Giáo trình Hệ thống phun nhiên liệu cho động cơ Diesel - Chương 1: Đặc tính công tác của diesel tàu thủy và sự phối hợp công tác với chân vịt

Chương I ĐẶC TÍNH CÔNG TÁC CỦA DIESEL TÀU THỦY VÀ SỰ PHỐI HỢP CÔNG TÁC VỚI CHÂN VỊT 1. KHÁI NIỆM VỀ CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC VÀ ĐẶC TÍNH CỦA ĐỘNG CƠ 1-1 Khái niệm chung: Động cơ diesel tầu thuỷ được khai thác trong các điều kiên thời tiết biển khác nhau (sóng, gió, dòng chảy, v.v) và các điều kiện về bản thân con tầu khác nhau (chất lượng vỏ tầu, chủng loại hàng hoá chuyên chở, v.v), nên việc đánh giá khả năng phát ra công suất của động cơ, các thông số kỹ thuật của động cơ, độ tin cậy trong quá trinh hoạt động nhằm kéo dài tuổi thọ của động cơ và tính kinh tế của nó chính là nhiệm vụ của người sỹ quan vận hành trên tầu trong việc khai thác hệ động lực tầu thuỷ. Môn học khai thác hệ động lực tầu thuỷ còn giúp cho người học có một cái nhìn trực quan sự hoạt động của động cơ lai chân vịt trong các điều kiện bên ngoài khác nhau. Để đánh giá việc khai thác động cơ ở những chế độ làm việc khác nhau, người ta thường so sánh giá trị của các thông số thu được ở một chế độ làm việc cụ thể với các giá trị của chúng ở chế độ làm việc định mức. Đối với động cơ điêzel trực tiếp lai chân vịt, chế độ làm việc của động cơ ở vòng quay tối thiểu ổn định là đáng quan tâm nhất vì nó thường xuyên được sử dụng khi tầu manơ ra / vào cầu, đảm bảo sự an toàn cho con tầu. 1-2: Đặc tính của động cơ điezel tầu thuỷ Khi cho động cơ làm việc trong các điều kiện xác định khác nhau, ta sẽ thu được các thông số của động cơ để có thể biểu diễn chúng bằng bảng hoặc dưới dạng đồ thị, và đó được gọi là các đường đặc tính của động cơ. Đặc tính công tác của động cơ là những đường biểu diễn sự liên quan của thông số này với thông số khác trên hệ trục toạ độ. Các đường đặc tính trình bày ở chương này chủ yếu được biểu diễn trên hệ trục toạ độ Ne – n (công suất động cơ/ vòng quay động cơ). Người ta chia đặc tính của động cơ điêzel tầu thuỷ làm 3 loại như sau: Đặc tính công suất: biểu thị sự phụ thuộc công suất động cơ theo vòng quay trục khuỷu. Đặc tính phụ tải: biểu thị sự phụ thuộc các thông số phụ tải động cơ theo vòng quay trục khuỷu. Đặc tính tổng hợp: biểu thị sự phụ thuộc các thông số tốc độ và phụ tải theo vòng quay trục khuỷu. 2. Đặc tính và các chỉ tiêu công tác của diesel tàu thủy. 2.1. Đặc tính công suất Đặc tính biểu thị sự thay đổi các thông số công tác của động cơ theo hàm tốc độ quay hoặc tốc độ tàu gọi là đặc tính công suất hay còn gọi là đặc tính tốc độ. Hàm biểu diễn: Ne = f(n) Ne = f(v) Trong đó: Ne- là công suất có ích của động cơ, n- là tốc độ động cơ, v- là tốc độ tàu. Đặc tính công suất chia thành: Đặc tính ngoài và đặc tính chân vịt. 2-2. Đặc tính ngoài Đường đặc tính biểu diễn mối quan hệ giữa các chỉ tiêu công tác của động cơ với số vòng quay của nó khi lượng cung cấp nhiên liệu cho mỗi chu trình là không