BÀI GIẢNG TRANG TRÍ HỆ ĐỘNG LỰC CHƯƠNG 1(TIẾNG VIỆT)

Chương 1. Khái niệm và yêu cầu đối
với trang trí động lực tàu thuỷ.

1.1 Khái niệm về trang trí động lực tàu thuỷ.
1.2 Phân loại trang trí động lực tàu thuỷ.
1.3 đặc tính kỹ thuật của trang trí động lực tàu thuỷ.
1.4 Sự tương tác giưa vỏ tàu và chân vịt.
1.5 Yêu cầu đối với trang trí động lực tàu thuỷ.


Chương 1. Khái niệm và yêu cầu đối
với trang trí động lực tàu thuỷ.
1.1 Khái niệm về trang trí động lực tàu thuỷ.
Trang trí động lực tàu thuỷ là một tổ hợp bao gồm các thiết
bị động lực chính và các thiết bị phụ khác đam bao nang
lực hoạt động của tàu và đam bao nhu cầu sinh hoạt của
thuyền viên trên tàu trong mọi điều kiện hàng hai.
Can cứ theo chức nang công tác, toàn bộ các thiết bị đó có
thể chia thành 5 loại sau:
1. Thiết bị động lực chính.
Thiết bị động lực chính là hệ thống các thiết bị có nhiệm vụ
bao đam tốc độ, phương hướng điều động và hành trinh tàu.
Thiết bị động lực chính bao gồm các bộ phận sau:


a) động cơ chính:
động cơ chính phát ra công suất để truyền cho thiết bị
đẩy.Trong trang trí động lực tàu thuỷ có thể sử dụng các
loại động cơ chính sau: động cơ hơi nước, tua bin hơi, tua
bin khí, động cơ diesel, tổ hợp máy phát- mô tơ điện.
Trong đó, trang trí động lực động cơ diesel đang được sử

dụng phổ biến hiện nay. Ngoài ra trên các tàu đóng mới
hiện đại với công suất lớn, trang trí động lực tua bin hơi
đang được ưu tiên phát triển. Trong trang trí động lực có
thể có một hoặc nhiều động cơ chính.


b) Thiết bị đẩy:
Thiết bị đẩy nhận công suất của động cơ chính tạo ra lực
đẩy tàu. ở giai đoạn đầu của lịch sử ngành Hàng hai, thiết
bị đẩy được sử dụng dựa theo nguyên lý phan lực của dòng
nước phụt ngược hướng chuyển động của tàu. Sau đó sử
dụng thiết bị đẩy kiểu guồng quay bố trí ở hai bên mạn tàu.
Hai kiểu thiết bị đẩy này có nhược điểm lớn là cồng kềnh
và hiệu suất truyền động thấp.
Hiện nay tất ca các tàu trên thế giới đều sử dụng thiết bị
đẩy kiểu chân vịt (chong chóng) với ưu thế hiệu suất cao,
làm việc tin cậy. Chân vịt sử dụng trong trang trí động lực
có thể ở dạng định bước hoặc biến bước. Có thể có một
hoặc nhiều chân vịt được sử dụng trong trang trí động lực
tuỳ theo kiểu loại tàu và bố trí của trang trí động lực.


c) Thiết bị truyền động:
Là thiết bị trung gian truyền công suất từ động cơ đến
chân vịt. Thiết bị truyền động bao gồm hệ trục, các thiết
bị nối trục, ly hợp, hộp giam tốc các thiết bị chuyên môn
truyền dẫn điện.
d) Nồi hơi chính:
Nồi hơi chính có nhiệm vụ cung cấp hơi nước cho máy
hơi, tua bin hơi và các máy móc phụ khác. Nồi hơi chính

được sử dụng cho các tàu có trang trí động lực hơi nước.
e) Thiết bị tai công chất:
Là thiết bị được sử dụng để vận chuyển công chất tới
động cơ chính và các nơi tiêu thụ khác bao gồm các ống
dẫn hơi, ống dẫn khí cháy.


