Đường đặc tính chân vịt tàu kéo bao gồm những hàm liên quan sức đẩy chân vịt, công suất máy. Đồ thị tiêu biểu tại hình 9 trình bày các đặc trưng công suất, sức kéo theo vận tốc tàu.
Sức cản vỏ tàu kéo ký hiệu RTK, sức cản toàn bộ gồm sức cản tàu kéo cùng đoàn tàu được kéo ký hiệu RC, sức kéo trên tang của tàu kéo thông lệ ký hiệu bằng Z, tổng lực kéo hữu hiệu ký hiệu ∑Pe.
Theo cách ghi này, hiệu suất kéo tính theo công thức:
P v Z
k 75
= . η
Chúng ta cùng quan sát diễn biến các đường cong nêu trên cho một tàu cụ thể, lắp máy 1340HP. Từ đồ thị có thể phân biệt các đường và điểm đặc trưng sau. Điểm A – lực kéo (đẩy) lớn nhất của tàu trong trạng thái thử tại bến, trường hợp v = 0. Giá trị này như đã giới thiệu được gọi là lực kéo lớn nhất khi thử tại bến (polar pull). Điểm B – vận tốc lớn nhất áp dụng cho tàu chạy tự do, không kéo. Điểm C – điểm làm việc của tàu kéo khi phải kéo (hoặc đẩy) tàu hoặc đoàn tàu.
Tàu trang bị chân vịt cánh cố định sẽ đạt giá trị Z0, tính cho trường hợp thử tại bến lớn nhất, sau đó giá trị này giảm dần, đến vfree Z trở nên 0. Chân vịt cho phép tạo Z0 lớn, giá trị thực tế của vfree sẽ không lớn, ngược lại chân vịt cánh cố định tạo Z0
không lớn sẽ cho phép vfree lớn hơn. Trong thực tế thiết kế và chế tạo, tàu kéo trong cảng có chân vịt lệch về hướng đầu, chân vịt tàu kéo đi biển cần chạy nhanh sẽ lệch về hướng sau.
Hình 9.
Với lý do này, thiết kế chân vịt tàu kéo thông thường phải giải quyết bằng đường dung hòa. Theo cách này, người ta cần thiết kế chân vịt có sức kéo đủ lớn khi kéo và vận tốc tàu trong chế độ chạy tư do phải đạt giá trị mong muốn có thể. Sơ đồ thiết kế tàu kéo theo cách dung hòa được minh họa trên tàu kéo trang bị máy chính 1.200 HP.
Để làm rừ cõu chuyện cần thiết thiết kế ba chõn vịt cho ba chế độ làm việc khác nhau. Chân vịt thiên về kéo, thiết kế cho chế độ đạt Z0 lớn nhất, hay là chế độ thử tại bến. Chân vịt thứ hai thiết kế cho chế độ chạy tự do để đạt vfree lớn nhất. Chân vịt “dung hòa” cho chế độ lưng chừng giữa hai chân vịt trên, phục vụ công việc kéo tàu.
Đặc tính ba chân vịt trên được trình bày tại hình 10. Đường 1 (chân vịt kéo) không đạt vận tốc chạy tư do như ý định, giảm khoảng 15% so với trường hợp tốt nhất.
Chân vịt 2 ( chạy tự do) phát huy được sức kéo khi thử tại bến nhỏ hơn 27% so với trường hợp đầu. Chân vịt dung hòa cgo phép tạo lực đẩy đủ lớn trong phạm vi vận tốc v = 4 – 9 HL/h.
Trên đồ thị còn trình bày đường đặc tính 4 dùng cho chân vịt biến bước.
Có thể rút ra nhận xét rằng, nếu tỷ lệ Z0/P của chân vịt lớn, tàu có khả năng kéo tốt song vận tốc chạy tư do sẽ bị hạn chế. Ngược lại tỷ lệ sức kéo trên công suất máy chính nhỏ kéo theo vận tốc tàu khi chạy tư do có thể tăng. Giá trị của tỷ lệ Z0/P với các tàu kéo làm chức năng khác nhau sẽ thay đổi theo cách không giống nhau.
Từ dữ liệu thu được trên các tàu kéo nội địa có thể xây dựng đường biến thiên của Z0 phụ thuộc vào công suất máy chính tàu, hình 12.
Hình 12
Chân vịt tàu kéo đặt trong ống đạo lưu cho phép tạo ra sức kéo lớn hơn, nếu so với trường hợp không dùng ống. Từ kết quả thống kê trình bày tại hình 13 có thể thấy rừ nhận xột này.
Hình 13.
Trong hình 13, hai cụm trên giành cho chân vịt trong ống, cụm dưới giành cho chaõn vũt tử do.
Hai đồ thị tiếp theo trình bày quan hệ giữa sức kéo Z0 với công suất máy tàu kéo ghi nhận từ kết quả thống kê. Đồ thị tại hình 14 trình bày các đồ thị: đường 1 – giành cho chân vịt cánh cố định trong ống đạolưu, đường 2 - theo tổng kết của Munro-Smith [4], đường 3 – theo Grieg P [3], đường 4 giành cho chân vịt biến bước.
Hình 14 Hình 15
Từ đồ thị có thể viết những biểu thức tương ứng miêu tả quan hệ giữa lực kéo Z0 và công suất máy chính.
4 , 100 4 3 ,
0 =1 P +
Z giành cho chân vịt trong ống 6
, 100 1 3 ,
0 =1 P +
Z cho những trường hợp khác.
Công thức hồi qui áp dụng cho đường thẳng trên đồ thị hình 15 có dạng Z0 = P/86, theo cách lập của Grieg. Những công thức tkinh nghiệm dạng tương tự có thể thay đổi trong phạm vi nhỏ sau đây:
93 2
0 = P +
Z theo Grieg
3100 ,
0 1
Z = P theo Munro-Smith
Hệ số nêu quan hệ giữa Z0 và mô đun LxBxH được sử dụng như chỉ tiêu xác định sức kéo tàu kéo khi thử tại bến. Những dữ liệu thống kê cho phép xác lập quan hệ giữa Z0/LBH với LBH như sau, hình 16.
Trong đồ thị đường 1 – giành cho tàu kéo cảng, 2 – tàu hoạt động trong cảng biển, 3 - tàu đường dài, 4 - tàu biển trang bị thiết bị đẩy cycloidal, 5 – tàu kéo và tàu đẩy chạy sông, 6 - tàu hoạt động trong hồ, vịnh, 7 – tàu đa dụng và tàu kéo viễn dửụng.
Hình 16.