Giáo trình mô đun Thử, nghiệm thu hệ thống động lực sau lắp ráp - Nghề: Lắp ráp hệ thống động lực tàu thủy

CỤC HÀNG HẢI VIỆT NAM

TRƯỜNG CAO ĐẲNG HÀNG HẢI I

GIÁO TRÌNH

MÔ ĐUN: THỬ, NGHIỆM THU HỆ

THỐNG ĐỘNG LỰC SAU LẮP RÁP

NGHỀ: LẮP RÁP HỆ THỐNG ĐỘNG LỰC

TÀU THỦY

TRÌNH ĐỘ: CAO ĐẲNG

(Ban hành kèm theo Quyết định số.....QĐ/ ngày......tháng........năm....của Hiệu

trường Trường Cao đẳng Hàng hải I )

Hải Phòng, năm 2017

TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN

Tài liệu này thuộc loại giáo trình nên các nguồn thông tin có thể được phép

dùng nguyên bản hoặc trích dùng cho các mục đích về đào tạo và tham khảo.

Mọi mục đích khác mang tính lệch lạc hoặc sử dụng với mục đích kinh

doanh thiếu lành mạnh sẽ bị nghiêm cấm.

2

LỜI GIỚI THIỆU

Giáo trình mô đun “Thử, nghiệm thu hệ thống động lực sau lắp ráp” được

biên soạn trên cơ sở tham khảo một số tài liệu của: TS Lê Viết Lượng (2000), Lý

thuyết động cơ Diesel, Nhà xuất bản Giáo dục, Hà Nội. Nguyễn Văn Bình –

Nguyễn Tất Tiến (1997), Nguyên lý động cơ đốt trong, Nhà xuất bản Đại học và

Trung học chuyên nghiệp. Hồ Tấn Chuẩn – Nguyễn Đức Phú – Trần Văn Tế -

Nguyễn Tất Tiến, Kết cấu và tính toán động cơ đốt trong tập 1, 2, 3, Nhà xuất bản

Đại học và Trung học chuyên nghiệp. PGS.TS Lê Viết Lượng (2003), Kết cấu

động cơ Diesel, Đại học Hàng hải. GS Trần Hữu Nghị (1991), Sổ tay sĩ quan máy

tàu tập 1, Trường Đại học Hàng hải. Tập bài giảng Lắp ráp diesel tàu thủy và Tập

bài giảng Công nghệ lắp ráp của Hoàng Quốc Việt, Khoa Máy tàu trường Đại học

Hàng hải. TS Nguyễn Đức Ca (2017), Động cơ Diesel tàu thủy, Nhà xuất bản Giao

thông Vận tải, Hà Nội. Nguyễn Đăng Cường (2000), Thiết kế và lắp ráp thiết bị tàu

thủy, Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật, Hà Nội. Và, căn cứ mục tiêu, nội dung

của mô đun trong chương trình đào tạo nghề lắp ráp hệ thống động lực tàu thủy,

Trường Cao đẳng Hàng hải I.

Giáo trình phục vụ cho việc giảng dạy của giảng viên, học tập của học sinh

sinh viên Trường Cao đẳng Hàng hải I. Đồng thời là tài liệu tham khảo cho công

nhân đang làm tại các nhà máy đóng mới và lắp ráp, sửa chữa máy tàu thủy.

Trong quá trình biên soạn, tôi cố gắng đưa ra những quy trình công nghệ;

các công đoạn và nguyên công cơ bản nhất trong công tác lắp ráp hệ thống động

lực diesel tàu thủy và thử chúng sau lắp ráp, được thực hiện trong ngành công

nghiệp đóng tàu thủy tại Việt Nam.

Tuy nhiên, trong quá trình biên soạn chắc chắn không tránh khỏi những

thiếu sót, tôi rất mong nhận được sự góp ý của các đồng nghiệp và các độc giả,

nhằm bổ sung cho cuốn giáo trình mô đun “Thử, nghiệm thu hệ thống động lực sau

lắp ráp” được hoàn thiện hơn.

Xin chân thành cảm ơn!

