Tùy thuộc chức năng tàu kéo, thiết kế chân vịt theo hai hướng khác nhau.
Tàu kéo đi biển, hoạt động đường dài nên thiết kế theo chế độ chạy tự do. Trong chế độ này khi máy chính phát huy đủ 100% công suất, máy quay tại vòng quay định mức, chân vịt tạo lực đẩy lớn nhất, đẩy tàu kéo chạy với vận tốc lớn nhất. Tàu kéo đi biển kiêm cứu nạn, tàu kéo kiêm cứu hỏa nhất thiết phải thiết kế theo chế độ chạy tự do. Tàu đẩy, tàu kéo trong cảng, tàu kéo trong sông vv… nên thiết kế theo chế độ kéo.
Trong chế độ này, khi kéo hoặc đẩy các phương tiện nổi khác với vận tốc làm việc không lớn, khoảng từ 3 – 5 HL/h, sức kéo trên tang của tàu kéo sẽ có giá trị đủ lớn
nhằm thỏa mãn yêu cầu đặt ra. Tuy nhiên tàu với chân vịt thiết kế theo chế độ kéo sẽ chạy chậm hơn trong chế độ chạy tự do.
Quyết định thiết kế theo chế độ chạy tự do hoặc theo chế độ kéo thuộc về kỹ sư thiết kế tàu. Cách thiết kế chân vịt theo chế độ chạy tự do hoặc thiết kế theo chế độ kéo nhằm tạo lực kéo lớn được trình bày tại “Thiết kế chân vịt tàu thủy”1. Chân vịt mẫu đưọc dùng khi thiết chân vịt bước cố định nên là chân vịt seri B, Wageningen, Netherlands.
Để có tài liệu tham khảo cho bạn đọc khi thiết kế chân vịt tàu kéo theo chế độ kéo chúng tôi trình bày lại ví dụ đã nêu trong tài liệu đã dẫn.
Chân vịt thiết kế theo chế độ kéo.
Tàu làm nhiệm vụ kéo hoặc đẩy đòi hỏi sức kéo trên móc lớn khi kéo (đẩy) thường ở tốc độ kéo khá nhỏ. Tàu kéo trên sông thường khai thác ở phạm vi VT = 4,0
÷ 6,0 HL/h, tàu kéo chạy biển thường kéo đối vật ở vận tốc 5,0 ÷ 7,0 HL/h, tàu kéo lưới trong nghề cá thường kéo lưới cùng cá tại vận tốc 3,0 ÷ 5,0 HL/h. Thiết kế chân vịt theo chế độ kéo nhằm tạo ra sức đẩy lớn nhất mà chân vịt có thể phát huy tại VT
cho trước. Chân vịt dạng này khác chân vịt theo chế độ chạy tự do ở chỗ, khi chạy tàu theo chế độ chạy tự do, vận tốc tàu với chân vịt tàu kéo sẽ nhỏ hơn vận tốc tàu với chân vịt chạy tự do, còn tại vận tốc kéo, sức kéo của chân vịt dạng này lớn hơn sức kéo của chõn vịt theo chế độ chạyù tự do. Trong giai đọan vận tốc tàu nhỏ hơn VT, mỏy chính làm việc theo chế độ momen định mức, công suất máy phát huy đúng theo đường đặc tính ngoài. Chân vịt tiếp thu công suất này, quay chân vịt và tạo lực đẩy lớn nhất trong điều kiện cú thể , tạo ra sức kộo lớn trờn múc. Khi đó đạt điểm P như chỉ rừ trên đồ thị, máy phải làm việc theo đường điều khiển, gần với n = const, công suất máy giảm dần. Điều này ảnh hưởng trực tiếp đến chế độ công tác của tàu kéo, theo đó khi tàu phải chạy với vận tốc lớn hơn VT chân vịt chỉ có thể làm việc theo chế độ n = const vì rằng máy diesel không thể làm việc theo chế độ quá tải vòng quay , hình 3.
