Động cơ tàu kéo là động cơ diesel hàng hải hạng nặng được định mức vận hành liên tục ở toàn tải, thường lắp theo cặp và kết hợp với chân vịt lớn quay chậm hoặc thiết bị đẩy phương vị để tàu kéo tạo lực đẩy tối đa ở tốc độ gần bằng không. Tàu kéo cảng thường có hai động cơ với tổng công suất vài nghìn mã lực và lực kéo tại cọc khoảng 40–80 tấn, trong khi tàu kéo biển và tàu kéo làm neo có thể vượt 20000 hp.
Những điểm chính
- Tàu kéo là tàu được đóng để đẩy, kéo hoặc hộ tống các tàu hay sà lan khác; chỉ tiêu hiệu suất chính của tàu là lực kéo tại cọc, không phải tốc độ.
- Các loại tàu kéo chính gồm tàu kéo hai chân vịt truyền thống, tàu kéo dẫn động phương vị phía đuôi (ASD), tàu kéo tractor, tàu kéo rotor, tàu kéo hộ tống, tàu kéo biển và tàu kéo làm neo, cùng với tàu đẩy đường thủy nội địa và tổ hợp tàu kéo–sà lan liên kết khớp.
- Theo quy tắc ước tính sơ bộ, tàu kéo tạo ra khoảng 1 đến 1.3 tấn lực kéo tại cọc trên mỗi 100 mã lực phanh, với chân vịt trong ống đạo lưu và chân vịt biến bước đạt mức cao hơn trong khoảng này.
- Động cơ tàu kéo hoạt động trong thời gian dài ở toàn tải hoặc gần toàn tải, nên cần định mức vận hành liên tục hoặc hạng nặng, không phải định mức cho tàu giải trí hay vận hành gián đoạn.
- Phần lớn tàu kéo cảng sử dụng hai động cơ diesel cao tốc hoặc trung tốc để bảo đảm khả năng dự phòng và điều động.
- Kể từ khi được bàn giao vào năm 2020, tàu kéo làm neo Island Victory đã được nhiều nguồn đưa tin là tàu kéo mạnh nhất, với lực kéo tại cọc khoảng 477 tấn.
Tàu kéo là gì và làm những công việc gì?
Tàu kéo là tàu nhỏ, công suất lớn, giúp điều động các tàu khác bằng cách đẩy hoặc kéo. Trong thuật ngữ hàng hải, "kéo" là di chuyển một tàu khác bằng dây kéo hoặc đẩy trực tiếp, và tàu kéo cung cấp lực đẩy cùng khả năng điều hướng mà tàu được hỗ trợ còn thiếu khi chạy chậm.
Các công việc điển hình của tàu kéo gồm:
- Hỗ trợ tàu — đưa tàu lớn vào và rời cầu cảng.
- Hộ tống — điều hướng và hãm tàu dầu, tàu chở khí qua luồng hẹp bằng lực thủy động.
- Kéo — kéo sà lan, tàu mất khả năng tự hành, giàn khoan hoặc kết cấu dọc bờ biển hay vượt đại dương.
- Đẩy — đẩy sà lan về phía trước, đặc biệt trên sông và trong tổ hợp tàu kéo–sà lan.
- Hỗ trợ ngoài khơi — làm neo, di chuyển giàn khoan và kéo khẩn cấp.
- Cứu hộ và chữa cháy — nhiều tàu kéo cảng và tàu kéo biển được trang bị súng phun nước chữa cháy và thiết bị cứu hộ.
Có những loại tàu kéo chính nào?
