“เครื่องยนต์ MTU ของเรือผิวน้ำ และเรือดำน้ำ แตกต่างกันที่ระบบ Charge Air System”
ผู้เขียนเคยถูกถามว่าเครื่องยนต์เรือผิวน้ำ กับเรือดำน้ำของ MTU ถ้ารุ่นระบุ 396 เหมือนกัน ก็คือเหมือนกันเปี๊ยบเลยใช่ไหม? ในปัญหานี้ ผู้เขียนต้องยอมรับว่าไม่สามารถให้คำตอบได้ทันทีโดยละเอียด เพราะตัวเองก็ไม่เคยเห็นคาตาล็อคหรือคู่มือเครื่องยนต์ MTU สำหรับเรือดำน้ำมาก่อนเลย แบบว่าของอย่างนี้ มันไม่ใช่สินค้าเชิงพานิชย์ให้ใครก็ได้เลือกช็อปปิ้ง อย่างเครื่องยนต์ของเรือผิวน้ำนั้น มีข้อมูลเยอะแยะ ทร.ไทยก็รักมาก ถึงกับแปลคู่มือเป็นภาษาไทยเลยด้วยซ้ำ
ภาพปกคู่มือเครื่องยนต์ MTU 396 ฉบับภาษาไทย โดย กรมอู่ทหารเรือ
ทีนี้ มาทำความเข้าใจให้ตรงกันเสียก่อนว่า การเรียกรุ่นเครื่องยนต์ว่า MTU 396 เฉยๆ เนี่ย มันคลุมเครือมาก เพราะ MTU คือยี่ห้อ ส่วน 396 นั้นคือ Series (ตระกูล) ดังนั้นจะบอกว่าเครื่องรุ่นอะไร ต้องยกรหัสมาให้ครบแบบเต็มยศ ยกตัวอย่าง อธิบายตามผังด้านล่าง เช่น เครื่องยนต์เรือผิวน้ำ อาจจะเป็น 16V396 TB73 ในขณะที่เรือดำน้ำ อาจจะเป็น 16V396 SE84 (พิกัดกำลัง 1,200 kW ที่ 1,800 รอบ/นาที)
คำอธิบายรุ่นเครื่องยนต์ MTU ตระกูล 396 และ 1163
จะเห็นว่ารหัสหลักท้ายๆ มีความแตกต่างกัน เพราะเทอร์โบของเรือดำน้ำมีเอกลักษณ์เฉพาะตัว การใช้งานเครื่องยนต์อยู่ในอุตสาหกรรมป้องกันประเทศ และดัชนีออกแบบเครื่องยนต์ที่ใช้เรียก ถูกทำให้แตกต่างออกไปเป็นการภายในของบริษัทฯ
เครื่องยนต์ดีเซลโดยทั่วไปแล้วเป็นเครื่องยนต์สันดาปที่มีความน่าเชื่อถือสูงตามการพัฒนาเทคโนโลยีในปัจจุบัน แต่เมื่อนำมาใช้ในเรือดำน้ำ ซึ่งมีเงื่อนไขการทำงานเฉพาะตัว จะเรียกว่าเครื่องยนต์ดีเซลนั่นล่ะที่เป็นจุดอ่อน มีความน่าเชื่อถือต่ำที่สุดอันดับต้นๆ จากทุกอุปกรณ์ ในเรือดำน้ำเลยก็ว่าได้
ทั้งที่ก็มีความสำคัญขนาดนั้น และมีเทคโนโลยีที่ได้รับการพัฒนามาอย่างต่อเนื่องแล้วแท้ๆ เหตุก็เพราะสภาพแวดล้อมที่ยากรับมือ และสภาพการใช้งานที่ยากบริหารจัดการ กล่าวคือ นอกเหนือจากภาระอันหนักหน่วง เครื่องยนต์ดีเซลในเรือดำน้ำยังต้องมาเจอความดันย้อนกลับที่ปลายท่อไอเสีย ที่เปลี่ยนไปเปลี่ยนมาอย่างต่อเนื่อง ในช่วงค่าตัวเลขกว้าง ทั้งหมดนี้กระตุ้นความเสี่ยงให้การทำงานของเครื่องยนต์เกิดผิดปกติ และชำรุดเสียหายได้มากกว่าเครื่องยนต์ดีเซลในเรือผิวน้ำ
เครื่องยนต์ MTU ในตระกูล 396 สำหรับใช้ในเรือดำน้ำนั้น ถูกวิจัยพัฒนามาตั้งแต่ปี 1976 โดยหากเทียบกับรุ่นที่ใช้ในเรือผิวน้ำในตระกูล 396 ด้วยกัน จะมีความแตกต่างที่เห็นได้ชัดที่ขนาดของเทอร์โบ (Turbocharger) ตามความแตกต่างของค่าความดันระหว่างไอดี-ไอเสีย
