HƯỚNG DẪN THIẾT KẾ THIẾT BỊ NĂNG LƯỢNG TÀU CÁ potx

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THUỶ SẢN
KHOA CƠ KHÍ
HƯỚNG DẪN THIẾT KẾ
THIẾT BỊ NĂNG LƯỢNG TÀU CÁ
BIÊN SOẠN: NGUYỄN ĐÌNH LONG
Chương I : NỘI DUNG VÀ NHIỆM VỤ CỦA QUÁ TRÌNH THIẾT KẾ THIẾT BỊ
NĂNG LƯỢNG TÀU THUỶ
I.1- Vai trò, vị trí của Thiết bị năng lượng trên con tàu
Thiết bị năng lượng tàu là tổ hợp các trang thiết bị (các động cơ nhiệt, máy móc, thiết
bị, đường ống và hệ thống), được dùng để biến năng lượng của nhiên liệu thành cơ năng,
điện năng và nhiệt năng và chuyển chúng đến các hộ tiêu dùng nhằm đảm bảo được các
điều sau:
- Đảm bảo tàu chạy an toàn và tin cậy.
- Đảm bảo sự làm việc bình thường của máy móc trong buồng máy, máy móc và trang
thiết bị mặt boong.
- Đảm bảo việc chiếu sáng bằng điện.
- Đảm bảo sự hoạt động của các phương tiện hàng hải, sự điều khiển máy móc, hệ
thống tín hiệu và tự động.
- Đảm bảo nhu cầu chung trên tàu và nhu cầu sinh hoạt của người đi tàu.
- Đảm bảo việc thực hiện các công đoạn sản xuất trên các tàu chuyên dùng.
I.2- Nhiệm vụ cơ bản của việc thiết kế thiết bị năng lượng tàu
1- Thiết kế được xem như việc tìm kiếm các giải pháp kỹ thuật tối ưu
Cần coi quá trình thiết kế như là một trong những giai đoạn hoạt động sáng tạo của
con người (yêu cầu trình độ kỹ sư phải có khả năng thiết kế) nhằm tạo ra những đối tượng
vật chất mới. Những đối tượng vật chất này đáp ứng được yêu cầu của thực tế sản xuất và
đời sống. Chính những đòi hỏi thực tế là bài toán đặt ra đối với người làm công tác thiết kế.
Các bài toán này cho phép có nhiều cách giải. Mỗi cách giải này được gọi là phương án giải
quyết.
Mục đích chính của việc thiết kế là vạch ra và cụ thể hoá các giải pháp kỹ thuật và
chọn ra phương án tối ưu, phù hợp với bài toán đặt ra. Kết quả cuối cùng là đưa ra thông tin
thiết kế, trên cơ sở đó có thể chế tạo được đối tượng vật chất mới.

Việc thiết kế cần đảm bảo khả năng thực hiện các giải pháp kỹ thuật, nghĩa là đảm
bảo tính tương hợp của các đặc tính kỹ thuật của đối tượng mới và sự thích ứng của các giải
pháp kỹ thuật với mức phát triển của khoa học kỹ thuật, cũng như khả năng thực tiễn của
nền sản xuất.
2- Yêu cầu kỹ thuật – vận hành đối với TBNL tàu
Khi thiết kế TBNL tàu cần phải đảm bảo thoả mãn các yêu cầu cơ bản sau:
a) TBNL tàu phải kinh tế, nghĩa là giá thành đóng mới và các chi phí vận hành nó phải thấp
nhất.
b) TBNL chính cần phải đảm bảo được tốc độ tàu cho trước, có chất lượng cơ động tốt ở tất
cả các chế độ chạy tàu và có tuổi bền cao.
c) Đảm bảo cung cấp đủ các dạng năng lượng khác nhau cho các hộ tiêu dùng với tính kinh
tế cao trong quá trình biến đổi năng lượng.
d) Các quá trình điều kiện và điều chỉnh phải được áp dụng từ xa và tự động hoá.
e) TBNL tàu phải tin cậy, nghĩa là xác suất làm việc không hỏng hóc ở mức tối ưu, đòi hỏi
thời gian khắc phục những trục trặc ít nhất và đảm bảo khả năng làm việc trong các trường
hợp sự cố.
g) Khi làm việc không gây tác động độc hại đến người vận hành, người đi tàu và không gây
ô nhiễm môi trường xung quanh.
h) Có kích thước và khối lượng nhỏ.
Tuỳ thuộc vào kiểu loại và công dụng tàu, có thể có thêm các yêu cầu đặc biệt đối
với TBNL tàu.
3 - Các chỉ tiêu kỹ thuật cơ bản của TBNL tàu
TBNL tàu được thiết kế phải đảm bảo tốt các chỉ tiêu sau:
a) Chỉ tiêu công suất.
b) Chỉ tiêu tính cơ động.
c) Khả năng hoạt động độc lập.
d) Chỉ tiêu kích thước và khối lượng.
đ) Chỉ tiêu độ tin cậy.
e) Chỉ tiêu điều kiện sống.
Ngoài ra, TBNL tàu còn phải có các chỉ tiêu hiệu quả kinh tế – nhiệt tốt.

1.3 – Xác định kiểu TBNL tàu khi thiết kế. Chuẩn hoá khi thiết kế
1 – Thông tin ban đầu để chọn kiểu TBNL
Việc xác định kiểu TBNL khi thiết kế tàu là tiền đề của việc chọn kiểu loại và số
lượng thiết bị đẩy và động cơ chính, phương pháp đảo chiều và kiểu truyền động chính, sơ
đồ nguyên lý nhiệt, các thông số cơ bản của nó, phương pháp đảm bảo năng lượng của máy
phụ và các hộ tiêu thụ khác, cũng như việc chọn phương pháp chăm sóc, bảo dưỡng thiết bị
và mức độ tự động hoá của nó.
Các tư liệu cơ bản cần sử dụng để cụ thể hoá các yêu cầu đối với thiết bị của tàu
được thiết kế và việc chọn kiểu loại của nó bao gồm như sau:
- Kiểu loại và công dụng tàu.
- Tốc độ tàu ở các chế độ hành trình chủ yếu.
- Vùng hoạt động, tầm hoạt động và khả năng hoạt động độc lập của tàu.
- Các phần tử chính của tàu được xác định lần thứ nhất, số lượng và kiểu loại thiết bị
đẩy, công suất yêu cầu của TBNL tàu.
- Các số liệu áng chừng đặc trưng cho chế độ làm việc của TBNL tàu khi chạy và đậu
bến, độ lâu của chế độ chạy tàu và đậu bến trung bình năm.
- Tính hàng loạt theo kế hoạch và tốc độ đóng tàu.
- Danh mục và các đặc tính kỹ thuật của trang thiết bị cơ bản của TBNL tàu hoàn
chỉnh và được lựa chọn theo hướng hoàn chỉnh.
Trong một chừng mực nhất định, các tư liệu đã nêu trên được xác định trong quá
trình phác thảo nhiệm vụ thiết kế. Có thể nhận được một vài tư liệu trong chúng bằng cách
chọn và hệ thống hoá các số liệu thông tin tương ứng.
2 – Xác định kiểu TBNL tàu cho tàu thiết kế
Việc chọn kiểu TBNL cho tàu thiết kế được tiến hành trên cơ sở nghiên cứu thiết kế
và đánh giá so sánh một loạt các phương án có thể thoả mãn các yêu cầu đặt ra. Trong đa số
các trường hợp người ta chỉ chọn chỉ tiêu hiệu quả kinh tế làm chính. Đôi khi người ta chọn
chỉ tiêu khác, như trường hợp trên các tàu cỡ nhỏ, người ta chọn chỉ tiêu kích thước và khối
lượng làm chính.
Trên hạm tàu cá người ta sử dụng kiểu TBNL điêden.
Trong quá trình nghiên cứu xây dựng các phương án khả thi, việc nghiên cứu tường