Tàu kéo được phân loại theo khu vực hoạt động và cách bố trí hệ động lực. Loại hệ động lực quyết định cách tàu kéo điều động, từ đó quyết định cấu hình động cơ và hệ truyền động.
| Loại tàu kéo | Hệ động lực | Công việc điển hình | Ghi chú |
|---|---|---|---|
| Tàu kéo truyền thống | Hai hệ trục, chân vịt bước cố định hoặc biến bước CP, thường đặt trong ống đạo lưu, bánh lái | Kéo tàu, công việc ven biển, đội tàu kéo cảng thế hệ cũ | Đơn giản, bền chắc; kém linh hoạt hơn tàu kéo phương vị |
| ASD (dẫn động phương vị phía đuôi) | Hai thiết bị đẩy phương vị ở đuôi | Hỗ trợ tàu trong cảng hiện đại | Tạo lực đẩy theo mọi hướng; loại tàu kéo cảng đóng mới phổ biến nhất |
| Tàu kéo tractor | Chân vịt phương vị hoặc chân vịt cycloid đặt phía trước khu vực giữa tàu | Hỗ trợ tàu, hộ tống | Khả năng điều động rất cao, làm việc hiệu quả qua mũi hoặc đuôi |
| Tàu kéo rotor | Ba thiết bị đẩy phương vị | Hỗ trợ tàu, hộ tống | Khả năng dự phòng và độ linh hoạt cao |
| Tàu kéo hộ tống | ASD hoặc tractor có vây đáy sâu | Hộ tống tàu dầu và tàu LNG | Được định mức theo lực điều hướng, lực hãm và lực kéo tại cọc |
| Tàu kéo biển / cứu hộ | Hai hệ trục hoặc thiết bị đẩy phương vị, động cơ lớn | Kéo đường dài, cứu hộ | Tầm hoạt động xa, tời kéo, lực kéo tại cọc cao |
| Tàu kéo làm neo và cung ứng (AHTS) | Hai hệ trục với chân vịt biến bước CP, thiết bị đẩy | Di chuyển giàn khoan ngoài khơi | Bao gồm một số tàu kéo mạnh nhất đang hoạt động |
| Tàu đẩy / tàu kéo sông | Nhiều hệ trục, thân đáy phẳng | Lai dắt đoàn sà lan trên sông | Đẩy phía trước thay vì kéo phía sau |
| Tổ hợp tàu kéo–sà lan liên kết khớp (ATB) | Truyền thống hoặc phương vị | Vận chuyển hàng hóa và nhiên liệu ven biển | Tàu kéo được khóa vào hốc ở đuôi sà lan |
Tàu kéo nhỏ phục vụ bến du thuyền, đội tàu công tác và kênh đào có thể chỉ dài 10–15 m, với một hoặc hai động cơ công suất khoảng vài trăm kilowatt. Ở đầu kia của dải kích thước, những tàu kéo lớn nhất thế giới là tàu làm neo có lực kéo tại cọc trên 300 tấn.
Vì sao tàu kéo có sức kéo lớn đến vậy?
Tàu kéo có sức kéo lớn vì chuyển đổi công suất động cơ thành lực đẩy ở tốc độ rất thấp, sử dụng chân vịt lớn quay chậm trong ống đạo lưu hoặc cụm đẩy phương vị. Thân tàu, động cơ và hệ truyền động được thiết kế để tạo lực kéo thay vì đạt tốc độ cao.
Một số đặc điểm thiết kế phối hợp với nhau:
- Tỷ số truyền giảm tốc lớn — động cơ quay ở 1000–1900 rpm dẫn động chân vịt ở vài trăm rpm hoặc thấp hơn, giúp tăng mô-men xoắn.
- Chân vịt lớn — chân vịt đường kính lớn dịch chuyển nhiều nước hơn ở vận tốc thấp hơn, tạo lực đẩy lớn hơn trên mỗi kW khi tàu chạy chậm.
- Ống đạo lưu Kort — ống bao quanh chân vịt làm tăng lực đẩy ở tốc độ thấp, vì vậy phần lớn tàu kéo sử dụng loại này.
- Động cơ hạng nặng — động cơ diesel có định mức liên tục có thể duy trì toàn công suất trong nhiều giờ mà không vượt giới hạn nhiệt.
- Thân tàu và thiết bị kéo chắc chắn — đệm chống va hạng nặng, tời kéo, khung dẫn dây kéo cùng thân tàu thấp và rộng giúp bảo đảm ổn định dưới sức căng dây kéo.
Tàu kéo có công suất bao nhiêu mã lực?