Hải Phòng, ngày …….. tháng …........ năm 20…

Biên soạn: ThS. Lê Đức Tuấn

3

MỤC LỤC

TT

1

Nội dung

Trang

Tuyên bố bản quyền

Lời giới thiệu

2

3

4

5

6

7

8

2

3

Mục lục

4

Danh mục hình vẽ

Danh mục bảng biểu

Nội dung

5

6

Bài 1: Công tác chuẩn bị trước khi nghiệm thu hệ thống

động lực

Bài 2: Thử nghiệm thu các thiết bị

Bài 3: Thử buộc bến

12

36

43

52

Bài 4: Thử đường dài

7

Tài liệu tham khảo

4

Danh mục hình vẽ

TT

1

Tên hình vẽ

Trang

16

Hình 2.1. Một số dạng bánh lái

2

Hình 2.2. Treo trục bánh lái bằng bạc chặn côn

Hình 2.3. Máy lái điện

17

3

19

4

Hình 2.4. Truyền động trục lái bằng xilanh mômen

Hình 2.5. Truyền động máy lái dùng xilanh lực

22

5

23

6

Hình 2.6. Máy lái điện-thuỷ lực với bơm có sản lượng và

24

chiều cấp không đổi

7

8

Hình 2.7. Hệ thống lái điện-thủy lực hai máy lái có khả

năng tự cô lập

27

29

Hình 2.8. Máy lái sử dụng bơm có sản lượng và chiều

cấp thay đổi

9

Hình 2.9. Cách bố trí và hoạt động của cần nổi

32

37

47

10

Hình 3.1. Sơ đồ bố trí hệ trục tàu thủy

11 Hình 4.1. Hệ trục lái

5

Danh mục bảng biểu

Tên bảng biểu

TT

1

Trang

12

Bảng 2.1. Áp suất thử các hệ thống trên tàu thủy

2

Bảng 3.1. Chế độ tải và thời gian làm việc của máy chính

khi thử buộc bến

38

3

Bảng 4.1. Chế độ tải và thời gian làm việc của máy chính

khi thử chạy biển

44

6

GIÁO TRÌNH MÔ ĐUN

Tên mô đun: Thử, nghiệm thu hệ thống động lực sau lắp ráp

Mã mô đun: MĐ.6520112.34

Vị trí, tính chất, ý nghĩa và vai trò của mô đun:

- Vị trí:

Thử, nghiệm thu hệ thống động lực sau lắp ráp là mô đun quan trọng trong

đào tạo nghề Lắp ráp hệ thống động lực tàu thuỷ; được bố trí học sau các môn học,

mô đun chuyên môn nghề.

- Tính chất:

Mô đun này là rất cần thiết, phải được giảng dạy cho người học của nghề lắp

ráp hệ thống động lực tàu thuỷ.

- Ý nghĩa và vai trò của mô đun:

Mô đun này trang bị cho người học những kiến thức và kỹ năng về công tác

thử, nghiệm thu hệ thống động lực sau lắp ráp đúng theo quy trình với độ tin cậy

cao.

Mục tiêu mô đun:

- Về kiến thức:

Trình bày được công tác chuẩn bị trước khi thử, nghiệm thu hệ thống động

lực sau lắp ráp. Trình bày được mục đích và các chế độ thử, nghiệm thu hệ thống

động lực sau lắp ráp.

- Về kỹ năng:

Vận hành được các thiết bị sau khi lắp ráp. Thực hiện được công việc thử,

nghiệm thu các thiết bị. Thực hiện được việc thử, nghiệm thu máy chính và hệ trục

sau lắp ráp theo đúng yêu cầu kỹ thuật.

- Về năng lực tự chủ và trách nhiệm:

Tuân thủ đúng các quy tắc về an toàn lao động, tổ chức, bố trí nơi làm việc

hợp lý và bảo vệ môi trường.

Nội dung mô đun:

7

BÀI 1: CÔNG TÁC CHUẨN BỊ TRƯỚC KHI NGHIỆM THU HỆ THỐNG

ĐỘNG LỰC TÀU THỦY

Mã bài: MĐ.6520112.34.1

Giới thiệu:

Công tác chuẩn bị cho việc thử, nghiệm thu là hết sức quan trọng, nó khẳng

định về chất lượng lắp ráp và đảm bảo trong quá trình lắp ráp được liên tục, tránh

gây ra các công việc sai hỏng làm ảnh hưởng đến quá trình khai thác hệ thống

động lực tàu thủy sau này. Quá trình lắp ráp đảm bảo chất lượng và đảm bảo liên

tục, qua đó sẽ nâng cao được hiệu quả làm việc của hệ thống động lực tàu thủy.

Mục tiêu:

- Trình bày được quy trình thử, nghiệm thu. Trình bày được nhiệm vụ của

hội đồng thử. Trình bày được những quy định chung cho quá trình thử;

- Thực hiện được việc thành lập hội đồng thử. Thực hiện được quy trình thử,

nghiệm thu theo đúng yêu cầu kỹ thuật;

- Rèn luyện tính kỷ luật, kiên trì, cẩn thận, nghiêm túc, chủ động sáng tạo

trong học tập và phát huy khả năng làm việc theo nhóm.

Nội dung chính:

1. Biên soạn quy trình thử, thành lập hội đồng thử

Quy trình biên soạn quy trình thử, thành lập hội đồng thử và nhiệm vụ của

hội đồng thử được tiến hành theo các bước sau.

