Масса дизельной установки

Дизельная установка ДЭПЛ должна обеспечить решение следующих задач в надводном положении и в режиме РДП (работы дизеля под водой):

• Ход ПЛ
• Зарядка батарей, желательно токами первой ступени
• Питание общекорабельных потребителей, работающих в этих режимах
• Продувание концевых цистерн главного балласта выхлопными газами из позиционного положения (при необходимости).

В состав дизельной установки дизель-электрической ПЛ, кроме собственно дизелей или дизель-генераторов, входят:

• Топливная система
• Масляная система
• Система охлаждения
• Система подачи воздуха к дизелям (ПВД)
• Система газовыхлопа
• Пусковые системы (пневматическая, гидравлическая и т.д.)

Существуют два способа передачи мощности дизельной установки на гребной вал (валы)

• Непосредственная передача мощности на вал (прямой привод)
• Передача мощности на генератор, вырабатывающий электроэнергию, с питанием этой энергией гребного электродвигателя, вращающего гребной вал (полное электродвижение).

На сегодня предпочтение отдается схеме полного электродвижения, как позволяющей свободно и оперативно маневрировать имеющимися мощностями, распределяя их между потребителями – гребным двигателем, зарядкой АБ, общекорабельными потребителями.

Необходимо отметить, что производить пересчет параметров с прототипов, имеющих установки с прямым приводом, на установки с полным электродвижением или в обратную сторону некорректно.

Масса дизельной установки очевидно зависит от ее мощности:

P_ДУ = p_ДУ N_ДУ,

p_ДУ= k₁ p_ДД

где p_ДУ – измеритель массы дизельной установки, т/кВт,

p_ДД – измеритель массы собственно дизельных двигателей, т/кВт, по статистике p_ДД = 0,013…0,016 т/кВт,

k₁ – коэффициент, учитывающий массу механизмов, устройств, систем и оборудования, обеспечивающих функционирование дизельных двигателей. По статистике,

k₁ = 1,8..2,0

N_ДУ – суммарная мощность дизельной установки, обеспечивающая в заданных режимах необходимую скорость хода, зарядку АБ и питание общекорабельных потребителей:

N_ДУ = N_Х + N_ЗАР + N_ОК + N_ПОТ

Здесь:

N_Х – мощность, необходимая на ход с заданной скоростью в заданном режиме.

N_ЗАР – мощность, необходимая на зарядку АБ

N_ОК ­– мощность, необходимая для питания общекорабельных потребителей

N_{ПОТ ­}– потери мощности в процессе передачи к потребителям (КПД установки)

На начальных стадиях проектирования мощность, затрачиваемая на ход, может быть определена по формуле адмиралтейских коэффициентов:

N_Х =

Где v_i и C_i – скорость хода в узлах и безразмерный адмиралтейский коэффициент соответственно для рассматриваемого режима.

Необходимо оценить мощность для двух режимов – надводного хода и хода под РДП.

Для режима надводного хода адмиралтейский коэффициент C_НАДВ рекомендуется принимать по статистике:

• в диапазоне 100..120 для ПЛ с осесимметричными обводами
• в диапазоне 190..200 для ПЛ с штевневыми обводами

Для режима РДП адмиралтейский коэффициент C_РДП рекомендуется принимать по статистике:

• в диапазоне 180..210 для ПЛ с осесимметричными обводами
• в диапазоне 95..115 для ПЛ с штевневыми обводами

В дальнейшем расчете, очевидно, необходимо использовать большую из двух найденных мощностей N_Х.

Мощность, необходимая на зарядку АБ, может быть определена как:

N_ЗАР = I_З U_З 10^-3 n_ЭЛГР

где

I_З – сила зарядного тока, А. Сила тока зарядки первой ступени обычно находится в пределах 2400…3600 А

U_З – напряжение, подаваемое при зарядке на один аккумулятор, В. Для свинцово-кислотных аккумуляторов это напряжение составляет 2,4 В

n_ЭЛГР – число элементов (аккумуляторов) в группе. Свинцово-кислотные аккумуляторные батареи формируются из четного числа групп (2 или 4) не менее чем по 112 элементов в каждой. Обычно группы АБ заряжаются поочередно (одновременно только одна группа АБ).

При этом найденная мощность на зарядку будет постоянной и не будет зависеть от водоизмещения. Следовательно, может быть найдена масса двигателей, обеспечивающих эту мощность и не зависящая от водоизмещения. Эта масса должна быть добавлена к независимым массам, найденным ранее. С тактической точки зрения необходимо заметить, что чем выше будет мощность дизельной установки, тем быстрее будет производиться зарядка аккумуляторных батарей. Следовательно, ПЛ будет меньше времени находиться в весьма шумном режиме и больше – в скрытном режиме хода под батареей. В настоящее время в ТЗ зачастую задается так называемый коэффициент скрытности – отношение времени хода под РДП для зарядки батареи к времени хода под батареей, на определенных скоростях для обоих режимов. Используется также и обратная величина – коэффициент потери скрытности.

Мощность, необходимая для питания общекорабельных потребителей (N_ОК), по статистике составляет от 9 до 14 процентов мощности дизельной установки.

Потери мощности в процессе передачи к потребителям (N_ПОТ) составляют обычно около 3% общей мощности.