Công suất tàu kéo dao động từ vài trăm mã lực đối với tàu kéo cảng nhỏ và tàu kéo công tác đến hơn 20000 hp đối với tàu kéo làm neo lớn nhất. Phần lớn tàu kéo cảng hiện đại có hai động cơ với tổng công suất khoảng 3000–7000 hp.
| Nhóm tàu kéo | Công suất lắp đặt điển hình (tham khảo) | Lực kéo tại cọc điển hình (tham khảo) |
|---|---|---|
| Tàu kéo nhỏ phục vụ cảng, bến du thuyền hoặc công tác | 300–1500 hp | 5–20 t |
| Tàu kéo cảng tiêu chuẩn | 2000–5000 hp | 25–60 t |
| Tàu kéo cảng ASD lớn hoặc tàu kéo hộ tống cảng | 5000–8000 hp | 60–100 t |
| Tàu kéo biển | 5000–15000 hp | 70–200 t |
| Tàu kéo làm neo lớn | 15000–30000+ hp | 200–477 t |
| Tàu đẩy sông | ~1000–10000+ hp | Định mức theo khả năng đẩy |
Các số liệu này là khoảng giá trị tổng quát từ dữ liệu tàu đã công bố và thay đổi theo thiết kế. Số liệu lực kéo tại cọc đáng tin cậy duy nhất cho một tàu kéo cụ thể là kết quả đo trong thử nghiệm lực kéo tại cọc được chứng nhận, do tổ chức đăng kiểm chứng kiến và ghi nhận.
Một công thức ước tính thường dùng là nhân mã lực phanh với khoảng 0.9 và một hệ số đẩy, rồi chia cho 100, cho kết quả khoảng 1 tấn trên mỗi 100 bhp đối với chân vịt bước cố định không có ống đạo lưu và lên đến khoảng 1.26 tấn trên mỗi 100 bhp đối với chân vịt biến bước trong ống đạo lưu. Chỉ nên dùng để kiểm tra sơ bộ, không dùng làm giá trị thiết kế.
Tàu kéo sử dụng loại động cơ nào?
Tàu kéo sử dụng động cơ diesel hàng hải hạng nặng với định mức liên tục hoặc hạng nặng, thường mỗi hệ trục hoặc thiết bị đẩy dùng một động cơ. Động cơ cao tốc (khoảng 1600–2100 rpm) chiếm ưu thế trên tàu kéo cảng nhỏ và trung bình, trong khi tàu kéo biển lớn và tàu kéo làm neo thường dùng động cơ trung tốc.
Lựa chọn động cơ tàu kéo
Lựa chọn động cơ tàu kéo là quyết định dựa trên chu kỳ làm việc. Tàu kéo cảng có thể chạy không tải trong thời gian dài rồi hoạt động ở toàn công suất trong vài phút khi hỗ trợ tàu, trong khi tàu kéo biển có thể duy trì tải cao trong nhiều ngày.
- Định mức — chọn định mức liên tục hoặc hạng nặng cho phép vận hành toàn tải không hạn chế. Các định mức tuân theo định nghĩa của nhà sản xuất, thường tham chiếu điều kiện ISO 3046.
- Công suất trên mỗi hệ trục — chia tổng công suất cho hai động cơ để có khả năng dự phòng; khi mất một động cơ, tàu vẫn còn khả năng điều hướng và một phần lực kéo.
- Tốc độ và mô-men xoắn định mức — động cơ có tốc độ thấp hơn và dung tích lớn hơn thường chịu tải kéo dài tốt hơn.
- Đầu vào hộp số hoặc thiết bị đẩy — phối hợp động cơ với tốc độ đầu vào của thiết bị đẩy phương vị hoặc hộp số hàng hải đảo chiều giảm tốc hạng nặng như HCD800, hay các bộ lớn hơn như dòng GWC cho công suất cao hơn.
- Làm mát — hệ thống làm mát qua sống tàu hoặc bộ làm mát dạng hộp phù hợp với cảng có bùn cát và rác; xem hướng dẫn so sánh bộ trao đổi nhiệt và làm mát qua sống tàu của chúng tôi.
