc cần phải có sự làm việc
song song người ta đề ra một số các yêu cầu phụ: Kết cấu của điều tốc phải đảm bảo
sự sai lệch của các đặc tính điều tốc trong thời gian động cơ làm việc. Yêu cầu này
cho phép đảm bảo được độ lệch giống nhau của đặc tính điều tốc và sự phân bố đồng
đều tải giữa các điêden - máy phát làm việc song song. Trên hình 1.3 biểu diễn đặc
tính điều tốc của các điêden - máy phát A, B có độ dốc của đặc tính điều tốc khác
nhau. Như trên hình vẽ điêden - máy phát A có đặc tính thoải hơn ở các tải gần với tải
toàn phần có thể luôn quá tải do sự phân bố tải không đồng đều giữa các điêden - máy
phát.
1.3. phân loại các chế độ làm việc và sự phân chia công suất của ĐCĐT tàu quân sự
1.3.1. Phân loại chế độ làm việc của ĐCĐT tàu quân sự
1. Khái niệm chế độ làm việc của ĐCĐT tàu quân sự
Chế độ làm việc của động cơ là trạng thái làm việc của nó được đặc trưng bằng
tải, số vòng quay, các điều kiện ngoại cảnh, trạng thái nhiệt và các đặc tính thay đổi
của chúng.

Đôi khi khái niệm “chế độ làm việc” còn được hiểu là các trường hợp làm việc
đặc trưng của động cơ, trong các điều kiện hoạt động tiêu biểu, ví dụ: “chế độ sóng
gió”, “chế độ chân vịt - nạp”, chế độ lai dắt …


A

B

n(%
)


102


100


98


96

0 20 40 60 80 100
Ne
(%)

Hình 1.3. Sự phân bố tải giữa
các điêden - máy phát có độ dốc

của các đặc tính điều tốc khác
nhau.

Trạng thái nhiệt của điêden được xác định bằng nhiệt độ của chi tiết và gián tiếp
qua sự đánh giá nhiệt độ của khí thải, dầu bôi trơn và nước làm mát.
2. Các chế độ làm việc của ĐCĐT tàu quân sự
Phụ thuộc vào sự thay đổi tải, số vòng quay và trạng thái nhiệt của động cơ,
người ta phân ra thành chế độ làm việc ổn định và chế độ làm việc không ổn định.
a. Chế độ làm việc ổn định:
Chế độ làm việc ổn định của động cơ là các chế độ khi tất cả các thông số phải
tìmC, các điều kiện ngoại cảnh và trạng thái nhiệt giữ nguyên không đổi theo thời
gian. Các chế độ làm việc của động cơ như tải bộ phận, trung bình và toàn bộ nếu
chúng tồn tại lâu dài theo thời gian thì người ta gọi là ổn định.
b. Chế độ làm việc không ổn định
Chế độ làm việc không ổn định của động cơ là các chế độ khi có sự thay đổi tải,
số vòng quay và trạng thái nhiệt theo thời gian. Các chế độ: khởi động, sấy nóng máy,
tăng tốc độ, hãm tốc độ hoặc đảo chiều, làm việc trong các điều kiện sóng gió … là
các chế độ không ổn định.
1.3.2. Phân chia công suất dùng cho các điêden tàu quân sự
Sự phân chia công suất dùng cho các điêden tàu quân sự cao tốc khi làm việc
theo đặc tính chân vịt.
1. Công suất định mức (N
eđm
)
Công suất định mức N
eđm
là công suất tính toán hoặc công suất toàn bộ do
động cơ sản ra trong thời gian dài liên tục; tổng số thời gian làm việc ở công suất này
dùng cho điêden cao tốc không được vượt quá 10 đến 13% tuổi thọ quy định.
Công suất định mức lấy là 100%. Công suất định mức ứng với vòng quay định

mức n
đm
, mô men xoắn định mức M
eđm
.
2. Công suất cực đại (N
emax
)
Công suất cực đại N
emax
là công suất giới hạn cho phép, thường bằng 100 đến
115% công suất định mức. ở một số động cơ cho phép làm việc ở công suất cực đại
liên tục trong một thời gian hạn định. Đối với các điêden tàu quân sự cao tốc, thời
gian này được ấn định là 1 giờ, và tổng số thời gian làm việc ở chế độ này không
vượt quá 5 đến 10% tuổi thọ qui định đến sửa chữa định kỳ. Công suất cực đại của
điêden ứng với vòng quay cực đại n
max
.
3. Công suất khai thác (N
ekt
)
Công suất khai thác N
ekt
là công suất lớn nhất cho phép động cơ làm việc lâu
dài không hạn chế thời gian và tuổi thọ. Thường công suất khai thác chiếm khoảng 80
đến 90% N
eđm
.
4. Công suất khai thác cực tiểu (N
ektmin

