Câu 11: Trình bày diễn biến quá trình công tác của hệ động lực khi tăng tốc độ tàu, thể hiện trên đồ thị đặc tính M-ω.

Để tăng vận tốc tàu, động cơ phải sinh ra thêm một lượng công suất thông qua việc tăng lượng nhiên liệu cung cấp cho động cơ. Khi đó, lực đẩy phụ sinh ra sẽ thắng sức cản ban đầu và tạo cho tàu tốc độ mới lớn hơn. Các lực tác dụng lên con tàu, động cơ trong quá trình này phải thỏa mãn phương trình chuyển động của tàu:

Idω/dt=M(ω.hG)-M(ω,v)

Mdv/dt=(ω,V)-R(v)

Trong đó:I: Mômen quán tính của khối lượng thân tàu và lượng nước chuyển động theo thân tàu.

M(ω, hG): Mômen quay động cơ ω.

M(ω, v): Mômen cản trên đế chân vịt.

ω: tốc độ góc của hệ trục

v: tốc độ tàu

m: khối lượng tàu và lượng nước chuyển động theo tàu

T: lực đẩy tàu

R: Lực cản

Qua phương trình ta thấy, muốn thay đổi tốc độ tàu ta phải thay đổi lực đẩy T, thay đổi Mômen sinh ra của động cơ M(ω,hG­) thông qua việc thay đổi lượng cấp nhiên liệu vào động cơ hay thay đổi tay ga hG.

Xét động cơ không trang bị BĐT:

Giả sử cần tăng tốc độ tàu từ V1->V2, hay nói cách khác là thay đổi điểm phối hợp công tác giữa động cơ vàchân vịt từ điểm 1->điểm 2.

Mha1,ha2: Đặc tính ngoài của động cơ.

M(v1, ω): đặc tính đẳng tốc của động cơ tại V1

M(C0, ω): đặc tính chân vịt ở điều kiện khai thác C0.

Quá trình tăng vận tốc tàu có thể chia thành 2 giai đoạn sau:

GĐ1:Tốc độ tàu chưa thay đổi đáng kể.

-Tăng tốc độ quay của động cơ, chân vịt và các chi tiết chuyển động liên quan từ tốc độ góc ω1-> ω b=0.95(ωc- ω1).

-Mômen chân vịt thay đổi theo đường cong 1-d.

-Mômen động cơ thay đổi theo đường cong 1-a-b.

GĐ2: Vận tốc tàu tăng dần từ V1->V2.

Mômen động cơ: b->c->2

Mômen chân vịt:d->c->2

Từ điểm c, Mômen động cơ và Mômen chân vịt bằng nhau

Điểm 2 là điểm công tác ổn định của HĐL, trong đó:

-Mômen sinh ra của động cơ cân bằng với Mômen cản trên đế chân vịt.

-Lực đẩy tàu cân bằng với lực cản tàu

-Tàu chạy với vận tốc V2 ứng với tay ga ha2

Với loại động cơ không trang bị bđt như thế này thì việc thay đổi tay ga từ từ hay đột biến nhay bậc ảnh hưởng lớn tới tình trạng khai thác động cơ tốt/xấu, vì nó dẫn đến sự thay đổi lớn & nhanh hay nhỏ & từ từ của ứng suất cơ và ứng suất nhiệt.

Theo kinh nghiệm khai thác thì khi thay đổi tay ga động cơ trong khoảng lớn thì động cơ sẽ có giai đoạn làm việc trong trạng thái nặng nề, các thông số thay đổi nhiều. Do đó trong quá trình tăng tốc độ tàu ta có thể tăng tay ga theo kiểu nhảy bậc với hệ số nhảy bậc là k=2,3..

Xét động cơ không trang bị BĐT:

Đặt giả thiết: kéo tay ga nhanh chóng từ ha1->ha2.

Ur1: §Æc tÝnh ®iÒu chØnh ë tèc ®é V1.

Ur2: §Æc tÝnh ®iÒu chØnh ë tèc ®é V2.

hmax: §Æc tÝnh giíi h¹n.

3 giai đoạn:

GĐ1: vận tốc tàu thay đổi không đáng kể.

Dưới tác dụng điều chỉnh của bđt, lượng nhiên liệu tăng nhanh, đưa động cơ làm việc ở đặc tính ngoài max (1-a).

Mômen động cơ tăng từ 1-a-b. Mômen chân vịt tăng 1-b’.

GĐ2:

Mômen động cơ tăng chậm b-c và Mômen chân vịt tiếp tục tăng b’-c. Từ điểm c, Mômen động cơ và Mômen chân vịt cân bằng và động cơ làm việc trên đặc tính ngoài max.

GĐ3:

Tại d: bđt giảm lượng nhiên liệu từ hmax tới ha2 theo đặc tính điều chỉnh của bđt, Mômen động cơ và Mômen chân vịt bằng nhau và cùng giảm dần. Tàu đạt vận tốc V2.

Nhận xét: Tăng tay ga đột ngột và trong khoảng lớn -> có khoảng thời gian động cơ làm việc ở đặc tính hmax -> nặng nề.

Nếu tăng tay ga từ từ liên tục trong 1 khoảng lớn thì Mômen của động cơ và chân vịt không kịp bằng nhau, động cơ sinh thừa công suất so với công suất cần tiêu thụ.

-> tăng tay ga từ từ, từng bậc nhỏ -> Mômen động cơ và Mômen chân vịt nhanh chóng cân bằng nhau -> động cơ làm việc an toàn, tin cậy, kinh tế hơn (k làm việc trên hmax).