Bước 1: Biên soạn quy trình thử. Quy trình thử được viết căn cứ vào các

thuyết minh kỹ thuật của cơ quan thiết kế tàu và chủ tàu.

Bước 2: Xây dựng các quy định trong quy phạm đóng tàu của Đăng kiểm

Việt Nam.

Bước 3: Chuẩn bị các thuyết minh kỹ thuật của các trang thiết bị máy móc

được lắp đặt trên tàu của các nhà sản xuất.

Bước 4: Chuẩn bị các quy trình công nghệ đóng tàu của nhà máy.

Bước 5: Thành lập hội đồng thử. Thành viên là các cán bộ kỹ thuật đại diện:

Đăng kiểm Việt Nam; Nhà máy; Chủ phương tiện.

Hội đồng thử có nhiệm vụ:

1. Tổ chức theo dõi, kiểm tra công việc thử tàu theo đúng nội dung đã thống

nhất.

8

2. Được quyền đình chỉ việc thử tàu khi thấy chưa đủ điều kiện và yêu cầu.

3. Quyết định những phần không thử sau khi đã thống nhất trong hội đồng.

4. Quyết định những bộ phận của tàu cần phải thử lại khi “chạy thử” mà

chưa thể nhất trí, chưa thể kết luận.

5. Cử cán bộ ghi chép nội dung, số liệu, theo dõi từng công việc và ghi chép

để đưa ra hội đồng thảo luận.

2. Những quy định chung cho quá trình thử tàu

Quy trình biên soạn những quy định chung cho quá trình thử tàu được tiến

hành theo các bước sau.

Bước 1: Trước khi thử các trang thiết bị, các hệ thống liên quan phải được

lắp ráp hoàn chỉnh, vệ sinh kiểm tra đảm bảo các tiêu chuẩn kỹ thuật được bộ phận

kiểm tra chất lượng sản phẩm (KCS) và Đăng kiểm xác nhận.

Bước 2: Quy trình vận hành máy móc và các hệ thống trong quá trình thử

phải phù hợp với nhà chế tạo.

Bước 3: Những hạng mục đã được thử trước trong quá trình thi công như

các két, các hệ thống ống, các cửa thông biển,… có sự giám sát của Đăng kiểm thì

không phải thử lại và không đưa vào quy trình.

Bước 4: Các thiết bị hệ thống khi thử đường dài không đòi hỏi chế độ thử

nghiệm thì thử và nghiệm thu ở chế độ thử tại bến.

Bước 5: Thử đường dài chỉ được phép tiến hành sau khi kết thúc và khắc

phục hết các sai sót kỹ thuật của thử tại bến, và phải đảm bảo đầy đủ các điều kiện

an toàn cho con tàu hoạt động trên biển.

Bước 6: Trong suốt quá trình thử, nếu chế độ nào bị ngắt quãng 15 phút trở

lên thì chế độ đó phải thử lại từ đầu.

Bước 7: Các kết quả thử, các số liệu đo được phải ghi chép đầy đủ và trình

bày trước hội đồng thử.

Bước 8: Các sửa đổi của quy trình thử phải được sự nhất trí của cả hội đồng.

Bước 9: Dụng cụ và thiết bị đo (bao gồm cả thiết bị trên các máy) phải được

kiểm tra và xác nhận theo tiêu chuẩn quy định của nhà nước.

Bước 10: Người vận hành phục vụ quá trình thử phải có chuyên môn, được

hướng dẫn đầy đủ và được giao nhiệm vụ cụ thể mới được thao tác. Tất cả các

thành viên tham gia thử tàu phải chấp hành nội quy về vận hành, an toàn lao động,

9

cứu sinh, cứu hoả, cứu đắm.… Trong suốt quá trình thử tàu, trách nhiệm chỉ huy

con tàu thuộc về thuyền trưởng.

Bước 11: Chỉ kết thúc việc thử tàu khi hoàn thành đầy đủ nội dung quy trình

đã đề ra.

Bước 12: Sau khi thử, các sai sót phải được khắc phục hoàn thiện dưới sự

giám sát của hội đồng thử.

Những quy định chung cho quá trình thử tàu trình bày ở trên phải được tuân

thủ nghiêm ngặt, có như vậy quá trình thử sau lắp ráp mới đạt được mục tiêu đề ra.

3. Chuẩn bị các điều kiện phục vụ cho việc thử, nghiệm thu

Quy trình chuẩn bị các điều kiện phục vụ cho việc thử, nghiệm thu được tiến

hành theo các bước sau.

Bước 1: Chuẩn bị nhân lực cho việc thử, nghiệm thu.

Bước 2: Chuẩn bị hồ sơ phục vụ cho quá trình thử, nghiệm thu.

