Эксплуатация судовых энергетических установок

метки: Установка, Двигатель, Эксплуатация, Энергетический, Судовой, Передача, Судно, Мощность

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО МОРСКОГО И РЕЧНОГО ТРАНСПОРТА

Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Санкт-Петербургский государственный университет водных коммуникаций»

Кафедра Судовые энергетические установок

Конспект лекций

дисциплины

_»Судовые энергетические установки»

Специальность 180403.65

«Эксплуатация судовых энергетических установок»

Ведущий лектор:

Шишкин Валерий Александрович _

профессор кафедры СЭУ, д.т.н. , доцент

Санкт-Петербург

2007

1.1 Биологическая и парусная энергетика на флоте

Водный транспорт является древнейшим способом транспортировки людей и грузов, пришедшим в современную цивилизацию из неолита. Время возникновения регулярного судоходства неизвестно. Относительно точно известны следующие основные исторические вехи истории водного транспорта:

• 5000 ВС (до н.э) — изобретение водного транспорта — лодки и весел
• 4000 BC (до н.э) — изобретение паруса для водного транспорта

По сведениям греческого географа Страбона, к началу новой эры на юге Атлантического побережья Испании уже 7000 лет существовала богатая торговая гавань Тартессоп.

В четвертом тысячелетии до н.э. в Египете появилась барка — одна из первых разновидностей деревянного корабля с палубой, использующего биологическую и парусную энергетику в виде весел и прямоугольного паруса на двуногой (A — образной) съемной мачте. Суда этого типа имели длину 14—20 м, ширину 2—5 м и могли выходить в море, хотя и предназначались для эксплуатации на реке.

Египетская барка ок. 4000 лет до н.э.

Условия прибрежного плавания и изобилие у судовладельцев дешевых энергетических ресурсов — сначала рабов, а затем каторжан — военнопленных и преступников («каторга» — наименование галер на Черном и Каспийском морях с XVII в.), надолго обеспечили развитие прибрежного флота. Парус на галерах использовался только при попутном ветре в качестве вспомогательного движителя. Галеры заняли господствующее положение на флоте почти на 5000 лет. Для увеличения мощности «энергетической установки» за счет числа гребцов использовали корабли с несколькими рядами весел.

Основные характеристики, техническое оснащение и сферы применения ...

... чисто транспортное назначение, часть из них превращается в круизные суда или суда для отдыха, т.к. часть пассажиров на дальние расстояния выбирают авиалинии, а не водный транспорт. ... км/ч) как над водой, так и под водой. Название и характеристика судна должны соответствовать данным его Международного мерительного свидетельства и другим судовым документом, выданным Морской портовой организацией. ...

У македонского царя Деметрия Полиоркета были корабли с 6 и 7 рядами гребцов, а у египетских царей — с 30 и даже 40 рядами весел. По размерам такие суда не уступали большому современному лайнеру, имели до 4 тысяч гребцов, 3 тысяч человек экипажа и 400 человек прислуги.

Предшественник лодей, дромонов и дракаров

Ганзейский когг, XIII в.

Повышение скорости и грузоподъемности галеры за счет увеличения числа гребцов оказалось несостоятельным, так как судно получалось слишком громозким и неповоротливыми. Наиболее эффективным судном в классе галер оказалась трирема, несшая три ряда весел и имеющая следующие характеристики: длина без тарана — 45,7 м, ширина по миделю — 5,5 м, высота борта — 4 м, осадка — 2,6 м, число гребцов — 174 чел., длина весел 6-10 м, экипаж — 225 чел., водоизмещение 230 т, скорость на чистой воде — 7 узлов (13 км/час).

Командовал галерой — триерарх.

Римская трирема, I в. н.э.

«Биологическая энергетика» вела развитие морской торговли в тупик, т.к. гребцы, их охрана, запасы воды и провианта для них занимали на галере место, соизмеримое с объемом груза, а затраты на их содержание существенно поднимали цену на перевозимые товары.

Первые парусные торговые суда, использующие весла только в качестве вспомогательного привода, появились в Риме в конце I в. н.э., но их строительство долго сдерживалось отсутствием надежного механизма их управления. Использование для этого кормовых весел ограничивало управляемую массу парусника и делало судно беспомощным даже при небольшом волнении. Эта проблема была решена только после изобретения в 1242 г. руля, навешиваемого на петлях к ахтерштевню.

В этот период на Балтике появляются первые чисто парусные одномачтовые торговые суда — когги, водоизмещением до 200 т, c экипажем 80-90 человек, половину которого составляла военная команда. В XIII в. появились двухмачтовые и трехмачтовые суда. Одновременно усиливается парусное вооружение на галерах и в XIV в. появляются парусно — весельные суда — галеасы, обладающие примерно одинаковыми мореходными характеристиками при ходе на веслах и под парусами.

Самое крупное трехмачтовое судно-каракка «Madre de Dios» была построенна в Португалии в 1592 г. и имела следующие размерения — длина 50 м, ширина 14,3 м, осадка 7,9 м, грузоподъемность 1600 т. Каракки малых размеров, именуемые каравеллами, имели только один прямой парус на фок (передней) мачте, на остальных поднимали по одному латинскому, правильнее — арабскому или косому парусу, что позволяло им лавировать против ветра.

Отказ от биоэнергетики в пользу ветроэнергетики привел к великим морским открытиям. Именно с каравеллами связаны открытия Америки — Колумбом; пути в Индию — Диасом. Средняя скорость флотилии Колумба составляла около 4 узлов. Точно такими же были и корабли, на которых Магеллан совершил свое кругосветное плавание (1519-1522.

Последние галеры принадлежали Франции и были выведены из состава флота в 1748 году.

Самыми совершенными в энергетическом отношении парусными судами стали чайные клиперы, прослужившие до начала 20-го века. Самым известным из них стал клипер «Катти Сарк». Клипер был спроектирован морским инженером Геркулесом Линтоном (Hercules Linton) и построен и спущен на реку Клайд (Clyde) 23 ноября 1869 года в шотландском городе Дамбартон (Dumbarton) компанией Scott & Linton, для капитана Джона Виллиса (John Willis).

Сюрвейерское обслуживание при перевозке труб на судах смешанного ...

... вида транспорта; сокращается или отсутствует перевалка грузов в морских портах; небольшая грузоподъемность и осадка судна позволяет заходить в мелководные порты включая речные порты Западной Европы; низкая стоимость перевозки; ...

Основные характеристики «Катти Сарк»

• Водоизмещение: 935,8 тонн
• Длина корпуса: 64,8 м.
• Высота мачт: ~ 40 м.
• Высота: 6,4 м.
• Ширина -12 м,
• Общая площадь парусов — 2980 м ²

• Численность экипажа — 32 человека

Утверждается, что в свои лучшие времена она могла пройти 360 морских миль за сутки, со средней скоростью 15 узлов, что может считаться рекордом для судов такого размера., а в свежую погоду развивала скорость до 17 узлов. В 1954 году «Катти Сарк» встал на вечную стоянку в сухой док Гринвича в качестве музея, в котором ее корпус сильно пострадал от пожара в мае 2007 гю.

