Chương 10: Truyền động điện tời, neo tàu thủy

Chương10 . TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN TỜI, NEO TÀU
THUỶ
10.1. - ĐẶC ĐIỂM, CHỨC NĂNG, PHÂN LOẠI, CÁC THÔNG SỐ CƠ
BẢN CỦA HỆ THỐNG
Tời neo là thiết bị dùng để thu, thả neo, kéo dây cố định tầu khi cập bến.
Cấu tạo chung của tời neo bao gồm: Động cơ điện và thiết bị điều khiển, các
bộ phận truyền động cơ khí, hộp số, trống quấn xích hình sao, trống quấn
dây, ly hợp, phanh đai cơ khí xích neo, neo.
Theo kết cấu cơ khí, tời neo chia làm 2 loại tời trục đứng và tời trục ngang.
Trên tầu hàng, tời neo mũi là các tời trục ngang, nó được thiết kế để đồng
thời thực hiện 2 chức năng thu thả neo khi cố định tàu tại điểm đỗ hoặc thu
thả dây buộc tàu khi điều động.
Đa số các tời trục đứng, động cơ và hộp số cùng các thiết bị điều khiển nằm
bên dưới mặt boong, loại tời này dùng thu thả dây buộc tàu khi điều động.
Loại tời này thường đặt sau lái. Hoặc 2 mạn trên các tàu lớn để thuận tiện cho
việc làm dây
Các thông số cơ bản của hệ thống tời neo là: Lực kéo, tốc độ thu neo, thu
dây, thời gian công tác. Khi nhổ neo, thời gian công tác phụ thuộc độ dài xích
neo và tốc độ thu neo.
Đặc điểm của hệ thống tời neo là chúng làm việc trong chế độ ngắn hạn
(khoảng 30') tải thay đổi trong khoảng rộng 30 ÷ 200% trị số định mức, động
cơ phải có khả năng dừng dưới điện trong thời gian 1 phút.
10.2 CÁC YÊU CẦU CƠ BẢN ĐỐI HỆ THỐNG TỜI NEO
Neo là 1 hệ thống rất quan trọng có quan hệ trực tiếp đến an toàn của con
tàu. TĐĐ tời neo cần đảm bảo các yêu cầu sau:
- Có thể sử dụng neo trong mọi điều kiện thời tiết và trạng thái mặt biển
với yêu cầu cho trước.
- Có thể khởi động với toàn bộ phụ tải.
- Đảm bảo lực kéo cần thiết khi thu xích neo ở tốc độ chậm hoặc dừng dưới
điện.
- Động cơ dừng dưới điện có tải trong thời gian 1 phút.

- Có khả năng giữ neo ở trạng thái treo khi mất điện áp đột ngột.
1
- Đảm bảo điều chỉnh tốc độ trong khoảng rộng từ tốc độ thu neo bình
thường đến tốc độ chậm đưa neo vào lỗ neo.
- Khi hoạt động không gây ảnh hưởng đến công tác của các hệ thống
khác.
Theo yêu cầu đăng kiểm, công suất tời neo cần phải đảm bảo thu neo với
tốc độ lớn hơn hoặc bằng 0,17 m/s với lực kéo trên đia hình sao > F
1
= 1,13
(qH + G)
- q: Trọng lượng 1m xích neo (N/m)
- H: Độ sâu thả neo (m)
- G: Trọng lực neo (N)
Mô men khởi động cơ cấu neo khi xích neo đứng yên cần nạp lực kéo trên
đĩa hình sao không nhỏ hơn 2F
1
. Cơ cấu neo phải đảm bảo đồng thời thu 2
neo ở độ sâu 1/2 độ sâu thả neo. Tốc độ thu neo khi gần tới lỗ neo không lớn
hơn 0,167 m/s. Tốc độ kéo neo vào lỗ không vượt quá 0,017 m/s (< 7m/ ph)
Theo điều kiện phát nhiệt, thiết bị tời neo phải thu neo với tốc độ và lực
kéo lớn hơn 2F
1
liên tục trontg thời gian 30 phút hoặc thả một neo với độ sâu
quy định.
Nếu dùng động cơ KĐB rôto lồng sóc cho tời neo sau khi làm việc với
thời gian 30 phút với tải định mức, động cơ phải đảm bảo làm việc ở chế độ
hãm ở điện áp định mức trong thời gian không ngắn hơn 30 giây.
Động cơ một chiều và động cơ không đồng bộ rôto dây quấn cũng phải
đáp ứng các yêu cầu trên, nhưng với mômen bằng 2 lần định mức.