Bước 3: Chuẩn bị nhiên liệu, dầu mỡ.....

Bước 4: Chuẩn bị lương thực, thực phẩm.

Chuẩn bị các điều kiện phục vụ cho việc thử, nghiệm thu phải được tiến

hành đầy đủ theo các bước trên, có như vậy mới nâng cao được hiệu quả của việc

thử và nghiệm thu sau lắp ráp.

10

CÂU HỎI ÔN TẬP

1. Tìm hiểu kỹ các tài liệu hướng dẫn của nhà sản xuất để nắm chắc các

thông số kỹ thuật của công tác biên soạn quy trình thử, nghiệm thu hệ thống động

lực tàu thủy? Hội đồng nghiệm thu có nhiệm vụ gì?

2. Trình bày quy trình các bước chuẩn bị thử, nghiệm thu?

3. Trình bày nội dung các quy định chung cho quá trình thử, nghiệm thu?

Trình bày quy trình các bước chuẩn bị điều kiện phục vụ cho việc thử, nghiệm thu

hệ thống động lực tàu thủy?

4. Thực hiện quy trình các bước chuẩn bị thử, nghiệm thu?

5. Thực hiện quy trình về các quy định chung cho quá trình thử, nghiệm thu?

6. Thực hiện quy trình các bước chuẩn bị điều kiện phục vụ cho việc thử,

nghiệm thu?

Yêu cầu về đánh giá kết quả học tập của bài:

- Đánh giá về kiến thức: Tự luận

- Đánh giá về kỹ năng: Thực hành

11

BÀI 2: THỬ, NGHIỆM THU CÁC THIẾT BỊ

Mã bài: MĐ.6520112.34.2

Giới thiệu:

Việc thử, nghiệm thu các thiết bị của hệ thống động lực tàu thủy là hết sức

quan trọng vì chỉ khi đã đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật, các quy chuẩn của Đăng

kiểm thì mới đủ điều kiện cho tàu thử chạy ngoài biển. Nội dung thử các thiết bị

được quy định trong chương trình thử, nghiệm thu.

Mục tiêu:

- Trình bày được quy trình thử, nghiệm thu các thiết bị;

- Vận hành, thử và nghiệm thu được các thiết bị phụ. Vận hành, thử và

nghiệm thu được các thiết bị trên boong theo đúng yêu cầu kỹ thuật;

- Rèn luyện tính cẩn thận, tỷ mỷ trong công tác vận hành, thử và nghiệm thu

hệ thống thiết bị trên tàu thủy. Đảm bảo an toàn lao động và vệ sinh công nghiệp.

Nội dung chính:

1. Thử các hệ thống phục vụ

1.1. Công tác chuẩn bị

- Đồng hồ đo áp lực.

- Các bích bịt, bích ghép nối ống.

- Jacco.

- Máy bơm áp lực.

1.2. Yêu cầu kỹ thuật

Áp suất thử được giữ nguyên ở mức áp lực quy định trong vòng 20 phút.

Nếu mức áp suất chỉ báo trên đồng hồ không giảm thì đạt yêu cầu.

1.3. Trình tự tiến hành

Quy trình thử các hệ thống phục vụ trên tàu thủy được tiến hành theo các

bước sau.

Bước 1: Bịt tất cả các đầu bích ở các ống nhánh nối vào.

Bước 2: Nạp môi chất thử vào các hệ thống tới áp lực quy định. Giữ nguyên

ở mức áp lực quy định (căn cứ vào áp lực làm việc hệ thống) trong vòng 20 phút,

nếu mức áp suất chỉ báo trên đồng hồ không giảm thì việc thử kết thúc và đạt yêu

cầu. Nếu mức áp suất chỉ báo trên đồng hồ giảm thì tiến hành kiểm tra tại các mối

hàn và các bích bịt, bích ghép nối ống.

12

Bước 3: Nếu các mối hàn bị thủng; cần phải đánh dấu lại, xả hết nước hoặc

khí nén trong ống trước khi dũi. Dũi sâu quá vùng khuyết tật từ 2  3 mm, hàn lần

lượt từng lớp đầy mối hàn.

Bước 4: Nếu tại các bích bịt, bích ghép nối ống bị hở; phải kiểm tra bề mặt

bích ống và đệm làm kín, sau đó xiết chặt mối ghép và lại tiếp tục nạp nước để thử

áp lực ống.

Bước 5: Đối với hệ thống ống thử áp lực bằng khí nén nếu áp suất bị giảm

thì phải xịt nước xà phòng để kiểm tra, rồi sau đó xử lý lại như trên.

Bước 6: Thử các hệ thống theo giá trị áp suất thử các hệ thống được quy

định trong bảng 2.1.

