Внешняя характеристика судового двигателя

Построение скоростных статических характеристик мощности пропульсивного комплекса судна

судовой двигатель инерция скоростной

Каждый режим работы двигателя характеризуется совокупностью многих параметров, отражающих те или иные свойства. К числу таких параметров можно отнести:

Ne – эффективную мощность; М – крутящий момент; ω – угловую скорость коленчатого вала; рк – давление наддува; ge – эффективный удельный расход топлива; Т – температуру охлаждающей воды; α – коэффициент избытка воздуха; ηе – эффективный КПД; h – положение рейки топливного насоса (органа управления); ψ – положение рычага управления автоматическим регулятором и др.

Режим работы двигателя называется установившимся, если числовые значения всех названных (и многих других) параметров двигателя сохраняются постоянными во времени.

В некоторых случаях двигателю приходится работать при самой малой частоте вращения вала. При этом скоростной режим должен быть таким, чтобы двигатель работал устойчиво. Если снизить угловую скорость вала ниже допустимого минимального предела ωmin , то появятся перебои в работе, в результате чего двигатель может самопроизвольно остановиться.

Анализ режимов работы пропульсивного комплекса, обеспечивающего движение судну, и расчёт динамических характеристик ГД производится на основе статических энергетических характеристик этого комплекса.

Статические характеристики зависимости мощности (момента) сопротивления вращения гребного винта от частоты вращения вала двигателя называются винтовыми характеристиками:

Расчёт винтовых характеристик производят для 5-ти фиксированных значений параметра с, равных 0,6сн, 0,8сн, сн, 1,2сн, 1,4сн. При этом частоту вращения вала n следует варьировать в диапазоне . Статическая характеристика при называется номинальной винтовой характеристикой.

Паспортные данные двигателя позволяют, вычислить для номинального режима номинальное значение фазовой переменной внешнего возмущающего воздействия сн :

где Nен и nн – номинальные значения эффективной мощности и частоты.

Под статической характеристикой двигателя Ne (n,h0) понимают зависимость развиваемой им эффективной мощности Ne от частоты вращения n вала в установившихся режимах работы при некотором фиксированном положении h0 топливорегулирующего органа.

Для построения статических характеристик двигателя воспользуемся эмпирической формулой:

где – заданное, долевое, безразмерное значение мощности относительно номинала;

– соответствующее абсолютное значение эффективной мощности двигателя для скоростного режима его работы, когда n = nзх ;

– частота вращения вала, удовлетворяющая долевому значению μ нагрузки двигателя, иначе, заданный ход судна при работе по некоторой винтовой характеристике.

Каждому из значений μ в уравнении (13) должно быть сопоставлено некоторое значение nзх.

В качестве опорных режимов зададим нормативно назначаемый ряд нагрузок двигателя при проведении ходовых испытаний силовой установки судна, для которых μ составляет: 0,15; 0,25; 0,5; 0,75; 1,0; 1,1.

Совокупность построенных винтовых характеристик представлена на рисунке.

Рис. 3. Внешние и частичные характеристики эффективной мощности главного двигателя и характеристики гребного ВФШ

Определим для каждой статической характеристики двигателя соответствующий индекс топливоподачи h.

Таблица 2. Индексы топливоподачи для соответствующих статических характеристик

Похожие статьи:

Тяговый редуктор
Вращающий момент от якоря тягового электродвигателя на ось колесной пары передается через тяговый редуктор, состоящий из ведущей шестерни и большого зубчатого колеса. Ведущая шестерня, имеющая 15 прямых зубьев, напрессована на коническую часть вала якоря. Ведомая шестерня (большое зубчатое колесо) .

Подбор карт, руководств и пособий для маршрута перехода
Согласно РШСУ-98, подбор навигационных морских карт, пособий, руководств на предстоящий переход (рейс) выполняется по каталогу карт и книг в соответствии с требованиями правил корректуры, комплектования и хранения карт и руководств, для плавания на судах гражданских ведомств 9038. Карты подбираются .