tận đối tượng đã có (tàu mẫu) là điều cần thiết. Từ đó, có thể xây dựng được phương án tối
ưu.
Có thể tiến hành nghiên cứu các phương án TBNL tàu đem ra so sánh theo các một
trong các điều kiện sau:
1/ Đối với các phương án thì công suất TBNL tàu và khả năng hoạt động độc lập của tàu
được giữ không đổi. Lúc này, lượng chiếm nước và tốc độ tàu có thể thay đổi tuỳ thuộc sự
thay đổi các chỉ tiêu khối lượng TBNL tàu và dự trữ năng lượng.
2/ Đối với tất cả các phương án, các phần tử chính, lượng chiếm nước, tốc độ và tính độc
lập của tàu được giữ không đổi. Lúc này, công suất TBNL và trọng tải có ích của tàu có thể
thay đổi tuỳ thuộc vào sự thay đổi của hiệu suất đẩy, các chỉ tiêu khối lượng TBNL tàu và
dự trữ năng lượng.
3/ Đối với tất cả các phương án, trọng tải có ích, tốc độ và tính độc lập của tàu được giữ
không đổi. Lúc này, lượng chiếm nước của tàu và công suất TBNL tàu có thể thay đổi.
Cần tiến hành đánh giá lần cuối các phương án được nghiên cứu bằng cách so sánh
chúng với nhau và so sánh với TBNL của tàu đã có (tàu mẫu).
3 – Kiểu thiết bị đẩy và số lượng của chúng
Hiện tại, chân vịt chiếm ưu thế trong việc sử dụng làm thiết bị đẩy tàu, đặc biệt đối
với tàu cá.
Kiểu thiết bị đẩy, các tính năng kỹ thuật của chúng, số lượng và cách bố trí có ảnh
hưởng đáng kể đến việc chọn kiểu động cơ chính, truyền động chính, cũng như việc bố trí
thiết bị.
Chân vịt có bước xoắn cố định có số cánh từ (2÷6), đường kính đạt đến 9m, công
suất lớn nhất truyền đến nó đối với thiết bị một trục khoảng 35.000 kW và đối với thiết bị
nhiều trục khoảng 50.000 kW.
Chân vịt có bước xoắn thay đổi được sử dụng trên các tàu thường xuyên làm việc ở
chế độ cơ động. Mặc dù kết cấu tương đối phức tạp và giá thành cao, nhưng lĩnh vực áp
dụng của chúng được mở rộng không ngừng. Loại chân vịt này đảm bảo khả năng sử dụng
triệt để công suất của động cơ chính ở các chế độ chạy tàu khác nhau, nâng cao chất lượng
cơ động của tàu, đơn giản hoá việc điều khiển thiết bị, tạo khả năng thực hiện dễ dàng việc
trích công suất từ động cơ chính để dẫn động các máy phát ở trạm điện tàu. Chân vịt biến

bước có số cánh từ (3÷4), ứng với công suất cần truyền từ (20.000÷25.000) kW.
Chân vịt có ống đạo lưu được trang bị trên các tàu cao tốc, tàu cá, tàu kéo, nó cho
phép nhận được lực đẩy bổ sung và gia tăng hiệu suất chân vịt, đặc biệt trong trường hợp
đường kính chân vịt nhỏ hơn giá trị tối ưu. Việc sử dụng chân vịt có ống đạo lưu còn góp
phần cải thiện điều kiện làm việc của chân vịt khi có sóng và làm giảm lực thuỷ động thay
đổi, xuất hiện khi chân vịt làm việc.
Ngoài ra, người ta đang chú ý nhiều đến việc sử dụng các chân vịt đồng trục quay
ngược chiều nhau. Chúng có hiệu suất cao hơn và cho phép triệt tiêu các mômen phản lực
không tự điều hoà. Trở ngại chính của việc sử dụng loại chân vịt này là tính phức tạp về kết
cấu của hệ trục và truyền động chính.
Hiện tại, còn tồn tại vấn đề bố trí các chân vịt để có hiệu suất cao. Thông thường,
chân vịt được bố trí sau vòm đuôi tàu. Ở cách bố trí này có nhược điểm là các khe hở giữa
chân vịt và vỏ tàu bị giới hạn, điều này khiến cho giá trị áp lực thuỷ động thay đổi rất nhiều.
Hơn nữa, nếu khe hở này không thích hợp sẽ dẫn đến hiện tượng gây rung động vỏ tàu.
Phổ biến hơn cả là loại chân vịt một trục. Nó có ưu điểm là hiệu suất đẩy cao, các chỉ
tiêu khối lượng và kích thước tốt, đơn giản và thuận tiện phục vụ và có hiệu quả kinh tế cao.
Khi sử dụng thiết bị nhiều trục (nhiều chân vịt) cần giải quyết những vấn đề sau:
- Phân phối công suất giữa các chân vịt.
- Nâng cao chất lượng cơ động tàu và đặc biệt là đảm bảo tính điều khiển của tàu ở
hành trình lùi.
- Nâng cao sức sống của TBNL tàu.
Trong số các thiết bị nhiều trục thì thiết bị hai trục được sử dụng phổ biến hơn cả.
4 – Kiểu động cơ và truyền động chính
Các yếu tố sau ảnh hưởng đáng kể đến việc chọn kiểu động cơ và truyền động chính:
- Kiểu loại và công dụng tàu.
- Công suất thiết bị đẩy và bộ bão hoà năng lượng của tàu.
- Khả năng hoạt động độc lập của tàu.
- Các đặc tính và độ lâu tương đối của chế độ hành trình chủ yếu.
- Các yêu cầu đối với chất lượng cơ động tàu.
Ngoài ra, kiểu truyền động chính còn phụ thuộc vào kiểu cơ động chính.