Thử các hệ thống phục vụ phải được tiến hành đầy đủ theo các bước trên, có

như vậy mới đánh giá được chất lượng việc lắp ráp các hệ thống.

Bảng 2.1. Áp suất thử các hệ thống trên tàu thủy

ÁP SUẤT

THỬ

CÔNG CHẤT

THỬ

STT

TÊN HỆ THỐNG

Hệ thống hút khô

1

2

3

Nước

Hệ thống cứu hoả & dằn

Nước

Hệ thống nước biển làm mát

Hệ thống nước ngọt làm mát

Hệ thống nước ngọt phục vụ

Hệ thống cấp nước nồi hơi

Hệ thống tuần hoàn nước nóng

Hệ thống chưng cất nước ngọt

Hệ thống vận chuyển FO và DO

Hệ thống cung cấp FO và DO

4

P_th=1,5P_Lvmax

(P_Lvmax-Áp suất

làm việc lớn

nhất của hệ

thống)

5

6

Hệ thống tuần hoàn dầu đốt &

dầu nhờn

Nước

7

Hệ thống cấp dầu cho nồi hơi

Hệ thống thải dầu

Nước

8

9

Hệ thống dầu bẩn

10 Hệ thống hơi sấy và xả hơi

13

ÁP SUẤT

THỬ

CÔNG CHẤT

THỬ

STT

TÊN HỆ THỐNG

11 Hệ thống thông hơi và đo két

12 Hệ thống không khí nén

13 Hệ thống thoát nước

14 Hệ thống Oxy, Acetylene

15 Hệ thống cứu hoả phun sương

16 Hệ thống khí xả

Nước

Không khí nén

2. Thử các thiết bị, máy phụ

2.1. Công tác chuẩn bị

- Đồng hồ đo công suất.

- Thiết bị thử áp lực.

- Thiết bị kiểm tra lưu lượng.

- Máy bơm áp lực.

2.2. Trình tự tiến hành

Quy trình thử các thiết bị, máy phụ được tiến hành theo các bước sau. Bước

1: Kiểm tra công suất hoặc nhóm mô men quay.

Bước 2: Kiểm tra vòng quay định mức ứng với công suất định mức.

Bước 3: Kiểm tra áp suất nén của các thiết bị.

Bước 4: KIểm tra lưu lượng của các thiết bị.

Bước 5: Kiểm tra nhiệt độ của các thiết bị.

Bước 6: Kiểm tra độ kín khít của các thiết bị.

Bước 7: Kiểm tra cột áp của các thiết bị.

Thử các thiết bị, máy phụ phải được tiến hành đầy đủ theo các bước trên, có

như vậy mới đánh giá được chất lượng của việc lắp ráp.

3. Thử máy lái và thiết bị lái

3.1. Giới thiệu chung về máy lái và thiết bị lái

Hệ thống máy lái tàu thủy dùng để điều khiển chuyển động của tàu. Hệ thống

bao gồm bánh lái và cơ cấu truyền động bánh lái. Khi tàu chuyển động, bánh lái

được điều khiển để hướng dòng nước đạp bởi chân vịt theo hướng phù hợp, nhờ đó

14

điều khiển chuyển động của tàu theo hướng yêu cầu. Do vậy, hệ thống có vai trò

cực kỳ quan trọng trong việc bảm đảm sự hoạt động cho con tàu. Một hệ thống

mày lái tàu thủy thông thường bao gồm các thiết bị và cụm thiết bị sau.

- Bánh lái là nơi nhận mômen lái do cụm máy lái tạo ra. Bánh lái thường có

hình chữ nhật lắp thẳng đứng ở phía sau chân vịt qua một trục lái. Nhờ trục lái

xoay mà bánh lái hướng dòng nước đẩy từ chân vịt sang trái, phải hoặc cả hai phía,

nhờ đó điều khiển được hướng chuyển động của tàu.

- Cụm máy lái, là cụm thiết bị tạo ra mômen lái, cụm này nhận năng lượng từ

các nguồn năng lượng trên tàu, biến đổi năng lượng nhận được thành mômen quay

trên trục lái. Dạng năng lượng phổ biến nhất là điện năng với truyền động điện-

thủy lực, một số hệ thống máy lái cũ có thể sử dụng năng lượng từ các động cơ

điện hoặc động cơ hơi nước.

- Các thiết bị điều khiển, là cụm các thiết bị giúp chỉ báo góc lái và điều

khiển hệ thống từ buồng lái hoặc từ các trạm điều khiển khác trên tàu. Các tàu thủy

hiện đại thường được trang bị hệ thống điều khiển máy lái kiểu điện, điện tử, một

số tàu nhỏ có thể được trang bị các thiết bị điều khiển từ xa bằng thủy lực.

