Студопедия

КАТЕГОРИИ:

АстрономияБиологияГеографияДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника


Состав и классификация СЭУ




Основы судовой энергетики

 

Судно состоит из следующих основных частей:

- корпус,

- судовая энергетическая установка (СЭУ),

- общесудовые системы трубопроводов,

- судовые устройства,

- электрическое оборудование,

- средства связи и навигации.

 

СЭУ – это комплекс технических средств (машин, механизмов, систем и т.д.), предназначенных для обеспечения судна всеми видами энергии, необходимыми для его использования по назначению.

 

В свою очередь, СЭУ состоит из:

- главной энергетической установки (ГЭУ),

- вспомогательной энергетической установки и

- электроэнергетической установки.

 

ГЭУ предназначена для обеспечения движения судна. ГЭУ может состоять из 2 частей — генера­торной и исполнительной: в 1-й подготавливается (гене­рируется) рабочее тело, во 2-й энергия рабочего тела преобразуется в упор, двигающий судно.

 

К установкам, генерирующим рабочее тело, относятся котельные установки.

 

Исполнительная часть ГЭУ называется пропульсивной установкой. Она, как правило, включает:

- главный двигатель (ГД),

- главную передачу,

- валопровод,

- движитель.

 

Вместе с корпусом судна, с которым пропульсивная установка гидродинамически взаимодействует через движитель, она образует пропульсивный комплекс (ПК).

 

Объединение ПУ и корпуса в единую систему позволяет исследовать сложные явления их механического и гидродинамического взаимодействия для оптимизации всего ПК, а не только его отдельных частей.

 

Движитель – это устройство создающее упор, обеспечивающий движение судна.

Движителем может быть:

- винт фиксированного шага (ВФШ) (η до 0,70-0,80);

- винт регулируемого шага (ВРШ);

- винторулевая колонка (ВРК);

- крыльчатый движитель;

- гребное колесо;

- водомётный движитель и др.

 

Судовой валопровод служит для передачи мощности (вращаю­щего момента) от ГД или от главных передач (например, редук­торов) к движителям и для передачи упора движителя на корпус судна через главный упорный подшипник (ГУП). Валопровод судна обычно состоит из последовательно соединенных упорного, промежуточных, дейдвудного (гребного) валов, упорного, опорных и дейдвудных подшипников, тормозного и валоповоротного уст­ройств, переборочных уплотнений и других элементов.

Наиболее распространенным типом судового движителя является гребной винт. Оптимальная частота его вра­щения nв зависит от водоизмещения, осадки и скорости судна, уменьшаясь с увеличением водоизмещения. Для крупнотоннажных транспортных судов при умеренных и небольших скоростях она со­ставляет 50-100 об/мин. Для контейнеровозов при скоростях v более 20 узлов оптимальная частота вращения гребного вала дости­гает 140 об/мин в связи с относительно малыми диаметрами вин­тов (5,4-7,2 м). Оптимальной частоте вращения гребного винта соответствует наибольшее значение его КПД ηР, которое может достигать 0,70-0,80.

 

Частота вращения валов ГД nД (особенно турбин), при кото­рой достигается наивыгоднейшее соотношение между экономиче­скими и массогабаритными показателями двигателя, а значит, и ЭУ, намного превышает оптимальную частоту вращения винта nв. В таких случаях необходимо включать в линию двигатель — дви­житель промежуточное звено (передачу) с целью трансформации частоты вращения и вращающего момента двигателя.

 

Главная передача предназначена для преобразования крутящего момента и частоты вращения при передаче энергии от ГД к движителю.

Главные передачи могут быть:

- механические (η =0,95-0,98);

- электрические;

- гидравлические.

 

Нередко они также служат для объединения мощности нескольких ГД на один валопровод или для разделения мощности одного ГД на несколько потоков.

 

В качестве главных двигателей могут применяться:

- двигатели внутреннего сгорания (ДВС) – дизели (η =0,47-0,5);

- гребные электродвигатели;

- газовые турбины (η =0,3-0,38);

- паровые турбины (η =0,4-0,42);

- паровые машины.

 

Современные суда оснащаются в основном дизельными установками, благодаря их высокой надёжности и непревзойдённой термодинамической эффективности[1].