thay đổi (dw = const) gọi là đặc tính ngoài. Hàm biểu diễn: Ne = f(n) Me = f(n), với dw = const Xây dựng đặc tính ngoài: Giả sử lượng nhiên liệu phun vào động cơ trong mỗi chu trình không đổi (dw=const) và hiệu suất chung của động cơ không đổi trong phạm vi toàn bộ chế độ tốc độ quay (ho = const) ta có: [ml] (1) Trong đó: - QH : Nhiệt trị thấp của nhiên liệu sử dụng [Kcal/ kg] - G : Lượng nhiên liệu tiêu thụ trong một giờ G = 60.n.z.dw [kg/h] - n: tốc độ quay động cơ [v/phút] - z: Hệ số kì, động cơ 2 kì z = 1, động cơ 4 kì z = 1/2 Thay vào (1) ta có: (ml) (2) Với một động cơ cụ thể: z, QH không đổi, với giả thiết ho = const, Ta có thể đặt: C1 = 60.z.QH. ho / 632,3 = const Khi đó: Ne = C1.n.dw (2’) Từ (2’) ta thấy: Khi duy trì lượng cung cấp nhiên liệu cho mỗi chu trình không thay đổi (dw = const) thì công suất phát ra của động cơ tỷ lệ bậc nhất với tốc độ quay của nó. Ne Ne2 Ne1 0 n1 n dw2= const A2 dw1= const A1 di ĐỒ THỊ ĐẶC TÍNH NGOÀI Là đường thẳng bậc nhất có dạng như hình vẽ sau. Hình 1.1. Biểu diễn mối quan hệ giữa công suất với vòng quay khi dw=const. 0A1: Đặc tính ngoài khi dw1=const. 0A2: Đặc tính ngoài khi dw2=const. di: Góc kẹp giữa Ne và n, biểu thị lượng phun nhiên liệu hay mức độ thay đổi Pe, Me khi dw thay đổi. Dựng đồ thị đặc tính Me và Pe Ta thấy rằng khi dw không đổi thì mômen quay có ích và áp suất có ích bình quân cũng không đổi, thật vậy: Ta có: Ne = Me.n / 716,2 Þ Me =716,2.Ne/ n Thay Ne từ (2’) ta có: Me = 716,2.C1.dw Û Me = C2.dw với C2 = 716,2.C1 Tương tự: Ne = Pe.S.F.n.i.z/ 4500 Þ Pe = 4500.Ne/ S.F.i.z.n Thay Ne từ (2’) ta có: Pe = (4500/S.F.i.z).C1.dw Û Pe = C3.dw Với C3 = (4500/S.F.i.z).C1 Đồ thị của chúng là những đường thẳng song song với trục hoành (0-n): Me Pe 0 n dw= dwmax I dw= dwn II dw= dwmin III Hình 1-2. Biểu diễn mối quan hệ giữa Me và Pe với vòng quay khi dw=const. I: Me, Pe đạt giá trị nhỏ nhất khi dw = dwmin II: Me, Pe đạt giá trị định mức khi dw = dwn (lượng cung cấp nhiên liệu đạt giá trị định mức) III: Me, Pe đạt giá trị lớn nhất khi dw = dwmax (lượng cung cấp nhiên liệu đạt giá trị lớn nhất) 3. ĐẶC TÍNH CHÂN VỊT. 3-1- Đặc tính chân vịt với động cơ lai chân vịt định bước: Đặc tính chân vịt biểu diễn mối quan hệ giữa các thông số công tác của động cơ lai chân vịt với tốc độ quay hoặc tốc độ tàu khi lượng nhiên liệu cung cấp cho chu trình là thay đổi gọi. Hàm biểu diễn: Ne = C.nx (4) Me = C’.nx-1 Trong đó: x: là số mũ phụ thuộc vào kết cấu vỏ tàu và trang trí hệ động lực. Với một con tàu cụ thể x = const. x=2,5 ~3,2 (x = 2,5 với tàu cao tốc như tàu lướt, tàu khách, ... x = 3,2 đối tàu hàng). C, C’: là hằng số phụ thuộc tuyến hình vỏ tàu, chân vịt cũng như tình trạng của chúng và điều kiện khai thác. Xây dựng đặc tính chân vịt bằng phương pháp thực nghiệm: Để xây dựng được đặc tính chân vịt ta phải giả định rằng lượng nhiên liệu cung cấp cho mỗi chu trình là thay đổi và toàn bộ công suất động cơ phát ra được truyền