Установка момента зажигания на автомобилях ВАЗ 2110, ВАЗ 2111, ВАЗ 2112
Для проверки на автомобилях ваз 2110, ваз 2111, ваз 2112 момента зажигания имеется шкала 1 (рис.5) в люке картера сцепления и метка 2 на маховике. Одно деление шкалы соответствует 1° поворота коленчатого вала. При совмещении метки на маховике со средним (длинным) делением шкалы поршни первого и чет .

Терминология, применяемая в машинном отделении

Специфика и объём данного методического пособия не позволяет полностью отобразить многообразие специальной терминологии, применяемой при эксплуатации СЭУ. Ниже, в данном разделе, а также в тексте всего пособия, дана расшифровка наиболее часто применяемых терминов в форме «вопрос-ответ».

. 1 Что понимается под судовой энергетической установкой?
О: Энергетическая установка современного судна — это сложныйкомплекс механизмов, устройств, средств контроля, управления и автоматизации. Функционально в составе СЭУ выделяют:

главные двигатели (ГД) и обслуживающие их механизмы -обеспечивают движение судна;
вспомогательные двигатели и обслуживающие их механизмы -Служат для жизнеобеспечения судна, грузовых операций и прочего;
системы энергетической установки — это совокупность механизмов, устройств (танки двойного дна, цистерны, насосы, фильтры и др.) и трубопроводов.

.2 Как структурно и функционально подразделяют технические средства автоматизации и контроля СЭУ?

О: Технические средства автоматизации и контроля СЭУ подразделяют на:

систему управления и автоматического регулирования, используемую для задания режима работы механизмов и поддержания параметров их работы на заданном уровне;
систему аварийно — предупредительной сигнализации, используемую для оповещения персонала об отклонениях от нормы в работе СЭУ;
систему защиты, предназначенную для остановки ГД и вспомогательных механизмов во избежание аварий;
систему мониторинга, предназначенную для непрерывного измерения и отображения значений существенных параметров работы СЭУ;
систему регистрации, используемую для фиксации и хранения последовательности событий, характеризующих изменения режима работы СЭУ.

.3 Какие функции выполняет главный двигатель

О: Главные двигатели вырабатывают энергию, необходимую для движения судна.

.4 Перечислите системы, обслуживающие главный двигатель.

О: Главный двигатель обслуживают следующие системы:

охлаждения цилиндров дизеля;
охлаждения забортной водой;
топливоподачи;
топливоподготовки;
циркуляционной смазки;
цилиндровой смазки;
газовыпуска и турбонаддува;
сжатого воздуха.

.5 Каково назначение вспомогательного двигателя?

О: Вспомогательные двигатели используются для привода генераторов судовой электростанции.

.6 В чём заключается различие меяаду насосом, насосным агрегатом, насосной установкой ?

О: Насосами называются механизмы, использующие механическую энергию для перемещения жидкости. Насос и двигатель, приводящий его в действие, образуют насосный агрегат. Если в качестве двигателя насоса используются электродвигатель, то агрегат называется электронасосным.

Насос, двигатель, всасывающий и нагнетательный трубопроводы образуют насосную установку.

Насос и двигатель, приводящий его в действие, образуют насосный агрегат. Если в качестве двигателя насоса используются электродвигатель, то агрегат называется электронасосным.

Насос, двигатель, всасывающий и нагнетательный трубопроводы образуют насосную установку.

.7 Каково назначение судовых паровых котлов: главных, вспомогательных, утилизационных?

О: Главный котёл на паротурбинных судах служит для обеспечения паром главного турбозубчатого агрегата.

Вспомогательный и утилизационный котлы служат для обеспечения нужд различных судовых потребителей: подогревателей воды, топлива и масла;

обогрева жилых помещений и т.п.

Различие между ними заключается в теплоносителе, идущем на получение пара. В главных и вспомогательном котлах используется топливо. В утилизационных — тепло выхлопных газов двигателя.

.8 Для чего используется валоповоротное устройство дизеля?

О: Для проворачивания коленчатого вала неработающего двигателя.

.9 С какой целью и каким способом “продувают” Судовые паровые котлы?