 

В качестве топлива на судах в основном применяется жидкое органическое топливо, являющееся продуктом переработки нефти – дизельное топливо и тяжёлое топливо (обычно вязкостью 380 сСт при 50°C).

Также в качестве топлива на судах может применяться:

- сжиженный газ;

- сырая нефть;

- уголь;

- ядерное топливо.

 

Топливо, как правило, размещается в днищевых или бортовых цистернах. Тяжёлое топливо требует при этом подогрева. Если общее количество топлива превышает 600 м3, то оно должно быть отделено от наружной обшивки двойным бортом.

 

Классификация судовых ДВС

 

Судовой ДВС – это такой тепловой поршневой дви­гатель, в котором тепловая энергия, выделяющаяся при сгора­нии топлива в рабочем цилиндре, преобразуется в механиче­скую работу.

 

Историческая справка

Первый ДВС, работавший на светильном газе, был построен в 1860 г. французским механиком Этьен Ленуар (1822—1900). Рабочим топливом в его двигателе служила смесь светиль­ного газа (горючие газы, в основном метан и водород) и воздуха. Конструк­ция имела все основные черты буду­щих автомобильных двигателей: две свечи зажигания, цилиндр с поршнем двустороннего действия, двухтактный рабочий цикл. Мощность составляла 8,8 кВт. И всё же конструкция Э. Ленуара была лишь прообразом ре­ального двигателя, она требовала серьёзного усовершенствования. До­статочно сказать, что её коэффициент полезного действия составлял ок. 0,04, т. е. лишь 4 % теплоты сгоревшего га­за тратилось на полезную работу, а остальные 96 % уходили с отработан­ными газами, нагревали корпус и т. п. Ненадёжно работали свечи и выпуск­ной золотник, для охлаждения двига­теля требовалось очень много воды (около 120 м 3 в час).

 

В 1862 г. французский инженер Альфонс Бо де Роша (1815—1891) предложил идею четырёхтактного двигателя: обязательным моментом работы последнего становилось предварительное сжатие рабочей смеси газа с воздухом. Однако осуще­ствить свою идею Бо де Роша не су­мел.

 

Такой двигатель создал в 1876 г. служащий из Кёльна (Германия) Ни­колаус Август Отто (1832—1891). Над его конструкцией изобретатель на­пряжённо трудился 15 лет и добил­ся более высокого КПД, чем у суще­ствовавших тогда паровых машин.

 

Жидкое топливо для ДВС впервые использовалось в двига­теле, сконструир. рус. инж. М. С. Костровичем в 1880 г.

 

В 1897 г. нем. инж. Р. Дизель создал 1-й керосиновый двигатель с воспламенением от сжатия.

Первый дизель, использовавший сырую нефть в качестве топлива, был построен в 1899 г. в России на заводе Э. Нобеля, который в 1898 г. купил патент у Р. Дизеля.

Первый в мире теплоход — судно с двигателем внутреннего сгорания был построен в России в 1903 г. Это была нефтеналивная трехвинтовая баржа, на которой были установлены три дизеля мощностью 88 кВт каждый при частоте вращения 240 мин-1 с электропередачей мощности гребным винтам.

 

Классификация судовых ДВС и основные определения

 

Двигатели внутреннего сгорания можно классифицировать по следующим основным признакам:

по способу осуществления рабочего цикла:

- четырехтактные, у которых цикл совершается за четыре после­довательных хода поршня (за два оборота коленчатого вала), и

- двухтактные, у которых цикл осуществляется за два последо­вательных хода поршня (за один оборот коленчатого вала);

 

по способу действия:

- простого действия (рабо­чий цикл совершается только в одной полости цилиндра),

- двой­ного действия (рабочий цикл совершается в двух полостях ци­линдра над и под поршнем) и

- с противоположно движущимися поршнями (в каждом цилиндре двигателя имеется два механи­чески связанных поршня, движущихся в противоположных на­правлениях, с помещенным между ними рабочим телом);

 

по роду применяемого топлива:

- на жидком топли­ве (дизельное топливо, тяжёлое топливо);

- газовые (сжиженный газ, природный газ). В газовом двигателе небольшое ко­личество жидкого топлива может подаваться в качестве запального, т. е. для воспламе­нения;

 

