a) Theo chức năng :
- Chân vịt điện chính : tạo ra nguồn động lực chính đẩy con tàu đi.
- Chân vịt điện bổ trợ : hỗ trợ cho quá trình điều động vận hành trên biển.
- Chân vịt điện hỗn hợp : vừa thực hiện tạo ra nguồn động lực chính vừa hỗ trợ cho quá trình
điều động.
b) Theo nguồn năng lượng : - Chân vịt điện 1 chiều. - Chân vịt điện xoay chiều. c) Theo cấu trúc :
- Hệ thống chân vịt điện với chân vịt có bước cố định. - Hệ thống chân vịt điện với chân vịt có bước thay đổi. d) Theo vị trí :
- Chân vịt mũi : Bố trí ở mũi tàu hỗ trợ cho quá trình quay trở. - Chân vịt lái : Bố trí ở cuối tàu để đẩy tàu đi.
- Chân vịt mạn : Bố trí ở bên mạn tàu. Cấu trúc của hệ thống chân vịt điện chính : 5 3 4 1 2 6 1 3 4 5
Hình 1.4 :Cấu trúc của hệ thống chân vịt điện chính
1 : Các trạm điều khiển : phát lệnh điều khiển ( lệnh tiến, lùi với các tốc độ khác nhau ). 59
2 : Hệ thống điều khiển : tập hợp các phần tử thực hiện chức năng phân tích lệnh, xử lí lệnh để
đưa ra tín hiệu thức hiện.
3 : Động cơ sơ cấp : động cơ Diesel.
4 : Các máy phát điện. Có thể là máy phát 1 chiều ( Máy phát điện hỗn hợp) hoặc máy phát điện
5 : Các bộ kích từ.
6 : Bảng điện chính của trạm phát điện chân vịt ( tập hợp các khí cụ bảo vệ, khí cụ đo lường ).
7 : Động cơ thực hiện : tất cả các động cơ điện đều có thể dùng làm động cơ thực hiện. Tuy
nhiên, để đáp ứng tốt nhất tính năng điều động của chân vịt ta thường dùng động cơ dị bộ rôto
dây quấn ( xoay chiều ) hoặc động cơ 1 chiều kích từ hỗn hợp ( 1 chiều ). 1.3 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ CHÂN VỊT MŨI:
Chân vịt mũi thường được thiết kế theo hai loại chân vịt biến bước và chân vịt bước cố định.
Chân vịt bước cố định thay đổi vận tốc và hướng bằng cách thay đổi chiều và tốc độ của động cơ
lai chân vịt. Chân vịt biến bước thay đổi hướng và lực đẩy bằng cách thay đổi bước cánh chân
vịt.
1.3.1 Chức năng :
Hệ thống chân vịt mũi có chức năng hỗ trợ tàu trong quá trình điều động manơ, quay trở, tăng
tính cơ động của tàu, đặc biệt là trên các tàu lớn, tàu công trình, tàu container. Hệ thống chân vịt
mũi rất quan trọng để khai thác tàu một cách an toàn, kinh tế, hiệu quả hơn. 1.3.2 Yêu cầu :
Hệ thống chân vịt mũi thường hoạt động trong quá trình điều động, manơ nên đòi hỏi tính
chính xác, ổn định, đặc biệt là hệ thống điều khiển. Hệ thống chân vịt mũi luôn phải có ít nhất
1.3.3 Hệ thống chân vịt mũi với bước cố định : Cấu trúc chung của hệ thống
ACB Trung tâm
điều khiển Motor Ly hợp 60
Hình 1.5
Trung tâm điều khiển có chức năng chính là đóng mở ly hợp và điều chỉnh tốc độ, điều khiển
đảo chiều quay của động cơ.