О: Продувание предусматривает удаление части воды из котла и снижение её солёности. Верхним продуванием удаляются с зеркала испарителя взвешенные частицы, пена и маслянистые вещества, нижним продуванием -частицы оседающего шлама, появляющиеся в результате водообработки.

Читать еще: Что сделать чтобы двигатель не сопливил

.10 Какие основные понятия и параметры используются при эксплуатации дизелей?

О: Используются следующие понятия и параметры: номинальная и эксплуатационная мощности, направление вращения вала дизеля, смесеобразование, тип двигателя, температура выпускных газов, температура охлаждающих сред, температурные перепады на входе и выходе, давление и температура продувочного воздуха. Все, выше перечисленные, параметры фиксируются штатными приборами, установленными на двигателях и обслуживающих их агрегатах. Они могут дублироваться выносными приборами.

.11 Дайте определение номинальной и эксплуатационной мощностям.

О: Номинальная мощность — мощность, которую ГД может развивать практически без ограничения по времени при определённых условиях. Номинальную мощность, принимаемую за 100%, и соответствующую ей номинальную частоту вращения, указывают в паспорте дизеля.

Эксплуатационная мощность — мощность, развиваемая главными дизелями на режиме полного хода судна, составляет обычно 75%-95% от номинальной. Эксплуатационную мощность для каждого судна устанавливает судовладелец в зависимости от условий его плавания (с чистым или обросшим корпусом, с полным грузом или в балласте, в тропиках и т.д.). С учётом перечисленных факторов, эксплуатационная мощность корректируется в сторону уменьшения.

.12 Как определяется направление вращения вала дизеля?

О: Различают дизели правого вращения, если коленчатый вал вращается по часовой стрелке, и левого вращения, если вал вращается против часовой стрелки. Направление вращения при этом определяется со стороны потребителя мощности.

.13 Как расшифровать марку дизеля 7ДКРН 74/160-2?

О: В соответствии с государственными стандартами эта марка обозначает следующее: дизель семицилиндровый, двухтактный, крейцкопфный, реверсивный, с наддувом, диаметр цилиндра 74 см., ход поршня 160 см., модификация вторая. За рубежом каждая фирма использует индивидуальную маркировку с индексом фирмы-изготовителя.

.14 Что такое процесс смесеобразования?

О: Это элемент процесса дизеля, который включает процесс подачи топлива и воздуха с последующим смешением их внутри цилиндра двигателя. Топливо, впрыскиваемое в цилиндр, должно быть хорошо распылено на мельчайшие частицы, по возможности одинакового размера и смешано с воздухом так, чтобы каждая частица была обеспечена воздухом для сгорания.

.15 Из каких деталей состоит остов двигателя?

О: Остов двигателя состоит из фундаментной рамы, станины, блоков.

.16 Каково назначение анкерной связи?

О: Анкерная связь предназначена для стягивания фундаментной рамы, станины и блока цилиндров.

.17 Каково назначение крышки рабочего цилиндра?

О: Крышка цилиндра предназначена для закрытия цилиндра и размещения на ней форсунки, пускового, индикаторного, предохранительного, всасывающего и выхлопного клапанов.

.18 Каково назначение кривошипно-иштунного механизма в дизеле?

О: Кривошипно-шатунный механизм предназначен для превращения поступательного перемещения поршня, штока, шатуна во вращательное движение коленчатого вала.

.19 Что входит в состав кривошипно-татунных механизмов?

О: Шток поршня, крейцкопф, подшипник крейцкопфа, шатун.

.20 С какой целью применяется крейцкопф?

О: Крейцкопф применяется для снижения напряжения на цилиндро-поршневую группу мощных дизелей.

.21 Каково назначение поршневых колец?

О: Кольца бывают компрессионные и маслосъёмные. Для уплотнения на поршне применяются компрессионные кольца. Маслосъёмные кольца предназначены для удаления излишка масла с зеркала цилиндра. Кольца имеют разрезы — замки. Кольца располагаются на поршне в соответствии с рекомендациями завода-изготовителя.

.22 Какой элемент двигателя обеспечивает равномерность частоты вращения коленчатого вала?

.23 Каким образом обеспечивается равномерное распределение крутящего момента на коленчатом валу дизеля?