Ví dụ : Thiết kế chân vịt theo chế độ kéo.
Chuẩn bị dữ liệu về máy tàu, vỏ tàu.
- Vận tốc khai thác của tàu trong chế độ kéo,
- Thông tin cần thiết về máy chính : công suất định mức BHP, tần suất quay ứng với trường hợp công suất liên tục , lớn nhất của máy ,
- Thông tin về hệ trục tàu : kiểu hộp số , tỉ số truyền,
- Các hệ số liên quan đến tác động qua lại giữa vỏ tàu và chân vịt .
1 TCN, “Thiết kế chân vịt tàu thủy”, NXB DHQG Tp Hồ Chí Minh, 2001
- Đường kính chân vịt hạn chế Dmax.
Từ dữ liệu đã thu thập chuẩn bị giá trị của KQ = 11 936, 3*5
. P
n D D const
ρ = khi dùng đò thị Papmiel để tính.
Thông số cần giải :
- Thông số hình học chân vịt : ae, H/D, ηp. Các phép tính trong phần chuẩn bị.
- Công suất dẫn đến trục chân vịt sau khi tính đến ảnh hưởng điều kiện môi trường, hiệu suất hộp số, hiệu suất đường trục PD = Cmt.ηhs ηdt. BHP. Trong tài liệu này hệ số ảnh hưởng của môi trường chỉ nằm trong phạm vi Cmt = 1,0 ÷ 0,8.
- Tần suất quay chân vịt trong nước được tăng hoặc giảm ±2%, theo hướng dẫn chung.
- Tốc độ tiến thật của chân vịt tính theo công thức:
Va = VT*(1 - w), tính baèng ( HL/h);
Vp = 0,5144*Va, tính baèng (m/s).
- Hệ số Bp hoặc Kn.
Bp = 602n
V P
a V
D a
. hoặc K”n = Vp
n Vp PD .4
Các phép tính tiếp theo thực hiện theo bảng 1:
Bảng 1.
Dựa vào đồ thị Taylor Dựa vào đồ thị Papmiel Ký hiệu & công thức Đơn vị Ký hiệu & công thức Đơn
vò
δ = f1( Bp) - J = f1 (K”n) -
D = 0 305, * *δ V
N
a m D = Vp
J n*
m
H
D = f2( Bp, δ) - H
D = f2( K”n, J) -
ηp = f3( Bp, δ ) - ηp = f3( K”n, J) -
T = 75
0 515 . , .
P V
D p a
η kG T = 75
0 515 . , .
P V
D p a
η kG
Te = T ( 1 - t) kG Te = T ( 1 - t) kG
Z0 = Te - R(VT) kG Z0 = Te - R(VT) kG
Trường hợp đường kính chân vịt bị hạn chế sơ đồ tính sẽ giản đơn như sau.
Trên đồ thị Taylor thực hiện các bước tính : (1) Tính Bp = 602n
V P
a V
D a
. và δ = 101 3, . .n D
Vp
(2) Đọc từ đồ thị các giá trị : H/D = f1(Bp, δ) và ηp = f2( Bp, δ).
Khi sử dụng đồ thị Papmiel thực hiện hai bước tính:
(1) Xác định KQ = 11 936, 3*5
. P
n D D const
ρ = và J = Vp
n D. = const.
(2) Đọc từ đồ thị các giá trị : H/D = f1(KQ ,J) và ηp = f2( KQ, J).
Ví dụ : Thiết kế chân vịt tàu kéo chạy biển, với vận tốc kéo VT = 7 HL/h
Các thông số vỏ tàu: L = 25m; B = 6,45m; mớn nước phía mũi dm = 2,184m;
mớn nước lái dL = 2,819m; Hệ số đầy khối trụ CP = 0,669. Lượng chiếm nước của tàu D = 225T.
