Chuyên đề Thiết bị đẩy kiểu phụt nước

Chuyên đề : Thiết bị đẩy kiểu phụt nước GVHD : Th.S Nguyễn Đình Long SVTH : Ngô Đài Trọng MSSV : 48132330 Nha Trang 1-12-2009 MÁY VÀ THIẾT BỊ ĐẨY TRÊN TÀU CAO TỐC HIỆN ĐẠI 1. Khái niệm. Thiết bị đẩy kiểu phụt nước là thiết bị đẩy hoạt động dựa trên việc đẩy nước với tốc độ lớn bằng bơm (chân vịt) qua ống phụt nước sinh ra phản ứng đẩy tàu với tốc độ lớn. 2. phân loại thành phần và công dụng. Phân loại thiết bị đẩy kiểu phụt nước có 2 loại sau: - Bơm phụt nước. - Máy đẩy phụt nước. Thành phần: Thiết bị đẩy phụt nước gồm các bộ phân chủ yếu sau đây: ống phụt nước, chân vịt (bơm) và cơ cấu chỉnh dòng. Kết cấu của thiết bị tùy thuộc vào công dụng của tàu. Công dụng. Dùng trong tuabin khí đảo chiều, thiết bị đẩy kiểu phụt nước với thiết bị lái đảo chiều. 3. Các đại lượng đặc trưng cho đặc tính làm việc của thiết bị đẩy phụt nước gồm có: . Tốc độ tiến của thiết bị đẩy cùng với tàu, v ; . Tốc độ toàn phần hướng trục trong dòng tia của thiết bị đẩy, va ; . Tốc độ trung bình của dòng chảy ở mặt phẳng chân vịt, vs ; . Tốc độ ở đầu phụt ra của nước, vc = vs/; . Lực đẩy có ích của hệ, Te; . Lực đẩy của hệ, T; . Tổn thất áp suất trong ống phụt, hs ; . Hệ số co hẹp của lỗ, . Trong thiết bị đẩy phụt nước, bộ phận quan trọng thực hiện nhiệm vụ đẩy nước ra sau tàu với lưu lượng và vận tốc xác định chính là bơm nước. Có hai loại bơm được sử dụng trong hệ thống này là: Bơm hướng trục và bơm ly tâm. Khi hệ số dòng φ tăng thị hiệu suất  của bơm cũng tăng nhanh. Đến giá trị nhất định của φ, hiệu suất này đạt giá trị lớn nhất rồi sau đó giảm xuống rất nhanh. Từ đồ thị có thể chọn giá trị φ cho những loại bơm, kiểu bơm nhất định tại vị trí mà hiệu suất bơm cao nhất. Với bơm ly tâm: φ < 1,2; Bơm hướng trục: 3,0 < φ < 7,0. 4. Nguyên tắc hoạt động của thiết bị đẩy kiểu phụt nướca. Sơ đồ nguyên lý của bơm phụt nước. 4. Hình vẽ thiết bị đẩy kiểu phụt nước. b. Sơ đồ nguyên lý của máy đẩy phụt nước  * Nguyên lý hoạt động như sau Máy nén khí quay làm không khí từ cửa hút của máy nén được nén lại để tăng áp suất, trong quá trình đó không chỉ áp suất tăng mà nhiệt độ cũng tăng (ngoài ý muốn). Đây là quá trình tăng nội năng không khí trong máy nén. Sau đó không khí chảy qua buồng đốt tại đây nhiên liệu (dầu) được đưa vào để trộn và đốt một phần không khí, quá trình cháy là quá trình gia nhiệt đẳng áp trong đó không khí bị gia nhiệt tăng nhiệt độ và thể tích mà không tăng áp suất. Thể tích không khí được tăng lên rất nhiều và có nhiệt độ cao được thổi về phía thiết bị đẩy với vận tốc rất cao. Thiết bị đẩy (bơm phụt nước hoặc máy đẩy phụt nước) là khối sinh công tại đây không khí tiến hành giãn nở sinh công: Nội năng biến thành cơ năng: áp suất, nhiệt độ và vận tốc không khí giảm xuống biến thành năng lượng cơ học dưới dạng mô men tạo chuyển động quay thiết bị đẩy. Thiết bị đẩy sẽ truyền mô men quay máy nén cho động cơ tiếp tục làm việc. Phần năng lượng còn lại của dòng khí nóng chuyển động với vận tốc cao tiếp tục sinh công có ích tuỳ thuộc theo thiết kế của từng dạng thiết bị đẩy: phụt thẳng ra tạo phản lực hoặc quay thiết bị đẩy tự do (không nối với máy nén khí) để sinh công năng hữu dụng đối với các loại thiết bị đẩy khác. - Nguyên tắc làm việc của thiết bị đẩy Nguyên tắc làm việc của thiết bị đẩy kiểu phụt nước là lợi dụng phản lực của lượng vật chất trong môi trường ( có thể là nước hoặc không khí) bị đẩy về hướng ngược lại với hướng chuyển động dưới tác dụng của thiết bị đẩy để đẩy tàu về phía trước. 