Như đã nói, hệ thống lái có vai trò cực kỳ quan trọng trong việc bảo đảm an

toàn cho con tàu cũng như sinh mạng của toàn bộ thuyền viên trên tàu. SOLAS74

cũng như các cơ quan phân cấp tàu trên thế giới đưa ra một số quy định đối với hệ

thống máy lái có thể tóm tắt như sau.

- Các tàu thủy phải được trang bị ít nhất một hệ thống lái chính và một hệ

thống lái phụ sao cho hư hỏng của hệ thống này không ảnh hưởng đến sự hoạt

động của hệ thống còn lại. Trong trường hợp tàu được trang bị hai hệ thống lái

chính giống nhau thì không cần trang bị thêm hệ thống lái phụ. Tuy nhiên, hai hệ

thống này phải được bố trí sao cho hư hỏng của hệ thống này không ảnh hưởng

đến sự hoạt động của hệ thống còn lại. Đối với các tàu dầu, tàu hoá chất và tàu khí

hoá lỏng lớn bắt buộc phải trang bị hai máy lái chính.

- Máy lái chính phải có khả năng xoay bánh lái từ 35⁰một phía tới 30⁰phía

ngược lại trong thời gian không quá 28 giây ở tốc độ tới lớn nhất và mớn nước lớn

nhất của tàu. Khi trục bánh lái có đường kính lớn hơn 120 mm (chưa kể phần gia

cường) thì máy lái chính phải được lai bởi động cơ.

- Máy lái phụ phải có khả năng đưa vào hoạt động nhanh chóng và có thể

xoay bánh lái từ 15⁰một phía tới 15⁰phía ngược lại trong thời gian không quá 60

giây ở mớn nước lớn nhất của tàu và tốc độ tới lớn hơn một nửa tốc độ lớn nhất

hoặc 7 hải lý/giờ. Khi trục bánh lái có đường kính lớn hơn 230mm (không tính

phần gia cường) thì máy lái phụ phải được lai bằng động cơ.

15

- Các máy lái chính, phụ được lai bởi động cơ phải có khả năng đưa vào hoạt

động từ trên buồng lái. Sự cố mất điện của các cụm năng lượng hoặc cụm điều

khiển đều phải được báo động bằng tìn hiệu còi, đèn trên buồng lái và các cụm

năng lượng phải có khả năng tự khởi động lại khi có điện trở lại.

- Các máy lái chính phải được thiết kế với hai trạm điều khiển: buồng lái và

buồng máy lái. Nếu hệ thống có hai máy lái chính giống nhau thì phải có hai hệ

thống điều khiển độc lập có khả năng điều khiển từ buồng lái. Nếu hệ thống điều

khiển từ xa sử dụng thủy lực thì không cần trang bị một hệ thống điều khiển độc

lập trừ trường hợp tàu dầu, tàu hoá chất, và tàu khí hoá lỏng có trọng tải trên

10.000 tấn. Máy lái phụ có thể điều khiển ở buồng máy lái, trong trường hợp máy

lái phụ được lai bởi động cơ thì phải có hệ thống điều khiển trên buồng lái, và hệ

thống này độc lập với hệ thống lái chính.

- Nếu là máy lái thủy lực thì hệ thống phải được trang bị thiết bị báo động

mức dầu thấp trong các két dầu thủy lực, tín hiệu báo động bằng còi và đèn phải

được bố trí trên buồng lái và trong buồng máy. Các máy lái thủy lực dùng động cơ

lai phải có bố trí két dầu máy lái dự trữ sao cho có thể bổ xung dầu ngay trong

buồng máy lái. Dung tích của két dầu tối thiểu phải đủ cung cấp cho một hệ thống

lái.

- Khi trục bánh lái, chưa tính phần gia cường, lớn hơn 230mm hệ thống máy

lái phải được thiết kế để có thể cấp nguồn dự phòng trong vòng 45 giây sau khi

nguồn chính bị mất. Nguồn dự phòng này cần phải cấp cho cụm năng lượng,

nguồn điều khiển và chỉ thị góc lái. Nguồn dự phòng có thể lấy từ máy phát sự cố

của tàu hoặc nguồn máy phát riêng, nguồn này phải có khả năng cung cấp năng

lượng ít nhất 30 phút cho tàu có trọng tải lớn hơn 10.000 tấn và 10 phút cho các

loại tàu khác.

Sau đây chúng ta sẽ nghiên cứu lần lượt các cụm thiết bị tiêu biểu của hệ

thống máy lái.

3.2. Bánh lái

Bánh lái là nơi nhận mômen quay từ cụm năng lượng. Về cấu tạo, bánh lái

thường có dạng một hình chữ nhật lắp trên trục lái thẳng đứng ở phía sau chân vịt.