Самый быстроходный клипер «Лайтнинг» («Lightning» с английского — «Молния») — был построен в Бостоне зимой 1853-1854 гг. известным американским корабельным инженером Д. Макеем. Судно имело водоизмещение 1468 т и длину 74,4 м. Клипер легко развивал скорость 18 узлов (33,4 км/ч).

Несмотря на бесплатность ветровой энергии и достигнутое к 19 веку высокое совершенство парусного судостроения, парусные суда постепенно уступили свое место судам с тепловыми энергетическими установками.

Создание и понимание принципа работы судовых энергетических установок (СЭУ), состоящих из тепловых машин, требует применения законов механики и термодинамики, связывающей физические свойства рабочего тела, а именно: давление, температуру и объем с их свойствами, проявляющимися при подводе или отводе тепловой энергии.

Однако до создания теплового двигателя необходимо было не только овладеть основными понятиями тепловой энергетики — температура, давление, сила, энергия, но и разработать метод численного контроля основных характеристик тепловых процессов.

1.2 Хронология формирование научных основ физики тепловых процессов (XVII в.)

1609: Понятие энергии, Иоганн Кеплер (Johannes Kepler).

1612: Принципы гидростатики, Галилео Галилей (Galileo Galilei).

1613: Понятие инерции, Галилео Галилей (Galileo Galilei).

615: Понятие силы и работы, С. де Каус (S. de Caus).

1620: Понятие «газ», Жан Баптист ван Хельмонт (Jan Baptista van Helmont).

1624: Теория потока жидкости, Галилео Галилей (Galileo Galilei).

1632: Водный термометр, Джон Рей (John Ray).

1637: Включение инерции в основы механики, Рене Декарт (Rene Descartes),

1638: Понятие трения при движении, Галилео Галилей (Galileo Galilei).

1640: Понятие гидродинамики, Евангелиста (Эванжелиста) Торричелли (Evangelista Torricelli).

1641: Герметичный термометр, Фердинанд II (Ferdinand II).

1644: Ртутный барометр и понятие вакуума, Евангелиста (Эванжелиста) Торричелли (Evangelista Torricelli).

1648: Понятие атмосферного давления, Блез Паскаль (Blaise Pascal).

1650: Изобретение ваккуумного насоса, Отто фон Герике (Otto von Guericke).

1662: Закон Бойля для идеальных газов, связывающих объем и давление (PV=const), Роберт Бойль (Robert Boyle).

Рефрижераторное судно начальная остойчивость

... величина поперечного метацентрического радиуса r в значительной степени определяют остойчивость судна и зависят от величины его объемного водоизмещения, формы корпуса ... h sin? , (3) метацентрической формулой поперечной остойчивости Таким образом, величина восстанавливающего момента, определяющего сопротивление судна отклонениям, определяется, в свою очередь, величиной поперечной метацентрической ...

1663: Понятие изотропного процесса, Блез Паскаль (Blaise Pascal).

1676: Аналитическое определение закона Бойля (в атмосферных условиях P1/P2=V2/V1), Эдм Марриот (Edme Mariotte).

Хронология формирования теоретической базы термодинамики

1709: Изобретение спиртового термометра, Габриэль Фарангейт (Gabriel Fahrenheit);

1714: Закон сохранения энергии (первый закон термодинамики), Готфрид Лейбниц (Gottfreid Leibniz);

1714: Изобретение ртутного термометра, Габриэль Фарангейт (Gabriel Fahrenheit);

1724: Открытие явления переохлаждения воды, Габриэль Фарангейт (Gabriel Fahrenheit);

1731: Водо-спиртовой термометр, Рене Реомюр (Rene Reaumur);

1738: Кинетическая теория газов, Данил Бернулли (Daniel Bernoulli);

1738: Гидродинамика, Данил Бернулли (Daniel Bernoulli);

1742: Обратная стоградусная температурная шкала, Андреас Цельсий (Anders Celsius);

1743: Прямая температурная шкала Цельсия, Жан Кристин (Jean Christin);

1743: Введение понятия энергии в Ньютоновскую механику, Жан де Аламбер (Jean d’Alembert);

1744: Введение понятия энергии в гидродинамику, Жан де Аламбер (Jean d’Alembert);

1744: Открытие взаимосвязи температуры со скоростью движения молекул, Михал Ломоносов (Mikhail Lomonosov);

1748: Закон сохранения массы и энергии, Михал Ломоносов (Mikhail Lomonosov);

1752: Открытие вязкости жидких сред, Жан де Аламбер (Jean d’Alembert);

1761: Опыты по фазовым превращениям воды. Открытие скрытой теплоты, Джозеф Блэк (Joseph Black) — официальная дата появления термодинамики.

1.3 Хронология развития паровых поршневых машин Д. Уатта

1765 г. Джеймс Уатт создает первую действующую модель двигателя, рабочий ход которого обеспечивался не созданием вакуума, а избыточным давлением пара, подаваемого в цилиндр для подъема груза.

1769 г. Джеймс Уатт получает патент на свое изобретение.

1781 г. Уатт создает двигатель с вращающимся моментом на валу, на котором впервые применяются планетарный механизм преобразования поступательного движения, регулятор частоты вращения и водомерное стекло на котле. Начало эпохи транспортного машиностроения.

1784 г. Уатт создает первый двигатель двойного действия с кривошипно-шатунным механизмом, который на долгие годы стал главной энергетической установкой паровых судов.

Хронология развития первых пароходов

1543 г. Бласко де Гарей (Blasco de Garay’s), капитан флота, предложил в императору и королю Испании Карлу V машину для передвижения больших лодок и кораблей даже при спокойной погоде без весел или парусов. Несмотря на препятствия и оппозицию проекту, император приказал провести испытания, что и было сделано в порту Барселоны на 17-м дне в месяце июне года 1543. Де Гарей не объяснил принципа работы своего механизма: видно было только, что там был большой медный котел с кипящей водой и вращающиеся колеса по бортам судна.

Испытания были проведены на корабле водоизмещением в две сотни тонн под названием «Троица» («Trinity»).

В соответствии с приказом Карла V губернатор Генри де Толедо (Henry de Toledo) и Педро де Кордова (Pedro de Cordova) казначей двора, вице-канцлер и интендант Каталонии засвидетельствовали испытания.