О: Для равномерного распределения крутящего момента в многоцилиндровом дизеле необходимо, чтобы рабочие ходы поршня в отдельных цилиндрах следовали в строго определённой последовательности друг за другом.

.24 Каким образом в дизеле уравновешиваются силы инерции вращающихся масс?

О: Применяются противовесы на щётках мотыля и демпферы.

.25 Для каких целей предназначен судовой водопровод?

О: Судовой валопровод предназначен для передачи крутящего момента от двигателя к движителю.

.26 Перечислите элементы системы топливоподготовки.

О: Отстойная цистерна, сепаратор, топливоподкачивающий насос” топли-воподогреватель, фильтры.

.27 Каково назначение топливного насоса высокого давления?

О: Создать высокое давление, отмерить нужное количество топлива и подать его в заданный момент в цилиндр дизеля.

.28 Определите назначение форсунки.

О: Форсунка предназначена для подачи топлива в цилиндр двигателя под необходимым давлением и хорошем распыле.

.29 Для каких целей устанавливают терморегуляторы?

О: Для поддержания заданных температур в судовых системах в соответствии с требованиями инструкций заводов-изготовителей.

.30 Из каких элементов состоит пусковая система двигателя?

О: Из воздушного баллона, разобщительного клапана, маневрового клапана, воздухораспределителя, пускового клапана на цилиндре двигателя.

.31 Каково назначение главного пускового клапана реверсивного двигателя?

О: Управление реверсом и подача воздуха к пусковым клапанам цилиндров.

.32 Каково назначение пусковых клапанов?

О: Подача пускового воздуха в цилиндры.

.33 Назовите контрольно-измерительные приборы, которые применяются для контроля за работай дизеля.

О: Манометры, мановакуумметры, термометры, психрометры, тахометры (счётчики оборотов).

Сердце боевых кораблей. Каковы перспективы развития морского двигателестроения России

В преддверии Международного военно-морского салона (МВМС-2021) в Санкт-Петербурге специалисты Объединенной двигателестроительной корпорации (ОДК, входит в госкорпорацию «Ростех») рассказали ТАСС о создании силовых установок для новейших российских кораблей

Строительство двигателей для военных кораблей океанской и морской зоны является одной из ключевых технологий — любой современный военно-морской флот (ВМФ) немыслим без надежных, мощных и эффективных силовых установок. Серийное производство двигателей для корветов и фрегатов во многом определяет дальнейшие перспективы и направления модернизации ВМФ.

В период холодной войны Советский Союз делал акцент на развитие морского двигателестроения — страна производила собственные силовые установки для всех типов военных кораблей. Особое внимание данной сфере машиностроения уделяется и в России — после распада СССР было принято решение о создании российской морской базы газотурбостроения. Уже в 2006 и 2008 годах по заказу Министерства обороны РФ были успешно завершены опытно-конструкторские работы (ОКР) по созданию отечественных морских газотурбинных двигателей: в частности, были разработаны два морских газотурбинных двигателя — М75РУ мощностью 7000 л.с. и М70ФРУ мощностью 14 000 л.с.

В 2014 году был дан старт второму этапу программы по разработке и освоению изготовления морских газотурбинных двигателей (ГТД) и газотурбинных агрегатов. В частности, в конце 2017 года в ОДК были выполнены три ОКР:

• по разработке технологии серийного изготовления двигателя мощностью 27 500 л.с. для применения в составе газотурбинных агрегатов (ГТА) водоизмещающих кораблей;

• по разработке ГТА на базе двигателя М70ФРУ-2 для кораблей на воздушной подушке;

• по разработке реверсивного ГТД М70ФРУ-Р для водоизмещающих кораблей.

«В рамках имеющегося научно-технического задела и результатов ОКР по базовому ГТД М70ФРУ за три года были созданы новые модификации двигателей и агрегатов, которые позволяют полностью заменить украинские силовые установки для кораблей на воздушной подушке и реверсивные двигатели, находящиеся в эксплуатации», — рассказал ТАСС заместитель генерального директора — генеральный конструктор ОДК Юрий Шмотин. «Освоение в серийном производстве ГТД мощностью 27 500 л.с. позволяет обеспечить комплектование главных энергетических установок заказчика и дает возможность создавать агрегаты для перспективных кораблей», — добавил он.