Đặc tính máy chính: BHP = 1500 PS; N = 250 v/ph; Truyền động trực tiếp.
Các hệ số dòng theo và lực hút : w = 0,230; t = 0,139.
Công suất dẫn đến trục chân vịt PD = 0,9*0,97* BHP = 1309,5 PS.
Khi tính đến ảnh hưởng dòng không điều hòa sau vòm lái của tàu, có thể giảm số vòng quay lý thuyết của chân vịt 2%, như vậy tần suất quay tính toán sẽ bằng 0,98*
250 = 245 v/ph = 4,083 v/s.
Bằng các phép thử có thể chọn chân vịt B4 của Wageningen với tỉ lệ mặt đĩa 0,55 cho các phép tính tiếp theo.
Aùp dụng đồ thị Taylor vào tính toán, kết quả sẽ như sau.
1. Va = VT(1 - w) = 7(1 - 0,23) = 5,39 HL/h;
2. Bp =
39 , 5 025 , 1
5 , 1309 39
, 5
245
2 ì = 129,8;
3. Trên đường tối ưu tìm được δ = 409;
4. Đường kính chân vịt tính bằng (m) : D = 2,742 245
39 , 5 409 305 ,
0 ì ì =
5. Tổ leọ H/D = f1( Bp, δ ) = 0,557;
6. Hieọu suaỏt chaõn vũt ηp = f2( Bp, δ) = 0,365;
7. Lực đẩy của chân vịt T =
39 , 5 5144 , 0
365 , 0 5 , 1309 75
ì
ì
ì = 12914 kG;
8. Lực đẩy thực tế : Te = T(1 - t) = 10990 kG.
Thiết kế tàu làm việc kéo hoặc đẩy, theo chế độ dung hòa
Đồ thị dạng μ-σ-ϕ phù hợp cho những bài toán thiết kế chân vịt làm việc ở chế độ nặng tải và tỏ ra rất thuận lợi khi kiểm tra đặc tính làm việc của chân vịt từ J = 0 đến Jmax.
Thiết kế chân vịt theo chế độ kéo hoặc dung hòa, đặc biệt khi thiết kế chân vịt với đường kính hạn chế D = Dmax nên sử dụng đồ thị dạng này.
Các phép tính bổ trợ phải tiến hành trước khi tính.
Momen quay chaân vòt :
Q = n
P N
PD ì D
ì =11,936 2
, 716
Các hệ số phụ thuộc vào Q, D, Vp :
Q n D
. 3
. ρ
μ = và
Q Vp D
. 5
. ρ ϕ=
Từ đồ thị có thể đọc các giá trị của các thông số : σ = f1( μ, ϕ);
H/D = f2( μ, ϕ);
ηp = f3( μ, ϕ);
Và từ đó tính sức kéo : T = D
Q . 2π σì .
Ví dụ: Thiết kế chân vịt theo chế độ dung hòa giữa hai trạng thái, chế độ chạy tự do và chế độ kéo, cho tàu kéo biển nêu trên, lắp máy công suất nhỏ hơn.
Sức cản vỏ tàu đọc theo bảng 8.
Bảng 8: Sức cản vỏ tàu kéo đi biển.
V, (HL/h)
6 7 8 9 10 11 12
R, (kG) 502 715 1250 2060 3110 4405 6110
Đặc tính chính của máy: BHP = 980 PS; N = 375 v/ph;
Các hệ số w = 0,152 ; t = 0,10.
Công suất dẫn đến trục chân vịt tính theo các công thức quen thuộc:
PD = 0,90*0,97*BHP = 855,54 PS.
Vòng quay chân vịt trong nước được nhận bằng 98% vòng quay định mức, bằng 367,5 v/ph = 6,425 v/s.