Nhiệt độ động cơ sau khi làm việc ở chế độ hãm không được vượt quá nhiệt
độ cho phép 70%.
Đối với tời quấn dây, sau khi làm việc liên tục 30 phút động cơ phải đảm
bảo làm việc ở chế độ hãm trong thời gian không ít hơn 15 giây.
2
10.3 - ĐỒ THỊ TẢI CỦA QUÁ TRÌNH THU NEO VÀ TÍNH CHỌN
CÔNG SUẤT ĐỘNG CƠ
Chế độ công tác cơ bản của truyền động điện tời neo là chế độ thu 1 neo ở
độ sâu bình thường. Theo giá trị mômen trên trục động cơ khi thu neo, người
ta tính công suất động cơ thực hiện.
Để dễ dàng xây dựng đồ thị tải cho tời neo, toàn bộ quá trình thu neo được
chia làm 4 giai đoạn (Hình 10.1)
I
II
III
IV
A1
A2A3A4A5
F1
F2
F3
B1
o
Hình 10.1
Giả sử neo ở vị trí "0" dưới đáy biển, tàu ở vị trí A
1
. Đoạn 0B
1
là đoạn xích
neo nằm dưới bùn. Đoạn B

1
A
1
là đoạn xích neo treo tự do trong nước. Khi thu
neo tàu chuyển động với tốc độ v dưới tác động của lực kéo F
1
= const, do vậy
mômen quay trên trục động cơ M
c1
= const. Khi tàu tới vị trí A
2
, lúc toàn bộ
xích neo được nâng lên khỏi bùn là lúc kết thúc giai đoạn 1 và bắt đầu giai
đoạn 2. Lực thu neo tăng dần do xích neo căng dần, tại điểm A
3
lực kéo đạt cực
đại, tốc độ động cơ giảm nhiều. Tàu tiếp tục tiến về phía trước nhờ quán tính
nhận được ở giai đoạn 1 và đầu giai đoạn 2. Giai đoạn 3 là giai đoạn tàu
chuyển động về phía trước với lực kéo trên trục động cơ bằng hằng số và cực
đại. Kết thúc giai đoạn 3, neo được nhổ lên khỏi đáy biển.
Sau khi neo được nhổ lên, mômen cản giảm dần theo quá trình thu xích
neo. Xích neo ngắn dần làm mômen cản giảm xuống. Đây là quá trình thứ 4
và quá trình này kết thúc khi neo được thu vào lỗ neo.
Đồ thị tải quá trình thu neo như hình vẽ ( Hình 10.2)
3
Hình 10.2
Để lựa chọn đúng động cơ, cần phải xác định được giá trị mômen quay tại
thời điểm tức thời bất kỳ trong quá trình thu neo, tốc độ quay của động cơ
trong từng giai đoạn thu neo, thời gian từng giai đoạn.
Các thông số để tính toán bao gồm:

- G : khối lượng neo
- q : Khối lượng 1m xích neo
- H: độ sâu thả neo H,
- T: Thời gian thu neo
- L: Độ dài xích neo L,
- Tốc độ gió lớn nhất cho phép kéo neo, tốc độ dòng chảy, diện tích
chắn gió của tàu.
10.4.TÍNH CHỌN CÔNG SUẤT ĐỘNG CƠ TỜI NEO TẦU THUỶ
Khi tính toán hệ thống TĐĐ tời neo tàu thuỷ, ta cần xác định công suất tối
ưu cho động cơ để thoả mãn nhu cầu đăng kiểm và giảm đến tối thiểu khối
lượng kích thước và giá thành hệ thống.
Để tính toán công suất động cơ tời neo, người ta dùng 2 phép tính gần đúng.
Trước tiên, tiến hành tính toán công suất động cơ thực hiện bỏ qua tác
động quán tính của con tàu, có nghĩa tốc độ chuyển động của tàu trong thời
4
gian kéo neo không đổi. Nhiệm vụ tính toán ở giai đoạn này là lựa chọn sơ bộ
công suất động cơ theo cataloge.
Ở giai đoạn 2, tiến hành nghiệm động cơ đã chọn theo mômen, thời gian thu
neo, điều kiện phát nhiệt. Ở giai đoạn này các tính toán có tính đến quán tính con
tàu.
Dưới đây trình bày cách tính toán công suất động cơ neo bằng phương pháp
gần đúng ( giai đoạn I )
1 - Xác định mômen định mức động cơ cần xác định mômen cực đại.
Mômen khi kéo neo khỏi bùn (đáy biển).
i
RF
M
lvco
sb
b

..
.
ηη
=
( KNm) Trong đó F
b
= 3,5.G + q.H
F
b
: Lực kéo neo khỏi đáy biển. H: Độ sâu thu neo (m)
G: Trọng lực neo (KN) i: Hệ số truyền
q: Trọng lực một mét xích neo (KN/m) R: Bán kính đĩa hình sao (m)
η
cơ
: Hiệu suất cơ η
ln
: Hiệu suất lỗ neo
+ Mômen kéo neo ở độ sâu bằng toàn bộ chiều dài xích neo:
i
RqLG
i
RF
M
co
s
co
sl
..
).(
.

.
lnln
1
ηηηη
+
==
( KNm)
- L: Độ dài xích neo (m)
+ Mômen kéo hai neo ở độ sâu H
i
RqHG
i
RF
M
co
s
co
sn
n
..
).(2
..
.
lnln
2
2
ηηηη
+
==
( KNm)

Giả sử mômen trên trục động cơ đạt cực đại ở chế độ kéo neo từ độ sâu
bằng toàn bộ chiều dài xích neo, tức M
l
>M
b
>M
2n.
Ta sẽ chọn động động cơ
theo mômen này với hệ số quá tải động cơ theo mômen λ=1,9 ta được
mômen định mức tính toán
Với tốc độ thu neo trung bình
cho trước V
ttb
, tốc độ quay
định mức theo tính toán của động cơ không đồng bộ rôto lồng sóc là:
n
đmt
= n
tb
(1 – s
đm
)
+ n
tb
tính theo công thức:
5
i
M
M
L

dmt
=