5 – Mức độ tự động hoá TBNL tàu
Tự động hoá TBNL tàu là vấn đề được đặt ra đối với các nhà nghiên cứu, thiết kế,
đóng mới và sử dụng tàu thuyền. Tuỳ theo cỡ loại và công dụng tàu mà TBNL của nó được
trang bị điều khiển từ xa và tự động hoá ở mức độ khác nhau.
Mục đích của việc ứng dụng tự động hoá là:
- Giảm bớt chi phí lao động phục vụ TBNL tàu.
- Cải thiện điều kiện làm việc của đội máy.
- Đảm bảo các chế độ làm việc thuận tiện của trang thiết bị của TBNL tàu, nâng cao
hiệu suất và độ tin cậy của nó.
- Nâng cao tính cơ động của TBNL tàu.
6 – Tiêu chuẩn hoá khi thiết kế
Tiêu chuẩn hoá được áp dụng khi thiết kế nhằm đảm bảo tính kinh tế tối ưu. Các
dạng đặc trưng của tiêu chuẩn hoá là tiêu chuẩn, sự thống nhất hoá, điển hình hoá và tổ hợp
hoá (ghép bộ).
Nhiệm vụ cơ bản của tiêu chuẩn hoá là nâng cao chất lượng sản phẩm chế tạo, lắp
ráp trong khi giảm bớt đồng thời cả thời gian và giá thành thiết kế, chế tạo, lắp ráp và sửa
chữa.
Chương II: TÁC ĐỘNG TƯƠNG HỖ GIỮA MÁY CHÍNH VÀ THIẾT BỊ ĐẨY
2.1 – Công suất của TBNL chính
Công suất của TBNL chính được xác định phụ thuộc vào tốc độ tàu, sức cản thân tàu
khi chuyển động với tốc độ đã cho, kiểu truyền động và thiết bị đẩy.
1 – Công suất kéo
Công suất kéo được xác định bằng biểu thức:

75
VR
N
R
=
, ML ( hay

102
VR
N
R
=
, kW) (2.1)
Trong đó:
R – Sức cản thân tàu khi chuyển động trong nước với tốc độ V, kG.
V – Tốc độ tàu, m/s.
Sức cản thân tàu bao gồm các thành phần sau:

kkplsshdms
RRRRRR ++++=
, kG (2.2)
Trong đó:

ms
R
- Sức cản ma sát, kG;
hd
R
- Sức cản hình dạng, kG;
ss
R
- Sức cản sinh sóng, kG;
pl
R
- Sức cản phần lồi, kG;
kk
R

- Sức cản của không khí đối với phần nhô trên mặt nước, kG.
Tổng sức cản
sshd
RRR +=
0
, kG được gọi là sức cản dư.
Đối với tàu đánh cá lưới kéo, khi kéo lưới, sức cản của cả hệ thống tàu và lưới được
tính như sau:

lv
RRR +=
∑
, kG
Trong đó:
v
R
- Sức cản của thân tàu, kG;
l
R
- Sức cản của lưới, kG.
Sức cản là hàm số của tốc độ.
Hiện tại có nhiều phương pháp tính sức cản. Đó là các phương pháp tính gần đúng.
Mỗi phương pháp có phạm vi áp dụng nhất định.
2- Công suất truyền đến thiết bị đẩy
Xét trường hợp tổng quát, thiết bị có nhiều trục và được bố trí với các góc nghiêng
i
α
và góc lệch
i
β

(so với mặt phẳng cơ bản và mặt phẳng cắt dọc giữa tàu) khác không
)0;0( ≠〉
ii
βα
.
Lực đẩy do thiết bị đẩy tạo ra có quan hệ với sức cản vỏ tàu hoặc lực đẩy có ích qua
công thức tổng quát sau:

∑
=
−=
n
i
iii
PtR
1
coscos)1(
βα
, kG (2.4)
Trong đó:
t- Hệ số hút;
i
P
– Lực đẩy do chân vịt thứ i tạo ra, kG;
i
α
,
i
β
– Các góc nghiêng và góc lệch tương ứng của đường trục thứ i.

Rõ ràng là:

∑
=
=
n
i
ie
PR
1
, kG (2.5)
Trong đó:
ie
P
– Lực đẩy có ích của chân vịt thứ i, kG.

iiiie
PtP
βα
coscos)1( −=
, kG (2.6)
Lưu ý rằng khi tàu kéo lưới thì:

lv
n
i
ie
RRP +=
∑
=1

, kG (2.7)
Trường hợp
0;0 ==
ii
βα
thì:
∑
=
−=
n
i
i
PtR
1
)1(
, kG (2.8)
Và khi n = 1 (thiết bị một trục) thì:
e
PPtR =−= )1(
, kG (2.9)
Công suất cần truyền đến chân vịt thứ i:

D
ie
iD
VP
N
η
75
=

, ML (2.10)
Trong đó:
D
η

- Hiệu suất động lực, xuất hiện khi chân vịt làm việc với thân tàu, được xác định
bởi công thức:

RKpD
ηηηη
=
(2.11)
(
Rkp
p
P
R
D
Mn
Mn
Mn
VP
VP
VR
Mn
N
ηηη
π
π
π

π
η
===
2
2
2
2
'
'
)
Trong đó:
p
η
– Hiệu suất của chân vịt làm việc trong nước tự do;
K
η
– Hiệu suất thân tàu (hệ số ảnh hưởng của thân tàu),
ψ
η
−
−
=
1
1 t
K
(với
ψ
- Hệ số
dòng theo), thông thường
)06,101,1( ÷=

K
η
;
R
η
– Hiệu suất xoáy, xuất hiện do sự thay đổi mômen chân vịt tạo ra trong điều kiện
thực tế so với khi làm việc trong nước tự do,
)05,195,0( ÷=
R
η
. Để thuận tiện trong tính
toán, người ta thường nhận
0,1=
R
η
.
Hiệu suất chân vịt
p
η
phụ thuộc vào kiểu chân vịt và tốc độ quay của nó.
Hiệu suất thân tàu
K
η
phụ thuộc vào hình dạng thân tàu.
Hiệu suất xoáy
R
η
phụ thuộc vào sự thay đổi mômen so với trường hợp làm việc
trong nước tự do.
3- Công suất của động cơ chính

Khi xác định công suất của động cơ chính
ie
N
từ công suất cần truyền đến chân vịt
iD
N

, người ta tính đến các tổn thất trên đường trục, bộ truyền, điều kiện vi khí hậu trong
buồng máy, cũng như phần công suất dự trữ cần thiết.
Theo đó, công suất của động cơ chính làm việc với chân vịt thứ i được xác định theo
công thức:

dt
mthst
iD
ie
K
N
N
ηηη
=
, ML (2.12)
Trong đó:
t
η
– Hiệu suất đường trục,
)97,095,0( ÷=
t
η
, với hệ trục ngắn -