Источник изображения: © Объединенная двигателестроительная корпорация

Читать еще: Холодный двигатель троит волга

За три года были выполнены не только три сложнейшие работы, но и проведены техническое перевооружение предприятия, технологическая подготовка производства, строительство стендовой базы для испытаний морских двигателей и агрегатов. В конце 2017 года конструкторские работы и строительство сборочно-испытательного комплекса были успешно завершены.

«На сегодня в ОДК создана линейка морских газотурбинных двигателей мощностью от 7000 до 27 500 л.с., которая в краткосрочной и среднесрочной перспективе закрывает потребности флота в газотурбинных двигателях для всех строящихся и перспективных кораблей различных классов», — сообщил заместитель генерального директора ОДК Виктор Поляков. Таким образом, ОДК обладает компетенциями в проектировании (разработке), серийном изготовлении, гарантийном, послепродажном сервисном обслуживании и ремонте ГТД морского исполнения и агрегатов на их основе.

Виктор Поляков , заместитель генерального директора ОДК

В настоящее время ОДК освоила производство морских двигателей для всех надводных кораблей ВМФ РФ с газотурбинными энергетическими установками. «В частности, корпорация готова предоставить ВМФ двигатели для применения в составе десантных кораблей на воздушной подушке проектов 12061 и 12322, корветов проекта 20386, фрегатов проектов 22350/22350М и 11356, а также кораблей, находящихся в эксплуатации при их модернизации», — отметили в ОДК.

Двигатели для фрегатов

Для новейших фрегатов проекта 22350 корпорация освоила в производстве ГТД М90ФР, который применяется в составе дизель-газотурбинного агрегата М55Р. «В 2020 году ОДК осуществила поставку «Северной верфи» двух первых агрегатов М55Р для фрегата «Адмирал Головко». На текущий момент успешно проведены испытания третьего агрегата для фрегата «Адмирал Исаков» и проводятся испытания четвертого агрегата для укомплектования этого корабля», — добавили в ОДК, отметив, что четвертый дизель-газотурбинный агрегат планируется к поставке после завершения стендовых испытаний в июле-августе 2021 года. Фрегаты проекта 22350 «Адмирал Головко» и «Адмирал Исаков» являются третьим и четвертым кораблями серии.

Газотурбинный двигатель М90ФР

Предполагается, что М90ФР станет основой для перспективных морских двигателей. В частности, ОДК прорабатывает варианты создания двигателя мощностью 25 МВт на базе М90ФР. Шмотин рассказал, что результаты также будут являться научно-техническим заделом для разработки двигателей в мощностном диапазоне 25-35 МВт.

В корпорации подчеркнули, что корпорация может полностью поставить государственному заказчику ГТД и ГТА в необходимых объемах. «На сегодня планируемый объем поставок составляет порядка 20 ГТД М90ФР», — сообщили в ОДК.

Стоит отметить, что корабли с двигателями иностранного производства также могут быть оснащены М90ФР в ходе ремоторизации. «Однако, учитывая «возраст» кораблей и необходимость привлечения серьезных средств для модернизации главных энергетических установок и систем управления корабля, такого решения не принималось, — рассказывают в корпорации. — Выполняется ремонт существующих газотурбинных двигателей украинского производства, который также производится на предприятиях ОДК».

Корпорация также подготовилась к послепродажному обслуживанию двигателей М90ФР — с этой целью было создано отдельное дочернее предприятие. По оценкам экспертов, двигатель М90ФР не уступает иностранным аналогам и соответствует мировым тенденциям развития морских ГТД 4-го поколения.

Ведутся работы и по созданию новейших силовых установок. В частности, на стадии реализации находится проект по разработке газотурбинного агрегата для перспективного фрегата. В качестве маршевого двигателя будет применен М70ФРУ, а форсажного — М90ФР, разработанные ОДК.