โดยรุ่นสำหรับเรือดำน้ำมี ส่วน Compressor Rotor (ส่วนปั๊มลมอัดไอดี) ที่ใหญ่ขึ้น เพื่อชดเชยการไหลของไอดีภายใต้ความดันอากาศที่ลดลง แต่ Turbine Rotor (ส่วนกังหันไอเสีย) กลับเล็กลง ให้สอดคล้องกับความดันสูงของน้ำทะเล ณ ระดับที่ปลายท่อไอเสียอยู่ต่ำกว่าผิวน้ำ ทั้งนี้ ความดันของน้ำนอกตัวเรือยังเปลี่ยนค่าไปมาไม่คงที่ตามความสูงของคลื่นในทะเลอีกด้วย ซึ่งส่งผลกระทบต่ออายุขัยของชิ้นส่วนผนึกต่างๆ (Seals) รวมถึงพวกส่วนแบริ่งของใบพัดเทอร์โบ (Impeller Bearings)
แผนผังแสดงการไหลของไอดี (เส้นสีฟ้า) และไอเสีย (เส้นสีแดง)
อย่างไรก็ตามเครื่องยนต์ MTU 396 นั้นถูกยกเลิกสายการผลิตไปแล้ว และเครื่องยนต์ดีเซลของเรือดำน้ำยี่ห้อ MTU ก็ถูกแทนที่โดย ตระกูล 4000 ซึ่งเพิ่มเทคโนโลยี Waste Gate เข้าไป โดยการเพิ่มลิ้นปิด-เปิด ของฝั่งไอเสีย ให้สามารถเปลี่ยนการไหลผ่านส่วนกังหันในเทอร์โบ โดยปรับแต่งให้สอดคล้องกับพารามิเตอร์ที่เปลี่ยนแปลง เช่น มวลไอดีที่ถูกอัด (Charge Air Mass) ความดันย้อนกลับ (Back Pressure) อุณหภูมิไอดี-ไอเสีย ตลอดจนความเร็วรอบของเทอร์โบ
ระบบดังกล่าวช่วยให้เทอร์โบทำงานอย่างราบรื่นขึ้นด้วยความเร็วที่ยังคงที่แม้ว่าพารามิเตอร์อื่นที่ว่าจะเปลี่ยนไป ก็ยังจะได้การไหลอากาศคงที่ในเชิงปริมาตร (Constant volumetric air flow) เพื่อสันดาป เอื้อให้ผู้ผลิตสามารถปรับแต่งแบบเทอร์โบให้มีประสิทธิภาพสูงขึ้น ตอบสนองต่อสภาพภาระเครื่องยนต์ได้อย่างหลากหลาย ภายใต้ความดันย้อนกลับสูง
แผนผังการไหลอากาศของเครื่องยนต์ MTU 4000 สังเกตสัญลักษณ์วาล์วสีแดง (Waste Gate)
ยิ่งกว่านั้น การควบคุมให้ไอดีไหลเข้าห้องสันดาป (Combustion Chamber) อย่างคงที่ในเชิงปริมาตร ส่งผลให้ความดันสูงสุดในห้องสันดาปมีค่าคงที่ตามไปด้วย ซึ่งนอกจากจะทำให้เสียงดังน้อยลง ยังช่วยลดความเค้นในชิ้นส่วนที่เกี่ยวข้อง ทำให้สามารถยืดระยะวงรอบบำรุงรักษาออกไปได้กว่าเดิม
MTU 12V 4000 U83 พิกัดกำลัง 1,300 kW ที่ 1,800 รอบ/นาที
อ้างอิง :
[1] MTU, “Marine & Offshore Solution Guide”, Edition 1/14
[2] Lus, T. (2019) “Waiting for Breakthrough in Conventional Submarine's Prime Movers”, Transactions on Maritime Science. Split, Croatia, 8(1), pp.
- 2
ดูเพิ่มเติมในซีรีส์
โฆษณา
- ดาวน์โหลดแอปพลิเคชัน
- © 2024 Blockdit
