Hiện tượng xâm thực chân vịt tàu thủy Lê Tuấn Vũ

GVHD: TS. LÊ VĂN TOÀN

BTL: LÝ THUYẾT TÀU 2

ĐỀ TÀI
HIỆN TƯỢNG XÂM THỰC CHÂN VỊT TÀU THỦY
I. ĐẶT VẤN ĐỀ
-

Hiện nay, vấn đề nghiên cứu về chân vịt đang được các chuyên gia trong nước
và thế giới quan tâm. Một trong những vấn đề về chân vịt được quan tâm nhất
đó chính là hiện tượng xâm thực chân vịt.

-

Khi xâm thực hình thành và phát triển, điều kiện làm việc ổn định của thiết bị
thường bị phá vỡ gây mất ổn định, suy giảm hiệu suất và năng suất, gây rung
động và tiếng ồn.

-

Ngoài ra, hiện tượng xâm thực dẫn đến ăn mòn có thể xảy ra mãnh liệt, làm phá
hủy bề mặt chi tiết và thiết bị.

II. NỘI DUNG
1. Xâm thực là gì?
-

Khi chất lỏng ở nhiệt độ nhất định sẽ sôi và bốc hơi bão hòa dưới áp suất tương
ứng. Áp suất này gọi là áp suất hơi bão hòa Pbh

Bảng 2.1.1. Áp suất hơi bão hòa của nước.
TC
0
10
20
30
40

60

80

100

120

Pbh/ , m

2,03

4,83

10,33

20,2

o

-

0,06

0,12

0,24

0,48

0,75

Như vậy, ở một nhiệt độ nào đó, khi áp suất trong chất lỏng bằng Pbh thì chất
lỏng sẽ sôi, tạo nên nhiều bọt khí trong dòng chảy. Các bọt khí này sẽ bị cuốn
vào những vùng áp suất lớn hơn Pbh, ngưng tụ đột ngột thành giọt chất lỏng
(vl ≪ vk). Do đó, trong dòng chảy xuất hiện những khoảng trống cục bộ, những
phần tử chất lỏng xung quanh sẽ tràn đến với vận tốc lớn, áp suất tại đây tăng
lên rất cao, (> 1000 atm). Áp suất cục bộ này sẽ làm rỗ bề mặt kim loại, phá
hỏng bộ phận làm việc của chân vịt. Đây gọi là hiện tượng xâm lực, thường xảy
ra trong chân vịt. Khi hiện tượng này xảy ra, dòng chảy sẽ bị gián đoạn, gây
tiếng động bất thường và chân vịt bị rung nhiều và hiệu suất của chân vịt giảm
đột ngột. Hiện tượng kéo dài sẽ làm các bộ phận làm việc của chân vịt bị phá
hỏng.

2. Các loại xâm thực
2.1. Xâm thực hình cánh
SVTH: LÊ TUẤN VŨ

MSSV: 1451070133


BTL: LÝ THUYẾT TÀU 2

GVHD: TS. LÊ VĂN TOÀN

-

Mặt công tác cánh chân vịt nói chung có áp lực dương, còn mặt sau của cánh
chân vịt có áp lực âm, hiệu số áp lực giữa 2 mặt cánh chân vịt chính là yếu tố
gây ra hợp lực tác dụng trên toàn bộ cánh chân vịt và mômen lực của BXCT đối
với trục chân vịt là điều kiện cần để BXCT sinh công. Đồng thời áp suất mặt
sau của cánh chân vịt thường thấp lại là điều kiện làm phát sinh hiện tượng xâm
thực. Lúc áp suất mặt sau của cánh chân vịt giảm đến áp suất bốc hơi tất sẽ sản
sinh xâm thực.Thông thường xâm thực nghiêm trọng nhất là vùng gần cửa ra bề
sau của cánh chân vịt.