Новым корветам — новые двигатели

Для применения в составе энергетической установки перспективных корветов проекта 20386 ОДК разработала модификацию двигателя М90ФР. «Два двигателя изготовлены, успешно испытаны и готовы к передаче заказчику», — добавили в пресс-службе.

Кроме того, корпорацией создан ряд унифицированных двигателей М70ФРУ мощностью 8000-10000 МВт для кораблей различного назначения — корветов, малых ракетных кораблей, малых артиллерийских кораблей, а также кораблей с динамическим поддержанием (десантных кораблей на воздушной подушке).

Базовая модификация М70ФРУ была разработана в 2008 году (по результатам МВИ документации на изделие присвоена литера «О1»). Первоначально этот двигатель предназначался для корветов проекта 20380, однако указанные корабли тогда были укомплектованы дизельными энергетическими установками (в том числе иностранного производства), поэтому заказы на поставку серийных двигателей М70ФРУ не поступали.

В рамках государственной программы импортозамещения в период с 2014 по 2017 год ОДК созданы две модификации данного двигателя — ГТД М70ФРУ-Р с реверсивной силовой турбиной (для надводных кораблей) и ГТД М70ФРУ-2 с передним отводом мощности (для десантных кораблей на воздушной подушке). В рамках этих работ на двигателе внедрены новые, более современные системы двигателя — локальная система автоматизированного управления, система вибродиагностики, агрегаты топливной системы и прочее. В ходе разработки М70ФРУ и его модификаций были применены технологии, соответствующие актуальным мировым тенденциям, — по оценкам экспертов, данная силовая установка относится к четвертому поколению и находится на уровне зарубежных аналогов.

Газотурбинный двигатель М70ФРУ

По результатам выполненной работы подтверждена готовность серийного производства новых модификаций ГТД М70ФРУ, причем несколько опытно-поставочных двигателей М70ФРУ-2 уже изготовлены для последующего применения в составе десантных кораблей на воздушной подушке проектов 12061 «Мурена» и 12322 «Зубр». Кроме того, базовая модификация ГТД М70ФРУ с учетом указанной выше модернизации планируется к применению в составе главного газотурбинного агрегата перспективного фрегата.

Морские двигатели и диверсификация производства

На данный момент ОДК создана двухтопливная модификация двигателя М90ФР, которая может быть востребована в газодобывающей отрасли, например в составе буровых платформ.

На основе М70ФРУ также разработан морской двигатель гражданского назначения — Е70/8РД. «На базе Е70/8РД создан газотурбоэлектрогенератор СГТГ-8», — сообщил Шмотин. Как Е70/8РД, так и СГТГ-8 прошли весь необходимый комплекс испытаний и готовы к серийному производству.

ОДК готова к поставкам всех вышеупомянутых гражданских двигателей, добавили в корпорации.

Владимир Артяков, первый заместитель генерального директора госкорпорации «Ростех»

Перспективы развития

ОДК уже формирует научно-технический задел для создания морского двигателя 5-го поколения. «В качестве задела имеются в виду результаты реализации аванпроекта по разработке морского двигателя мощностью 25 МВт с малоэмиссионной камерой сгорания морского исполнения и разработке новых высокотемпературных коррозионностойких сплавов», — проинформировал Шмотин, добавив, что корпорация также создает морскую силовую установку повышенной мощности — в частности, в рамках договора с Минпромторгом РФ реализуется аванпроект по разработке двигателя мощностью 34 000 л.с. (25 МВт). В качестве приоритетных направлений дальнейшего развития корабельных двигателей ОДК выделяет создание двигателей мощностью 25-35 и 13 МВт.

Наряду с созданием новых морских двигателей проводится и модернизация процессов их разработки и производства. С декабря 2020 года в рамках договора с Минпромторгом РФ реализуется научно-исследовательская работа по созданию цифрового двойника морского ГТД и редуктора. «Срок окончания работ — октябрь 2023 года. В процессе реализации данного проекта ОДК должна получить действующую технологию/платформу создания цифровых двойников, которая будет применяться во всех последующих разработках новых изделий», — сообщил Шмотин.