Thiết kế theo chế độ dung hòa tiến hành qua ba bước:
(1) Thiết kế theo chế độ chạy tự do theo các cách đã quen thuộc , sử dụng đồ thị Taylor hoặc Papmiel tùy ý riêng của người dùng. Khi đã xác định chân vịt theo chế độ chạy tự do, dùng một trong các cách đã biết lập đường làm việc của chân vịt trong hệ thống chân vịt-máy chính-vỏ tàu. Trong bước này đồ thị μ-σ-ϕ rất thích hợp cho phần việc lập đường đặc tính chân vịt.
(2) Thiết kế chân vịt có sức kéo lớn nhất tại vận tốc kéo VT đựa vào đồ thị μ- σ-ϕ. Xác định đường đặc tính làm việc của chân vịt trong phạm vi lớn hơn VT nên dùng đồ thị KQ - J do các bể thử công bố.
(3) Chọn chân vịt dung hòa.
Một vài qui ước về tên gọi cần được thỏa thuận giữ người viết tài liệu này và người đọc như sau. Chân vịt thiết kế cho chế độ chạy tự do trong khuôn khổ ví dụ này được ký hiệu A, chân vịt thiết kế theo chế độ kéo được ký hiệu B còn chân vịt thiết kế theo bước cuối mang ký hiệu C .
Chân vịt B4-55 được dùng trong tính toán tiếp theo.
Bảng 2: Thiết kế chân vịt A.
TT Ký hiệu & Công thức Đơn vị Kết quả
1 Vs ( cho trước) HL/h 12
2 Vp = 0,5144.Vs.( 1 -w) m/s 5,23
3 K”n = Vp
n Vp PD
.4 - 1,889
4 Jopt, từ đồ thị - 0,48
5 J = 1,05Jopt - 0,504
6 D = Vp
J n.
m 1,70
7 H/D = f1(K”n, J) - 0,88
8 ηp = f2(K”n, J) - 0,55
9 T =
Vp PDìηp
ì
75 kG 6748
10 Te = T(1 - t) kG 6073
Trong ví dụ này, để rút bớt những trình bày quá dài, đã cố tình tổ chức để sau lần tính thứ nhất đã đạt độ chính xác cần thiết. Kết quả tính chân vịt đọc từ bảng.
Đường kính D =1,70m;
Tỉ lệ bước H/D = 0,88.
Tốc độ tàu theo chế độ chạy tự do Vs = 12 HL/H.7.
Chân vịt A có đặc tính làm việc như sau. Trong miền tốc độ nhỏ hơn 12 HL/h, máy tàu có nhiệm vụ cung cấp năng lượng cho chân vịt làm việc theo chế độ momen quay không đổi song ở tần suất thấp hơn tần suất định mức, và công suất cấp cũng nhỏ hơn định mức. Chân vịt tiếp thu năng lượng được cấp và làm việc theo đường đặc tính sau.
Bảng 3: Đường làm việc của chân vịt A.
TT Ký hiệu Đơn vị Kết quả tính
1 Vs HL/h 0 2 4 6 8 10
2 Vp =0,514Vs(1-w) m/s 0 0,870 1,473 2,614 3,486 4,357
3 ϕ - 0 0,483 0,967 1,451 1,935 2,418
4 μ - 4,55 4,70 4,79 5,02 5,22 5,51
5 σ - 1,22 1,20 1,18 1,16 1,14 1,12
6 n v/s 4,82 4,98 5,05 5,33 5,51 5,84
7 N v/ph 289 299 303 320 331 350
8 Te kG 6766 6655 6544 6433 6322 6200
9 Z0 = Te - R(Vs) kG - - 6244 5933 5172 2890
Thieát keá chaân vòt B.
Momen quay chaân vòt Q =
245 54 , 855 2 ,
716 ì = 1667,3 kGm.
Đường kính chân vịt , trong lần thử ban đầu được chọn bằng đường kính chân vòt A, D = 1,70m.
Tại tốc độ VT = 6 HL/h, các hệ số μ, ϕ được tính như sau:
Q n D
. 3
. ρ
μ = = 6,125.0,945 = 5,776 và
Q Vp D
. 5
. ρ
ϕ= = 2,614.0,555 = 1,451.