)
Công suất khai thác cực tiểu N
ektmin
là công suất nhỏ nhất của điêden sản ra liên
tục không có một sự hạn chế nào. Công suất khai thác tối thiểu quyết định tốc độ lâu
dài tối thiểu của tàu.
5. Công suất ở số vòng quay ổn định nhỏ nhất (N
eôđmin
)
Công suất ở số vòng quay ổn định nhỏ
nhất N
eôđmin
là công suất nhỏ nhất bảo đảm
điêden làm việc ổn định và khả năng cơ động
của tàu trong một thời gian hạn chế.
Sự phân chia công suất này là quy ước.
Đối với một số động cơ nó không được sử
dụng toàn bộ. Ví dụ: thường đối với các
điêden không sử dụng công suất cực đại và
nhiều nhất
là công suất định mức. Sự phân chia công
suất điêden tàu quân sự theo đặc tính chân vịt
thể hiện trên hình 1.4.l
1.4. Các tính chất khai thác chủ yếu của các ĐCĐT tàu quân sự
1.4.1. Công suất của động cơ
1. Khái quát
Công suất có ích là một chỉ tiêu kỹ thuật cơ bản, đặc trưng cho một trong những
tính chất khai thác của động cơ, nó được xác định bằng số lượng công cơ khí có ích
do động cơ sản ra trong một đơn vị thời gian và được tính theo công thức:
(cv) (1.2)

Hay (kW) (1.3)

0 20 40 60 80 100 120
120

100

80

60

40

20

n(%)

N
e
(%
)

Hình 1.4. Phân chia công suất và vòng
quay của động cơ đốt trong tàu quân sự

N
em
N
eđ
N

ekt

N
ekt
N
eôđ
Trong đó: - Lượng tiêu hao nhiên liệu trong một giờ, kg/h;
H
u
- Nhiệt trị thấp của nhiên liệu, kJ/kg;
860- Đương lượng nhiệt ứng với 1 kW .
632,3- Đương lượng nhiệt ứng với 1 sức ngựa.
Công suất động cơ có thể sản ra được xác định bằng lượng tiêu hao nhiên liệu
trong một đơn vị thời gian và hiệu suất có ích.
(kg/h) (1.4)
Trong đó: - Lượng tiêu hao nhiên liệu cho chu trình, kg/c.trình;
n - Số vòng quay của điêden (vg/ph);
Z - Số xi lanh;
K - Hệ số kỳ của động cơ (đối với động cơ hai kỳ K = 1, bốn kỳ
K = 0,5).
Như vậy ta thấy: công suất của động cơ được xác định bằng lượng nhiên liệu
cấp cho chu trình, hiệu suất có ích và số vòng quay.
2. Các yếu tố hạn chế công suất ĐCĐT
Công suất của một ĐCĐT bị hạn chế bởi hai yếu tố:
- Suất nhiên liệu cho phép giới hạn (chu trình), khi đó giữ nguyên được hệ số
dư lượng không khí cần thiết và nhiệt độ của các chi tiết cụm pittông - xi lanh.
- Số vòng quay bị hạn chế do ứng suất cơ khí trong các chi tiết và áp lực riêng
trong các ổ đỡ do các lực ly tâm quán tính của khối lượng các chi tiết chuyển động
thẳng và quay.
3. Phân bố công suất của ĐCĐT

- Công suất cực đại là công suất động cơ có thể sản ra, nó được xác định trên
bảng phân bố các đặc tính ngoài của nó.
- Công suất khai thác cho phép lớn nhất là công suất động cơ có thể sản ra
được trong thời gian dài, được xác định bằng đường đặc tính hạn chế. . Trên hình 1.1
và 1.2 biểu diễn các đặc tính ngoài và đặc tính hạn chế của động cơ điêden.
Công suất phân bố của động cơ điêden được bảo đảm trong khoảng thời gian
làm việc nhất định, được đặc trưng bằng tuổi thọ của nó cho đến sửa chữa định kỳ
của nhà máy hoặc đến cuối thời gian phục vụ. Trong khoảng thời gian đó, do mài
mòn và phá vỡ sự điều chỉnh của động cơ, giá trị này có thể giảm xuống một ít.
4. Công suất yêu cầu của cácđộng cơ điêden
Công suất yêu cầu của các động cơ để bảo đảm được tốc độ hành trình cho
trước của con tàu, được xác định bằng sự phụ thuộc của công suất kéo có ích vào tốc
độ của tàu, bằng sự tổn hao khi truyền công suất cho chân vịt và hiệu suất chân vịt.
Công suất này của động cơ nằm trong thành phần của trạm năng lượng, với tốc độ
thiết kế của tàu, được xác định bằng phương trình:
(1.5)
Trong đó: EPS - Công suất đẩy tàu;

cv
- Hiệu suất chân vịt;

tđ
- Hiệu suất boọ truyền động;

ht
- Hieọu suaỏt heọ truùc chaõn vũt;

k
- Heọ soỏ ảnh hưởng giữa thân vỏ và chân vịt khi tàu hoạt động.
Z - Số lượng chân vịt;