)99,097,0( ÷=
t
η
;
dt
K

- Hệ số dự trữ công suất,
)20,115,1( ÷=
dt
K
;
mt
η
– Hiệu suất môi trường,
)96,089,0( ÷=
mt
η
;
hs
η
– Hiệu suất bộ truyền (hộp số). Tuỳ theo dạng truyền động mà
hs
η
có giá trị như
sau:
Truyền động bánh răng 1 cấp
98,0=
hs
η

;
Truyền động bánh răng hai cấp
)97,096,0( ÷=
hs
η
;
Truyền động điện dòng một chiều
)90,085,0( ÷=
hs
η
;
Truyền động điện dòng xoay chiều
)93,088,0( ÷=
hs
η
;
Truyền động thuỷ lực thuỷ động
)91,084,0( ÷=
hs
η
;
Truyền động thuỷ lực thể tích
)88,083,0( ÷=
hs
η
;
Qua khớp nối điện
)97,096,0( ÷=
hs
η

;
Qua khớp nối thuỷ lực
)98,097,0( ÷=
hs
η
;
Khi có vài động cơ chính cùng truyền công suất cho một chân vịt thì N
ei
là tổng công
suất của các động cơ chính đó.
Trường hợp dự tính trích công suất từ động cơ chính để lai máy móc phụ thì công
suất của động cơ chính được xác định như sau:
∑
+=
kdt
mthst
iD
ie
NK
N
N
ηηη
, ML (2.13)
Trong đó:
∑
N
k
– Tổng công suất các máy móc phụ do động cơ chính thứ i lai, ML.
Khả năng trích công suất từ đầu tự do của động cơ chính được nhà chế tạo cho trước
đối với từng loại động cơ và phương án dẫn động (phương án trích).

2.2- Đặc tính tải – tốc độ của chân vịt và của động cơ chính
1- Đặc tính chân vịt
Lực đẩy, mômen quay, công suất yêu cầu và hiệu suất là các đại lượng cơ bản đặc
trưng cho sự làm việc của chân vịt.
Lực đẩy do chân vịt tạo ra để đẩy tàu được xác định theo công thức:
24
1 cv
nDKP
ρ
=
, kG (2.14)
Trong đó:
1
K
– Hệ số không đều lực đẩy của chân vịt;
D- Đường kính của chân vịt, m;
cv
n
– Tốc độ quay của chân vịt, v/s;
ρ
- Mật độ của nước, kGs
2
/m
4
.
Mômen quay của chân vịt được xác định theo công thức:
25
2 cv
nDKM
ρ

=
, kGm (2.15)
Trong đó:
2
K
– Hệ số không đều mômen của chân vịt.
Công suất cần truyền đến chân vịt (chưa kể đến ảnh hưởng của thân tàu) có thể được
xác định theo mômen như sau:
35
2
75
2
75
cvp
nDK
M
N
ρ
π
ω
==
, ML (2.16)
Hiệu suất của chân vịt
2
1
2 K
K
p
p
π

λ
η
=
(2.17)
Trong đó:
p
λ
– Bước trượt tương đối của chân vịt
Dn
V
cv
p
p
=
λ
(2.18)
p
V
- Tốc độ của chân vịt trong nước tự do, m/s;
VV
p
)1(
ν
−=
ν
- Hệ số trượt của chân vịt;
V- Tốc độ tàu, m/s.
Các giản đồ xây dựng theo
1
K

,
2
K
và
p
η
phụ thuộc vào bước trượt
p
λ
đặc trưng cho
sự làm việc của chân vịt và cho phép xác định lực đẩy, mômen quay và hiệu suất của nó ở
các chế độ làm việc khác nhau.
Đồ thị tác dụng của chân vịt trong nước tự do được thể hiện trên hình 2.1.
Hình 2.1 – Đồ thị tác dụng của chân vịt trong nước tự do
Khi
0=
p
λ
thì
1
K
,
2
K
đạt cực đại và
0=
p
η
.
Khi

p
λ

tăng thì
1
K
,
2
K
giảm, còn
p
η
tăng đến giá trị cực đại tại một trị số
p
λ
nhất
định, rồi sau đó giảm nhanh đến trị số
0=
p
η
.
Khi
0
1
=K
ứng với
DH
11
=
λ

(
DH
11
=
λ
được gọi là tỉ số bước lực bằng không,
còn
1
H
được gọi là bước lực đẩy bằng không hoặc bước thuỷ động). Khi tỉ số bước đạt đến
giá trị
22
λ
=DH
thì hệ số mômen
0
2
=K
.
Chân vịt ở chế độ này làm việc với mômen bằng không và
2
λ
được gọi là tỉ số bước
mômen bằng không, còn
2
H
là bước mômen bằng không.
Rõ ràng trong phạm vi
1
0

λλ
〈〈
p
chân vịt làm việc tạo được lực đẩy và mômen
dương, còn trong phạm vi
21
λλλ
〈≤
p
chân vịt không thể làm việc như một thiết bị đẩy vì
lực đẩy
0≤P
. Khi
2
λλ
〈
p
, chân vịt làm việc ở chế độ tuabin, chẳng hạn như giai đoạn đầu
của sự đảo chiều.
Các hệ số lực đẩy
1
K
và hệ số mômen
2
K
phụ thuộc vào các phần tử cơ bản của
chân vịt: Tỉ số bước
DH
, tỉ số mặt đĩa θ, số cánh Ζ, cũng như chế độ làm việc của chân vịt
và đặc tính hình học của nó.

Ở chân vịt có bước xoắn cố định (chân vịt định bước), các điều kiện làm việc của
chân vịt, độ trượt của nó, hệ số trượt, cũng như các hệ số
1
K
và
2
K
thay đổi cùng với sự
thay đổi của các điều kiện ngoài.
Vì vậy:
)1(
νλ
−=
D
H
p
(2.19)
Tỉ số bước thay đổi gây nên sự thay đổi cơ bản của các đặc tính công tác của chân
vịt.
Hình 2.2 – Ảnh hưởng của tỉ số bước đối với đặc tính chân vịt
Trên hình 2.2, giới thiệu đặc tính công tác của 3 chân vịt có đặc tính hình học giống
nhau, chỉ có tỉ số bước khác nhau. Tỉ số bước càng tăng, các đường hệ số lực đẩy, hệ số
mômen và hiệu suất dịch về phía phải. Hiệu suất của chân vịt có bước lớn hơn ở cùng một
hệ số tịnh tiến
p
λ