Двигатель внутреннего сгорания

... потерь). Эффективная мощность — мощность, получаемая на маховике коленчатого вала. Она на 10 – 15 % меньше индикаторной из-за потерь на трение в двигателе и приведение в движение его вспомогательных ... в двухтактном двигателе происходит в два раза чаще. На практике мощность двухтактного карбюраторного двигателя внутреннего сгорания часто не только не превышает мощность четырёхтактного с тем же ...

В сообщении, сделанном императору, это исключительное изобретение вообще одобрялось, особенно ввиду скорости и способа установки устройства на судне. По заключению казначея двора, врага проекта, скорость движения судна достигла двух лиг за три часа, но машина была слишком сложна и дорога и могла быть разрушена при взрыве котла. Как только испытания были проведены, де Гарей снял машину и забрал ее себе, оставив в арсенале Барселоны только ее деревянные части».

Привилегии (авторство) на обеспечение движения транспортных судов и лодок с помощью паровых механизмов в Европе получили:

1578 г Рамсей (Ramsay,),

1630 г Грант (Grant,),

1632 г Лин (Lin,),

1637 г Форд (Ford,),

1640 г лорд Сомерсет (Marquis Worcester,),

1661 г Чешем (Chatham,),

1667 г Тугод (Twogood,),

1682 г Аллен (Allen,),

1730 г Халлс (Hulls,).

Как правило, все схемы движения воспроизводили галерную схему весельного привода. Ни одна из этих моделей не описывает способа преобразования прямолинейного движения поршня теплового двигателя во вращательное.

1730 г. доктор Джон Аллен предложил прототип водометного двигателя, в котором движение судна обеспечивалось периодическим закачиванием и выбросом воды из кормовых сопел.

1736 г англичанин Джонатан Халлс (Jonathan Hulls) получает патент на паровое судно с преобразованием поступательного движения парового двигателя во вращательное..

1774 г Клод Франциск Жофрей де Аббанс (Claude Francois Jouffroy d’Abbans), первая неудачная попытка построить судно, способное двигаться по воде без паруса и весел.

1783 г. Клод Франциск Жофрей де Аббанс построил колесный пароход «Пироскаф» («Pyroscaphe») длиной 45 м. На испытаниях. проведенных в 1783 г. на р. Сона вблизи Лиона (Saone, Lyons).

судно 15 минут двигалось против течения с грузом в 182 т., однако производительность парового котла оказалась слишком низкой для более продолжительного движения.

1787 г. Джеймс Рамсей из Мэриленда (James Rumsey of Maryland) построил и продемонстрировал на р. Потомак (Potomac) пароход, приводимый в движение паром, выпускаемым под давлением из специальных сопел в корме судна, при этом его скорость достигала 6.4 км/час

1787 г. Дж. Фитч (John Fitchs) начал строить первые в истории флота линейные паровые суда. В схеме своего первого парохода (1787 г.) Дж. Фитч применил в качестве движителя весла, но уже на втором паровом судне (1788 г.) Дж. Фитч объединил три весла в круг, воссоздав в Новом Свете гребное колесо.

1802 г. Уильям Саймингтон (William Symington) построил пароход «Шарлота Дундас» («Charlotte Dundas»), первое паровое судно, не имевшее парусного вооружения. Средняя скорость его без груженых барж составляла около 10 км/ч. Однако этот опыт не заинтересовал англичан. Вскоре пароход вытащили на берег и обрекли на слом.

1802 г. Фултон присутствовал при испытаниях «Шарлоты» и имел возможность ознакомиться с ее устройством. Более того, механик-строитель судна Арон Вейл (Aaron Vail) предоставляет Фултону все документы и спецификации для установки двигателя, а доктор Картвич (Dr. Cartwright) передает Фултону чертежи парохода.

Устройство и оборудование судов

... двигателей ∑ Nе 450 кВт. Нагрузка масс судна – прототипа, буксира-толкача проекта № Р45Б мощностью 610 л.с., класса «Р» Речного Регистра. 1.3. Нагрузка масс судна таблица 2 А. Корпус с оборудованием ... установки, её мощности и того времени, на которое рассчитан запас топлива от бункеровки до бункеровки. Тогда расход топлива машинной установки ... судов-претендентов, разной мощности, это суда проектов ...

1803 г. Фултон приступил в Париже к строительству своего первого парохода. Он был плоскодонным, без выступающего киля, с обшивкой вгладь. Паровая машина Уатта была взята напрокат, но схему передаточного механизма придумал сам Фултон. Построенный корабль оказался недостаточно прочным — корпус не выдержал тяжести машины. Однажды во время сильного волнения на Сене днище проломилось и взятая в долг машина вместе со всем оборудованием пошла ко дну. С большим трудом все это удалось достать на поверхность, причем Фултон жестоко простудился во время спасательных работ. Вскоре был построен новый, гораздо более прочный корпус судна, имевший 23 м в длину и 2,5 м в ширину. В августе 1803 года на реке Сена (Seine) было проведено пробное испытание. В течение полутора часов пароход двигался со скоростью 5 км/ч и показал хорошую маневренность. Первым делом Фултон предложил свой пароход Наполеону, но тот не заинтересовался этим изобретением.

1804 г после заключения академика Французской академии наук Латобре (Latrobe’s) о бесперспективности паровой навигации Р. Фултон приезжает в Англию, заказывает М. Болтону и Дж. Уатту паровой двигатель (диаметр цилиндра 2 фута (~600 мм), ход поршня 4 фута (~1200 мм), мощность 24 л.с.).

Здесь он пытается увлечь английское правительство проектом своей подводной лодки и одновременно следит за изготовлением паровой машины фирмой Болтон & Уатт.

Таким образом, первой реально действующей судовой энергетической установкой стала паровая машина, установленная в 1807 г. Р. Фултоном на речное деревянное судно «Клермонт». В России первый пароход с гребными колесами «Елизавета» был построен в 1815 г. для плавания между Петербургом и Кронштадтом. Это была обыкновенная тихвинская лодка длиной 60, шириной 30 футов и осадкой 2 фута, на которую известный в России механик Карл Берд установил паровую поршневую машину. Восьмифутовые гребные колеса совершали 40 оборотов в минуту. Команда состояла из трех человек: «…одного при печи, другого при руле и третьего для общего надзора».

Паровая поршневая машина, которая длительное время использовалась на морских судах, стала непригодной для крупных транспортных судов. Причина в ее низкой экономичности, а также в чрезмерном увеличении габаритов, не сопоставимом с ростом агрегатной мощности.

Так, уже в 1900 г. паровая машина достигла предела мощности (на судах «Кайзер Вильгельм II» и «Принцесса Цецилия» в Германии): две машины общей мощностью 40 000 л. с. ¹ 1 л. с. = 735,499 Вт имели цилиндры низкого давления (ц. н.д.) диаметром 2850 мм при ходе поршня, равном 1800 мм, длина машины составляла 22 м при высоте 12 м.