K - Số lượng động cơ lai một chân vịt.
Công suất yêu cầu của động cơ để bảo đảm tốc độ hành trình cho trước của tàu
trong thời gian khai thác cần tăng lên do nhiều yếu tố ảnh hưởng của điều kiện khai
thác.
Việc tăng công suất yêu cầu do ảnh hưởng của các yếu tố sau:
- Tăng sức cản vỏ tàu do hà bám phần dưới nước và tăng độ gồ ghề bề mặt;
- Giảm hiệu suất của chân vịt do tăng độ gồ ghề của các cánh và thay đổi hình
dạng của chân vịt;
- Giảm hiệu suất truyền động do sự mất đồng tâm và mài mòn các chi tiết
truyền động;
- Tăng lượng chiếm nước của tàu do các công việc hoán cải và tăng lượng dự
trữ
Như vậy, trong quá trình khai thác tàu công suất của động cơ chính giảm
xuống, còn công suất yêu cầu tăng lên. Nếu khi thiết kế không chú ý trước dự trữ
công suất thì sau một khoảng thời gian khai thác tàu sẽ không thể phát huy được hành
trình đầy đủ, còn động cơ không thể đạt vòng quay định mức, và nếu làm việc ở vòng
quay này theo đặc tính ngoài sẽ năm ở vùng các chế độ quá tải.
Để giữ cho công suất của động cơ nằm trong các giới hạn thiết kế cho trước
cần phải đều đặn thực hiện kế hoạch xem xét và sửa chữa dự phòng đã ấn định.
Để giữ được công suất yêu cầu của trạm cần thiết phải tiến hành có định kỳ đưa
tàu vào đốc để cạo hà và sơn phần thân vỏ dưới nước§, vệ sinh và kiểm tra hình dáng
chân vịt, sửa chữa và định tâm đường trục.

1.4.2.Tính kinh tế của ĐCĐT
Đối với trạm năng lượng tàu thuỷ, người ta phân biệt tính kinh tế của động cơ
và tính kinh tế của trạm năng lượng.
1. Tính kinh tế của trạm năng lượng
Tính kinh tế của trạm năng lượng thường được xác định bằng lượng tiêu hao
nhiên liệu cho một hải lý hành trình đi được của tàu:
g

s
= (kg/hải lý) (1.6)
Trong đó: - Lượng tiêu hao nhiên liệu giờ cho trạm, kg/h;
v - Tốc độ của tàu, hải lý /h.
Ngoài ra, tính kinh tế của trạm còn có thể xác định bằng hiệu suất của hệ động
lực, tầm hoạt động của tàu (vấn đề này được nghiên cứu ở môn “khai thác hệ động
lực tàu quân sự ”)
2. Tính kinh tế của động cơ
Tính kinh tế của động cơ thường được đánh giá bằng suất tiêu hao nhiên liệu có
ích của động cơ:
g
e
= (kg/cv.h) (1.7)
Trong đó: - Lượng tiêu hao nhiên liệu giờ, kg/h;
N
e
- Công suất có ích, cv.
Ngoài ra tính kinh tế của động cơ cũng có thể được đánh giá qua hiệu suất có
ích của động cơ.
Chú ý: Một trong những đặc điểm của điêden là tính kinh tế ít phụ thuộc vào tải
trong các giới hạn phạm vi làm việc của các tải và các vòng quay theo đặc tính chân
vịt so với các loại động cơ nhiệt khác. Suất tiêu hao nhiên liệu có ích là chỉ tiêu kinh
tế cơ bản của động cơ, vì tính kinh tế chung được tổng hợp từ các chi phí cho nhân
viên phục vụ, cho nhiên liệu, dầu, các phần dự trữ vật tư tiêu hao và sửa chữa.
Trong quá trình khai thác động cơ điêden, suất tiêu hao nhiên liệu có ích thường
tăng lên, có thể tăng từ 10 đến 25% so với giá trị ban đầu.
Nguyên nhân tính kinh tế của điêden xấu đi là do: sự mài mòn các chi tiết của
động cơ, điều kkiện nạp, thải xấu đi, sai lệch các thông số dfđiều chỉnh, phá vỡ sự
làm việc bình thường của hệ thống nhiên liệu và các yếu tố khác.
1.4.3. Tính bền vững của ĐCĐT