-

Bởi vì tiết diện của cánh chân vịt có hình cánh và áp suất thấp ở mặt sau cánh
có quan hệ mật thiết với hình cánh của chân vịt cho nên gọi là xâm thực hình
cánh.
2.2. Xâm thực chân không

-

Xâm thực chân không là hiện tượng đặc biệt của chân vịt, nghiêm trọng nhất
đối với chân vịt có cánh cố định, thông thường phát sinh ở chế độ công tác
khác chế độ công tác thiết kế. Bởi vì ở những chế độ công tác khác của chân vịt
tức tình trạng dòng chảy vào không va và chảy ra thẳng góc của chân vịt không
còn nữa, thay thế bằng tình trạng chảy tách rời, va chạm, xoáy kết hợp với tình
trạng quay của nước, sau BXCT hình thành vùng chân không trong ống hút.
Khi áp suất giảm xuống tới áp suất bốc hơi sẽ sản sinh xâm thực.Loại xâm thực

này gọi là vùng xâm thực chân không.
2.3. Xâm thực khe hở

-

Dòng chảy khi đi qua đường dẫn nhỏ hoặc khe hở cục bộ có hiện tượng tốc độ
tăng vọt. Áp suất giảm sút gây ra hiện tượng xâm thực gọi là hiện tượng xâm
thực khe hở.Xâm thực khe hở thường phát sinh ở các mặt tiếp xúc với nhau có
nước rò qua biên như cánh hướng nước, các mặt 2 đầu cánh hướng nước, vòng
chắn rò nước.Ngoài ra còn phát sinh ở các chỗ gồ ghề của các chi tiết máy; ở đó
cục bộ sản sinh chân không và xâm thực. Phạm vi phá hoại của xâm thực khe
hở thường nhỏ. Xâm thực khe hở rất nghiêm trọng đối với chân vịt.

3. Các nguyên nhân gây ra hiện tượng xâm thực chân vịt tàu thủy
-

Áp suất của bề mặt chân vịt nhỏ hơn áp suất hóa hơi của nước (như đã trình bày
ở trên)

-

Áp suất từ 2 bên bề mặt cánh chân vịt có sự chênh lệch đáng kể.

-

Tàu chạy với vận tốc không đều  Vòng quay của chân vịt tàu thủy không đều.

-

Tàu chạy thay đổi môi trường liên tục. Từ khu vực có dòng biển nóng sang khu

vực có dòng biển lạnh và ngược lại.

SVTH: LÊ TUẤN VŨ

MSSV: 1451070133


BTL: LÝ THUYẾT TÀU 2

GVHD: TS. LÊ VĂN TOÀN

4. Ảnh hưởng của việc xâm thực tàu thủy.
-

Hạn chế dòng chảy của nước qua chân vịt, do có các bong bóng hơi bám lại trên
bề mặt chân vịt. Điều này rất có hại đến chân vịt, nó sẽ lại càng làm tang tốc độ
xâm thực chân vịt

-

Chân vịt bị rung lắc mạnh, có thể làm rung lắc tàu, giảm ổn định tàu và làm cho
tàu chạy không theo ý người điều khiển.

-

Tăng tốc độ mài mòn các chi tiết kim loại hơn so với bình thường nên dẫn đến
việc chân vịt bị phá hủy. Đây là tác hại nghiêm trọng nhất của vấn đề xâm thực
đối với chân vịt tàu thủy.

5. Hướng khắc phục tình trạng xâm thực chân vịt

-

Cho chân vịt hoạt động đều, không tang hoặc giảm đột ngột vận tốc tàu chạy,
nghĩa là không tăng hoặc giảm đột ngột tốc độ quay của chân vịt tàu thủy.

-

Để tàu chạy với tốc độ vừa phải, không quá nhanh khi đi qua các vùng biển
thay đổi nhiệt độ khác nhau.

-

Thường xuyên kiểm tra chân vịt, vệ sinh chân vịt đều đặn, đặc biệt là những lúc
thấy tàu rung lắc hoặc có tiếng ồn từ chân vịt.

-

Nghiên cứu, chế tạo ra các loại vật liệu mới để thiết kế và làm chân vịt có khả
năng hạn chế tối đa được hiện tượng xâm thực chân vịt tàu thủy.

III.

TÀI LIỆU THAM KHẢO

-

Nghiên cứu hiện tượng xâm thực bao quanh chân vịt tàu thủy – TS. Lê Thị
Thái, trường Đại học Bách Khoa Hà Nội.

-

Cavitation of propellers NL

-

/>
IV.MỘT SỐ HÌNH ẢNH VỀ XÂM THỰC CHÂN VỊT TÀU THỦY

SVTH: LÊ TUẤN VŨ

MSSV: 1451070133


BTL: LÝ THUYẾT TÀU 2

SVTH: LÊ TUẤN VŨ

GVHD: TS. LÊ VĂN TOÀN

MSSV: 1451070133


BTL: LÝ THUYẾT TÀU 2

SVTH: LÊ TUẤN VŨ

GVHD: TS. LÊ VĂN TOÀN

MSSV: 1451070133