Dòng nước do chân vịt đẩy ra được bánh lái hướng chảy theo phương phù hợp nhờ

đó điều khiển được chuyển động của tàu theo phương mong muốn. Bánh lái cũng

có nhiều loại với các hình dáng khác nhau, nhưng có thể chia ra hai dạng cơ bản:

bánh lái không cân bằng và bánh lái cân bằng. Hình 2.1 mô tả một số dạng bánh lái

cân bằng và bánh lái không cân bằng.

16

Các bánh lái không cân bằng có phần diện tích nhận dòng chảy từ chân vịt

được bố trí về phía sau trục lái, do vậy khi làm việc nó tạo ra một mômen quay lớn

tác dụng lên trục bánh lái. Độ lớn của mômen này tỷ lệ thuận với góc bẻ lái về cả

hai phía. Để duy trì bánh lái ở vị trí nhất định, cụm năng lượng của hệ thống máy

lái phải tạo ra được mômen dẫn động trục bánh lái đủ lớn để thắng được mômen

do dòng chảy tạo ra. Với các bánh lái cân bằng, nhờ sự phân bố của phần diện tích

chịu tác động của dòng chảy về cả phía trước và phía sau trục bánh lái mà mômen

do dòng chảy tạo ra được triệt tiêu phần lớn, nhờ vậy yêu cầu về mômen dẫn động

nhỏ hơn.

Hꢀnh 2.1. Một số dạng bánh lái

Bánh lái thường được treo bởi phần trụ đỡ và bạc chặn đặt trong buồng máy

lái. Để treo bánh lái và trục lái theo phương thẳng đứng, người ta thường sử dụng

hai bạc đỡ: một ở phía trên, một ở phía dưới. Các bạc đỡ này được bôi trơn bằng

mỡ và được thiết kế kín nước tuyệt đối.

Hình 2.2 mô tả một phương án treo trục lái bởi bạc chặn côn. Phần bệ côn

được chế tạo làm hai nửa và được cố định lên vỏ tàu. Vành đỡ phía trên cũng được

chế tạo thành hai nửa và được lắp chặt với trục lái bởi then treo. Mặt côn được chế

tạo có kết cấu rãnh để tạo thành bề mặt bôi trơn. Mỡ bôi trơn được ép vào nhờ một

số vít ép mỡ bố trí dọc chu vi của vành đỡ. Với kết cấu như vậy, toàn bộ trục lái

được đỡ và định vị cả theo phương thẳng đứng và phương dọc trục.

Ngoài các dạng bánh lái phổ biến như trên, trên các tàu chuyên dùng đặc biệt

còn có thể được trang bị một số dạng máy lái kiểu ống đạo lưu. Trong trường hợp

này, cả chân vịt được đặt trong một ống đạo lưu, ống này được dẫn động để có thể

17

quay tròn theo trục thẳng đứng. Để có thể quay như vậy, trục chân vịt cũng được

truyền động qua các bộ truyền động bánh răng nón đồng trục với truyền động ống

đạo lưu. Trong các trường hợp này thường thường sử dụng chân vịt biến bước để

tăng cường cơ động cho tàu.

Hꢀnh 2.2. Treo trục bánh lái bằng bạc chặn côn

3.3. Hệ thống truyền động máy lái

Tuỳ theo từng ứng dụng cụ thể mà các tàu được trang bị các hệ thống truyền

động lái khác nhau. Nhìn chung các hệ thống máy lái có thể được chia làm một số

loại sau: máy lái cơ khí (lái tay); máy lái hơi nước; máy lái điện; máy lái thủy lực,

điện-thủy lực.

Các máy lái cơ khí được dẫn động trực tiếp nhờ năng lượng của người thủy

thủ lái, qua một số cơ cấu truyền động cơ khí. Do mômen lái tạo ra nhỏ nên chỉ

được áp dụng ở các tàu lai dắt, xuồng cỡ nhỏ. Các máy lái hơi nước thường được

trang bị cho các tàu sử dụng hệ động lực hơi nước. Khi đó các động cơ dẫn động

thường là các động cơ hơi nước kiểu piston. Tuy nhiên, loại máy lái hiện nay rất ít

được áp dụng. Hầu hết các tàu thủy được đóng trong vòng những năm giữa thế kỷ

20 thường được trang bị hệ thống máy lái điện. Hiện nay, nhờ sự phát triển vượt

bậc trong truyền động thủy lực thể tích và công nghệ điều khiển, truyền động điện

máy lái hầu hết được thay thế bởi truyền động điện-thủy lực.