Все большее применение при проектировании двигателей находят аддитивные технологии — первый положительный опыт их применения в сфере морских двигателей был получен в ходе создания двигателя М70ФРУ-Р.

Читать еще: Двигатель волга крайслер схема датчиков

Кроме того, выполняется разработка и применение новых материалов для создания термобарьерных покрытий лопаток горячей части двигателя, позволяющих повысить температуру газа перед турбиной и тем самым повысить мощность силовой установки. «В рамках договора с Минпромторгом РФ реализуется научно-исследовательская работа, направленная на разработку новых высокотемпературных коррозионностойких сплавов», — подытожил Шмотин.

Дмитрий Федюшко

ТАСС благодарит за помощь в подготовке материала пресс-службу ОДК

Ограничительные и винтовые характеристики дизелей

Режим работы двигателя определяется многими факторами, основными из которых являются гидродинамические характеристики гребного винта, состояние корпуса судна, степень изношенности деталей и узлов дизеля и метеорологические условия.

Гидродинамические характеристики гребного винта относятся к наиболее важному фактору. При винте фиксированного шага практически отсутствует возможность изменить рабочие характеристики главного двигателя, поэтому проектирование винта должно отвечать соответствующим требованиям, разработанным фирмой на основании многолетней практики для дизелей типа РД и РНД Зульцер (рис. 49). Основная винтовая характеристика двигателя соответствует стендовым данным и проходит через пересечение номинальной мощности и номинальной частоты вращения дизеля.

Стендовая винтовая характеристика показывает, какую мощность можно получить от двигателя в нормальных условиях эксплуатации при сохранении оптимальных пределов тепловой и механической напряженности.

В процессе эксплуатации винтовые характеристики утяжеляются согласно увеличению сопротивления из-за обрастания корпуса, т. е. зафиксированное среднее эффективное давление будет, достигаться при меньшей частоте вращения.

Учитывая это, следует проектировать гребной винт таким, чтобы винтовые характеристики двигателя располагались в области 1 при условии, что судно в полном грузу, корпус чистый, и метеорологические условия нормальные. Достигается это установкой гидродинамически облегченного винта, который при номинальном значении частоты вращения поглощает 85—90% мощности главного двигателя.

Для судов, совершающих рейсы в тропические зоны, значение 85% предпочтительней. На ходовых испытаниях, когда судно не загружено полностью, для получения 100%-ной мощности допускается повышение частоты вращения до 108% от номинальной.
Что касается обычной, длительной эксплуатации, то повышение частоты вращения возможно до 106%, при этом не должно превышаться номинальное значение среднего эффективного давления. Следует подчеркнуть, что номинальная частота вращения двигателя не является ограничением для нагрузки.

Возможное увеличение нагрузки определяет гидродинамические характеристики гребного винта. Если при полностью загруженном судне, имеющем чистый, свежеокрашенный корпус, и при нормальных погодных условиях, винтовые характеристики главного двигателя располагаются левее стендовой в зоне В, то гребной винт гидродинамически тяжелый. Этот наиболее неблагоприятный, но чаще всего встречающийся фактор приводит к двум серьезным последствиям.

1. Потери скорости от обрастания значительнее у судов с тяжелыми винтами, чем с легкими. Это объясняется тем, что ограничительных параметров быстрее достигнет двигатель, работающий на тяжелый гидродинамический винт. Если учесть разрешение фирмы эксплуатировать двигатели до 106%-ной номинальной частоты вращения, то ограничительным параметром явится значение номинальной мощности.

2. Состояние цилиндропоршневой группы двигателей судов, имеющих тяжелый гребной винт, хуже. Это подтверждается опытом эксплуатации судов польской постройки типа «Муром» и югославской постройки типа «Дубровник» с главными двигателями РД 76 цилиндровой мощностью 1500 л. с.
На судах типа «Муром» гребные, винты гидродинамически тяжелые, в результате чего винтовые характеристики находятся в зоне В, предназначенной только для кратковременной работы.