2. Thiết bị động lực phụ
Có nhiệm vụ bao đam nang lực hoạt động của tàu. Thiết
bị động lực phụ bao gồm:
a) Máy phát điện:
Cung cấp điện nang cho tàu phục vụ các mục đích khác
nhau như chiếu sáng, làm hàng, và toàn bộ các trang thiết bị
điện trên tàu. Trong trang trí động lực tàu thuỷ yêu cầu phai
có ít nhất hai máy phát điện. Các máy phát điện có thể được
dẫn động bởi động cơ diesel như trong trang trí động lực
động cơ diesel và trang trí động lực truyền động điện. Trong
trang trí động lực hơi nước thi sử dụng máy hơi nước hoặc
tua bin hơi nước để lai máy phát điện. Ngoài ra, ở một số
tàu trang trí động lực động cơ diesel công suất lớn, có sử
dụng thiết bị tận dụng nhiệt khí xa cho tua bin hơi hoặc khí
xa lai máy phát điện.


b) Hệ thống không khí nén:
Hệ thống không khí nén có nhiệm vụ tạo ra và dự trư
không khí cao áp phục vụ cho việc khởi động động cơ, sử
dụng trong các hệ thống tự động, các mạch điều khiển,
trong công tác sửa chưa, vệ sinh các chi tiết và một số mục
đích khác. Các thiết bị cơ ban trong hệ thống gồm:

Các máy nén khí, các chai gió, các loại van một chiều,
van giam áp, các đường ống gió, ...
c) Nồi hơi phụ:
Nồi hơi phụ có nhiệm vụ cung cấp hơi nước với nhiệt độ
và áp suất cao phục vụ cho các nhu cầu về nhiệt trên tàu như
hâm sấy động cơ, nhiên liệu, hệ thống sưởi ấm. Ngoài ra nồi
hơi phụ còn cung cấp hơi cho các máy móc, thiết bị sử dụng
hơi nước như các bơm hàng trên tàu dầu.


3. Thiết bị an toàn.(Các hệ thống tàu bè)
để đam bao cho tàu hoạt động an toàn trong mọi điều
kiện nhằm hạn chế bớt nhưng thiệt hại do các sự cố gây ra.
Thiết bị an toàn bao gồm:
a) Hệ thống hút khô:
Hệ thống có nhiệm vụ hút khô hầm hàng, hầm trục,
buồng máy. Trong trường hợp cần thiết hệ thống có kha
nang cứu đắm khẩn cấp. Trong hệ thống buộc phai trang bị
thiết bị phân ly nước la canh để tránh gây ô nhiễm môi trư
ờng biển.
b) Hệ thống ballast:
Hệ thống có nhiệm vụ điều chỉnh sự cân bằng tàu và dằn
tàu khi tàu chạy không hàng. Công việc này được thực hiện
nhờ việc điều chỉnh lượng nước trong các két ballast.


c) Hệ thống cứu hỏa :
Trên tàu và đặc biệt là trong buồng máy là nơi có nguy
cơ xay ra hỏa hoạn rất cao. Con tàu là một đơn vị công tác
độc lập có giá trị rất cao ca về tài san và tính mạng của

toàn bộ thuyền viên trên tàu, vi vậy việc phòng và chống
cháy luôn phai được quan tâm. Hệ thống cứu hỏa trên tàu
bao gồm: Các thiết bị cứu hỏa cá nhân, các binh cứu hỏa
xách tay, hệ thống cứu hỏa bằng nước, hệ thống bọt, hệ
thống CO2, hệ thống khí trơ (đối với các tàu dầu).
d) Các thiết bị phòng độc cá nhân
e) Các thiết bị sửa chưa, vật tư và phụ tùng thay thế.


4. Thiết bị phục vụ sinh hoạt
Thiết bị có nhiệm vụ bao đam các nhu cầu sinh hoạt cho
thuyền viên, hành khách trên tàu, bao gồm:
Hệ thống chiếu sáng.
Hệ thống thông gió.
điều hoà không khí.
Hệ thống lạnh thực phẩm.
Hệ thống nước sinh hoạt.
Hệ thống nc vệ sinh.
5. Thiết bị tàu bè.
Thiết bị tàu bè bao gồm: Máy neo, máy lái, thiết bị làm
hàng và các thiết bị cứu sinh.


1.2 Phân loại trang trí động lực tàu thuỷ.
Nếu can cứ theo loại công chất sử dụng cho động cơ
chính thi trang trí động lực tàu thuỷ có thể phân chia thành
hai loại chính đó là:
Trang trí động lực hơi nước và
Trang trí động lực Diesel.
Ngoài hai loại chính này còn có trang trí động lực đặc

biệt sử dụng nang lượng nguyên tử.
Từ các loại trang trí động lực chính, nếu kết hợp với phư
ơng thức truyền động ta sẽ có các loại trang trí động lực
khác nhau.