nhỏ hơn, nhưng hiệu suất cực đại thực tế càng lớn khi bước càng lớn.
Trong thực tế, tỉ số bước thay đổi trong khoảng (0,50 ÷2,00).
Khi càng giảm tỉ số mặt đĩa θ thì hiệu suất chân vịt càng tăng (nếu như không xuất

hiện sủi bọt). Tỉ số mặt đĩa thay đổi trong phạm vi (0,3÷1,2). Rõ ràng, nếu không bị giới hạn
bởi những điều kiện khác, tỉ số mặt đĩa càng nhỏ càng tốt.
Tốc độ quay của chân vịt
cv
n
càng tăng thì hiệu suất
p
η
càng giảm.
Khi thiết kế TBNL tàu, chọn thiết bị đẩy và tốc độ quay tối ưu của nó, người ta sử
dụng các đặc tính tải – tốc độ của chân vịt (đặc tính chân vịt). Đó chính là sự phụ thuộc của
công suất truyền đến chân vịt hoặc mômen xoắn vào tốc độ quay hoặc tốc độ của tàu.
Người ta thường thể hiện một cách gần đúng mômen quay và công suất của chân vịt
qua tốc độ quay của nó như sau:
2
1 cv
nAM =
, kGm (2.20)
3'
cvp
nCN =
, ML (2.21)
Trong đó:
1
A
và
'
C
là hàm số của
2

K
.
Trong khi thiết kế TBNL tàu và chọn chân vịt, người ta sử dụng họ các đặc tính chân
vịt tương ứng với:
- Chế độ chạy tàu tính toán ở mớn nước đã cho trong nước yên tĩnh và sâu, lúc này, động cơ
chính phát ra công suất bằng giá trị định mức.
- Chế độ chạy tàu vận hành.
- Các chế tải bộ phận đối với hành trình của tàu ở vài giá trị mớn nước.
- Chế độ tốc độ lớn nhất.
- Chế độ buộc tàu.
Việc xác định giá trị bước trượt tương đối
p
λ
phải tương ứng với mỗi một trong các
chế độ hoạt động của tàu đã nêu trên.
2 – Đặc tính động cơ Điêden
Người ta xây dựng các đặc tính động cơ từ kết quả thử nghiệm (khảo nghiệm) động
cơ trên bệ thử nhờ các công thức sau:
Công suất của động cơ được xác định theo công thức:
nzpiAN
ee 1
=
, ML (2.22)
Trong đó:
i – Số xlanh của động cơ;


- Hệ số kì,

= 1 đối với động cơ 2 kì,


= 0,5 đối với động cơ 4 kì;

e
p
– Áp suất có ích trung bình, Mpa;

1
n
–Tốc độ quay của động cơ, v/ph;

1
A
– Hằng số của động cơ,
180
2
1
SD
A
π
=
,
D - Đường kính xilanh, cm,
S – Hành trình pittông, m.
Mômen của động cơ được xác định theo công thức:
n
N
M
e

e
6,793=
, kGm (2.23)
Đối với động cơ Điêden dùng làm máy chính dưới tàu có các đặc tính động cơ và đặc
tính chân vịt tạo nên miền công suất có thể sử dụng của động cơ và miền các chế độ làm
việc của liên hợp Máy – Thân tàu – Chân vịt (hình 2.3)
Hình 2.3 – Đặc tính động cơ và đặc tính chân vịt. Miền công suất sử dụng và miền các chế
độ làm việc của liên hợp Máy – Thân tàu – Chân vịt
1- Đặc tính ngoài công suất cực đại.
2- Đặc tính ngoài công suất định mức.
3- Đặc tính ngoài công suất vận hành.
4- Đặc tính giới hạn theo mômen xoắn (trường hợp động cơ không tăng áp).
5- Đặc tính ngoài giới hạn theo ứng suất nhiệt – mômen xoắn (trường hợp động cơ tăng áp)
6- Đặc tính chân vịt theo tính toán.
7- Đặc tính điều tốc.
8- Đặc tính tốc độ quay thấp nhất ổn định.
9- Đặc tính tốc độ quay vận hành nhỏ nhất.
10 - Đặc tính công suất nhỏ nhất làm việc lâu dài.
11- Đặc tính chân vịt khi buộc tàu.
12- Đặc tính chân vịt khi tàu chạy không hàng
Miền công suất sử dụng của động cơ
Miền các chế độ làm việc của liên hợp Máy chính – Thân tàu – Chân vịt
2.3- Sự phối hợp làm việc giữa đặc tính động cơ và đặc tính chân vịt
Khi xác định các điều kiện làm việc đồng thời của động cơ và chân vịt với thân tàu,
người ta phối hợp các đặc tính của động cơ với đặc tính chân vịt trên cùng một hệ toạ độ
(Hình 2.3). Từ đó có thể xác định được điểm làm việc của liên hợp Máy – Thân tàu – Chân
vịt, cũng như chọn chế độ làm việc hợp lý cho liên hợp.
Tỷ số công suất và mômen khi thay đổi các điều kiện bên ngoài với các giá trị định
mức của chúng ở tốc độ quay không đổi được gọi là sự gia trọng của đặc tính chân vịt:
dme

e
dme
e
M
M
N
N
==
α
khi n = const (2.24)
Lúc này tương ứng với công thức (2.21), công suất của thiết bị khi các điều kiện bên
ngoài thay đổi được tính như sau:
3
0 cvp
nCN
α
=
, ML (2.25)
Trong đó:
0
C
- Hệ số tương ứng với đặc tính chân vịt tính toán.
Đối với các tàu giao thông biển trang bị chân vịt có bước xoắn không đổi và có vỏ
sạch, giá trị α phụ thuộc vào chế độ làm việc của tàu và các điều kiện bên ngoài như sau:
Chế độ làm việc của tàu Hệ số α
Chạy toàn tải 1,0
Chạy không hàng 0,85÷0,95
Có sóng hoặc gió 1,2÷1,4
Chạy lùi 1,1÷1,15
Làm việc ở chế độ buộc tàu 1,8÷2,4