1. Khái niệm
Tính bền vững của động cơ là khả năng bảo đảm sự làm việc bình thường
không bị đứt quãng trong suốt thời gian phục vụ đã ấn định. Tính bền vững là một
tính chất khai thác quan trọng của ĐCĐT.
Tính bền vững của ĐCĐT là khả năng của động cơ làm việc không có hỏng hóc
trong suốt thời gian tuổi thọ ấn định cho tất cả các chế độ khai thác, phù hợp với
những đặc điểm của trạm năng lượng, khi giữ nguyên được các chỉ tiêu khai thác cơ
bản trong các giới hạn cho phép.
Khái niệm của tính bền vững có liên quan chặt chẽ với khái niệm hư hỏng (trục
trặc) và với tuổi thọ của điêden đến sửa chữa định kỳ hoặc đến cuối thời gian phục
vụ. Việc hư hỏng được hiểu là mất một phần hoặc mất hết khả năng làm việc của
động cơ.
2. Các loại hư hỏng
Hư hỏng thường có các loạiH: hư hỏng từ từ và tức thời.
b. Hư hỏng từ từ:
Hư hỏng từ từ xuất hiện do sự mài mòn họăc do thay đổi tính chất vật liệu trong
một giai đoạn thời gian. Hư hỏng từ từ dễ dàng dự đoán và khắc phục khi thực hiện
kế hoạch xem xét dự phòng và sửa chữa.
b. Hư hỏng tức thời:
Hư hỏng tức thời có tính chất bất ngờ, không dự kiến trước được bởi vì chúng
có liên quan về kết cấu, công nghệ hoặc đặc tính khai thác. Hư hỏng tức thời có
nguyên nhân đầu tiên là tính bền vững của động cơ lớn hoặc nhỏ.
Tính bất ngờ của hư hỏng tức thời, mặt khác không phải là không có khả năng
dự đoán. Đa số các trường hợp có thể biết trước được. Nếu biết rõ sự phân bố của
chúng theo thời gian nhờ kết quả nghiên cứu và tích luỹ dựa vào các hư hỏng đã có
của một số lượng lớn động cơ cùng loại được khai thác.
Hư hỏng cũng như tính bền vững là tính chất xác suất, tuân theo quy luật của lý
thuyết xác suất và của toán thống kê. Xác suất xuất hiện hư hỏng có thể đánh giá khi
có các thống kê trước về hoạt động của động cơ theo toàn bộ và theo từng cụm chi
tiết của nó. Bất kỳ một chi tiết nào của động cơ có thể làm việc trong một thời gian

hạn định, phụ thuộc vào các điều kiện làm việc của chi tiết (tải, nhiệt độ, mức độ chấn
động, môi trường hoá học), phụ thuộc vào vật liệu chế tạo chi tiết, công nghệ chế tạo
(gia công nóng, làm cứng, phủ lớp bảo vệ) và vào sự hoàn thiện kết cấu. Sau thời gian
công tác ấn định, chi tiết bất kỳ không thể giữ được các tính chất và kích thước cần
thiết hoặc bị phá huỷ.
Tính bền vững của động cơ có liên hệ chặt chẽ với tuổi thọ. Những khái niệm
này có liên quan lẫn nhau vì tính bền vững được đặc trưng bằng thời gian làm việc
trung bình của động cơ không có hư hỏng, có nghĩa là tuổi thọ của nó, còn tuổi thọ
của động cơ được dựa trên mức độ bền nhất định. Độ bền vững đó là một tính chất
phụ thuộc vào thời gian làm việc của động cơ, và theo thời gian bị giảm xuống.
3. Các chỉ tiêu đặc trưng của tính bền vững
Tính bền vững của đọng cơ được đặc trưng bằng các chỉ tiêu sau:
a. Thời gian làm việc trung bình không bị hư hỏng (T
(TB)
)
Thời gian công tác trung bình không bị hư hỏng được xác định bằng phương
trình:
T
(TB)
= (1.8)
Trong đó: - Tổng thời gian động cơ làm việc không hư hỏng;
N

- Tổng số động cơ đang khai thác.
b. Xác suất làm việc không hư hỏng (P
(t)
)
Xác suất làm việc không hư hỏng là xác suất mà trong khoảng thời gian t động
cơ làm việc không có hư hỏng. Xác suất làm việc không có hư hỏng được xác định
nhờ phương trình gần đúng sau:

P
(t)
= % (1.9)
Trong đó: N

- Tổng số động cơ khai thác ở đầu thời gian tính toán;
N
0
- Số lượng trung bình động cơ bị hư hỏng trong khoảng thời
gian t ;
t - Thời gian để tính chỉ số bền vững.
Xác suất làm việc không hư hỏng nói
chung đánh giá như độ bền của động cơ
cũng như độ bền của các thành phần riêng
của nó. Trên hình 1.5 thể hiện sự thay đổi
độ bền của động cơ và các chi tiết của nó
(1 - 5) theo thời gian. Trên cơ sở lý thuyết
nhân xác suất, xác suất động cơ làm việc
không hư hỏng bằng tích các xác suất làm
việc không hư hỏng của các chi tiết.
P
(t)
= P
1(t)
. P
2(t)
. P
3(t)
… P
n(t)

(1.10)
c. Cường độ hư hỏng ((t)) - thông số dòng hư hỏng
Cường độ hư hỏng (t) là tỷ số của số động cơ bị hư hỏng trong một đơn vị
thời gian với số trung bình động cơ tiếp tục làm việc không hư hỏng trong khoảng
thời gian đó.
(t) = (lần/h) (1.11)
Trong đó: N
0
- Số động cơ bị hư hỏng trong khoảng thời gian t;
N
TB
- Số trung bình động cơ làm việc không hư hỏng ở thời điểm
cho trước.
1

2

3

4

5

t
P(t)%

100

80



60

T

(CP)

Hình 1.5. Sự thay đổi xác suất
làm việc không hư hỏng của
động cơ và của các cụm chi tiết
c
ủa nó theo thời gian