1.3.4 Hệ thống chân vịt mũi với bước thay đổi (biến bước) : 1.3.4.1 Khái niệm hệ thống chân vịt biến bước:
Hệ thống chân vịt biến bước thuộc hệ động lực đẩy tàu mà trong đó sự thay đổi độ lớn và chiều
của lực đẩy của tàu qua đó thay đổi tốc độ và chiều chuyển động của tàu được thực hiện bằng
việc thay đổi bước của cánh chân vịt mà không cần phải thay đổi tốc độ và chiều quay của động
cơ sơ cấp lai chân vịt. Ưu điểm:
- Động cơ lai chân vịt không cần đòi hỏi quá cao về khả năng thay đổi tốc độ cũng như thay
đổi về chiều quay. Nếu là động cơ điện thì chỉ cần sử dụng động cơ lồng sóc cũng đáp ứng đủ
các yêu cầu điều khiển.
- Hệ thống chân vịt biến bước có thể sử dụng tất cả các loại động cơ làm động cơ sơ cấp lai
chân vịt mà không cần các động cơ yêu cầu cao về chất lượng thay đổi tốc độ cũng như thay đổi
chiều quay. Có thể sử dụng các loại động cơ diesel trung và cao tốc để làm giảm trọng lượng
thiết bị hay cũng có thể sử dụng các động cơ điện rotor lồng sóc lai chân vịt làm tăng độ tin cậy
của hệ thống.
- Việc điều khiển tốc độ và chiều chuyển động của tàu thông qua điều khiển bước chân vịt là
nhẹ nhàng và cơ động hơn so với thay đổi tốc độ cũng như chiều quay của động cơ lai, làm giảm
thời gian quá độ trong điều khiển, nâng cao tính cơ động và tính an toàn trong điều động cũng
như trong các chế độ hành trình. Có thể sử dụng các hệ thống tự động hoá và điều khiển hiện đại
trong hệ thống chân vịt biến bước.
- Với sự kết hợp điều khiển giữa điều khiển tốc độ động cơ lai và bước chân vịt thì hệ thống
cho phép sử dụng tối đa công suất động cơ trong giới hạn kinh tế nhất.
- Với việc điều khiển bước chân vịt ở vị trí “0” khi khởi động, tải trên trục động cơ khi khởi
động được giảm xuống giá trị nhỏ nhất. Làm giảm thời gian khởi động động cơ và cải thiện tốt
quá trình khởi động cho động cơ. 61
Với các ưu điểm vượt trội trên so với hệ thống chân vịt có bước cố định thì hệ thống chân vịt
biến bước ngày càng được sử dụng phổ biến đặc biệt trên các tàu công trình, các tàu quân sự, các
tàu nghiên cứu, thăm dò cũng như trên các tàu vận tải. Nhược điểm của hệ thống:
- Hệ thống chân vịt biến bước có cấu tạo phức tạp, hệ thống điều khiển với nhiều chức năng
điều khiển đặc biệt khi sử dụng các hệ thống điều khiển hiện đại yêu cầu người khai thác, vận
hành, sửa chữa phải có trình độ chuyên môn nhất định.
- Hệ thống chân vịt biến bước thường có giá thành cao hơn so với hệ thống chân vịt có bước
cố định.
1.3.4.2 Kết cấu chung của hệ thống chân vịt biến bước:
Kết cấu chung của hệ thống chân vịt biến bước được thể hiện thông qua sơ đồ sau:
Hình 1.6 :Kết cấu chung của hệ thống chân vịt biến bước Trong đó:
(1): Các trạm điều khiển từ xa. (2): Trạm diều khiển trung tâm. (3): Bộ điều tốc. (4): Trạm điều khiển tại chỗ.
(5): Cảm biến bước chân vịt. (6): Động cơ sơ cấp. (7): Cảm biến tốc độ động cơ lai. (8): Ly hợp chân vịt. (9): Trục chân vịt. (10): Cơ cấu dịch bước chân vịt. (11): Chân vịt.
62
Việc điều khiển có thể được thực hiện thông qua các trạm điều khiển từ xa (1) hay trạm điều
khiển trung tâm (2) đặt tại buồng điều khiển trung tâm thông qua các tay điều khiển hay các thiết
bị điều khiển tương ứng. Các tín hiệu điều khiển từ các trạm điều khiển từ xa cũng được đưa về
trạm điều khiển trung tâm. Tín hiệu từ trạm điều khiển trung tâm được khuyếch đại lên đủ lớn
với các tín hiệu tương ứng điều khiển bước chân vịt thông qua cơ cấu dịch bước (10), tốc độ
động cơ sơ cấp thông qua bộ điều tốc (3) và điều khiển đóng mở ly hợp (8) chân vịt. Trạm điều
khiển trung tâm nhận các tín hiệu phản hồi tốc độ động cơ (7) và bước chân vịt (5) phục vụ điều
khiển.