по способу наполнения цилиндра:

- без наддува, когда цилиндр на­полняется воздухом (или горючей смесью) всасывающим ходом поршня,

- с наддувом, когда наполнение цилиндра осуществляется специальным компрессором;

 

по способу смесеобразования:

- с внутренним смесеобразованием, когда топливовоздушная смесь образуется внутри цилиндра (дизели),

- с внешним смесеобразованием, ко­гда эта смесь приготовляется до ее подачи в рабочий цилиндр (карбюраторные и газовые двигатели с искровым зажиганием);

 

по способу воспламенения топлива:

- с воспла­менением от сжатия (дизели),

- с искровым зажиганием (кар­бюраторные и газовые);

 

по расположению цилиндров:

- однорядные;

- V-образные;

- звездо­образные и т. п.

 

по конструктивному исполнению кривошип­но-шатунного механизма (КШМ):

- тронковые, у которых направляющей является тронковая часть поршня, передающая его боковое (нормальное) давление на стенки цилиндра;

- крейцкопфные, у которых направляющей поршня служит ползун крейцкопфа, перемещающийся по параллелям;

 

по изменению направления вращения коленчатого вала:

- нереверсив­ные, имеющие одно постоянное направление вращения вала;

- реверсивные, у которых направ­ление вращения изменяется реверсивным устройством, изменяющим фазы газораспределения (главные судовые дизели, с прямой передачей на ВФШ);

 

по частоте вращения коленчатого вала:

- малооборотные (МОД) (n до 350 мин-1),

- среднеоборотные (СОД) (n от 350 до 1000 мин-1),

- высокооборотные (ВОД) (n более 1000 мин-1);

 

по назначению:

- главные, предназначенные для приведения вдействие движителей и/или оборудования, обеспечивающего основное назначения судна,

- вспомогатель­ные, это первичные двигатели судовых генераторов тока, двигатели привода грузовых, пожарных насосов и т. д.;

 

 

Существуют и другие признаки, по которым классифицируют ДВС.

 

Основными определениями, которые относятся ко всем ДВС, являются:

верхняя и нижняя мертвые точки (ВМТ и НМТ), соот­ветствующие верхнему и нижнему крайнему положению поршня в цилиндре (в вертикальном двигателе);

ход поршня, т. е. расстояние при перемещении поршня из одного крайнего положения в другое;

объем камеры сгорания (или сжатия), соответствующий объему полости цилиндра при нахождении поршня в ВМТ;

рабочий объем цилиндра, который описан поршнем при его ходе между мертвыми точками;

такт – часть рабочего цикла, при которой поршень перемещается из одного крайнего положения в другое.

 

Маркировка судовых дизелей

Марки дают представление об основных размерах и конструктивных особенностях судовых дизелей.

 

Условные обозначения дизелей по ГОСТ 10150-88 должны состоять из букв и чисел, которые обозначают:

Ч — четырехтактный;

Д — двухтактный;

ДД — двухтактный двойного действия;

Н — с наддувом;

Р — реверсивный;

С — с реверсивной муфтой;

П — с редукторной передачей;

К — крейкопфный;

Г - газовый;

ГД - газодизельный.

 

Число перед буквами означает число цилиндров; число над чертой — диаметр цилиндра в сантиметрах; число под чертой — ход поршня в сантиметрах. Отсутствие в условном обозначении буквы К указывает, что дизель тронковый, буквы Р — дизель нереверсивный.

 

Пример условного обозначения:

 

12ЧНСП 18/20

дизель двенадцати-цилиндровый, четырехтактный, с наддувом, с реверсивной муфтой, с редукторной передачей, с диаметром цилиндра 18 см и ходом поршня 20 см;

 

9ДКРН 80/160

дизель девятицилиндровый, двухтактный, крейцкопфный, реверсивный, с наддувом, с диаметром цилиндра 80 см, ходом поршня 160 см.

 

Большинство фирм производителей дизелей используют собственные системы условных обозначений.

 

 


Поделиться:

Дата добавления: 2015-04-05; просмотров: 233; Мы поможем в написании вашей работы!; Нарушение авторских прав





lektsii.com - Лекции.Ком - 2014-2023 год. (0.011 сек.) Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав
Главная страница Случайная страница Контакты