2_Introduction in Ship Propulsion

Ship Propulsion System !

�  Ship propulsion system หรือ ระบบขับเคลื่อนของเรือมีหนาที่หลัก คือ

สรางกำลังงานเพื่อการเอาชนะแรงตานของตัวเรือ (Ship resistance) และทำ

หนาที่กำเนิดกระแสไฟฟาใหกับเครื่องมืออุปกรณตางๆ บนเรือ (แสงสวาง

ระบบควบคุม เครื่องสูบน้ำ เครื่องมือ นำรอง และระบบทำความเย็น

เปนตน)M



�  ระบบขับเคลื่อนของเรือลำหนึ่งจะประกอบไปดวย9◦  เครื่องจักรใหญ่ (Prime Mover)9

◦ ตัวผลักดัน (Propulsor)9

◦  ระบบการถ่ายกําลังหรือ Transmission System)


Prime Mover (Power Plant) Transmission Propulsor

�  เครื่องจักรใหญ (Prime Mover) 9

◦  เป็นตัวสร้างแรงบิด (Torque) Q ขึ้นมาที่ความเร็วรอบเท่ากับ N 9

◦ ตัวอย่างเช่น

�  เครื่องจักรไอน้ํา (Steam Engine)

�  เครื่องแก๊สเทอร์ไบน์ (Turbine Engine)

�  เครื่องยนต์ดีเซล (Diesel Engine)


�  เครื่องยนตดีเซล (Diesel Engine)9

◦  เป็นระบบที่มีใช้กันแพร่หลายมากที่สุดสําหรับเครื่องจักรใหญ่ เพราะมีอัตราการสิ้นเปลืองน้ํามันต่ําเมื่อเทียบกับเครื่องจักรใหญ่ระบบอื่น


Diesel Engine!

Diesel Engine!

�  หลักการทำงานของเครื่องจักรดีเซล 5

◦ อากาศเมื่อถูกอัดตัวจะมีความร้อนสูงขึ้น แต่ถ้าอากาศถูกอัดตัวอย่างรวดเร็ว โดยไม่มีการสูญเสียความร้อน(Adiabatic compression) ทั้งแรงดันและความร้อนจะสูงขึ้นอย่างรวดเร็ว (Boyle's law)

◦  เมื่อฉีดละอองน้ํามันเชื้อเพลิงเข้าไปในอากาศที่ร้อนจัดจากการอัดตัว ก็จะเกิดการเผาไหม้ขึ้นอย่างทันทีทันใด ทําให้เกิดกําลังงานขึ้น

◦ กําลังงานที่เกิดขึ้นจะนําไปใช้ประโยชน์ในรูปของแรงขับหรือแรงผลักดัน ผ่านลูกสูบและก้านสูบทําให้เพลาข้อเหวี่ยงหมุน ณ กําลังอัดเดียวกัน อากาศที่อุณหภูมิเริ่มต้นสูงกว่า เมื่อถูกอัดย่อมมีอุณหภูมิสูงกว่าหรือร้อนกว่า

Diesel Engine!4-Stroke Engine Cycle!

Diesel Engine!2-Stroke Engine Cycle!

Diesel Engine!

Diesel Engine!

�  การทำงานของเครื่องยนต 4 จังหวะ9◦  จังหวะดูด (Intake Stroke) เมื่อลูกสูบเลื่อนลงจากจุดศูนย์ตายบนถึงจุดศูนย์ตายล่าง(TDC-BDC) ลิ้นไอดีจะเปิด อากาศจะถูกดูดเข้ามาประจุในห้องเผาไหม้ แต่ในขณะนี้ลิ้นไอเสียยังคงปิดอยู่

◦  จังหวะอัด (Compression Stroke) เมื่อลูกสูบเริ่มเลื่อนขึ้นจากศูนย์ตายล่าง (BDC) ลิ้นทั้งสองจะปิด ดังนั้นอากาศในกระบอกสูบจึงถูกอัดโดยกระบอกสูบ แรงดันและความร้อนของอากาศจึงสูงขึ้นอย่างรวดเร็ว อากาศในขณะนี้เป็นอากาศที่ร้อนแดง " Red hot Air" ถ้าอัตราส่วนการอัดเท่ากับ 20:1 อากาศจะมีแรงดัน 40-45 กก./ตารางเซนติเมตร และมีอุณหภูมิ 500-600 องศาเซลเซียส

Diesel Engine!