3.3.1. Máy lái điện

Trong khoảng những thập kỷ giữa thế kỷ 20, các máy lái điện được áp dụng

rộng rãi cho các tàu thủy do ưu điểm là hệ thống lái đơn giản, dễ vận hành so với

18

các hệ thống truyền động lái khác như động cơ hơi nước. Tuy nhiên, cùng với sự

phát triển của truyền động thủy lực thể tích, máy lái điện dần được thay thế bởi

máy lái thủy lực hoặc điện-thủy lực. Ngày nay, máy lái điện còn được trang bị trên

một số tàu nhỏ có yêu cầu về mômen lái không quá 120kN.m.

Đối với các máy lái điện, động cơ điện được nối với trục bánh lái thông qua

các bộ truyền động giảm tốc cơ khí. Thông thường có hai cách áp dụng các hệ

thống truyền động: sử dụng khớp nối mềm hoặc sử dụng ly hợp mềm. Trường hợp

thứ nhất, động cơ điện lai được nối với các bộ truyền động giảm tốc qua một khớp

nối mềm. Việc điều khiển máy lái được thực hiện bằng cách đóng, ngắt nguồn cho

động cơ điện lai. Với cách truyền động này thì cấu tạo của hệ thống máy lái đơn

giản. Tuy nhiên, cần chú ý đến tuổi thọ và khả năng phát nhiệt của động cơ điện lai

vì chúng được khởi động thường xuyên khi làm việc. Ở cách thứ hai, động cơ điện

được nối với trục bánh lái qua các bộ truyền động cơ khí có một ly hợp ma sát kép

cho hai chiều quay. Khi làm việc, động cơ điện quay liên tục, còn việc điều khiển

quay bánh lái được thực hiện bằng cách đóng, mở ly hợp phù hợp.

Hình 2.3 mô tả cấu tạo của một máy lái điện loại thứ nhất. Động cơ điện lai

được nối với hộp giảm tốc bánh răng trụ qua một khớp nối mềm. Vòng quay ở trục

ra hộp giảm tốc bắnh răng tiếp tục được giảm qua bộ giảm tốc bánh vít-trục vít.

Trục của bánh vít nằm thẳng đứng, phần trên được lắp một bánh răng nhỏ. Bánh

răng này ăn khớp với cung răng. Cung răng này được lắp xoay tự do trên trục bánh

lái và được đỡ trên các con lăn. Mômen trên cung răng này được truyền tới trục lái

qua tay lái nhờ hai lò xo cho hai chiều. Các lò xo này có tác dụng làm giảm xung

mômen ở thời kỳ khởi động động cơ điện.

19

Hꢀnh 2.3. Máy lái điện

1.Động cơ điện; 2.Bệ; 3.Bộ giảm tốc bánh răng trụ; 4.Hộp công tắc ngắt cuối; 5.Bộ

giảm tốc bánh vít-trục vít; 6.Bánh răng nhỏ; 7.Cung răng chính; 8.Các lò xo truyền

mô men lái; 9.Tay phanh; 10.Các con lăn; 11.Giới hạn góc lái cơ khí; 12.Tay lái;

13.Phanh hãm trục bánh lái; 14.Trục bánh lái; 15.Cung răng sự cố; 16.Bộ truyền

động lái sự cố; 17.Senxin chỉ báo góc lái; 18.Trục truyền động lái sự cố.

Việc điều khiển hệ thống máy lái được thực hiện từ trên buồng lái bằng cách

bật, tắt động cơ điện lai. Góc xoay bánh lái được giới hạn nhờ các công tắc ngắt

cuối được dẫn động qua các thanh nối từ cơ cấu chỉ báo góc lái tại chỗ, và hai chốt

giới hạn góc lái cơ khí về hai phía. Giá trị góc lái được chỉ báo lên buồng lái nhờ

bộ cảm ứng góc lái điện (senxin) được dẫn động bởi các thanh nối từ trục bánh lái.

Trong trường hợp hư hỏng hệ thống truyền động chính, trục bánh lái có thể

được dẫn động bằng cơ cấu lái sự cố bằng tay.

Động cơ điện lai được nối qua khớp nối mềm và giảm tốc qua hai bộ giảm tốc

bánh răng trụ (2) và bánh vít-trục vít (5). Trục ra của bộ giảm tốc bánh vít-trục vít

được nối với bánh răng nhỏ (6) và ăn khớp với cung răng (10) qua một khớp răng.

Cung răng (10) được lắp lỏng với trục lái, qua các lò xo (8) truyền mô men quay

đến tay lái (12). Tay lái này được được lắp bằng then lên trục bánh lái.

Khi hệ thống lái chính bị hư hỏng, có thể chuyển sang sử dụng cơ cấu lái sự

cố bằng cách tách khớp răng liên kết giữa bánh răng (6) và trục ra của bộ giảm tốc

bánh vít-trục vít. Nhờ đó tách bộ truyền động chính khỏi trục lái. Khi đó, mômen

20