N
TB
=
Sự thay đổi cường độ hư hỏng phụ thuộc
vào thời gian làm việc của động cơ có thể biểu
diễn bằng đồ thị như trên hình 1.6. Trên hình vẽ
đoạn I đặc trưng cho giai đoạn đầu khai thác
động cơ,
đoạn II đặc trưng cho thời kỳ khai thác chủ yếu của động cơ (vùng độ bền ổn định),
đoạn III đặc trưng cho thời kỳ làm việc trước khi sửa chữa dộng cơ.
Trong thời kỳ khai thác động cơ trên tàu cần phải đảm bảo sự làm việc của nó
bền vững và không hư hỏng. Rõ ràng là trong thời kỳ tuổi thọ chung của động cơ
không thể giữ được độ bền vững, tính không hư hỏng như nhau ở tất cả các chi tiết

của nó. Phần các chi tiết làm việc ở khoảng thời gian không hư hỏng cần phải định kỳ
thay thế bằng các chi tiết mới. Để đạt mục đích này người ta quy định kế hoạch xem
xét và sửa chữa dự phòng giữa các kỳ sửa chữa, khi ngừng động cơ để thay thế các
chi tiết bị mòn và tiến hành xem xét để phát hiện các khuyết tật ẩn trong các cụm chi
tiết, các chi tiết có thể dẫn đến các hư hỏng bất ngờ cho động cơ.
Mức độ làm việc bền vững của động cơ trong khoảng thời gian và tuổi thọ giữa
các kỳ sửa chữa, bảo đảm xác suất làm việc ổn định không có hư hỏng, phụ thuộc cả
vào mục đích sử dụng của động cơ và vào hậu quả có thể gây ra sự phá huỷ. Ví dụ
như các động cơ máy bay, xác suất làm việc không có hư hỏng cao bảo đảm cho các
chuyến bay an toàn. Khi thời gian làm việc của động cơ với xác suất làm việc không
có hư hỏng cao, không có các động cơ phải gỡ khỏi máy bay và sử dụng tiếp tục trên
mặt đất với thời gian dài có độ bền vững kém hơn và sử dụng hoàn toàn với các điều
kiện cho phép mới.
4. Biện pháp để đảm bảo tính bền vững của động cơ
Nhiệm vụ của cán bộ, nhân viên máy tàu là bảo đảm sự làm việc không có hư
hỏng cho động cơ trong thời gian giữa các kỳ sửa chữa, và để bảo đảm thực hiện
những nhiệm vụ này phụ thuộc vào một loạt các yếu tố khai thác, những yếu tố quan
trọng nhất là:
I II III
(t)


Hình 1.6. Sự thay đổi cường
độ hư hỏng phụ thuộc vào
thời gian làm việc của ĐCĐT

- Thực hiện nghiêm túc các thuyết minh hướng dẫn, hiểu biết các điều kiện làm
việc của động cơ trên tàu và phòng ngừa các khả năng quá tải;
- Tính hợp lý và chất lượng việc thực hiện kế hoạch xem xét kiểm tra và sửa
chữa dự phòng;

- Đặc tính các chế độ làm việc của động cơ, mức độ và tần số tải, đặc tính của
các chế độ chuyển tiếp, số lần khởi động, mức độ chấn động và các dao động xoắn;
- Loại và chất lượng dầu bôi trơn, chất phụ gia pha trong dầu, loại và chất lượng
nhiên liệu, chất lượng nước làm mát.
1.4.4. Tính cơ động của các ĐCĐT tàu quân sự
Các tính chất cơ động của các ĐCĐT tàu quân sự được đặc trưng bởi các yếu tố:
- Sự chuẩn bị cho động cơ vào hoạt động;
- Giá trị vòng quay và tải trong phạm vi công tác;
- Tính tăng tốc của động cơ;
- Mô men động cơ sản ra khi đảo chiều;
- Công suất cho phép làm việc lâu dài ở hành trình lùi
1. Tính sẵn sàng hoạt động của các động cơ chính và phụ
Tính sẵn sàng hoạt động của các động cơ chính và phụ được xác định bằng thời
gian cần thiết để chuẩn bị khởi động động cơ, để khởi động và sấy máy đến trạng thái
động cơ có thể nhận tải cần thiết.
Việc chuẩn bị khởi động động cơ là thực hiện một loạt các động tác như:
- Chuẩn bị các cơ cấu của động cơ và các hệ thống của nó;
- Sấy máy trước khi khởi động bằng nguồn nhiệt bên ngoài đến nhiệt độ bảo
đảm khởi động động cơ chắc chắn;
- Làm ấm dầu bôi trơn trong két dầu tuần hoàn.
Tính sẵn sàng hoạt động của động cơ phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố, trong đó
cân chú ý đến các yếu tố cơ bản sau:
- Trạng thái nhiệt ban đầu;
- Đặc điểm kết cấu;
- Tính cao tốc và khối lượng của nó.
Thời gian chuẩn bị cho động cơ hoạt động có thể vài phút khi các điều kiện nhiệt
độ tốt hoặc hàng giờ khi chuẩn bị và khởi động ở trạng thái nguội.
2. Giá trị vòng quay và tải trong phạm vi công tác của các ĐCĐT
tàu quân sự theo đặc tính chân vịt
Giá trị vòng quay và tải trong phạm vi công tác của các ĐCĐT tàu quân sự theo