1.4 Хронология развития паровых и газовых турбин

Первая ГТУ с горением при постоянном давлении, предназначавшаяся для использования на катере, была построена и испытана в 1892—1897 гг. талантливым инженером русского флота П. Д. Кузьминским.

В 1883 г. шведский инженер Г. Лаваль построил первую одноступенчатую активную паровую турбину мощностью 5 л. с. при частоте вращения 24000 об/мин.

В 1884 г. английским промышленником и инженером Ч. Парсонсом построена реактивная многоступенчатая паровая турбина (N _е =5 л. С., n = 17000 об/мин).

В 1894 г. фирмой Ч. Парсонса построена яхта «Турбиния» с паротурбинной установкой (ПТУ) мощностью 700 л. с, а в 1899 г. — две турбины мощностью по 1000 кВт. В 1900 г. в Германии созданы паровые турбины мощностью 1000 кВт, а в 1928 г. в США уже была построена турбина мощностью 240 000 кВт.

Система автоматизации насосной установки станции подкачки воды ...

... к системе автоматизации Проектируемая установка входит в состав насосной станции, которая обеспечивает подачу холодной воды в водопроводную ... работы насосной станции: защита от КЗ; защита от перегрузки по току; защита от превышения температуры обмотки двигателя; ... двигатель и бросков тока в сети; отсутствие гидравлических ударов; эффективное использование потребляемой насосным агрегатом мощности ...

1.5 Хронология развития ДВС

В конце XVIII в. возникла идея сжигания топлива внутри цилиндра поршневой машины. Однако первые работающие ДВС (газовые) появились лишь в середине Х1Х столетия. В 70-х гг. этого века были построены двигатели, работающие по четырехтактному циклу с зажиганием смеси воздуха и светильного газа от постороннего источника. В 1879 г. русский моряк И. С. Костович предложил бензиновый двигатель, отличающийся противоположным расположением цилиндров и электрическим зажиганием при N _е = 80 л. с. и удельной массе 3 кг/л. с. Двигатель Даймлера (1883 г.), считавшийся ранее первым двигателем на жидком топливе, имел мощность 16 л. с. при 26 кг/л. с. Производство керосиновых двигателей (сначала четырех-, а затем двухтактных) было начато в России в 1892 г. на петербургском заводе Л. Нобеля (ныне «Русский дизель»).

В 1893 г. Р. Дизелем опубликованы данные о конструкции двигателя с воспламенением от сжатия каменноугольной пыли. Через год начались испытания двигателя, работавшего вопреки ожиданиям его творца только на керосине.

В 1899 г. в России построен четырехтактный двигатель с воспламенением от сжатия, работающий на сырой нефти, соляровом масле и керосине.

В 1903—1911 гг. было налажено производство ДВС с воспламенением от сжатия на Коломенском заводе, на заводе «Фельзер» (ныне «Двигатель революции»), на Николаевском и Сормовском судостроительных заводах.

В 1903 г. на Сормовском заводе был построен первый в мире теплоход «Вандал» (нефтеналивная баржа), на котором были установлены три трехцилиндровых четырехтактных ДВС завода «Русский дизель» с воспламенением от сжатия по 120 л. с.

В 1904 г. тот же завод выпустил более совершенный теплоход «Сармат» с двумя ДВС «Русский дизель» по 180 л. с. при 240 об/мин.

В 1907 г. Коломенский завод построил для Волги первый в мире колесный буксирный теплоход «Мысль» с нереверсивным двигателем в 300 л. с.

В 1908 г. впервые в мире двигатель с воспламенением от сжатия был установлен на военное судно (подводную лодку «Минога»).

Тогда же Коломенский завод выпустил теплоход «Дело» с двумя двигателями общей мощностью 1000 л. с.

До 1912 г. в России было построено 14 теплоходов с ДВС мощностью 600—1200 л. с. За границей первый теплоход с двигателем мощностью 600 л. с. был построен только в 1911 г

1.6 Хронология и перспективы развития современных СЭУ

С 1930 г. началось оживление и в области газотурбостроения, которое развивалось главным образом по линии создания вспомогательных турбокомпрессорных агрегатов для наддува ДВС и паровых котлов, а также применения утилизационных ГТУ. Наибольший размах работы по созданию ГТУ приобрели в послевоенный период, когда стало возможным проектирование газовых турбин с начальной температурой газа 700—900°С. Первыми ГТУ, нашедшими практическое применение на судах, были ускорительные установки для военных кораблей малого водоизмещения, построенные на базе авиационных ГТУ.

Первые транспортные суда, оборудованные газотурбинными установками в качестве главных энергетических установок, начали вступать в строй с 1951 г.

Проект дизельной установки для универсального сухогруза «Dewi Laksmi»

... оборудования СЭУ В настоящее время на судах различных типов широкое применение получили пропульсивные установки с двигателями внутреннего сгорания, причем исключительно дизеля - ДВС с самовоспламенением впрыскиваемого ... главных МОД; судовые валопроводы, гребные винты, системы - топливная, масляная, газо-выпускная, пускового воздуха, охлаждения пресной и забортной воды, СЭС. На судах может быть ...

В 1952 г. появились транспортные суда, оборудованные ГТУ со свободно-поршневыми генераторами газа мощностью 6000 л. с. при эффективном коэффициенте полезного действия (к.п.д.) 35— 38%. В настоящее время в мировом торговом флоте (например в морском флоте США, ФРГ) эксплуатируется целый ряд транспортных судов новых типов, в частности пассажирских паромов, судов на подводных крыльях, судов на воздушной подушке, скоростных катамаранов и д.р. с ГТУ.

Уникальная всережимная газотурбинная установка ГТУ-20 мощностью 13000 л. с. была установлена на отечественном транспортном судне «Парижская Коммуна» и успешно эксплуатировалась в течение нескольких лет.

Новым крупным шагом в развитии отечественного судостроения явилась постройка в 1976 г. головного газотурбохода типа «Капитан Смирнов». В качестве главного двигателя на этом двухвинтовом ролкере применена газотурбинная установка мощностью 50 000 л. с, которая обеспечивает судну скорость 27 узлов.

Вторая половина XX в. была ознаменована широким развитием ядерной энергетики. В 1959 г. в строй вступил атомный ледокол «Ленин» с ядерной энергетической установкой (ЯЭУ) мощностью .44 000 л. с, а в 1974 г. — более совершенный атомный ледокол «Арктика» с ЯЭУ мощностью 75 000 л. с. В 2007 году сдан в эксплуатацию атомный ледокол «50-тилетие Победы»

На современных судах морского флота в качестве главных двигателей применяются преимущественно мало- и среднеоборотные, а на судах речного флота — средне- и высокооборотные дизели

В последней четверти ХХ века произошло сильное развитие судовых малооборотных двигателей (МОД).