hết cho chân vịt. Bằng thực nghiệm cho thấy rằng với đa số tàu hàng công tác độc lập (như tàu biển, tàu sông, tàu không lai kéo ...) có x = 3 nên (4) được viết lại là: Ne = C.n3 (4’) Me = C’.n3 Với một con tàu cụ thể trong một điều kiện khai thác nhất định thì C =const. Nói cách khác trong đặc tính chân vịt quan hệ công suất vòng quay là quan hệ bậc ba. Trong thực tế khai thác, điều kiện khai thác luôn thay đổi ví dụ như khi tàu khai thác trong điều kiện sóng gió, vùng có dòng chảy, vùng biển cạn ... Do đó hệ số C thay đổi theo điều kiện khai thác kết quả cho ta một họ các đường đặc tính chân vịt Ne 0 nmin n CU C0 Cj Hình 1-3-Biểu diễn mối quan hệ giữa Ne với n khi dw=var trong các điều kiện khai thác khác nhau. CU: Đặc tính chân vịt thử tàu tại bến (V = 0) C0: Đặc tính chân vịt trong điều kiện khai thác bình thường Cj: Đặc tính chân vịt khi tàu chạy ballast. 3-2 Với động cơ lai chân vịt biến bước: Trong thực tế công suất và mô men chân vịt tiếp nhận được phụ thuộc trước tiên vào các thông số hình học, thủy động học của chân vịt. Khác với chân vịt định bước, ở chân vịt biến bước khi làm việc ta có thể thay đổi được thông số hình học bước chân vịt H (hay thông số không thứ nguyên tỷ số bước H/D). Việc thay đổi tỷ số bước H/D làm cho đặc tính chân vịt thay đổi. Ne 0 nmin n H/Dmin H/Dmax H/Dn Hình 1.4. Biểu diễn mối quan hệ giữa Ne với n khi động cơ lai chân vịt biến bước. H/Dn: Đặc tính chân vịt ứng với tỷ số bước định mức (Chế độ khai thác kinh tế) H/Dmax: Đặc tính chân vịt ứng với tỷ số bước lớn nhất (Chế độ khai thác khó khăn) H/Dmin: Đặc tính chân vịt ứng với tỷ số bước nhỏ nhất (Chế độ khai thác thuận lợi) Chú ý rằng khi muốn thay đổi góc cánh chân vịt, nhất thiết phải giảm tay ga nhiên liệu để động cơ làm việc ở vòng quay thấp nhất. 3-3. Đặc tính phụ tải Đặc tính phụ tải biểu diễn sự phụ thuộc của các chỉ tiêu cơ bản của động cơ vào phụ tải (Ne, Me, hay Pe) khi số vòng quay không thay đổi (n = const). Khi n = const ta có: Tổn hao cơ giới Nm = A.nb là hằng số, với A = Nmn/nnb Công suất có ích Ne = f(Pe) là hàm bậc nhất Công suất chỉ thị Ni = Ne + Nm cũng là hàm bậc nhất Ne 100% 0 100% Pe Hình 1.5. Đặc tính phụ tải Ni Ne Nm hm Đặc tính phụ tải thường sử dụng cho các loại động cơ diesel lai máy phát điện, lai bơm, máy nén... hoặc các động cơ chính trong hệ động lực truyền động điện lai chân vịt. Trong thực tế khai thác, đặc tính phụ tải của động cơ thường dùng ở vòng quay định mức (nn) bởi bộ điều tốc thay đổi lượng cung cấp nhiên liệu phù hợp với phụ tải bên ngoài. Tuy nhiên giá trị vòng quay khai thác cũng thay đổi chút ít so với giá trị định mức. 4-. Truyền động giữa động cơ và chân vịt 4-1- Truyền động trực tiếp: Thường áp dụng cho HĐL động cơ công suất lớn chậm tốc của các hãng Sulzer, Man, B&WBuồng máy thường đặt ở phía cuối tàu, đường trục ngắn, tổn thất truyền động không đáng kể, ta có: ns = ne Ns = Ne.htr.hp Ms = Me.htr.hp Trong đó: htr = 0,96 ~ 