- Đăng kiểm và khí thải — tàu kéo hoạt động theo yêu cầu phân cấp hoặc trong vùng kiểm soát khí thải cần được phê duyệt đăng kiểm phù hợp và tuân thủ cấp giới hạn NOx của IMO.
Các nhóm động cơ điển hình cho tàu kéo
- Tàu kéo nhỏ và tàu công tác — động cơ sáu xi-lanh thẳng hàng khoảng 200–400 hp, chẳng hạn D683 công suất 320 hp.
- Tàu kéo cảng — động cơ V12 hoặc động cơ thẳng hàng lớn khoảng 700–1500 hp mỗi bên, chẳng hạn 12M33C1000-15 V12 công suất 1000 hp hoặc SC38W950 công suất 950 hp.
- Tàu kéo lớn hơn — máy chính từ 1000 kW trở lên như CW6250ZLC-1N, thường kết hợp với hộp số giảm tốc hạng nặng.
Cấu hình hai động cơ là phương án tiêu chuẩn. Dự án tàu kéo cảng hai động cơ là ví dụ về cặp máy chính V12 thuộc nhóm này.
Cần gửi thông tin gì khi tìm mua động cơ tàu kéo?
Hãy gửi loại tàu kéo, chiều dài, cách bố trí hệ động lực, lực kéo tại cọc mục tiêu và thông tin động cơ, hộp số hoặc thiết bị đẩy hiện có, cùng tên tổ chức đăng kiểm nếu tàu được phân cấp. Kèm theo dữ liệu chân vịt hoặc thiết bị đẩy và kích thước buồng máy.
MARS phối hợp động cơ và hộp số cho tàu kéo thay máy và đóng mới, chạy thử máy kèm báo cáo bằng văn bản và video trước khi xuất hàng, đồng thời giao hàng theo điều kiện FOB hoặc CIF Thượng Hải. Động cơ sản xuất theo đơn hàng thường cần khoảng 20 ngày làm việc. Yêu cầu báo giá hệ động lực tàu kéo được phối hợp phù hợp.
Câu hỏi thường gặp
Tàu kéo có nghĩa là gì?
Tàu kéo là tàu được thiết kế để di chuyển các tàu hoặc sà lan khác bằng cách kéo hoặc đẩy. Đặc điểm nổi bật là sức kéo lớn so với kích thước tàu.
Lực kéo tại cọc là gì?
Lực kéo tại cọc là lực kéo tĩnh mà tàu kéo có thể tác dụng lên dây gắn với một điểm cố định khi tốc độ bằng không, thường được biểu thị bằng tấn. Lực này được đo trong thử nghiệm lực kéo tại cọc có sự chứng kiến.
Tàu kéo tractor và tàu kéo ASD khác nhau như thế nào?
Tàu kéo tractor có các cụm đẩy đặt phía trước khu vực giữa tàu và chủ yếu kéo qua đuôi, trong khi tàu kéo ASD có hai thiết bị đẩy phương vị ở đuôi và thường làm việc qua mũi. Cả hai đều có thể hướng lực đẩy theo mọi hướng.
Tổ hợp tàu kéo–sà lan liên kết khớp là gì?
Tổ hợp tàu kéo–sà lan liên kết khớp (ATB) gồm tàu kéo lắp vào hốc ở đuôi sà lan và nối bằng khớp chốt, cho phép cả tổ hợp hoạt động gần như một tàu duy nhất nhưng vẫn có thể tách tàu kéo ra.
Tàu kéo lớn nhất thế giới là tàu nào?
Island Victory, tàu kéo làm neo và cung ứng được bàn giao năm 2020, đã được nhiều nguồn đưa tin là tàu kéo mạnh nhất với lực kéo tại cọc khoảng 477 tấn.
Tàu kéo có sử dụng động cơ diesel không?
Hầu như tất cả đều có. Động cơ diesel hàng hải hạng nặng là lựa chọn tiêu chuẩn, còn một số tàu kéo mới hơn sử dụng hệ động lực lai diesel–điện, LNG hoặc điện dùng pin.