5. Ưu , nhược điểm. a. Ưu điểm: + Cánh bơm đẩy vận hành ổn định, tiếng ồn dưới nước nhỏ. + Trong phạm vi cao tốc, so với chân vịt thì cánh bơm đẩy có tính năng chống sủi bọt tốt hơn. Nâng cao hiệu suất đẩy. + So với chân vịt, bơm đẩy thích hợp cho việc sử dụng trong trường hợp tải trọng cao và đường kính hạn chế. + Đẩy phụt nước rất phù hợp với trạng thái tàu thay đổi điều kiện hoạt động, phát huy tốt công tác máy chính, kéo dài tuổi thọ của máy. + Cánh bơm đẩy ở trong đường ống, ít bị hỏng hóc, độ tin cậy cao. b. Nhược điểm: + Cơ cấu điều chỉnh dòng chảy phức tạp. + Khi mà đường kính không bị hạn chế thì hiệu suất đẩy của thiết bị đẩy phụt nước thường thấp hơn chân vịt. + Do nước trong đường ống tăng nên lượng chiếm nước của tàu tăng. + Trong khu vực nước có nhiều rác hoặc tạp chất khác, rất dễ xảy ra hiện tượng tắc đường nước vào, ảnh hưởng đến tốc độ của tàu. + Việc thao thay cánh quạt của bươm đẩy phức tạp hơn chân vịt. 6. Các hệ thống của TBNL thiết bị đẩy kiểu phụt khí a. Hệ thống bôi trơn . Hệ thống bôi trơn củ thiết bị đẩy kiểu phụt khí là laoij có áp và loại trọng lực (tự chảy). Để bôi trơn các gối đỡ cảu thiết bị này và thiết bị điều khiển, điều chỉnh và bảo vệ người ta dùng hệ thống bôi trơn có áp. b. Hệ thống nhiên liệu Sử dụng nhiên liệu có chất lượng thấp đó là dầu mazut rẽ hơn nhiều so với nhiên liệu diêden. Tuy nhiên việc áp dụng loại nhiên liệu nặng gặp nhiều khó khăn cần phải giải quyết. Mazut có khối lượng riêng lớn và độ nhớt cao làm phức tạp cho việc phun nó với chất lượng cao. c. Hệ thống làm mát Được dùng làm mát các phần roto và stato của thiết bị đẩy. Người ta dùng nước và không khí làm môi chất làm mát. Việc làm mát bằng không khí được áp dụng rộng rãi để làm mát các đĩa thiết bị đẩy, còn nước làm mát của phần không chuyển động và vỏ. Chính vì vành đĩa có nhiệt độ cao hơn so với phần tâm nên vật liệu của đĩa phải chịu ứng suất nhiệt lớn nhằm làm đều nhiệt độ đĩa theo hướng kính từ hai phía người ta không dùng không khí trích từ các cấp của máy nén. d. Hệ thống đều khiển , đều chỉnh và bảo vệ. Hệ thống đều khiển, đều chỉnh và bảo vệ hợp nhất thành một tổ hợp thống nhất với hệ thống bôi trơn nhiên liệu và làm mát, tạo khả năng thực hiện việc điều khiển và đều chỉnh tự động thiết bị tua bin khí từ trạm điều khiển trung tâm hoặc từ đài chỉ huy, còn trong trường hợp cần thiết thì có thể điều khiển thiết bị bằng tay hệ thống chung này đảm bảo: - Khởi động thiết bị từ trạng thái nguội và nóng với sự ngắn tải chuyển về chế độ chạy không. - Chuyển đổi từ chế độ này sang chế độ khác trong thời gian đã cho. - Duy trì các thông số của môi chất công tác đảm bảo phát ra công suất yêu cầu. - Bảo vệ thiết bị không bị sự cố đảm bảo các thông số không vượt quá giá trị cho phép trong thời gian đã cho. 7. Phạm vi ứng dụng Thiết bị phụt đẩy kiểu phụt nước hiện nay được sử dụng rộng rãi cho các tàu cao tốc Thiết bị đẩy phụ nước thường được dùng phổ biến hiện nay tên tàu cánh ngầm, tàu lướt và tàu sông có mớn nước cạn vì thiết bị loại nàycho phép hạ thấp mớn nước, bảo vệ bộ phận công tác khỏi va đập vào các chướng ngại vật khác và nó có thể hoạt động với động cơ có tốc độ cao. 8.Tài liệu kham khảo 1- Giáo trình trang bị động lực tàu thủy trường đại học Nha Trang của TS: Nguyễn Lình Long 2- Sức cản vỏ tàu và thiết bị đẩy tàu NXB ĐHQG TP- Hồ Chí Minh Trần Công Nghị 3- Thiết bị năng lượng tàu thủy trường Đại Học Hàng Hải 4- 5-