0,99 : Hiệu suất truyền động hp = 0,65 ~ 0,70 : Hiệu suất chân vịt, hp max khi ns = 90 ~ 120 RPM 4-2- Truyền động gián tiếp: Thường áp dụng cho động cơ trung tốc lai chân vịt như động cơ hãng Semt-Pielstick, hay hãng Mitsubishi với loại này trên đường trục thường có li hợp, hộp giảm tốc hoặc hộp số. Đặc điểm nổi bật của phương pháp truyền động này là tốc độ chân vịt ns bị thay đổi phụ thuộc vào tỷ số truyền, ns = i.n Ns = Ne.htr.hp.hlh.hgt. Ms = (1/i).Me.htr.hp.hlh.hgt. Trong đó: hlh = 0,97 ~ 0,98 : Hiệu suất bộ li hợp hgt = 0,94 ~ 0,96 : Hiệu suất hộp giảm tốc 4-3 SỰ PHỐI HỢP CÔNG TÁC GIỮA ĐỘNG CƠ VÀ CHÂN VỊT ĐỊNH BƯỚC. Ngày nay truyền động trực tiếp lai chân vịt định bước được sử dụng rộng rãi bởi tính ưu việt của nó là đơn giản trong chế tạo, hiệu suất truyền động cao và ta có thể xem: ns= n và Ns= Ne a) Xét trường hợp điều kiện khai thác không thay đổi. Giả sử tàu công tác trong vùng biển yên sóng gió tương ứng với đường đặc tính chân vịt không thay đổi C0. Động cơ đang làm việc với đường đặc tính ngoài (Mn = const) ứng với lượng cấp nhiên liệu định mức (dwn = const). Điểm phối hợp công tác sẽ là giao điểm N của đường đặc tính chân vịt (C0) và đường đặc tính ngoài (Mn , hn). Tại đây mômen do động cơ sinh ra cân bằng với mômen cản trên đế chân vịt, lực đẩy cân bằng với lực cản, và tại N công suất động cơ là công suất định mức Nn và vòng quay định mức nn. Tuy nhiên trong thực tế khai thác không phải lúc nào ta cũng đạt được công suất tại điểm N. Chẳng hạn: khi động cơ đã cũ, khi một vài xylanh bị sự cố, tuabin tăng áp bị hỏng hay khi tàu khai thác trong luồng lạch hẹp, cạn thì ta phải thay đổi tay ga để tìm một điểm khai thác có công suất hợp lý mà vẫn an toàn cho động cơ. Ne Nn NKT 0 nmin nKT nn n C0 N K I H Mn=const Hình 1-6-Sự phối hợp công tác giữa động cơ & chân vịt khi điều kiện khai thác không thay đổi. C0: Đặc tính chân vịt ứng với điều kiện khai thác yên sóng gió. Mn= const: Đặc tính ngoài ứng với tay ga định mức. N, K, I, H: Các điểm khai thác tương ứng với các vị trí tay ga khác nhau. Một lí do nữa mà ta thường sử dụng công suất phát ra của động cơ nhỏ hơn công suất định mức nhằm dành một phần giữ trữ để khắc phục khi phụ tải tăng đột ngột do sóng gió hoặc nhằn tăng cao tuổi thọ động cơ. Do đó điểm phối hợp công tác giữa động cơ & chân vịt thường là điểm K và ta có: NK = e.Nn Hệ số giảm công suất e thường lấy e =(0,85 ~ 0,95). Vậy khi điều kiện khai thác không thay đổi nếu ta thay đổi tay ga nhiên liệu thì điểm phối hợp công tác sẽ thay đổi nhưng luôn nằm trên đường đặc tính chân vịt. b) Xét trường hợp điều kiện khai thác thay đổi. Giả sử sức cản con tàu thay đổi do sóng gió hay tải trọng hàng hóa ... thay đổi tương ứng với các đặc tính chân vịt CU, C1, C0, C2, Cj. Động cơ đang làm việc ở đặc tính khai thác MKT = 0,9.Mn với giả thiết động cơ không có bộ điều tốc thì điểm phối hợp công tác tương ứng sẽ là KU, K1, K0, K2, Kj. Ne NKT 0 nmin nKT n CU C1 