Từ đồ thị μ-σ-ϕ có thể đọc các giá trị sau:
H/D = 0,73; ηp = 0,33; và σ = 1,33.
Sức đẩy của chân vịt tính từ kết quả vừa nhận:
T = D
ìQ
ì π
σ 2 = 7949,3 kG, và Te = 7154,4 kG.
Trong miền V > VT chân vịt chỉ có thể làm việc trong chế độ mà máy chính bị hạn chế, tức là tần suất quay không vượt quá tần suất định mức. Đường làm việc của chaõn vũt nhử sau.
Bảng 4: Đường làm việc chân vịt B, chế độ kéo.
TT Ký hiệu Đơn vị Kết quả
1 Vs HL/h 7 8 9 10 11
2 Vp m/s 3,05 3,48 3,92 4,36 4,79
3 J=Vp
nD - 0,293 0,334 0,376 0,419 0,460
4 KQ, đồ thị - 0,028 0,026 0,024 0,022 0,021
5 ηp ,đồ thị - 0,38 0,42 0,46 0,501 0,54
6 KT= J KQìηpì2π
- 0,228 0,205 0,184 0,165 0,155
7 T=KTρn2D4 kG 7465 6712 6025 5402 5076
8 Te=T(1-t) kG 6718 6040 5422 4862 4567
Thiết kế chân vịt theo chế độ dung hòa.
Tại VT chân vịt B có sức đẩy thực tế lớn hơn sức đẩy chân vịt A dùng trong chế độ chạy tự do. Từ tính toán, sức kéo thực tế trên móc kéo của chân vịt B là 6655kG, của chân vịt A chỉ là 5933 kG, độ chênh lệch giữa chúng 12%.
Ngược lại, khi chạy tự do chân vịt A đưa tàu đi với vận tốc lớn nhất 12 HL/h , còn chân vịt B cố hết sức chỉ đưa tàu đạt vận tốc tối đa 10,9 HL/H.7.
Từ so sánh về sức kéo và vận tốc tàu có thể thấy, nếu chân vịt thiên về sức đẩy, khi chạy tự do đạt tốc độ thấp, còn tàu thiên về chạy nhanh, khi kéo nặng ở vận tốc thấp sẽ có sức kéo không lớn. Từ đó có thể đặt yêu cầu cho chân vịt dung hòa là, đảm bảo sức kéo tối thiểu khi tàu làm việc ở tốc độ thấp và chạy đủ nhanh khi thao tác theo chế độ chạy tự do.
Với trường hợp cụ thể này, yêu cầu đặt ra cho chân vịt tàu là khi chạy tự do đảm bảo cho tàu phát huy tốc độ không thấp hơn 11,40 HL/h, còn khi kéo tại vận tốc VT = 6 HL/h, sức kéo phải lớn hơn 6200 kG.
Chọn chân vịt dung hòa dựa vào đồ thị μ - ϕ. Tại VT chân vịt đang làm việc theo chế độ momen quay không đổi, bằng momen định mức, vì vậy ϕ=Vp ρ D
. .Q5 = const, còn tần suất quay chân vịt tỉ lệ thuận với μ ρ
=n D
. .Q3 . Hệ số lực tỉ lệ thuận với lực đẩy. Để giảm lực đẩy chân vịt B một lượng 5-6% như đã nêu trong đầu đề, chỉ cần giảm hệ số lực theo tỉ lệ tương đương. Từ đồ thị có thể đọc các giá trị của H/D, η, σ trên tọa độ : { ϕ = const; 0.95*σ }, với ϕ = 1,451 và σ = 0,95*1,29 = 1,226.
Từ đó H/D = 0,825 ; ηp = 0,35. Từ μ = 5,38 có thể tính : n = μ/ 0,943 = 5,705 v/s và N = 342 v/pH.7.