đặc tính chân vịt được xác định chủ yếu bằng:
- Vòng quay ổn định thấp nhất;
- Vòng quay khai thác thấp nhất.
Các vòng quay khai thác tối thiểu và ổn định tối thiểu là một nhược điểm của
động cơ điêden. Ngoài ra, động cơ điêden làm việc ở các tải và vòng quay thấp đi đôi
với việc làm xấu đi chất lượng của quá trình công tác và làm tăng sự kết cốc trong
động cơ.
3. Tính tăng tốc của ĐCĐT
Tính tăng tốc của ĐCĐT được xác định bằng thời gian ngắn nhất cho phép thay
đổi số vòng quay từ nhỏ nhất đến cực đại khi làm việc theo đặc tính chân vịt.
* Đối với động cơ làm việc với các chân vịt biến bước tính tăng tốc được hiểu là
thời gian ngắn nhất cho phép thay đổi mô men xoắn do động cơ phát ra từ giá trị nhỏ
nhất ứng với khi chạy không tải (tỷ số bước bằng không) đến giá trị toàn phần ứng với
một điểm của đường đặc tính ngoài ở vòng quay định mức.
Thực tế thì tính tăng tốc của động cơ được xác định bằng thời gian tăng tốc của
tàu, bởi vì khi nào tàu đạt hành trình đầy đủ là khi đó điêden đạt được vòng quay định
mức và mô men xoắn đạt giá trị cực đại ứng với số vòng quay đó. Như vậy, tính tăng
tốc là một tính chất không chỉ của động cơ mà còn của tất cả tổ hợp đẩy tàu.
Tính tăng tốc phụ thuộc vào:
- Khối lượng toàn tàu và tuyến hình của nó;
- Khả năng truyền công suất cho chân vịt;
- Các đặc tính của chân vịt.
Tính tăng tốc còn phụ thuộc vào các
tính chất của điêden: tác dụng nhanh của
bộ điều tốc, thời gian bắt đầu làm việc ở
chế độ ổn định của tuabin máy nén (nếu
động cơ tăng áp bằng tuabin máy nén tự
do) và độ dự trữ công suất khi làm việc

N

e
(%)
n (%)

100

80

60

40

20

0

2

1

4

theo đặc tính ngoài. Trên hình 1.7 biểu
diễn đồ thị thay đổi công suất củađộng cơ
điêden quay chân vịt có bước cố định khi
tàu tăng tốc độ (đường 1-2-4).
Lượng dự trữ công suất có thể dùng tăng tốc độ tàu được xác định bằng vùng
gạch chéo giữa đường đặc tính chân vịt và đặc tính ngoài của điêden.
4. Mô men động cơ phát ra để đảo chiều và công suất động cơ khi tàu hành trình lùi.
Mô men động cơ phát ra để đảo chiều và công suất khi tàu lùi được xác định

bằng những đặc điểm kết cấu của động cơ.
- Các động cơ đảo chiều trực tiếp (tự đảo chiều) có thể bảo đảm làm việc lâu
dài ở hành trình lùi ở một giá trị công suất hạn chế nhất định.
- ở các động cơ có khớp đảo chiều không chỉ bị giới hạn về công suất mà còn về
thời gian làm việc liên tục ở hành trình lùi, có nghĩa là có liên quan đến các đặc điểm
kết cấu của khớp đảo chiều và ổ đỡ chặn.
1.4.5 Tính làm việc ổn định của ĐCĐT
1. Khái niệm về tính ổn định của ĐCĐT
Tính làm việc ổn định của ĐCĐT là khả năng của nó không bị tác dụng của bất
cứ một ảnh hưởng bên ngoài nào, và lập tức quay trở lại chế độ làm việc ban đầu
ngay sau khi nguyên nhân gây ra sự không ổn định bị loại trừ.
Tính ổn định của hệ thống động cơ - máy tiêu công được xác định bằng đặc
trưng của sự biến đổi mô men động cơ M
đc
khi thanh răng điều khiển bơm cao áp giữ
cố định và mô men cản của máy tiêu công M
c
khi có sự thay đổi tần số quay (hoặc số
vòng quay) của hệ thống.
Đặc tính cơ bản của động cơ (đặc tính ngoài và bộ phận) có thể biểu diễn dưới
dạng phụ thuộc:
M
đc
=M
c
- J
đc
. (1.12)
J
đc

- Mô men quán tính của hệ thống động cơ máy tiêu thụ công
Tính chất tải (của máy tiêu thụ công) được xác định bằng sự phụ thuộc:
M
c
= f() (1.13)
Ví dụ đối với đặc tính chân vịt:
(1.14)
Trạng thái cân bằng ổn định lâu dài được xác định giống như trạng thái không
thay đổi theo thời gian.
Có nghĩa là: M
c
= M
đc
(1.15)
= 0 (1.16)
Trên hình 1.8 là trạng thái được xác định bằng điểm A, là điểm cắt nhau giữa
các đường đặc tính của động cơ và của máy tiêu công.
Nếu dưới tác dụng của bất kỳ nguyên nhân nào làm phá vỡ sự cân bằng thì giá
trị M
c
, M
đc
và  nhận được các chênh lệch M
c
, M
đc
và .
Nếu để cho trạng thái cân bằng ở chế độ làm việc ổn định:
M
c