C0 C2 Cj K0 MK =const Kj K2 KU K1 Hình 1-7- Sự phối hợp công tác giữa động cơ & chân vịt khi điều kiện khai thác thay đổi giữ nguyên tay ga. MK = const: Đặc tính động cơ ứng với tay ga khai thác. CU; Đ ặc tính buộc tàu tại bến. C1; Đ ặc tính chân vịt ứng với điều kiện ngược sóng gió. C0; Đ ặc tính chân vịt ứng với điều kiện yên sóng gió. C2; Đặc tính chân vịt ứng với điều kiện xuôi sóng gió. Cj; Đ ặc tính chân vịt ứng với điều kiện balát. K0 : Các điểm công tác tương ứng với các điều kiện khai thác. Ta thấy khi điều kiện khai thác khó khăn hơn chẳng hạn điểm phối hợp công tác chuyển từ K0 về K1. Tại K1 công suất động cơ đã giảm một lượng DN = N0 - N1 dùng để khắc phục sức cản vỏ tàu. Ta có: Trong đó: h01, h0K là hiệu suất động cơ tại điểm K1 và K0. Nếu ta xem chúng là hằng số không đổi trong suốt dải vòng quay công tác thì: Vậy khi điều kiện khai thác thay đổi nếu ta giữ nguyên tay ga thì điểm phối hợp công tác sẽ thay đổi trên đường đặc tính động cơ MK = const. Song phải chú ý tới điều kiện khai thác vì trong điều kiện tăng sức cản lớn có thể gây quá tải công suất còn quá nhẹ tải sẽ quá tải về vòng quay. Do vậy cần khai thác động cơ ở tay ga hợp lý. c) Sự phối hợp công tác giữa động cơ và chân vịt trong thực tế khai thác. Trong thực tế động cơ chính tàu thủy được trang bị bộ điều tốc nhằm duy trì vòng quay ở giá trị đặt nhất định, dù phụ tải tác động lên chân vịt thay đổi, bằng việc tăng giảm nhiên liệu phù hợp tương ứng với tải bên ngoài. Hình 1-8- Phối hợp công tác giữa động cơ & chân vịt khi động cơ trang bị BĐT nhiều chế độ. a) Khi ĐKKT khó khăn hơn ĐT chân vịt thay đổi từ C0 -> C1. BĐT sẽ tăng lượng nhiên liệu và điểm khai thác thay đổi từ K0 -> K1 để duy trì vòng quay xung quanh giá trị n0. b) Khi ĐKKT thuận lợi hơn ĐT chân vịt thay đổi từ C0 -> C2. BĐT sẽ giảm lượng nhiên liệu và điểm khai thác thay đổi từ K0 -> K2 để duy trì vòng quay xung quanh giá trị n0. M0 =const Ne 0 nmin n1 n0 n K0 C1 C0 K1 M1 =const Ur Ne 0 nmin n0 n2 n K2 M2 =const C0 C2 K0 M0 =const Ur 4-4-Khả năng mở rộng phạm vi công tác của diesel tàu thủy a. Phạm vi công tác của động cơ lai chân vịt định bước Ne 0 nmin nn nmax n CU hmax hn hKT hmin 1 2 3 Hình 1-9- Phạm vi công tác của HĐL diesel lai chân vịt định bước. CU: Đặc tính chân vịt khi thử tàu tại bến. hmax: Đặc tính công suất lớn nhất của động cơ. hn: Đặc tính công suất định mức. hKT: Đặc tính công suất khai thác. nmax: Giới hạn vòng quay lớn nhất của động cơ. nn: Vòng quay định mức của động cơ. nmin: Giới hạn vòng quay tối thiểu ổn định của động cơ. Vùng 1: Giới hạn bởi nmin, CU, hKT, nn, và hmin. Tương ứng với trường hợp động cơ hoạt động ở chế độ nhỏ tải như: khi khởi động, hay manơ trong luồng lạch hẹp, hoặc khi động cơ đã cũ. - Vùng 2: Giới hạn bởi CU, hn, nn, hKT. Đây chính là vùng thể hiện khả năng phát ra công suất tối ưu của động cơ, hiệu quả kinh tế tốt nhất. Thường chỉ khai thác động cơ trong vùng (2) khi động cơ còn