Trong miền V > VT chân vịt làm việc trong chế độ tần suất quay bằng tần suất định mức. Ngược lại tại miền V < VT máy chính và theo đó là chân vịt, làm việc theo chế độ momen quay định mức. Đường đặc tính được trình bày tại các bảng:
Bảng 5: Đường làm việc chân vịt theo chế độ momen định mức
TT Ký hiệu Đơn vị Kết quả
1 Vs Hl/h 0 2 4 6
2 Vp =0,514Vs(1-w) m/s 0 0,870 1,473 2,614
3
Q Vp D
. 5
. ρ
ϕ= - 0,0 0,483 0,967 1,451
4 μ , từ đồ thị - 4,81 5,01 5,18 5,38 5 σ , từ đồ thị - 1,295 1,260 1,249 1,226 6 n =
Q D3 ρ.
μ - 5,10 5,313 5,493 5,705
7 N = 60n - 306 319 330 342
8 Te= π σ
) 1 . (
2 t
D
Q − kG 7182 6988 6927 6799
Bảng 6: Đường làm việc chân vịt theo chế độ n = const.
TT Ký hiệu Đơn vị Kết quả
1 Vs Hl/h 8 9 10 11
2 Vp =0,514Vs(1-w) m/s 3,48 3,92 4,36 4,79 3 J =
nD
Vp - 0,334 0,376 0,419 0,460
4 KQ .10 , từ đồ thị - 0,328 0,31 0,285 0,27
5 ηp , từ đồ thị - 0,41 0,442 0,48 0,53
6 KT = J
KQηp2π - 0,253 0,229 0,208 0,195
7 Te=KTρn2D4(1-t) kG 7426 6748 6151 5746
3. Thiết kế chân vịt trong ống đạo lưu Heọ thoỏng oỏng-chaõn vũt.
Một trong những biện pháp nâng cao sức đẩy của chân vịt là sử dụng hệ thống ống đạo lưu với chân vịt. Trong hệ thống này chân vịt tàu thủy được đặt trọn bộ trong ống trụ, quay trong ống và cùng với ống tạo lực đẩy thường lớn hơn chân vịt đứng riêng lẻ. Mặt cắt ngang của ống đạo lưu kết cấu hình vành khuyên. Chiều dầy vành khuyên có thể có giá trị không đổi hoặc có kết cấu không đối xứng qua trục dọc. Mặt cắt dọc ống cho phép chúng ta quan sát thành ống dưới dạng frofil cánh máy bay.
Bộ phận quan trọng của hệ thống là chân vịt trong ống. Đây có thể là chân vịt bước cố định, chân vịt bước thay đổi. Trong những trường hợp đặc biệt, ví dụ trên tàu phóng mìn và các tàu làm nhiệm vụ đặc biệt trong quân đội, chân vịt trong ống phải là loại cánh quay ngược chiều nhau. Từ kỹ thuật bằng tiếng Anh dùng chỉ chân vịt trong hệ thống này thường được viết là ducted propeller, propeller in nozzle. Những năm đầu mới đưa vào ứng dụng chân vịt trong ống thường được gọi là “chân vịt trong ống Kort” để ghi công lao của công ty Kort trong lãnh vực này. Ban đầu chân vịt trong ống chỉ dùng cho những trường hợp làm việc của chân vịt nặng, trong chế độ kéo tàu hay kéo lưới trên tàu đánh cá. Sức kéo của chân vịt trong ống Kort có thể cao hơn sức kéo chân vịt không ống đến 30% tại chế độ kéo hoặc đến 50% cao hơn khi ủi bãi.
Có hai dạng chính của ống là ống tăng tốc và ống giảm tốc. Nguyên cớ đặt tên gọi nằm ở vận tốc dòng nước tại đầu vào và đầu ra của ống. Kết cấu ống làm cho vận tốc dòng khi vào nhỏ còn khi ra lớn được gọi ống tăng tốc, ngược lại sẽ là ống giảm toác.