1. Trang trí động lực hơi nước.
Là loại trang trí động lực trong đó quá trinh sinh công cơ
giới là quá trinh sử dụng nang lượng nhiệt khi đốt cháy
nhiên liệu để tạo hơi nước có thông số cao trong nồi hơi
chính, sau đó hơi nước sẽ giãn nở sinh công trong máy hơi
nước hoặc tua bin hơi.
Trong trang trí động lực hơi nước, thiết bị động lực chính
là tổ hợp nồi hơi và máy hơi nước hoặc nồi hơi và tua bin
hơi.


2. Trang trí động lực Diesel.
Nam 1903, chiếc tàu thuỷ chạy bằng động cơ diesel
đầu tiên trên thế giới mang tên "Vandan" do người Nga
chế tạo được đưa vào sử dụng.
Tuy trang trí động lực động cơ diesel ra đời sau nhưng
có ưu điểm hiệu suất nhiệt cao, suất tiêu hao nhiên liệu
thấp, kích thước trọng lượng tương đối nhỏ so với một số
loại động cơ nhiệt khác, phạm vi công suất lớn ... nên đã
phát triển rất nhanh và được ứng dụng rộng rãi.
Cho đến nay, trang trí động diesel được sử dụng dưới
tàu thuỷ dưới ba hinh thức:
-Trang trí động lực truyền động trực tiếp lai chân vịt
-Trang trí động lực truyền động gián tiếp lai chân vịt

qua hộp giam tốc
-Trang trí động lực truyền động đặc biệt lai chân vịt.


1.3 đặc tính kỹ thuật của trang trí động lực tàu thuỷ.
đối với trang trí động lực tàu thuỷ, đặc điểm của động cơ
chính anh hưởng trực tiếp đến kỹ thuật vận hành khai thác và
có tính quyết định đến phương pháp trang trí, thiết kế các hệ
thống và các thiết bị trong buồng máy. Mặc dù trang trí động
lực có thể phân chia thành nhiều loại nhưng nếu chỉ can cứ
vào kiểu loại động cơ chính thi trong thực tế hiện nay dưới
tàu thuỷ tồn tại hai loại trang trí động lực cơ ban đó là
Trang trí động lực động cơ diesel
Trang trí động lực hơi nước với đ/c chính là tua bin hơi.


1.đặc tính kỹ thuật của TTđL động cơ diesel.
(u nhc im ca TTL ng c DIESEL)

- Trong trang trí động lực động cơ diesel, công chất là
san phẩm cháy của hỗn hợp không khí - nhiên liệu hinh
thành ngay trong buồng đốt của động cơ.
- Hiệu suất nhiệt cao, suất tiêu hao nhiên liệu thấp.
- Quá trinh sinh công không liên tục, có tính chu kỳ.
Phai có các cơ cấu phân phối khí .
- Cũng giống như các loại động cơ kiểu piston khác, lực
quán tính của động cơ diesel có tính chu kỳ và động cơ
quay không đều.
- Ban thân các chi tiết của động cơ cũng chịu một tai
trọng thay đổi theo chu kỳ, làm hạn chế việc nâng cao số

vòng quay động cơ và công suất động cơ.


- áp suất và nhiệt độ tức thời trong buồng đốt động cơ
rất cao, các chi tiết làm việc trong điều kiện nhiệt độ cao,
ma sát lớn do vậy tuổi thọ động cơ không cao.
- Quy luật chuyển động của piston không phụ thuộc
chiều quay của trục khuỷu do đó động cơ diesel có thể đao
chiều quay dễ dàng nhờ thay đổi trật tự làm việc của cơ cấu
phân phối khí. Các thiết bị đao chiều quay có thể trực tiếp
đao chiều quay động cơ hoặc có thể bố trí trên hệ trục để
đao chiều quay trục chân vịt. (Ttruyền động gián tiếp).
- động cơ diesel khi làm việc ở đường đặc tính bộ phận
thi tính kinh tế giam, động cơ làm việc kém ổn định.
- Trang trí động lực có tính cơ động cao.
- Nang lượng nhiệt do khí xa mang ra khỏi động cơ cao,
do vậy có thể nâng cao hiệu suất nhiệt bằng cách trang bị
các thiết bị tận dụng nhiệt khí xa.