Chương 3 – THIẾT KẾ THIẾT BỊ NĂNG LƯỢNG CHÍNH TÀU CÁ
3.1- Nguyên tắc chung của việc thiết kế tổ hợp Động cơ – Truyền động – Thiết bị đẩy
1- Chọn công suất động cơ chính
Công suất động cơ chính được xác định trong quá trình tính toán thuỷ động chân vịt
trên cơ sở sức cản thân tàu chuyển động trong nước và tốc độ chạy tàu. Việc xác định công
suất động cơ chính không thể tránh khỏi các sai sót, do nó dựa trên cơ sở kết quả của các
nghiên cứu thực nghiệm. Ảnh hưởng của những sai sót đó có thể rất lớn trong trường hợp
khi tàu được thiết kế chưa có mẫu gần với nó trong thực tế.
Thực ra phần dự trữ công suất được kể trong tính toán, ngoài việc bổ sung cho các
điều kiện vận hành thực tế, nó còn được dùng để bù trừ những sai sót tính toán. Nhưng khó
xác định được sai sót tính toán, do vậy việc quy định lượng dự trữ công suất cũng không sát
với thực tế. Tuy nhiên trong thực tế có đầy đủ cơ sở để thừa nhận rằng ở thiết bị điêden với
chân vịt định bước cần lượng dự trữ công suất tương đối lớn; còn ở thiết bị điêden với chân
vịt biến bước cần lượng dự trữ công suất nhỏ hơn.
Số lượng thiết bị đẩy và tốc độ quay của nó ảnh hưởng đáng kể đến công suất tính
toán. Thông thường, người ta tính toán cho nhiều phương án, từ đó phân tích chọn kiểu thiết
bị chính tối ưu.
2- Số liệu ban đầu để chọn kiểu truyền động chính
Việc chọn kiểu truyền động chính không phải là vấn đề độc lập mà trong một chừng
mực nào đó được xác định bởi kiểu động cơ chính đã chọn, cũng như đặc tính của nó.
Các số liệu ban đầu cơ bản để chọn kiểu truyền động chính là yêu cầu đối với tính cơ
động tàu; sơ đồ kết cấu bộ truyền; công suất bộ truyền; tỷ số truyền; điều kiện ghép bộ của
việc bố trí chung với động cơ chính, bộ truyền và hệ trục trong thân tàu.
Khi chọn truyền động chính cần xem xét vấn đề cần kiểm tra dao động xoắn các
phần tử của bộ truyền.
3- Các bài toán và phương pháp thiết kế chân vịt
Khi tính các đặc tính cơ bản của chân vịt, tuỳ theo điều kiện của bài toán, người ta
gặp hai trường hợp:
- Trường hợp 1: Xác định các đặc tính của chân vịt, tốc độ quay và công suất truyền

đến nó theo tốc độ tàu đã cho.
-Trường hợp 2: Xác định các đặc tính chân vịt và tốc độ tàu theo công suất và tốc độ
quay truyền đến nó.
Trong thực tế thường gặp là bài toán của trường hợp 1. Tuy nhiên bài toán của
trường hợp 2 hay gặp ngay trong bài toán của trường hợp 1.
Hiện nay hầu hết ở các nước người ta thiết kế chân vịt theo phương pháp đồ thị của
Papmen hoặc của Taylo. Tuy 2 phương pháp sử dụng nhóm đồ thị khác nhau, nhưng cơ bản
giống nhau trong quá trình thực hiện, cũng như kết quả.
Đối với tàu đánh cá lưới kéo trang bị chân vịt định bước có 3 xu hướng thiết kế chân
vịt:
a)- Thiết kế chân vịt theo chế độ hàng hải tự do. Rõ ràng trường hợp này chân vịt bị
‘’nặng thuỷ động’’ khi làm việc ở chế độ kéo lưới. Đây là xu hướng của Liên Xô cũ.
b)- Thiết kế chân vịt theo chế độ kéo lưới. Rõ ràng trường hợp này chân vịt sẽ bị
‘’nhẹ thuỷ động’’ khi làm việc ở chế độ hàng hải tự do. Đây là xu hướng của Nhật Bản.
c)- Thiết kế chân vịt theo chế độ trung gian giữa hàng hải tự do và kéo lưới. Đây là
xu hướng của Ba Lan. Trường hợp này chân vịt không làm việc tối ưu ở cả hai chế độ hàng
hải tự do và kéo lưới.
Vì phần lớn thời gian hoạt động trên biển tàu đánh cá lưới kéo làm việc ở chế độ kéo
lưới nên xu hướng thiết kế chân vịt theo chế độ kéo lưới là hợp lý. Tuy nhiên, việc chọn
thông số ban đầu gặp nhiều khó khăn. Do đó, trong tài liệu này giới thiệu nội dung thiết kế
theo xu hướng “ Thiết kế chân vịt theo chế độ hàng hải tự do “, sau đó kiểm tra lại theo chế
độ kéo lưới và chỉ tính cho chân vịt có bước xoắn không đổi.
3.2- Nguyên tắc chọn và tính các thông số ban đầu
Bài toán cần giải quyết ở đây là thiết kế chân vịt để chọn máy chính cho tàu nhằm
đảm bảo tốc độ cho trước. Khi thiết kế chân vịt cần xác định các yếu tố sau:
1- Số lượng trục chân vịt
Thông thường, ở tàu cá có một trục chân vịt. Tuy nhiên, theo yêu cầu cụ thể về tính
quay trở, cũng như tính tăng tốc và an toàn của tàu mà số lượng trục chân vịt có thể là 2
hoặc nhiều hơn.
2- Chiều quay của chân vịt

Trong trường hợp tàu có một chân vịt thì chiều quay không ảnh hưởng nhiều đến
hiệu quả làm việc của chân vịt. Nhưng đối với tàu có 2 chân vịt trở lên thì việc chọn chiều
quay của chân vịt đóng vai trò quan trọng, vì nó quyết định đến hiệu suất làm việc của chân
vịt. Thường các chân vịt gần nhau có chiều quay ngược nhau.
3- Đường kính chân vịt
Về nguyên tắc thì chân vịt có đường kính càng lớn, tốc độ quay càng nhỏ thì hiệu
suất càng cao. Nhưng đường kính không thể quá lớn vì bị mớn nước và hình dáng đuôi tàu
khống chế. Hơn nữa, nếu chân vịt quá lớn sẽ ảnh hưởng không tốt đến tốc độ dòng nước sau
đuôi tàu, khiến hiệu suất thân tàu giảm đi, không lợi cho hiệu suất đẩy tàu.
Đường kính lớn nhất của chân vịt được xác định từ điều kiện bố trí nó sau đuôi tàu
(Hình 3.9).
Thường thì đường kính lớn nhất của chân vịt được xác định như sau:
d
TD )8,07,0(
max
÷≤
- đối với tàu có một chân vịt;
d
TD )7,06,0(
max
÷≤
- đối với tàu có hai chân vịt.
Với
d
T
– Mớn nước đuôi tàu, m.
Ngoài ra, cũng có thể xác định đường kính tối ưu của chân vịt
tw
D
theo công thức:

2
4,0
8
p
tw
V
P
D
ρπ
=
, m (3.1)
Trong đó:
P - Lực đẩy của chân vịt, kG;
ρ
- Mật độ của nước biển, kGS
2
/m
4
;
V
p
- Tốc độ chân vịt trong nước tự do, m/s.
Nếu
max
DD
tw
〈
thì chọn
tw