Благодаря применению высокого газотурбинного наддува и длинноходовых моделей возросли номинальная мощность и экономичность дизелей, уменьшились их удельная масса и габариты, повысились надежность и долговечность. Стало повсеместным применение дистанционного управления главным двигателем и вспомогательными механизмами с центрального поста управления (ЦПУ) и ходового мостика, автоматической защиты и аварийно-предупредительной сигнализации. Все большую долю в отечественном и зарубежном флоте занимают комплексно-автоматизированные суда.

Для снижения затрат на топливо современные малооборотные ДВС приспособлены к работе на тяжелом топливе, хотя с переходом на тяжелые сорта топлива несколько возрастают расходы на ремонт, техническое обслуживание (ТО) и сменно-запасные детали. С появлением малооборотных двигателей с большой агрегатной мощностью стало возможным применение ДВС на крупнотоннажных судах.

При создании двигателей с большим диаметром цилиндра, улучшенной зарядкой и с применением ряда конструктивных усовершенствований общий удельный расход топлива дизелей снизился за последние годы до 175 — 205 г/(кВт-ч).

Снижение расходов на смазочные масла при этом практически ограничено 0,015-0,025 г/(кВт-ч).

во избежание повышенного износа цилиндропоршневой группы (ЦПГ) двигателей. Используются возможности повышения к.п.д. судовой дизельной установки посредством глубокой утилизации тепла отработавших газов и охлаждающей воды. Расширяется область возможного применения винтов регулируемого шага. Это позволяет полнее использовать энергетические ресурсы главных двигателей, применять нереверсивные двигатели, устанавливаемые обеспечивать меньший износ, большую долговечность и, следовательно, меньшие затраты на ремонт.

Дизельные двигатели речных судов

... дизелей имеющих номинальную частоту вращения меньше 750 об/мин из энергетических установок вновь строящихся судов. Тенденции развития главных двигателей речных судов ... для дизеля 8.2.2.3 Проектирование системы виброизоляции ... дизелей с реверс-редукторной передачей, в знаменателе -- с прямой передачей. В планах дизелестроительных предприятий России предполагается производство новых двигателей ...

Мощностной диапазон современных судовых дизелей расширился до 73500 кВт (100 000 л. с.) и обеспечивает сегодня практически любые реальные потребности судостроения.

Сильные позиции занимают сегодня и энергетические установки со среднеоборотными (300—600 об/мин) дизелями (СОД), обладающие сравнительно небольшими массой и габаритами, способные работать на тяжелых сортах топлива. Среднеоборотные двигатели, работающие на гребные винты через редукторы, позволяют получить заметный выигрыш (5—6 %) в пропульсивном коэффициента, благодаря переходу в зону оптимальных частот вращения гребного винта 80—95 об/мин. Увеличение цилиндровой (2000— 2500 л. с. у лучших образцов среднеоборотных дизелей) и агрегатной мощностей, возможность работы на один вал (через редуктор) двух—четырех среднеоборотных двигателей создают условия, при которых их применение становится оправданным, несмотря на повышенный по сравнению с МОД удельный расход топлива, увеличенное число цилиндров, высокий уровень шума и вибрации в машинном отделении. Весьма перспективной областью использования СЭУ становится применение СОД с полноповоротными винторулевыми колонками, позволяющими избежать применения дейдвудных устройств, традиционных валопроводов, упорных подшипников и рулевых устройств.

Минувшие десятилетия отмечены существенным сокращением области применения паротурбинных установок. Этому способствовали повышенные расходы топлива по сравнению с МОД и сокращение строительства супертанкеров в силу экологических соображений, несмотря на приемлемые массо-габаритные и вибрационные характеристики, а также хорошую приспособленность к комплексной автоматизации и дистанционному управлению.

Общий анализ перспективного развития СЭУ показывает, что разрыв между экономичностью судовых дизельных и паротурбинных установок в обозримом будущем сохранится.

Наряду с этим в последние десятилетия определенные перспективы открываются для ГТУ, которые по ряду технико-экономических показателей способны успешно конкурировать с дизельными и паротурбинными установками, а по габаритам, удельной массе, строительной стоимости, ремонтопригодности и приспособленности к автоматизации даже превосходить их. Развитие судовых ГТУ шло по двум направлениям: создание ГТУ легкого авиационного типа, работающих по простому циклу, и ГТУ тяжелого типа с регенерацией.

Наилучшими экономическими показателями среди СГТУ обладают комбинированные СЭУ с ГТУ и теплоутилизирующим контуром (ТУК), позволяющие увеличить мощность установки примерно на 25% при одновременном снижении удельного расхода топлива на 20%.

Однако в условиях нарастающего дефицита энергетических ресурсов и роста цен на нефтяные топлива дизельные энергетические установки укрепляют свои позиции для использования на всех типах судов.

Атомная СЭУ сохраняет свою привлекательность для ледоколов в специфических Северного морского пути. Другие области применения атомной энергии на транспортных судах пока не имеют перспектив.

Таким образом, на морских транспортных судах в качестве главных и вспомогательных двигателей в ближайшее время будут оставаться дизели, а паровые и газовые турбины будут использоваться в тех относительно редких случаях, когда это экономически оправдано.

ОСНОВНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ СЭУ

Судовая энергетическая установка является сложным техническим комплексом, обеспечивающим движение судна и снабжение различными видами энергии (механической, тепловой, электрической) всех потребителей. В состав СЭУ входят главная и вспомогательная установки.

Главные энергетические установки

главные двигатели (ГД);

• главные электрогенераторы;
• гребные электродвигатели;
• главные передачи;
• валопроводы и движители;

вспомогательные механизмы,

теплообменные аппараты и другое оборудование систем, обслуживающих главные двигатели и передачи;

• системы дистанционного автоматического управления (ДАУ), аварийно-предупредительной сигнализации и защиты, система централизованного контроля (СЦК).

Главными двигателями называются двигатели, обеспечивающие ход судна.

Главные передачи (ГП) предназначены для преобразования крутящего момента или энергии, а также для объединения мощности нескольких главных двигателей. Они подразделяются на механические, гидравлические, электрические и комбинированные.

Главные электрогенераторы и гребные электродвигатели являются основными элементами дизель-электрической установки.

Судовой валопровод служит для передачи мощности от главных двигателей к движителям и для передачи упора движителя на корпус судна. Валопровод теплохода, т. е. судна, приводимого в движение дизелем, обычно состоит из упорного, промежуточных, дейдвудного (гребного) валов, упорного, опорных и дейдвудных подшипников, тормозного и валоповоротного устройств, переборочных уплотнений и других элементов. В ГДУ с винтами регулируемого шага на линии вала установлен механизм изменения шага винта (МИШ).

Судовой движитель преобразует подводимую к нему механическую энергию ГД в упор и полезную тягу, передаваемые на главный упорный подшипник и корпус судна, что обеспечивает движение судна с заданной скоростью. На морских теплоходах в качестве движителя наиболее широко применяются гребные винты фиксированного шага (ВФШ) и регулируемого шага (ВРШ).