2. đặc tính kỹ thuật của trang trí động lực tua bin hơi.
- Công chất sử dụng cho động cơ chính là hơi nước thông
số cao được sinh ra từ nồi hơi chính.
- Tua bin có quá trinh sinh công liên tục, đây là ưu điểm
lớn nhất mà các động cơ tàu thuỷ khác không có được,
nhờ đó mà có thể nâng cao vòng quay của tua bin, làm
tang công suất, hiệu suất, giam khối lượng và kích thước
của tua bin. Các tua bin hiện đại ngày nay đã có vòng
quay đạt tới 15000 - 20000 vòng/phút.
- Tua bin có tính kinh tế cao, thế nang ban đầu của công

chất được sử dụng triệt để.
- Công chất lưu động liên tục qua tua bin, do đó mô men
quay ổn định, tính đồng đều cao. Nhờ vậy độ bền các chi
tiết tang, động cơ có tuổi thọ cao.


- Toàn bộ các bộ phận chuyển động của tua bin được
gắn liền với rôto và chỉ chuyển động quay tròn theo một
chiều nhất định, với cùng một tốc độ điều đó cho phép
giam nhiều các tổn thất cơ giới, nâng cao hiệu suất, loại trừ
các lực quán tính theo chu kỳ gây chấn động tới vỏ tàu
thân máy. động cơ làm việc êm, kết cấu đơn gian gọn nhẹ,
độ tin cậy cao.
- Công suất do tua bin phát ra chỉ phụ thuộc vào các
thông số của hơi và lượng hơi đi qua tua bin, do vậy tua
bin có kha nang sinh công lớn, phạm vi sử dụng công suất
rộng.
- Chiều quay của tua bin được quyết định bởi hướng của
dòng hơi tác dụng lên bánh cánh, để thay đổi chiều chuyển
động của tua bin, trong trang trí động lực cần bố trí một tua
bin lùi.


- Vòng quay của tua bin lớn hơn nhiều so với khoang
vòng quay tối ưu của chân vịt. Chính vi vậy trong trang
trí động lực tua bin hơi phai bố trí hộp giam tốc.
- Nhiệt độ khí cháy trong buồng đốt nồi hơi bị hạn chế
bởi kha nang chịu nhiệt của thiết bị. Hiệu suất của trang
trí động lực tua bin hơi hiện nay mới chỉ đạt tới 22-26%.
- Trong trang trí động lực, nồi hơi liên tục bị đốt nóng, có

nhiệt độ và áp suất cao. Hơi nước có áp suất và nhiệt độ
cao lưu động không ngừng trong các đường ống có thể
gây nguy hiểm cho người khai thác.
- Nước sử dụng trong hệ thống đòi hỏi phai có chất lượng
cao, do vậy trong hệ thống phai trang bị các thiết bị kiểm
tra, phân tích và xử lý chất lượng nước.
- Trang trí động lực cần phai có thời gian nhóm lò, sấy
hơi lâu do đó thời gian chuẩn bị khởi động dài.


1.4 Sự tương tác gia vỏ tàu và chân vịt.
1. Sức can vỏ tàu.
Khi tàu chuyển động, toàn bộ sức can tác dụng lên con tàu
làm anh hưởng đến chuyển động của nó được xác định
(KG)
bằng biểu thức tổng quát: R = RN + RK
Trong đó:
- RN (KG) là sức can của nước đối với vỏ tàu khi tàu chuyển động.
- RK (KG) là sức can của không khí tác dụng lên phần nổi của tàu.

a) Sức can của nước.
Sức can sinh ra khi tàu chuyển động trong nước phụ
thuộc tốc độ tàu, độ thô nhám của mặt cắt ướt và hinh dáng
kết cấu vỏ tàu. Sức can của nước được xác định bằng công
Trong đó: RS - Sức can sóng
thức:
RN = RS + RH + RM

(KG)

RH - Sức can hinh dáng


b) Sức can của không khí.
Sức can của không khí được tạo ra do không khí tác
dụng lên phần nổi của tàu và toàn bộ thượng tầng. Có độ
lớn phụ thuộc vào hinh dáng và diện tích mặt cắt phần nổi
của tàu, tốc độ tàu, chiều và cường lực của gió.
Sức can của không khí được xác định qua công thức:
KVG 2 FC
RK = C K
2

(KG)