mới, khai thác trong điều kiện thuận lợi. - Vùng 3: Giới hạn bởi CU, hmax, nmax, hn. Thể hiện khả năng phát ra công suất lớn nhất của động cơ. Vùng này chỉ áp dụng trong quá trình thử tàu xuất xưởng, sau sửa chữa lớn, hoặc khi tàu chạy trong bão, tàu giẫy cạn ... nhưng phải chú ý quá tải động cơ. 4-5 KHẢ NĂNG MỞ RỘNG PHẠM VI CÔNG TÁC CỦA ĐỘNG CƠ. a) Dùng nhiều động cơ lai một chân vịt: No.1 M/E No.2 M/E Li hợp Giảm tốc Hình 1-10- Sơ đồ HĐL hai động cơ lai một chân vịt Ne% 1,0 0,75 0,5 0,25 0 nmin 1,0 nn% C0 D C Mn=const B A Hình 1.11. Đồ thị đặc tính HĐL bốn động cơ giống nhau lai một chân vịt OA: Đặc tính động cơ khi khai thác một máy. OB: Đặc tính động cơ khi khai thác hai máy. OC: Đặc tính động cơ khi khai thác ba máy. OD: Đặc tính động cơ khi khai thác bốn máy. Trong thực tế với một số loại tàu việc yêu cầu công suất ở các chế độ khai thác riêng biệt là khác nhau. Chẳng hạn như tàu quân sự khi tàu tác chiến thì yêu cầu công suất lớn nhưng khi tàu di chuyển bình thờng thì không yêu cầu công suất lớn. Hay tàu khách thì khi hành trình trên đại dương cần tốc độ cao công suất lớn nhng khi manơ trong luồng thì chỉ cần cung cấp một phần công suất vừa đủ. Với hệ động lực nhiều động cơ lai một chân vịt cho phép khắc phục hiện tượng dư thừa công suất khi tàu chạy nhỏ tải bằng việc cho ngừng hoạt động một hay một số động cơ. Ưu điểm: 1) Tùy theo yêu cầu công suất mà khai thác các động cơ một cách hợp lí, nên động cơ luôn khai thác ở đặc tính ngoài, đạt được chỉ tiêu kinh tế kĩ thuật. 2) Trong trờng hợp không yêu cầu công suất tối đa thì có thể bảo dỡng, sửa chữa các động cơ dự trữ. 3) Phạm vi công tác được mở rộng. Nhược điểm: 1) Khó khăn trong khai thác vận hành, 2) Hệ thống động lực phức tạp, cồng kềnh. 3) Giá thành chế tạo cao. Thông thường chỉ áp dụng cho tàu nhỏ, yêu cầu tốc độ cao như tàu quân sự, tàu đánh cá hay một số tàu khách. b) Động cơ lai chân vịt thông qua hộp số. No.1 M/E Li hợp Hộp số Hình 1-12-Sơ đồ HĐL động cơ lai chân vịt thông qua hộp giảm tốc gồm 2 cấp tiến và 1 cấp lùi MS1=(1/i1).Mn NS NB’ NA NB 0 nmin nB nB’ nA nS C0 B’ MS2=(1/i2).Mn B A C1 Hình 1-13- Sự phối hợp công tác giữa động cơ và chân vịt khi có hộp giảm tốc C0: Đặc tính chân vịt khi khai thác trong đk bình thường. C1: Đặc tính chân vịt khi khai thác trong đk khó khăn. Khi tàu khai thác trong điều kiện bình thường, C0 động cơ công tác ở đặc tính ngoài Mn. Với tỷ số truyền là i1 ta có mômen chân vịt MS1=(1/i1).Mn, điểm phối hợp công tác là A. Do điều kiện khai thác khó khăn hơn nên đặc tính chân vịt thay đổi sang C1. Nếu ta vẫn giữ nguyên tay ga thì điểm phối hợp công tác sẽ là B. Tại B công suất, vòng quay bị giảm và động cơ khai thác trong điều kiện nặng nề hơn dễ gây quá tải về nhiệt. Trong trường hợp này nếu ta thay đổi số truyền từ i1 -> i2 (với i2MS1. Điểm công tác B’ có công suất và vòng quay động cơ lớn hơn ở điểm B. Hay nói cách khác chế độ khai thác động cơ đã được cải thiện