Hình 4 Các dạng ống đặc trưng.
a- ống tăng tốc; b - ống thuận cả hai chiều trước và sau c - ống tăng tốc với “rãnh thoát Hannan ”; d- ống giảm tốc.
Profil mặt cắt dọc ống tăng tốc có mặt lồi quay vào trong, mép dầy nằm về hướng tiến của thân tàu. Miệng hút nằm trước, thường có diện tích lớn hơn diện tích miệng xả nằm sau. Diện tích tính toán thường gọi là diện tích mặt cắt ngang của ống nằm khu vực giữa tàu, tại vị trí đặt chân vịt. Các đặc trưng hình học chính của ống được chỉ rừ trờn hỡnh 5.
Hình 5. Chân vịt trong ống đạo lưu.
L - chiều dài ống. Trong thực tế thường sử dụng tỷ lệ giữa chiều dài và đường kính ống làm chiều dài tương đối ln = L
Dn , trong đó chỉ số n dùng chỉ ống đạo lưu.
C - độ hở giữa đầu cánh chân vịt và mép trong ống. Tỷ lệ giữa C và D gọi là độ hở tương đối, cn = C
Dn .
t - chiều dầy lớn nhất của thàng ống. Tỷ lệ giữa t và chiều rộng profil b, ký hieọu tn = t
b gọi là chiều dầy tương đối.
Cx = Ax/A - tỷ lệ giữa diện tích miệng hút với diện tích mặt cắt ngang ống.
Cy = Ay/A - tỷ lệ giữa diện tích miệng xả với diện tích mặt cắt ngang ống.
Các hệ số trên thường nằm trong phạm vi:
ln = L
Dn = 0,5 ÷ 0,9 cn = C
Dn = 0,005 ÷ 0,01 tn = 0,11 ÷ 0,14
Cx = 1,15 ÷ 1,50 Cy = 1,0 ÷ 1,15
Mặt cắt ngang các ống thông dụng đối xứng qua trục. Tuy nhiên để tăng những tính năng cần thiết cho mỗi loại tàu, ống được sản xuất dưới dạng không đối xứng qua trục. Có ống dầy thành trên, mỏng dưới, có ống không đối xứng phân bố trước sau.
Hình 6 trình bày ba dạng ống thường dùng trên tàu kéo: 1 - dạng giản đơn, chân vịt cánh cụt tương tự chân vịt Kaplan, 2 – ống số 7 van Mannen, chân vịt seri B Wageningen, 3 – oáng 19a, Wageningen, chaân vòt Kaplan.
Hình 6. Hình 7.
Trong các chế độ làm việc nặng hiệu suất động lực của hệ thống ống-chân vịt cao hơn hiệu suất chân vịt không nằm trong ống bao. Điều này có thể giải thích như sau. Trong thành phần lực đẩy của hệ thống, ngoài lực đẩy Tcv do chân vịt tạo ra còn có thành phần bổ sung lực đẩy Tn, tác động cùng hướng với Tcv, do ống đạo lưu dưới dạng cánh sinh ra khi bị tác động dòng chảy. Trên hình 5 có thể thấy, profil cánh của thành ống đặt sau đuôi tàu, nghiêng so với đường dòng và bị di chuyển với vận tốc V.
Trên mỗi phần tử cánh xuất hiện lực nâng dL và đồng thời cả lực ma sát dD cản trở chuyển động. Góc nghiêng càng lớn, lực dL càng có xu hướng ngả về phía trước. Vì rằng lực nâng của cánh trong những trường hợp này lớn hơn nhiều so với lực cản, thông thường lớn hơn khoảng 25 đến 30 lần, do vậy lực thành phần từ dL lên trục dọc ống lớn hơn lực thành phần của dD trên cùng trục. Tổng hợp hai lực vừa nêu , với ống có