D
để tính.
Nếu
max
DD
tw
〉
thì chọn
max
D
để tính.
4- Số cánh chân vịt
Số lượng cánh có ảnh hưởng rất lớn đến tần số và biên độ của các lực kích thích sinh
ra trong khi chân vịt làm việc. Chân vịt có ít cánh càng dễ chế tạo, song khi làm việc gây
rung động nhiều. Ngược lại, chân vịt có nhiều cánh sẽ khó chế tạo hơn, nhưng khi làm việc
thì ít gây rung động.
Hiện nay ở tàu cá số cánh chân vịt thường có từ (3 ÷4) cánh.
Theo quan điểm của Papmeil, để tránh rung động nhiều thì số cánh không nên chọn
là bội số chẵn của số xilanh.
5 – Tỉ số mặt đĩa
Tỉ số mặt đĩa của chân vịt có giá trị từ (0,30÷1,20). Khi tỉ số mặt đĩa càng tăng thì
hiệu suất chân vịt càng giảm. Vì vậy, để chân vịt có hiệu suất cao, nên chọn tỉ số mặt đĩa
nhỏ. Tuy vậy, chân vịt phải đảm bảo điều kiện bền và không sủi bọt.
Điều kiện bền của chân vịt khi chọn tỷ số mặt đĩa như sau:
3
4
'
3/2
max
'

'
min
10
375,0
Pm
Z
D
C








=≥
δ
θθ
(3.2)
Trong đó:
C’ - Hệ số đặc trưng độ bền của chân vịt,
C
’
= 0,115 – đối với chân vịt làm bằng gang xám,
C
’
= 0,100 – đối với chân vịt làm bằng gang biến tính,
C
’

= 0,065 – đối với chân vịt làm bằng thép cacbon,
C
’
= 0,060 – đối với chân vịt làm bằng đồng thau,
C
’
= 0,055 – đối với chân vịt làm bằng hợp kim đồng – măngan,
C
’
= 0,050 – đối với chân vịt làm bằng thép không gỉ và thép hợp kim;
D

– Đường kính chân vịt, m;
Ζ
- Số cánh chân vịt;
max
δ
– Độ dày tương đối của cánh chân vịt ở bán kính tương đối
Rr )7,06,0( ÷=
,
)10,008,0(
max
÷=
δ
.
m’ – Hệ số khả năng tải của chân vịt,
m’ = 1,50 – đối với chân vịt tàu kéo, lai dắt,
m’ = 1,15 – đối với chân vịt các tàu còn lại;
P – Lực đẩy của chân vịt, kG.
Điều kiện không sủi bọt:

( )
2
1
''
min
130 Dn
p
K
cv
c
ξθθ
=≥
(3.3)
Trong đó:
ξ
- Hệ số thực nghiệm,
ξ
= (1,3
÷
1,6), cần lấy giá trị lớn vì với
ξ
= 1,3 bắt đầu có
hiện tượng sinh bọt khí ở đỉnh cánh chân vịt;
c
K
– Hệ số đặc trưng bọt khí của cánh chân vịt,
)(
pc
fK
λ

=
- Tra đồ thị;
cv
n
–Tốc độ quay của chân vịt, v/s;
D – Đường kính chân vịt, m;
1
p
– Áp suất thuỷ tĩnh,
bhsbh
phppp −+=−=
γ
330.10
01
, kG/m
2
,
s
h
– Độ chìm của chân vịt, m;
2
D
Th
ds
−=
,
bh
p
– Áp suất hơi bão hoà, kG/m
2

– Tra bảng 3.1.
Bảng 3.1 – Áp suất hơi bão hoà
t,
0
C 0 5 10 15 20 25 30 35
bh
p
,
kG/m
2
62 89 125 174 238 323 433 573
Sau khi kiểm tra tỉ số mặt đĩa theo (3.2) và (3.3), nếu không phù hợp thì chọn lại θ và
tính lại chân vịt, rồi kiểm tra lại.
6 – Các hệ số ảnh hưởng của thân tàu
a) Hệ số dòng theo
Hệ số dòng theo là tỉ số giữa tốc độ của dòng theo và tốc độ tàu:
V
C
=
ψ
(3.4)
Trong đó:
C – Tốc độ dòng theo, m/s;
V – Tốc độ tàu, m/s.
Hệ số dòng theo phụ thuộc chủ yếu vào hình dạng đuôi tàu và khó xác định một cách
chính xác.
Do đó, nó thường được xác định theo các công thức gần đúng.
Công thức của Taylo đối với tàu biển:
– Đối với tàu 1 chân vịt:
05,050,0 −=

δψ
(3.5)
– Đối với tàu 2 chân vịt:
20,055,0 −=
δψ
(3.6)
Công thức của Heckscher cho tàu đánh cá lưới kéo:

28,077,0 −=
ϕψ
(3.7)
Công thức của Keldvil:
– Đối với tàu kéo một trục chân vịt:
01,0
3
1
+=
δψ
(3.8)
– Đối với tàu kéo hai trục chân vịt:
03,0
3
1
−=
δψ
(3.9)
b) Hệ số dòng hút.
Hệ số dòng hút là tỉ số giữa lực hút do chân vịt làm việc sau đuôi tàu sinh ra và lực
đẩy của chân vịt:

P
P
t
∆
=
(3.10)
Trong đó:
P∆
– Lực hút do chân vịt làm việc sau đuôi tàu sinh ra, kG;
P – Lực đẩy của chân vịt, kG.
Hệ số dòng hút cũng được xác định theo các công thức thực nghiệm.
Công thức của Taylo:
– Đối với tàu 1 chân vịt:
ψ
t
Kt =
(3.11)
– Đối với tàu 2 chân vịt:
06,07,0 +=
ψ
t
(3.12)
Trong đó:
)7,05,0( ÷=
t
K
khi bánh lái và trục lái có dạng khí động học,
)05,190,0( ÷=
t
K

khi bánh lái không có dạng khí động học.
Công thức của Heckscher đối với tàu lưới kéo:

30,077,0 −=
ϕ
t
(3.13)
Hoặc có thể xác định t theo công thức sau:

ψ
qt
=
(3.14)
Khi bánh lái có dạng lưu tuyến thì
)9,07,0( ÷=q
.
Trường hợp chân vịt làm việc ở chế độ khác với chế độ tính toán cần xác định t phụ
thuộc vào bước trượt tương đối
p
λ
hoặc hệ số trượt ν theo công thức của Taylo:

ν
0
t
t =
(3.15)
Trong đó:
t – Hệ số dòng hút ở chế độ bất kỳ;
0

t
- Hệ số dòng hút ở chế độ buộc tàu, đối với tàu cá và tàu kéo thường
)05,004,0( ÷=t


ν
- Độ trượt ở chế độ này,
1
1
λ
λ
ν
p
−=
,

p
λ
- Bước trượt tương đối ở chế độ này.
1
λ
- Bước trượt tương đối khi lực đẩy bằng không có thể xác định
0
t
theo công thức:










−=
1
0
1
λ
λ
p
tt
tt
(3.16)
Trong đó:
tt
t
và
ttp
λ
được xác định theo một chế độ từ một trong những công thức gần
đúng nói trên.
Đồ thị
)(
p
ft
λ
=
được xây dựng sau khi xác định được chân vịt cho tàu. Từ đó có thể
xác định trị số t ở từng chế độ xem xét.