Trong đó:
- CK là hệ số sức can không khí phụ thuộc vào hinh thức kết cấu phần nổi của
tàu:

- K là mật độ không khí, có giá trị: K = 0,125
(KGs2/m4)
- FC là diện tích hinh chiếu phần nổi của tàu lên mặt phẳng sườn giưa. (m 2)
- VG là tốc độ tương đối của gió. (m/s)

2. Mối quan hệ giưa công suất của động cơ chính và sức
can vỏ tàu.


Nếu gọi lực đẩy có ích hay lực cần thiết để tàu chuyển
động là T (KG), khi tàu chuyển động thẳng và cân bằng thi

lực đẩy có ích phai cân bằng với lực can theo phương trinh:
T=R
(KG)
Với R là tổng sức can tác dụng lên con tàu đã được xác
định ở phần trên. Như vậy công suất cần thiết để tàu
chuyển động với tốc độ V(m/s), khi sức can tàu là R (KG)
sẽ được xác định:
NK =

TV
75

(hay)

NK =

RV
75

(ml)

Thực tế khi tàu chuyển động, anh hưởng của vỏ tàu tới kha
nang công tác của chân vịt được biểu thị bằng hiệu suất vỏ
tàu H:


NK
H =
NP
TP V P

NP =
75
(hay)

NP =

RV
75 H

Trong đó:
- NK là công suất cần thiết để tàu chuyển động với tốc độ
V(m/s) khi sức can là R (KG).
- NP là công suất đẩy của chân vịt (ml). NP được xác định
qua công thức:
Với:
VP - Tốc độ tiến của chân vịt (m/s)
(ml)
TP - lực đẩy của chân vịt (KG)

Từ đó công suất trên đế chân vịt:

(ml)

Với P là hiệu suất chân vịt:
(ml)
N CV
- Với chân vịt định bước P = 0,6 ữ 0,75

- Với chân vịt biến bước P = 0,58 ữ 0,65
Trong thực tế bao giờ cũng phai có một độ dự trư công suất, do tổn

hao công suất trên đường trục. Chính vi vậy công suất khai thác của
động cơ chính chỉ được 80- 85% công suất thiết kế của động cơ.
NK = 0.8 ữ0.85 Nđ

NP
=
P

(hay)

N CV
RV
Ne =
=
tr 75 H P tr

(ml)


1.5 Yêu cầu đối với TTđL lực tàu thuỷ.

Trang trí động lực là bộ phận quan trọng của một con
tàu, nó có anh hưởng trực tiếp đến kha nang khai thác an
toàn, tin cậy và tính kinh tế của toàn bộ con tàu. Trang trí
động lực cần có các yêu cầu chung sau:
- Sự chuyển hoá nang lượng đạt hiệu qua cao nhất.
- Các thiết bị trong trang trí động lực phai đơn gian.
- Kha nang công tác của trang trí động lực phai tin cậy.
- Trang trí động lực phai có kích thước, trọng lượng nhỏ.
- Tuổi thọ cao, ít phai sửa chưa, thay thế.

- Giá thành và chi phí khấu hao thấp.
Trong thực tế việc thoa mãn tất ca các yêu cầu trên trong
cùng một loại trang trí động lực là không thể được. Do vậy,
chúng ta thường đặt ra các yêu cầu cụ thể về công suất, tính
kinh tế và kha nang độc lập làm việc.


1.5.1. Yêu cầu đối với công suất của trang trí động lực
tàu thuỷ theo đặc tính chân vịt và vỏ tàu.
Công suất của động cơ chính được quyết định bởi loại tàu,
công dụng và lượng chiếm nước của tàu. được tính theo
N CV
RV
Ne
=
=
ml
công thức:
tr

75 H P tr

để đặc trưng cho yêu cầu về công suất động cơ chính được
trang bị dưới tàu thuỷ, người ta sử dụng giá trị công suất tư
ơng đối gọi là :
Ne
N
(ml/tấn lượng chiếm nước)
=
= CV

D
tr D
Tuy nhiên để tránh tính toán phức tạp, công suất trên đế
chân vịt có thể xác định theo công thức Hai quân:
N CV =

3

V D
Cw

2
3

Cw là hệ số Hai quân được xác định dựa trên các
kết qua thực nghiệm đối với tàu mẫu.
1
V3

=
ì
Thay vào biểu thức của , ta được:
C
D
(ml/tấn lượng chiếm nước)
w

tr

3