Рис. 49. График фирмы Зульцер для выбора гребного винта и назначения режима работы главного двигателя: А — диапазон длительной работы; В — то же, в ограниченное время; С — верхний диапазон частоты вращения во время испытаний в море; Д-нагрузка дизеля согласно теоретической винтовой характеристике на стенде; Е — то же, во время испытаний при хорошей погоде, полностью загруженном судне я чистой поверхности корпуса

Гребной винт судов типа «Дубровник» спроектирован в соответствии с рекомендацией фирмы Зульцер. Условия технической эксплуатации двигателей этих судов были такие же, как и у судов типа «Муром», и нагрузки почти одинаковые. Скорость износа цилиндровых втулок была в 8 раз меньше, чем у двигателей судов типа «Муром».
По опыту можно считать, что износы втулок двигателей, работающих на легкий винт, происходят не только реже, но и их абсолютная величина будет в 1,5-2 раза меньше. В режиме, соответствующем стендовой характеристике, двигатель будет работать весьма непродолжительное время. Поэтому пользоваться ею для назначения режима работы нельзя. Она может служить для контроля относительного изменения параметров.

Назначая режим работы, следует руководствоваться ограничительными характеристиками. В графике по выбору гребного винта заложено ограничение-линия предельного момента. Увеличивать нагрузку двигателя выше этой кривой недопустимо из-за возникающих тепловых перегрузок, влекущих к повреждению цилиндропоршневой группы.
Следует отметить, что падение частоты вращения дизеля без изменения нагрузки (среднего эффективного давления) возможно только до 90% от номинальной. При дальнейшем снижении частоты вращения необходимо уменьшить нагрузку так, чтобы среднее эффективное давление не превосходило линию предельного момента.
Широкое распространение на судах получили ограничительные характеристики, разработанные ЦНИИМФом (рис. 50). Однако они занижают действительные возможности двигателя. Ограничительные характеристики двигателей, работающих в тропиках, проходят через пересечение значений номинального среднего индикаторного давления и номинальной частоты вращения дизеля.
Ограничительная характеристика для умеренного пояса располагается несколько выше. Во всех случаях соблюдается условие: величина среднего индикаторного давления должна уменьшаться на 3-8% при снижении частоты вращения на 10%.

Деление характеристик на тропические и умеренные только по условию температуры воздуха на всасывании перед ГТН представляется проблематичным. Тепловую напряженность двигателя определяет температура продувочного воздуха, зависящая от поверхности холодильника, его чистоты, температуры забортной воды.
Как правило, холодильники двигателей типа РД обеспечивают требуемое охлаждение продувочного воздуха. Ограничением степени охлаждения в тропиках, как в наиболее тяжелых условиях работы, являются не возможности воздушного холодильника, а температура «точки росы».

Кроме того, фирма указывает, что все двигатели типа РД и РНД могут работать с номинальным значением среднего индикаторного давления до 90%-ных значений частоты вращения от номинального.
С дальнейшим уменьшением частоты вращения должно снижаться и индикаторное давление, причем его падение происходит круче, чем у ограничительных характеристик ЦНИИМФа (15-30% р, на 10% частоты вращения).
Однако фирменная ограничительная кривая располагается значительно выше в рабочей зоне, чем предусмотренная для работы в умеренном поясе, и фирма считает необходимым, разделять работу двигателя в зависимости от параметров окружающей среды.
Поэтому целесообразно, назначая режимы работы двигателей, пользоваться только ограничением для умеренного пояса (рис. .51). Ограничительные характеристики построены из условий не допустить во, всех случаях эксплуатации превышение определенных уровней тепловой и механической напряженностей, меняющихся в зависимости от работы двигателя.

Рис, 50. Ограничительные характеристики: 1 — фирменная; 2 — ЦНИИМФа

Рис. 51. Ограничительные характеристики дизелей: 1 — цилиндровая мощность 1500 л. с. (РД 76); 2-то же, 1600 л. с. (РД76); 3-то же 2200 л.с. (РД90)

В инструкции по эксплуатации двигателей типа РД оговаривается другой ограничивающий параметр — температура выпускных газов после турбо нагнетателя. При нормальных условиях отрегулированный двигатель работает без превышения заданной температуры выпуска. Возрастание температуры свидетельствует о загрязнении выпускной системы двигателя.