Для малых судов прибрежного, смешанного плавания, для речных, портовых буксиров и др. иногда применяют крыльчатые и водометные движители. Для мощных установок скоростных судов перспективно использование соосных гребных винтов.

Вспомогательные энергетические установки

В их состав входят: вспомогательная теплогенераторная (котельная) установка, обеспечивающая потребности судна в паре, теплоте и горячей воде, и судовая электростанция, обеспечивающая электроэнергией все ее судовые потребители.

Вспомогательные теплогенераторные установки могут включать в себя:

• вспомогательные и утилизационные парогенераторы, водогрейные котлы;
• вспомогательные механизмы, теплообменные аппараты и другое оборудование систем, обслуживающих теплогенераторы;
• система дистанционного автоматизированного управления, аварийно-предупредительной сигнализации и защиты.

Судовые электростанции включают в себя:

• вспомогательные двигатели;
• электрические генераторы;
• главный и местные распределительные щиты;
• специальные устройства (трансформаторы, выпрямители, преобразователи и др.) и кабели для подвода питания к потребителям.

Особенно мощными электростанциями оснащаются пассажирские суда, суда специального назначения, вспомогательного флота, некоторые типы промысловых и исследовательских судов.

Вспомогательные двигатели (ВД) служат для привода генераторов судовой электростанции. ВД, приводящие электрогенераторы, называются первичными двигателями. В качестве ВД на теплоходах, как правило, используют средне- и высокооборотные дизели. На ходу судна для привода генераторов может осуществляться отбор мощности от главных двигателей.

Испарительные или опреснительные установки (ОУ) применяют для пополнения запасов пресной воды на судах с большой дальностью плавания и автономностью. В этих установках используется теплота, отводимая с охлаждающей водой главных двигателей (утилизационные ОУ), или пар вспомогательных парогенераторов.

Системой энергетической установки называют совокупность специализированных трубопроводов с механизмами, аппаратами, приборами и устройствами, предназначенных для обеспечения эксплуатации энергетической установки. Систем СЭУ связывают все элементы установки в единый энергетический комплекс. Механизмы, входящие в состав систем, называют вспомогательными. Системы могут обслуживать ГЭУ, вспомогательные установки либо те и другие одновременно.

Топливная система обеспечивает прием, хранение, перекачку, очистку, подогрев и подачу топлива, предназначенного для главных и вспомогательных двигателей и парогенераторов, а также для передачи на берег и на другие суда.

Масляная система служит для приема, хранения, перекачки, очистки и подачи масла, предназначенного для смазки и охлаждения трущихся деталей главных и вспомогательных двигателей и прочих механизмов, а также для передачи масла на другие суда.

Система охлаждения состоит из систем пресной и забортной воды. Система пресной воды обеспечивает подачу воды на охлаждение деталей главных и вспомогательных двигателей и механизмов. Теплота, отводимая пресной водой, часто используется в опреснителях. Система забортной воды осуществляет подачу воды на охлаждение рабочих сред в теплообменных аппаратах СДЭУ (холодильники пресной воды, масла, воздуха, конденсаторы опреснителей), охлаждение деталей валопровода, питание опреснителя и т. д. Либо используются трехконтурные системы.

Система сжатого воздуха обеспечивает заполнение баллонов пускового воздуха, подачу воздуха на пуск двигателей, к тифонам, на продувание и другие нужды.

Газовыпускная (газоотводная) система служит для отвода отработавших газов от двигателей, глушения шума и искрогашения.

Системы ДАУ, аварийно-предупредительной сигнализации и защиты служат для дистанционного автоматизированного управления СЭУ, автоматического предупреждения вахтенного персонала об предаварийной ситуации и автоматического изменения режима работы контролируемых объектов вплоть до их остановки при возникновении предаварийной ситуации.

Вспомогательные парогенераторные установки могут включать в себя системы: конденсатно-питательную, свежего и отработавшего пара, продувания.

Опреснительная установка включает в себя:

• автономный опреснитель (с рассольным, воздушным и дистиллятным насосами), к которому подключаются трубопровод из системы пресной охлаждающей воды двигателей и трубопровод из системы забортной воды;
• систему контроля и сбора дистиллята;
• трубопровод системы продувания.

Машинное отделение (МО) служит для размещения механизмов и систем ЭУ, а также многих механизмов, аппаратов и устройства, не входящих в ее состав. В их числе трюмные, балластные, пожарные и осушительные насосы, пневмоцистерны (гидрофоры) питьевой, мытьевой и забортной воды, сепараторы трюмных и фекальных вод, компрессорные агрегаты рефрижераторных установок, агрегаты кондиционирования воздуха, приводные двигатели грузовых и зачистных насосов (на танкерах), мотопомпы и др. (в зависимости от назначения судна).

Поэтому в отечественной практике широко используется термин механическая установка, объединяющий, как правило, все механизмы, оборудование и технические комплексы, размещенные в МО судна.

2.2 Классификация СЭУ

По принципу действия ГЭУ судовые энергетические установки делятся на дизельные, паротурбинные, газотурбинные, парогазовые и атомные. Доминирующее положение на морских и речных судах, а также на судах смешанного плавания занимают и будут занимать в обозримом будущем судовые дизельные энергетические установки (СДЭУ).

По типу главных двигателей они могут подразделяться на:

1. Чисто дизельные установки с малооборотными (МОД), среднеоборотными (СОД), дизелями повышенной оборотности (ПОД) или высокооборотными (ВОД).

2. Комбинированные, из которых наибольшее применение находят дизель-газотурбинные установки (ДГТУ), в которых главные дизели (маршевые) обеспечивают малый и средний ход (маршевая установка), а ускорительная газовая турбина — полный ход (форсажная установка).

По типу передачи мощности на движитель СЭУ могут быть с прямой (непосредственной) передачей мощности ГД на винт или с преобразованием крутящего момента ГД.

СДЭУ с механической передачей подразделяются на следующие:

• а) СДЭУ с одномашинной редукторной передачей;
• б) СДЭУ с многомашинной редукторной передачей;
• в) СДЭУ с реверс-редукторной передачей.

ЭУ судов с большой долей маневренных режимов или работающих в условиях опасности заклинки винта (например, в ледовых условиях) могут быть с электрической передачей (дизель-электрические установки) с главными дизель-генераторами (ДГ) и гребными электромоторами или с гидравлической передачей с гидромуфтами или с гидротрансформатором.

По числу гребных валов СДЭУ разделяются на одновальные, которыми оборудована значительная часть грузовых транспортных судов морского и речного флотов, и многовальные, среди которых наибольшее применение нашли двухвальные и реже трехвальные установки.

