V = , TH tốc độ tàu tương ứng với chế độ
2.2.5.Đảo chiều quay trục khuỷu động cơ chính.
Đảo chiều quay trục khuỷu động cơ chính nhằm mục đích thay đổi hướng chuyển động của tàu hay tăng tốc độ dừng tàu, trong trường hợp này chế độ làm việc của động cơ chính cũng là chế độ chuyển tiếp. Để biểu diễn sự thay đổi mô
men quay Mq trên trục động cơ diesel sau khi ngắt nhiên liệu trước khi đảo chiều quay ta sự dụng đồ thị VT = const. 0 Me Me n nA M B n V V V n C D Me c B T T T ,, , A cb
Hình 2.5 : Sự phụ thuộc mô men trên trục khuỷu động cơ vào vòng quay khi dừng tàu.
Giả sử khi tàu chuyển động với tốc độ VT động cơ diesel làm việc ứng với chế độ đặc trưng bởi điểm A. Sau khi ngắt nhiên liệu trục khuỷu tiếp tục quay bởi động năng dư, vòng quay giảm xuống nB, khi đó tốc độ tàu giảm xuống không nhiều . Tại điểm B chong chóng quay nhờ dòng nước theo thắng được mô men cản Mcb. Mô men cản phụ thuộc vào tổn hao cơ giới trong động cơ, trên hệ trục và thay đổi tỷ lệ thuận với vòng quay trục khuỷu ( đường D - C - B ). Do sức cản của vỏ và sức cản bổ sung của chong chóng tốc độ chuyển động của tàu giảm từ từ ( đoạn B - C ). Sau điểm C mô men quay chong chóng tạo ra do tác động dòng nước theo nhỏ hơn mô men cản Mc và trục dừng lại ( điểm D ). Sau đó động cơ được khởi động và đảo chiều. Do chuyển động của tàu, dòng nước theo tác động lên chong chóng làm tăng một ít mô men cản lên trục khi khởi động. Giai đoạn còn lại tương tự như khi
khởi động động cơ từ trạng thái nóng mà tàu không chuyển động. Dừng tàu khi chong chóng không làm việc và quay tự do do tác động sức cản tự nhiên của tàu gọi là chạy tự do. Thời gian để tàu dừng khoảng một vài chiều dài thân tàu. Để rút ngắn thời gian chạy tự do có thể áp dụng các biện pháp hãm động cơ : hãm bánh đà bằng phanh thuỷ lực hay khí nén, phanh khớp nối hệ trục hay hãm trục chủ động của bộ giảm tốc, cấp khí nén vào xi lanh động cơ ở đầu quá trình nén, giảm áp trong xi lanh cuối quá trình nén bằng thiết bị giảm áp.
D CB B A F 0 120 240 τ, [s] 50 100 150 200 n [v/ph]
Hình 2.6 : Sự phụ thuộc vòng quay của động cơ có hộp giảm tốc vào thời gian.
A : Lúc cắt nhiên liệu A-B-C : Khi chạy tự do B-D : Hãm bằng khí nén
A-F : Sử dụng phanh trên bánh đà.
Trên hình 2.6 biểu diễn sự thay đổi vòng quay động cơ khi hãm bằng các phương pháp khác nhau. Để tạo ra mô men hãm động cơ cần phải tạo ra công nén lớn hơn công giãn nở. Nếu ngắt nhiêu liệu cấp ở cuối quá trình nén, đồng thời xả phần không khí nén trong xi lanh qua thiết bị giảm áp, thì trong hành trình giãn nở
tiếp theo công giãn nở sẽ nhỏ hơn công nén, như vậy đây là phương pháp hãm bằng thiết bị giảm áp, phương pháp này ít được áp dụng do cơ cấu giảm áp phức tạp. Trên các động cơ công suất trung bình và lớn áp dụng rộng rãi cách hãm động cơ bằng không khí nén. Sau khi ngắt nhiên liệu và giảm vòng quay, trục cam phối khí được chuyển sang vị trí đảo chiều, sau đó các van khởi động chính được mở, thông qua các van khởi động khí nén được nạp vào xi lanh. Tuy nhiên pha phối khí không phải tương ứng hoàn toàn với chiều quay của trục khuỷu, xu páp khởi động được mở sau khi đóng xu páp xả, khi piston đi lên điểm chết trên ( ĐCT ). Áp suất khí trong xi lanh tăng lên do khí nén nạp vào xi lanh và thể tích xi lanh nhỏ. Khi áp suất không khí trong xi lanh bằng áp suất trong đường ống khởi động chính, thì khí từ xi lanh rò lọt ngược đường ống khởi động chính. Trong xi lanh áp suất tăng chậm, còn tại vùng ĐCT áp suất bắt đầu giảm. Kết quả công giãn nở khi piston đi xuống điểm chết dưới ( ĐCT ) nhỏ hơn công nén, có nghĩa động cơ đã tạo ra mô men hãm. Hiệu quả hãm bằng khí nén phụ thuộc vào pha đóng, mở xu páp khởi động được điều khiển bằng khí nén. Ví dụ: khi mở muộn xu páp khởi động áp suất khí trong xi lanhtăng lên đến mức xu páp khởi động bị đóng lại dưới tác dụng của áp suất khí khi piston dịch chuyển đến ĐCT, nên trong hành trình nén tiếp áp suất có thể tăng vượt quá áp suất cháy. Trong trường hợp này công giãn nở lớn hơn công nén, bởi vì tại ĐCT áp suất đạt cực đại nên sự thay đổi áp suất khi giãn nở lớn hơn khí nén. Như vậy hãm khi đó không hợp lý. Theo qui định của đăng kiểm thời gian kể từ lúc tác động vào cơ cấu điều khiển của động cơ đến lúc bắt đầu làm việc với chiều quay ngược lại không quá 25 giây đối với tốc độ tàu định mức và không quá 15 giây đối với tốc độ tàu nhỏ. Như vậy, trong suốt thời gian quay trở tàu các thông số công tác của động cơ chính luôn luôn thay đổi.