3.3- Tính chọn máy chính
Đây là bài toán cơ bản trong quá trình thiết kế TBNL tàu. Vấn đề chính ở đây là tiến
hành tính toán thuỷ động chân vịt để chọn máy.
Trong tài liệu này giới thiệu xu hướng thiết kế chân vịt theo chế độ hàng hải tự do.
Đối với tàu đánh cá lưới kéo thì sau đó kiểm tra lại ở chế độ kéo lưới. Việc tính toán được
thực hiện theo phương pháp đồ thị Papmen. Đối với phương pháp Taylo cũng được tiến
hành theo cách tương tự.
1- Thông số cho trước
Các kích thước cơ bản của thân tàu, tốc độ tàu, sức cản thân tàu, vùng hoạt động, tầm
hoạt động, …
2- Tính và chọn các thông số ban đầu
- Chọn thông số Z và θ của chân vịt
- Xác định hệ số dòng theo ψ và hệ số dòng hút t. Tính kiểm tra hiệu suất thân tàu
)06,101,1( ÷=
K
η
.
- Xác định đường kính cực đại của chân vịt.
- Xác định sức cản thân tàu ứng với tốc độ tàu cho trước.
- Tính lực đẩy của chân vịt:
t
P
t
R
P
e
−
=
−
=

11
, kG
- Tính tốc độ tiến của chân vịt:
VV
p
)1(
ψ
−=
, m/s
Trong đó: V– Tốc độ tàu cho trước, m/s.
3- Tính chân vịt để chọn máy
Việc tính toán chân vịt để chọn máy được tiến hành theo bảng 3.2.
Bảng 3.2- Tính chân vịt để chọn máy
TT Đại lượng cần tính hoặc xác định Đơn vị Giá trị
1 Tốc độ quay giả thiết n v/ph
1
n
2
n
3
n
4
n
5
n
v/s
2
4
'
P

n
V
K
cv
p
n
ρ
=
-
3
( )
'
np
Kf=
λ
- Tra đồ thị
-
4
pp
a
λλ
=
'
-
5
'
pcv
p
n
V

D
λ
=
m
6
42
1
Dn
P
K
cv
ρ
=
-
7
( )
'
1
,
p
KfDH
λ
=
- Tra đồ thị
-
8
( )
'
1
,

pp
Kf
λη
=
- Tra đồ thị
-
9
RKp
D
VR
N
ηηη
75
=
ML
10
mtths
D
e
N
N
ηηη
75
=
ML
Trong bảng tính trên:
a- Hệ số ảnh hưởng của thân tàu, đối với tàu 1 chân vịt, nhận
05,1=a
; đối với tàu 2
chân vịt, nhận

03,1=a
.
Hiệu suất xoáy
R
η
, có thể nhận bằng 1,0.
Các hàng 3, 7, 8 tra đồ thị dùng để thiết kế chân vịt của Papmeil.
4- Chọn máy
Từ các giá trị D, H/D,
p
η
,
e
N
tính được ở bảng 3.2 ta xây dựng đồ thị biểu thị sự phụ
thuộc của chúng vào tốc độ quay của chân vịt
cv
n
(Hình 3.1).
Hình 3.1- Đồ thị chọn máy
Từ đồ thị, xác định vùng đường kính chân vịt có thể chọn cho tàu thiết kế từ giá trị
max
DD ≤
. Sau đó, tiến hành bước chọn máy chính.
Để đảm bảo động cơ chọn được phù hợp với thân tàu và chân vịt, cần chú ý đến các
điều kiện sau:
- Chọn trong danh mục động cơ chính.
- Chọn kiểu loại động cơ phù hợp với đặc điểm nghề nghiệp.
- Chọn tốc độ quay và công suất định mức phù hợp với chân vịt (có chú ý đến hộp số kèm
theo máy, phần dự trữ công suất và phần công suất dự tính trích để lai máy phụ, cũng như

khả năng trích công suất từ máy chính).
- Phải chú ý đến mất mát công suất do điều kiện môi trường thay đổi, đặc biệt đối với động
cơ nhập ngoại.
- Kích thước, khối lượng và điều kiện lắp đặt phải phù hợp với thân tàu.
Trên cơ sở chân vịt có đường kính càng lớn, tốc độ quay càng nhỏ thì hiệu suất càng
cao, cần chọn nhiều động cơ khả dĩ, từ đó phân tích chọn ra động cơ tối ưu.
3.4- Thiết kế chân vịt để sử dụng hết công suất máy
Do việc chọn máy không phải lúc nào cũng có được công suất đúng yêu cầu, vì danh
mục động cơ có dải công suất nhảy bậc, hộp số được chế tạo sẵn, cũng như do công dụng
tàu buộc phải chọn động cơ thích hợp, nên thường động cơ được chọn có công suất lớn hơn
giá trị yêu cầu.
Do đó, để sử dụng có hiệu quả TBNL, cần thiết kế chân vịt để sử dụng triệt để công
suất của máy chính, góp phần nâng cao tính kinh tế của thiết bị.
Trong bước này, ta dùng phương pháp tính gần đúng kế tiếp với giả thiết hàng loạt
giá trị tốc độ tàu để tính chân vịt. Trình tự tính được thực hiện theo bảng 3.3.
1- Chọn các thông số ban đầu
- Chọn Z và θ của chân vịt
- Chọn hệ số dòng theo ψ và hệ số dòng hút t. Tính kiểm tra hiệu suất thân tàu
K
η
.
- Tốc độ quay của chân vịt
cv
n
, v/s.
- Công suất truyền đến mút trục chân vịt
mtthseD
NN
ηηη
=

*
(
RKDp
NN
ηη
=
*
- xét ở chế độ
định mức).
2- Thiết kế chân vịt để sử dụng hết công suất máy
Trình tự tính được tiến hành theo bảng 3.3, với cách thức tương tự như ở bảng 3.2.
Bảng 3.3- Tính chân vịt để sử dụng hết công suất máy
TT Đại lượng cần tính hoặc xác định Đơn vị Giá trị
1 Tốc độ giả thiết Hl/h
1
V
2
V
3
V
4
V
5
V
2
( )
VV
p
ψ
−= 1515,0

m/s
3
4
*
''
p
p
cv
p
n
N
V
n
V
K
ρ
=
-