По числу главных двигателей, работающих на один вал СДЭУ могут быть одномашинными и многомашинными с дизель-редукторными агрегатами.

По типу движителя СЭУ могут быть:

• с гребными винтами фиксированного шага (ВФШ);
• с гребными винтами регулируемого шага (ВРШ);
• с гребными винтами в насадке;
• с соосными гребными винтами противоположного вращения;
• с крыльчатым движителем;
• с водометным движителем.

По способу обеспечения реверса судна СДЭУ бывают с реверсивным ГД и с нереверсивным ГД, кода реверс обеспечивается реверс-редуктором или реверсивной муфтой, а также с помощью ВРШ.

По степени автоматизации, способу управления и обслужив а ния СЭУ делятся на;

1. Неавтоматизированные и частично автоматизированные с местным постом управления и постоянной вахтой в МО.

2. Автоматизированные ЭУ с ДАУ, без постоянного присутствия обслуживающего персонала в МО (степень автоматизации А2, А3 по Правилам Морского регистра).

3. Автоматизированные ЭУ с ДАУ, без постоянного присутствия обслуживающего персонала в МО и ЦПУ (степень автоматизации А1).

По способу обеспечения судна электроэнергией СЭУ могут быть с автономными дизель-генераторами (АДГ), с валогенераторами (ВГ) и АДГ, или с единой электроэнергетической системой на судах с электродвижением.

ДИЗЕЛЬНЫЕ УСТАНОВКИ С РАЗЛИЧНЫМИ ТИПАМИ ПЕРЕДАЧ

Дизельные установки с прямой передачей относятся к числу наиболее распространенных типов судовых ЭУ. На рис. 1.1 дана схема такой установки. Главный двигатель 7 жестко соединен с промежуточным валом 4. Упорный подшипник 6, воспринимающий упор винта, установлен на линии вала или встроен в кормовом торце ГД. Промежуточный вал покоится на опорных подшипниках 5. Крутящий момент ГД передается гребному валу 2, установленному в дейдвудной трубе 3 с опорными подшипниками, и далее на движитель — гребной винт 1.

Рис. 1.1. Схема СДЭУ с прямой передачей

Основные элементы и устройства СДЭУ с прямой передачей показаны на принципиальной тепловой схеме (рис. 1.2).

Главная ЭУ, состоящая из гребного винта 1, валопровода 2, упорного подшипника 3 и ГД 5, аналогична показанной на рис. 1.1. Турбокомпрессор 6 нагнетает воздух в ГД через воздухоохладитель 26, а топливо подается насосом 4. Охлаждение двигателя пресной водой, проходящей через опреснитель 31, обеспечивается насосом пресной воды 30, а смазка — масляным насосом 28. Охлаждение наддувочного воздуха в воздухоохладителе 26, смазочного масла в маслоохладителе 27 и пресной воды в водоохладителе 29 производится забортной водой, подаваемой насосом 25.

Аналогичным образом, но обычно автономно, осуществляется циркуляция рабочих тел во вспомогательном двигателе 12 с помощью навешенных (реже автономных) насосов пресной воды 13, смазочного масла 14 и забортной воды 17. Охлаждение пресной воды и масла ВД происходит в охладителях пресной воды 15 и смазочного масла 16.

Рис. 1.2. Принципиальная тепловая схема СДЭУ с прямой передачей

Сжатый воздух для пуска ГД подается из баллонов запаса 20 периодически пополняемых электрокомпрессором 19. Выпускные газы ГД из турбокомпрессора направляются в атмосферу через глушитель 9 или (при достаточно большой мощности ЭУ и значительной потребности в паре) могут использоваться для генерирования пара низких параметров в утилизационном парогенераторе 7. Продукты сгорания вспомогательного парогенератора 8 отводятся в атмосферу через дымоход, в котором установлен искрогаситель 10, а от ВД — через глушитель-искрогаситель 11. Питательный насос 24 подает питательную (пресную) воду из теплого ящика 23 в УП и ВП. От парогенераторов пар поступает ко всем потребителям, откуда отработавший пар сбрасывается во вспомогательный конденсатор 22, через который циркуляционным насосом 21 прокачивается забортная вода.

Снабжение судна электроэнергией обеспечивает дизель-генератор 12. Принципиальная тепловая схема СДЭУ, показанная на рис. 1.2, в основном характерна и для СДЭУ с другими типами передач.

Дизельные установки с прямой передачей по схемам, показанным на рис. 1.1 и 1.2, наиболее характерны для транспортных судов всех типов и промысловых судов с прямой передачей мощности на винт. При этом в качестве ГД обычно применяют малооборотный ( ? 80?250 об/мин), а для судов малого тоннажа — среднеоборотный ( ? 450?500 об/мин) реверсивный двигатель.

Другие возможные схемы судовых СДЭУ с прямой передачей показаны на рис. 1.3. Установки с реверсивной муфтой (см. рис.1.3,а) характерны для речных или малотоннажных судов (быстроходных и разъездных катеров, судов на подводных крыльях) с нереверсивным средне- или высокооборотным ГД.

Большое распространение получили СДЭУ с прямой передачей и ВРШ (см. рис. 1.3,б).

В этом случае в линию вала встраивают механизм изменения шага винта 9.

Рис. 1.3. Возможные схемы СДЭУ с прямой передачей: а — с реверсивной муфтой; б — с ВРШ; в — с ВРШ и ВГ; г — с разобщительной муфтой; 1 — ВФШ; 2 — гребной вал; 3 дейдвудное устройство; 4 — промежуточный вал; 5 — опорные подшипники; 6 — реверсивная муфта; 7 — ГД; 8 — ВРШ; 9 — МИШ; 10 — упорный подшипник; 11 — текстропная передача; 12 — эластичная разобщительная муфта; 13 — ВГ

В СДЭУ с прямой передачей и с ВРШ при работе ГД в режиме = const широко используются валогенераторы (см. рис. 1.3,в), так как вырабатываемая при этом электроэнергия удовлетворяет требованиям по допустимым колебаниям частоты тока без применения специальных стабилизирующих устройств. На случай внезапного падения частоты вращения или остановки ГД предусматривают автоматический запуск и включение в работу АДГ («горячий резерв») для бесперебойного питания жизненно важных потребителей. Привод валогенераторов может осуществляться через повышающую зубчатую или клиноременную передачу 11 и муфту 12, либо от свободного конца вала ГД, через передачу или непосредственно (при повышенной частоте вращения двигателя).

При необходимости разобщения ГД и винта применяются СДЭУ с прямой передачей и эластичной разобщительной муфтой (см. рис. 1.3,г).

Упорный подшипник 10 при этом устанавливается в корму от муфты 12.