�  การทำงานของเครื่องยนต 4 จังหวะ9◦  จังหวะระเบิด (power Stroke) เมื่อลูกสูบเลื่อนขึ้นเกือบจุดศูนย์ตายบน ในปลายจังหวะอัด ละอองน้ํามันเชื้อเพลิงจะถูกฉีดเข้าสู่ห้องเผาไหม้ ทําให้เกิดการเผาไหม้อย่างทันทีทันใด แรงดันจากการเผาไหม้จะผลักดันให้ลูกสูบเลื่อนลง อุณหภูมิจะสูงขึ้นเป็นประมาณ 2000 องศาเซลเซียส และแรงดันสูงขึ้นเป็น 55-80 กก./ตารางเซนติเมตร ในจังหวะระเบิดนี้พลังงานความร้อนจะถูกเปลี่ยนเป็นพลังงานกล

◦  จังหวะคาย (Exaust Stroke) ปลายจังหวะระเบิด ลิ้นไอเสียจะเปิด แก๊สไอเสียจึงขับไล่ออกจากกระบอกสูบ ด้วยการเลื่อนขึ้นของลูกสูบ

�  เครื่องยนตเทอรไบน (Turbine Engine) 9

◦  เป็นระบบที่มีใช้ในเรือรบที่ทันสมัยและมีความเร็วสูง ค่ากําลังต่อน้ําหนักของแก๊สเทอร์ไบน์สูงกว่าเครื่องยนต์ดีเซล



�  ตัวผลักดัน (Propulsor)9

◦ ทําหน้าที่ผลักให้เรือเคลื่อนที่ไปข้างหน้าด้วยความเร็วอันหนึ่ง ต้องสร้างแรงดัน (Thrust) ขึ้นมาเท่ากับ T 9

◦  เช่น ใบจักร ใบพัด และเครื่องพ่นน้ํา (Waterjet)

เป็นต้น 9

�  เครื่องพนน้ำ (Waterjet Propulsion)9

◦ มีหลักการคือ น้ําจะถูกดูดผ่านระบบท่อหรือทางไหลด้วยปั๊ม และถูกพ่นออกมาด้วยความเร็วสูงในทิศตรงข้าม ทําให้เกิดแรงผลักดันเรือไปข้างหน้า ◦  ระบบขับเคลื่อน Water jet จะถูกติดตั้ง ณ ส่วนท้ายเรือ น้ําจะถูกดูดเข้าสู่ระบบ Water jet จากใต้ท้องเรือ เกิดความเร่งผ่านสู่ระบบและ ถูกปล่อยผ่านท้ายเรือด้วยความเร็วสูง


�  ขอดีเครื่องพนน้ำ (Waterjet propulsion advantages)9

◦ มีการควบคุมการเคลื่อนตัวที่ดีมาก

◦ มีประสิทธิภาพสูง ◦ มีความต้านทานเรือต่ํา (Low Drag) และกินน้ําตื้น

(Shallow Draft)

◦  เครื่องเดินเรียบและเงียบ

◦ ปลอดภัยต่อผู้ที่อยู่ใต้น้ําใกล้กับเรือ เนื่องจากไม่มีใบจักรที่ยื่นออกมา



�  ระบบการสงถายกำลัง (Transmission System)9

◦  เพลา ชุดเกียร์ หรืออุปกรณ์ลดความเร็วอื่นๆ 9

Ship propulsion system !

�  สำหรับเครื่องจักรกลไมวาจะเปนอะไรก็ตามแตที่มีการหมุน เชน ในกรณีของ

เรือก็คือ เครื่องจักรใหญ เพลา และใบจักร

เปนตน คาของกำลังหรือแรงมาสามารถ

เขียนออกมาไดเทากับ9

Q มีหนวยเปน ฟุต – ปอนด และ N มีหนวยเปน RPMM

(หนวยเปนแรงมา)9


�  ในฐานะที่เปนวิศวกรเครื่องกลเรือส่ิงที่ตองทำก็คือ ตองนำเอาสวนประกอบ

ตางๆ ที่กลาวถึงนี้มาตอรวมเขาดวยกันใหไดอยางเหมาะสม ทำงานเปน

ระบบอันหนึ่งอันเดียวกัน และสามารถผลิตแรงดันหรือกำลังที่ตองการใน

การผลักดันเรือออกมาใหได9

2_Introduction in Ship Propulsion

Documents

Transcript of 2_Introduction in Ship Propulsion