= M
côd
; M
đc
= M
đcôd
và  = 
0
Thì trong trường hợp lệch khỏi vị trí cân bằng:
M
c
= M
côđ
+ M
c
M
đc
= M
đcôđ
+ M
đc

 = 
0
+ 
Giả thiết rằng  rất nhỏ thì trong khoảng từ 
0
đến  các mô men thay đổi
theo một đường thẳng, vì vậy phương trình của các gia số có thể viết dưới dạng:
(1.17)

(1.18)
Trong những điều kiện cân bằng động của hệ thống động cơ tiêu công các
chênh lệch mô men bằng nhau, khi đó trên cơ sở các phương trình (1.17) và (1.18)
tiến hành các biến đổi ta nhận được:
J
đc
. (1.19)
Phương trình này biểu diễn giống như một phương trình cân bằng động của hệ
thống. Sau khi chia cho các biến số phương trình có dạng:
(1.20)
Sau khi tích phân phương trình từ 
0
đến  và từ 
0
đến  ta nhận được:
(1.21)
Hoặc:
, 
0
= 0 (1.22)
Phương trình này có thể viết lại dưới dạng:
(1.23)
hoặc cuối cùng:
(1.24)
Sai lệch  nhận được phụ thuộc vào giá trị của số mũ sẽ hoặc là giảm xuống
(chế độ ổn định) hoặc tăng lên (chế độ không ổn định). Để  giảm xuống cần thiết
phải có điều kiện:
(1.25)

J
đc
luôn dương, vì vậy tính ổn định phụ thuộc vào hiệu , gọi là
nhân tố ổn định. Độ sai lệch sẽ giảm xuống và chế độ làm việc sẽ ổn định, khi Fy có
giá trị dương (Fy > 0), độ sai lệch sẽ tăng và chế độ làm việc sẽ không ổn định, khi
Fy có giá trị âm (Fy < 0). Như đã chứng minh ở trên việc thực hiện điều kiện Fy > 0








c


đc



M


0

M
c
M
đc
A




c


đc



M


0

M
đc
M
c

A

a, Hệ thống ổn định
b, Hệ thống không ổn định
Hình 1.8. Các đồ thị biểu diễn tính ổn đ
ịnh
của hệ thống động cơ - máy tiêu công


phụ thuộc vào đặc tính thay đổi mômen cản và mômen của động cơ vào tốc độ góc
quay.
Trên hình 1.8a giá trị Fy = tg
C
- tg
đc
- dương và do đó hệ thống sẽ làm việc
ổn định. Trên hình 1.8b Fy = tg
C
- tg
đc
- âm nên hệ thống làm việc không ổn định.
Nếu do tác dụng của bất kỳ một nguyên nhân nào đó làm tốc độ góc của hệ thống
giảm một giá trị là  thì mômen động trở nên lớn hơn mômen cản và dưới ảnh
hưởng của hiệu các mômen số vòng quay tăng lên đến điểm A, điểm có các mômen
bằng nhau. Nếu dưới tác dụng của một nguyên nhân nào đó làm tốc độ góc của hệ
thống này tăng lên một giá trị là , thì mômen cản trở nên lớn hơn mômen động cơ,
hệ thống bị hãm lại cho đến khi nào chưa quay lại điểm A ban đầu.
Sự làm việc của hệ thống ổn định động cơ - máy tiêu công có thể so sánh với
một quả cầu đặt trên một chỗ lõm. Bất kỳ một sự nghiêng lệch nào của quả cầu khỏi
vị trí cân bằng đều không thể được. Dưới tác dụng của trọng lực đều đưa quả cầu về
tâm của chỗ lõm vào vị trí cân bằng.

Nếu dưới tác dụng của một nguyên
nhân nào đó tốc độ góc của hệ thống cân
bằng 
0
giảm xuống một giá trị  thì
mômen cản trở nên lớn hơn mômen động,
hệ thống bị hãm lại đến khi dừng hẳn. Nếu
tốc độ góc cũng của hệ thống này tăng lên
một giá trị , thì mômen động lớn hơn
mômen cản, hệ thống sẽ tiếp tục tăng tốc
và tăng số vòng quay (dẫn đến hư hỏng).
Sự làm việc của hệ thống không cân bằng có thể so sánh với một quả cầu đặt
trên đỉnh cầu. Bất kỳ một sự xê dịch nào của quả cầu từ vị trí cân bằng đều không thể
được, dưới tác dụng của trọng lực đều làm quả cầu lăn đi.
Khi động cơ quay chân vịt, mômen cản được xác định bằng mômen của chân
vịt. Mômen động cơ được xác định bằng mômen xoắn có ích của động cơ khi thanh
răng điều khiển giữ nguyên. Nếu động cơ không có bộ điều tốc đa chế, có nghĩa là
động cơ làm việc ở đặc tính bộ phận hoặc đặc tính ngoài. Nếu động cơ có bộ điều tốc
đa chế thì động cơ sẽ làm việc trên một đặc tính điều tốc nào đó.
20 40 60 80 100
100


