Внутренние потоки энергии на судах

Рис. 1.4. Поперечная деформация и трещина в корпусе судна как результат действия знакопеременных нагрузок в штормовых условиях плавания

Таблица 1.1. – Основные параметры волн в зависимости от района плавания.

Бассейн	Длина волны L волны, М	Высота волны Нволны, М		Период волнения	Скорость частиц воды на поверхности м/с
Океаны	100…200 и более	6…10 и более	1/15…1/2	8…11 и более	2,5…3,0 и более
Средиземное море	75	6	1/12	7
Северное море	45…85	6	1/8…1/14	5,4…7,4	2,5…3,5
Черное море	40…50	5…6	1/8	5,1…5,6	3,1…3,4
Балтийское море	45	5	1/9	5,4	2,9
Финский залив	35	3	1/12	4,7	2,0
Белое море	40	3	1/13	5,1	1,9
Японское море	85	6	1/14	7,4	2,5
Каспийское море	30	2	1/15	4,4	1,5
Примечания: 1. в заливах встречаются волны с параметрами, приведенными для морей. 2. В черном море регистрировались волны длиной 200м и высотой 10…12м.

Воздействие внутренних потоков гораздо сложнее и многообразнее. Рас­смотрим его важнейшие моменты применительно к главному двигателю, основным назначением которого является преодоление действия внешних энергетических потоков и обеспечение движения судна (рис. 1.5).

При сгорании топлива в рабочем цилиндре СДВС возникают потоки ме­ханической, тепловой и химической энергии⁶.

Доля механической энергии составляет ~ 50 %. Она обеспечивает движе­ние судна с помощью пропульсивного комплекса, первичным элементом которого является головка поршня дизеля, а конечным - гребной винт (дви­житель). Для этого комплекса характерны:

• так называемая "жесткая" кинематическая связь, предполагающая од­нозначную зависимость между положением каждого ее элемента (де­тали) и временем;

• нахождение всех его деталей в твердом состоянии - т.е. все они име­ют кристаллическое (гораздо реже - аморфное) строение;

• поток механической энергии не сопровождается массопереносом (по­током вещества);

• частичные потери передаваемой механической энергии на деструк­тивные процессы в материале деталей СТС.

Таким образом, процессы передачи механической энергии к движителю следует рассматривать с позиций физики и механики твердого тела.

В отличие от механической, потоки тепловой энергии имеют следующие характерные особенности:

• поток тепловой энергии сопровождается массопереносом;

• вещество находится в жидкой или газообразной фазе;

• положение указанных частиц в заданной точке пространства неопре­деленно и может быть описано только с помощью вероятностного подхода;

• частицы, образующие поток вещества (молекулы, атомы), химически нейтральны и не взаимодействуют с материалом деталей СТС и окру­жающей средой.

Для потока химической энергии⁷ сохраняются, в основном, все признаки теплового (массоперенос, фазовый состав, неопределенность положения в пространстве). Существенное отличие — химическая активность, приводящая в дальнейшем к взаимодействию с материалом деталей (например, коррозия) и окружающей средой (загрязнение воды и воздуха).

Таким образом, процессы в потоках тепловой и химической энергии на судне следует рассматривать с использованием основных положений моле­кулярной физики и термодинамики.

Особо следует выделить ту часть энергетических потоков на судне, объ­ектом воздействия которых является материал деталей СТС:

Рис. 1.5. Внутренние потоки энергии и вещества в главном СДВС и их преобразование (изображены стрелками различной окраски)

• происходящие в них процессы чрезвычайно сложны, связаны с мно­гообразными превращениями энергии (например, механической энер­гии в тепловую при трении, химической - во внутреннюю энергию материала детали и т.п.);

• наблюдается изменение строения и ухудшение свойств материалов, ведущее к повреждению рабочих поверхностей и матрицы деталей.

С учетом сказанного можно сформулировать философию работы основ­ных представителей команды судна:

· судомеханика – создание и управление внутренними потоками энергии: и вещества на судне;

· электромеханика – превращение потока механической энергии в поток электрической , его передачу на расстояние и превращение в потоки других видов энергии: световой для освещения, радиоволн судового радиолокатора, питания приборов рулевой рубки, электродвигателей насосов и др.;

· судоводителя – учет потоков внешней энергии и управление внутренним потоком – упором винта и рулем⁸.

Вполне очевидно, что судоводитель осуществляет финишную работу в транспортной операции. Его действия должны строиться с учетом работы, выполненной другими службами судна. А такой учет возможен лишь в том случае, если капитан не только сам принимает адекватные ситуации решения и понимает действия подчиненных, но и может прогнозировать реакцию на эти действия материала, из которого изготовлены корпус судна и его СТС. Без знания строения и основных свойств материала это невозможно.