Việc điều khiển bước chân vịt, tốc độ động cơ lai chân vịt và ly hợp còn có thể được điều khiển
trực tiếp ở các trạm điều khiển trục tiếp đặt tại buồng máy và tại hầm chân vịt.
Tại các trạm điều khiển đều được lắp đặt cơ cấu hiển thị bước chân vịt và hiển thị tốc độ động
cơ lai phục vụ điều khiển. Hệ thống điều khiển chân vịt.
1.3.4.3 Cơ cấu điều khiển dịch bước chân vịt:
Các cơ cấu dịch bước chân vịt thường được sử dụng: Hình 1.7
a) Cơ cấu dịch bước kiểu bánh răng ăn khớp ( hình a)
Khi trục điều khiển quay, nhờ sự ăn khớp giữa 2 bánh răng làm thay đổi vị trí của cánh chân vịt.
63
Khi trục điều khiển chuyển động quay trong trục chân vịt làm quay trục vít vô tận làm cho cánh chân vịt được thay đổi vị trí.
c) Cơ cấu dịch bước kiểu khối trượt ( hình c)
Khi trục điều khiển chuyển động tịnh tiến trong trục chân vịt tác động vào khối trượt điều
khiển dịch bước chân vịt
d) Cơ cấu dịch bước kiểu tay biên ( hình 3d)
Trục điều khiển chuyển động tịnh tiến trong trục chân vịt thông qua cơ cấu tay biên biến đổi chuyển động tịnh tiến của trục thành chuyển động quay cánh chân vịt.
1.3.5 Các phương pháp điều khiển bước chân vịt: 1.3.5.1 Điều khiển sự cố:
Hình 1.8
(1): Động cơ sơ cấp lai chân vịt (2): Cơ cấu điều khiển bước chân vịt (3): Tay điều khiển bước chân vịt
Ở chế độ điều khiển này tốc độ của động cơ lai và bước chân vịt được điều khiển độc lập tại
các trạm điều khiển tại chỗ tương ứng.
Việc điều khiển động cơ có thể là điều khiển trong trạng thái sự cố ở ngay tại máy chính. Còn
chân vịt thì có thể điều khiển tại chỗ hoặc điều khiển từ xa thông qua tay điều khiển ở buồng lái.
1.3.5.2 Điều khiển riêng rẽ tốc độ động cơ lai và bước chân vịt: 64
(2): Các cơ cấu điều khiển từ xa
Ở chế độ này tốc độ động cơ lai và bước chân vịt được điều khiển độc lập từ các vị trí điều
khiển khác nhau thông qua các tay điều khiển tương ứng được chọn.
Các vị trí điều khiển có thể được chọn là từ xa hay tại chỗ tuỳ vào điều kiện khai thác. 1.3.5.3 Điều khiển theo chương trình:
Có hai dạng điều khiển theo chương trình:
- Điều khiển bước chân vịt và tốc độ động cơ lai thông qua hai cơ cấu điều khiển khác nhau.
Hình 1.11
(2): Khối chương trình
+ Tốc độ động cơ và bước chân vịt được điều khiển thông qua hai cơ cấu điều khiển khác nhau hoặc qua hai tay điều khiển khác nhau. Thông qua khối chương trình, tín hiệu điều khiển
bước chân vịt được hạn chế và điều chỉnh cho phù hợp với mức tải của động cơ. - Điều khiển bước chân vịt và tốc độ động cơ lai thông qua một cơ cấu điều khiển. 65
Hình 1.12
+ Tín hiệu từ tay điều khiển được đưa tới khối chương trình để điều khiển bước chân vịt và
tốc độ động cơ lai theo một chương trình đã được cài đặt sẵn của nhà sản xuất. 66