Способы передачи мощности на винт

РАЗНОВИДНОСТИ МОЩНОСТЕЙ СУДОВЫХ ДВС.

МОЩНОСТЬ И ЭКОНОМИЧНОСТЬ ДВИГАТЕЛЕЙ.

В соответствии с ГОСТом различают следующие мощности судовых ДВС:

1. ИНДИКАТОРНАЯ МОЩНОСТЬ (N_i) - работа, совершаемая газами внутри всех цилиндров двигателя за единицу времени.

2. ЭФФЕКТИВНАЯ МОЩНОСТЬ (N_e) - развиваемая двигателем на фланце коленчатого вала.

3. МАКСИМАЛЬНАЯ МОЩНОСТЬ (N_max) - наибольшая эффективная мощность двигателя, которую он может развить на короткое время, но не более 1-2 часов.

4. НОМИНАЛЬНАЯ МОЩНОСТЬ (N_nom) – наибольшая, гарантируемая заводом эффективная мощность, которую двигатель может развивать в течение длительного времени при номинальном скоростном режиме и нормальных атмосферных условиях (P_o=760 мм.рт.ст., T_o=20°C, и относительной влажности φ_o=70%).

5. ЭКСПЛУАТАЦИОННАЯ (Nэкспл)- эффективная мощность, на 10-15% меньше номинальной, при этом происходят наименьшие износы.

6. ЭКОНОМИЧНАЯ МОЩНОСТЬ (Nэкон) - соответствует наименьшему удельному расходу топлива.

7. МИНИМАЛЬНАЯ МОЩНОСТЬ (N_min) – наименьшая мощность, соответствующая минимально-устойчивой частоте вращения.

8. ЛИТРОВАЯ МОЩНОСТЬ (Nл) - мощность, приходящаяся на 1л. рабочего объёма цилиндра, характеризующая степень его использования.

Об э к о н о м и ч н о с т и работы двигателя принято судить по расходу топлива.

Удельным расходом топлива (g_i, g_e) называется потребление двигателем топлива на единицу мощности за единицу времени т.е. на одну индикаторную или эффективную л.с. (кВт) в час. Удельный расход топлива определяется во время испытаний по формуле:

g_i = G/Ni, или g_e = G/Ne [кг/лс(кВт)ч].

Практически лучше выражать уд. расход топлива в [г/лс(кВт).ч]. Обычно его указывают в формуляре двигателя, но со временем он увеличивается т.к. изнашивается топливная аппаратура. У дизелей g_e=140-220 г/л.с..ч.

По способу передачи мощности от двигателя к движителю (гребному винту) ССУ можно условно разделить на следующие основные виды:

1. ПРЯМАЯ - установка с винтом фиксированного шага (ВФШ) или винтом регулируемого шага (ВРШ). Это наиболее простая и надёжная установка. В ней коленчатый вал двигателя жёстко соединён с гребным валом, при этом потери будут минимальными. Частота вращения главного двигателя (ГД) обычно не превышает 500 об/мин, что повышает надёжность работы, удобство эксплуатации, большой моторесурс и малый удельный расход топлива. Однако, нельзя одновременно получить высокие КПД винта т.к. это ограничено большими оборотами двигателя.

2. РЕДУКТОРНАЯ - установка с зубчатой редукторной передачей. Такая установка с двумя и более ГД обладает повышенной живучестью и манёвренностью по сравнению с прямой передачей. Она включает в себя редуктор, состоящий из набора зубчатых колёс и валов. Подбором передаточного числа (i - отношение диаметров или числа зубьев колёс) можно получить самую выгодную частоту вращения.

Недостаток: конструктивное усложнение, меньший моторесурс, больший удельный расход топлива, относительно низкий КПД за счёт потерь в редукторе.

3. ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ - установка с электрической передачей. Такая передача состоит из гребного электродвигателя, электропроводников, генератора и дизеля (ДГ). Отсутствует жёсткая связь. Дизель-генераторов может быть несколько от 2-х до 8. Дизель вращает генератор, вырабатывающий электроэнергию и она, через ГРЩ, поступает на электродвигатель, который, в свою очередь вращает гребной вал и винт судна. При этом происходит трансформация энергии - механическая преобразуется в электрическую и наоборот. Такие суда называют дизель-электроходами.

Преимущества: высокие маневренные качества судна; возможность применения высокооборотных, нереверсивных ДВС и размещение их в любой части корпуса судна; повышение живучести всей ССУ.

Недостатки: большая стоимость установки; низкий КПД передачи.

Для сравнения, если КПД прямой передачи принять за 1, то КПД редукторной передачи будет ≈ 0,96, КПД электрической будет ≈ 0,87.