tốt hơn so với điểm B. Ưu điểm: 1) Nâng cao khả năng công tác của động cơ, tăng công suất khai thác. Động cơ luôn khai thác ở đặc tính ngoài, đạt đợc chỉ tiêu kinh tế kĩ thuật, tăng tuổi thọ. 2) Có thể đảo chiều tàu mà không cần đảo chiều quay động cơ. 3) Phạm vi công tác đợc mở rộng. Nhược điểm: 1) Khó khăn trong khai thác vận hành. 2) Hệ thống động lực phức tạp, hiệu suất truyền động nhỏ. 3) Giá thành chế tạo cao. Thông thường chỉ áp dụng cho tàu nhỏ. c) Dùng truyền động điện lai chân vịt. Động cơ diesel lai máy phát điện rồi truyền năng lượng điện cho động cơ điện lai chân vịt. Hình 1-14-Sơ đồ HĐL truyền động điện No.1 M/E Motor Gen Hình 1-15- Sự phối hợp công tác giữa động cơ và chân vịt trong HĐL truyền động điện C0: Đặc tính chân vịt khi khai thác trong đk bình thường. C1: Đặc tính chân vịt khi khai thác trong đk khó khăn. d: Đặc tính công suất động cơ điện. NS 100% NB 0 nmin nB 100% nS C0 C d B A C1 Mn=const d) Sử dụng chân vịt biến bước: Chân vịt biến bước cho phép tận dụng tối ưu công suất phát ra của động cơ trong các điều kiện khai thác khác nhau thông qua việc thay đổi bước chân vịt. Hình 1-16- Sơ đồ HĐL lai chân vịt biến bước No.1 M/E Hình 1-17- Sự phối hợp công tác giữa động cơ và chân vịt biến bước C0: Đặc tính chân vịt khi khai thác trong đk bình thường với (H/D)=1,0. Hay trong đk khai thác khó khăn nhưng tỷ số bước đặt ở (H/D)=0,8. C1: Đặc tính chân vịt khi khai thác trong đk khó khăn với (H/D)=1,0. Mn=const : Đặc tính ngoài của động cơ. NS NA NB 0 nmin nB nA nS C0 B A C1 Mn=const Giả sử tàu đang chạy trong vùng biển yên sóng gió, tỷ số bước đặt ở (H/D)1=1,0 thì đặc tính chân vịt tương ứng là C0. Động cơ công tác ở đặc tính ngoài Mn. Ta có điểm phối hợp công tác là A. Khi tàu chuyển sang vùng biển có sóng gió nếu vẫn giữ nguyên tỷ số bước thì đặc tính chân vịt là C1.. Nếu vẫn duy trì tay ga nhiên liệu thì điểm phối hợp công tác sẽ là B. Tại B động cơ dễ bị quá tải nhiệt. Để khắc phục ta giảm tỷ số bước về (H/D)2=0,8, tương ứng đặc tính chân vịt sẽ dịch chuyển về C0. Điểm phối hợp công tác sẽ dịch về A. Như vậy mặc dù trong điều kiện khai thác khó khăn nhưng động cơ vẫn phát huy hết công suất mà không bị quá tải. Ưu điểm: Bằng việc thay đổi tỷ số bước (H/D) ta có thể duy trì được điểm phối hợp công tác định mức. Khai thác hết công suất động cơ. 2- Có thể thay đổi tốc độ, đảo chiều tàu mà không cần thay đổi chiều quay của động cơ. Phạm vi công tác được mở rộng. Nhược điểm: 1) Khi chọn tỷ số bước và vòng quay không hợp lí sẽ làm giảm hiệu suất. 2) Hiệu suất chân vịt hP chỉ đạt giá trị cực đại khi tỷ số bước ở giá trị định mức. 3) Hệ thống điều khiển bước phức tạp, độ tin cậy không cao, giá thành chế tạo cao. 4) Ứng với một tỷ số bước quay (H/D) có một dải tốc độ tàu tương ứng sẽ gây hiện tượng xâm thực mãnh liệt cho chân vịt. Thông thường chỉ áp dụng cho tàu khách, tàu cá, như tàu công trình ... loại tàu yêu cầu khả năng điều động, quay trở tốt.