Двухвальные СДЭУ с прямой передачей применяются на речных судах, судах с ограниченной осадкой, на пассажирских теплоходах, паромах, буксирах. В двухвальных СДЭУ (рис. 1.4,а) на переднем ходу гребные винты вращаются в наружную сторону — к бортам (если смотреть в нос), что улучшает условия работы винтов и повышает их безопасность в ледовых условиях или в загрязненных бассейнах. В случае затруднений с размещением винтов в кормовом подзоре может применяться веерное расположение валопроводов (см. рис. 1.4, а, б), а при необходимости их заглубления — расположение с уклоном в корму (см. рис. 1.4,в).

Рис. 1.4. Схемы многовальных СДЭУ с прямой передачей: а — двухвальная; б — трехвальная; в — с уклоном вала

Трехвальные СДЭУ с прямой передачей имеют ограниченное применение, например на крупнотоннажных контейнеровозах при скорости 24?26 узлов.

Наиболее типичные схемы дизель-редукторных установок (ДРУ) представлены на рис. 1.5. По сравнению с СДЭУ с прямой передачей в ДРУ включены два дополнительных элемента — редуктор 7 и муфта 8. Для ДРУ транспортных судов обычно используют одноступенчатые редукторы, передающие крутящий момент от одного или нескольких главных СОД (до четырех).

Двухступенчатые зубчатые передачи и передачи специальных типов находят применение в СДЭУ с высокооборотными дизелями, на СПК и судах на воздушной подушке (СВП), в СДЭУ быстроходных катеров и в комбинированных дизель-газотурбинных установках. Для ДРУ приняты два типа муфт между ГД и редуктором: высокоэластичные соединительные муфты, защищающие редуктор от резких изменений крутящего момента дизеля и демпфирующие крутильные колебания, и соединительно-разобщительные (сцепные) муфты, допускающие также отключение ГД от редуктора. Как правило, при необходимости выполнения обеих функций муфты объединяют в единую конструкцию.

В установках с отбором мощности от редуктора (рис. 1.6,б) могут предусматриваться две отдельные муфты — упругая соединительная и разобщительная (сцепная).

В многомашинных ДРУ (см. рис. 1.5, в, г, д) муфты 8 являются упругими разобщительными.

Рис. 1.5. Типичные схемы ДРУ: а — одномашинная; б — с ВРШ; в — двухмашинная; г — трехмашинная; д — четырехмашинная; 1 — ВФШ; 2 — гребной вал; 3 — дейдвудное устройство; 4 — опорный подшипник; 5 — промежуточный вал; 6 — упорный подшипник; 7 — редуктор; 8 — эластичная разобщительная муфта; 9 — ГД; 10 — ВРШ; 11 — МИШ

В ДРУ имеются широкие возможности отбора мощности от редуктора на другие нужды, в первую очередь для привода электрогенераторов (см. рис. 1.6), что позволяет в ряде случаев существенно повысить эффективность и экономичность работы ЭУ.

Отбор мощности можно осуществлять не только на ходу судна, но и на стоянке. В последнем случае в состав валопровода включают разобщительную муфту, отключающую его от редуктора (рис. 1.6,в).

При отключении валопровода зубчатой разобщительной муфтой 8 привод ВГ 5 и привод грузовых насосов 7 на стоянке может быть осуществлен от любого главного двигателя. Особенно часто отбор мощности на валогенератор используется в ДРУ с ВРШ при работе ГД при = const.

Рис. 1.6. Схемы ДРУ с отбором мощности: а — от ведомой шестерни (только на ходу судна); б, в — от ведущей шестерни (как на ходу, так и на стоянке); 1 — редуктор; 2 — упругая разобщительная муфта; 3. — ГД; 4 — эластичная муфта; 5 — ВГ; 6 — разобщительная муфта; 7 — грузовой насос; 8 — зубчатая разобщительная муфта

На рис. 1.7,а,б,в даны специальные схемы ДРУ, применяемые на легких быстроходных судах, катерах, малотоннажных СПК и СВП.

В ДРУ, показанной на рис. 1.7,а, реверс-редуктор 1 встроен непосредственно в ГД 2 и является его неотъемлемой частью. В схемах на рис. 1.7,б и 1.7,в высокооборотный ГД с реверсивной муфтой 3 (при работе на ВФШ) через эластичную муфту 4 и угловой 5 редуктор работает на гребной винт. Применение угловых редукторов и колонок особенно эффективно на быстроходных катерах и СПК для обеспечения необходимого заглубления гребного винта. На схеме рис. 1.7, г показана ДРУ с редуктором — разделителем мощности 8 и встроенными упорными подшипниками 7, а на схеме рис. 1.7,д — ДРУ с планетарным редуктором 9. Дизель-редукторные установки с разделением мощности находят применение на судах с ограниченной осадкой, речного и смешанного плавания и др. ДРУ с многоскоростным (два-три варианта передаточных чисел) редуктором иногда используются на буксирах, траулерах и тральщиках.

Рис. 1.7. Специальные схемы ДРУ: а — со встроенным реверс-редуктором; б — с колонковым редуктором; в — с угловым редуктором; г — с редуктором- разделителем мощности; д — c планетарным редуктором

В ДРУ транспортных и промысловых судов в качестве ГД используются дизели среднеоборотные ( =450?600 об/мин) и повышенной оборотности ( = 600?1000 об/мин), а на малотоннажных судах и катерах — и высокооборотные дизели ( < 1800 об/мин).

В ДРУ со среднеоборотными двигателями редуктор (как правило, со встроенным упорным подшипником) выполняется в виде отдельного агрегата, хотя монтаж ГД и редуктора предусматривается на общем судовом фундаменте. В ДРУ с высокооборотными дизелями редуктор может выполняться как отдельно от ГД, так и встроенным в двигатель (см. рис.1.7,а).

В настоящее время ДРУ со среднеоборотными дизелями получили наибольшее распространение на транспортных судах с ограниченными размерами МО по высоте (паромы, суда с горизонтальной погрузкой).

Значительный прогресс в развитии СОД делает эти установки перспективными и для других типов судов.

2.3 Винторулевые колонки, Винторулевые колонки

Последние годы отмечены поступлением на флот судов с принципиально новыми техническими решениями, отличающимися от традиционно используемых прежде. К числу таких решений относятся главные винто-рулевые колонки (ГВРК), соединяющие в себе функции движителя и рулевого устройства активного типа.

Винто-рулевые колонки с механическим приводом гребного винта от 2-х ступенчатой конической передачи названы “Aquamaster” (по названию первой фирмы-производителя), а колонки с электроприводом — “Azipod” (Azimuthing Electric Propulsion Drive).

У ГВРК типа «Азипод» гребной электродвигатель (ГЭД) привода винта расположен в гондоле винто-рулевой колонки, а у ГВРК типа «Аквамастер» передача мощности к гребному винту осуществляется через систему зубчатых конических передач, расположенных в вертикальной стойке и гондоле устройства.