80


60


40

20


0

Hình 1.9. Đồ thị, tính ổn định đặc trưng cho sự làm việc của động cơ không có bộ
điều tốc đa chế theo đặc tính chân vịt.

n (%)
N
e
(%)
Vùng ổn định
Vùng không ổn
đ
ịnh

Trên hình 1.9 biểu diễn đặc tính chân vịt và các đặc tính bộ phận của động cơ
điêden ở các vị trí khác nhau của thanh răng bơm cao áp.T
Sự làm việc của động cơ không có bộ điều tốc đa chế theo đặc tính chân vịt
phần lớn ở khoảng vòng quay ổn định. Tuy nhiên, khi giảm số vòng quay dưới (0,35
 0,45)%n
đm
thì tính ổn định bị phá vỡ, nghĩa là sự làm việc của động cơ nằm ở vùng
không ổn định.
Nguyên nhân của việc mất ổn định của động cơ không có bộ điều tốc đa chế ở
các vòng quay thấp làm việc theo đặc tính chân vịt và khi chạy không tải, sẽ tìm thấy
trong đặc tính của sự thay đổi mô men của động cơ và mô men cản của chân vịt trong

vùng đó. Trong vùng có số vòng quay và tải nhỏ các đặc tính bộ phận của động cơ M
e

= f()hình cong. Vùng nằm về bên phải điểm A là vùng làm việc ổn định của động
cơ điêdenh, còn vùng nằm về bên trái điểm A là vùng làm việc không ổn định.
Hệ số ổn định của động cơ điêden theo đặc tính chân vịt giảm theo sự giảm của
số vòng quay từ điểm H đến điểm A, tại điểm A sẽ có giá trị bằng không và qua bên
trái sẽ có giá trị âm (vùng không ổn định).
2. Nguyên nhân làm mất ổn định của động cơ điêden
Qua các phân tích trên, nguyên nhân làm mất tính ổn định của động cơ điêden
được kết luận là: ở các vòng quay và tải nhỏ các đặc tính bộ phận của động cơ trở nên
cong hơn còn đặc tính chân vịt thì thẳng hơn. Tính chất này áp dụng cho tất cả các
đường đặc tính bộ phận của động cơ trong vùng giới hạn, được giải thích như sau:
a. Các nguyên nhân thuỷ động:
Các nguyên nhân thuỷ động có liên quan với các đặc tính của bơm nhiên liệu.
Ví dụ đặc tính của bơm nhiên liệu kiểu van trượt như trên hình 1.10. Các đặc tính
= f(n
đc
) lấy ở các hành trình có ích khác nhau của van trượt bơm nhiên liệu. Khi
giảm số vòng quay, lượng nhiên liệu cấp cho chu trình giảm, điều này được giải thích
là do tăng tổn thất rò rỉ qua các khe hở trong cặp pittông - xilanh van trượt và trong
cặp kim phun và đế kim phun.

,%



100

80


60


40


20


0

20 40 60 80 100 n
đc



100


75


50


25

Hình 1.10. Các đặc tính của
bơm nhiên liệu kiểu van trượt


Việc tăng độ cong của đường đặc tính
liên quan mật thiết với hiện tượng tiết lưu
trong rãnh thải của xi lanh van trượt.
Khi giảm số vòng quay và tốc độ của
van trượt, thời điểm bắt đầu nén được bắt
đầu muộn hơn một ít so với mép của van
trượt che khuất rãnh thải. Kết quả của sự
tiết lưu giống như làm giảm hành trình có
ích của van trượt.
Mô men xoắn của động cơ và lượng
nhiên liệu cấp cho chu trình liên quan với
nhau bằng tỷ số sau:
(1.26)
Trong đó: - Lượng nhiên liệu cấp cho chu trình;

e
- Hiệu suất có ich của động cơ;
A - Hệ số liên kết các số không đổi.
Như vậy, hình dáng của các đường đặc tính mô men xoắn của động cơ chủ yếu
được xác định bằng các đặc tính của bơm nhiên liệu và sự thay đổi hiệu suất có ích
của động cơ.
b. Những nguyên nhân có liên quan với chất lượng của quá tình cháy:
Những nguyên nhân có liên quan với chất lượng của quá tình cháy được xác
định tính chất thay đổi của hiệu suất chỉ thị động cơ trong vùng có số vòng quay và
tải nhỏ. Khi giảm số vòng quay làm xấu đi quá trình phun nhiên liệu và hình thành
hỗn hợp trong buồng đốt, tăng tổn thất nhiệt cho nước làm mát. Tất cả điều đó làm

giảm hiệu suất chỉ thị và làm tăng độ cong của các đường đặc tính mô men xoắn của
động cơ.
c. Những nguyên nhân động học:
Những nguyên nhân động học có liên quan với việc tăng mức độ quay không
đồng đều của trục khuỷu động cơ khi giảm số vòng quay. Việc tăng sự quay không
đồng đều được xác định bằng sự giảm động năng của các chi tiết quay và tăng độ