Эти диаграммы потом уточняются по результатам ходовых испытаний.
Общая конфигурация последней паспортной диаграммы с учетом ограничения по мощности ГД представлена на рисунке 1.2.
Если перенести кривые мощности, потребляемой винтом 2 в координаты NeГД = f(nГД), учитывая, что частоты ГВ и ГД равны или связаны через величину передаточного числа редуктора, то получим широко распространенную диаграмму скоростной характеристики двигателя Ne = f(n), которая является паспортной диаграммой пропульсивного комплекса «корпус – движитель – двигатель».
Рис. 1.2. Паспортная диаграмма судна с пропульсивной установкой с ВРШ:
1 – n=const; 2 – λp= const; 3 – ограничительная характеристика по эффективной мощности.
Согласование характеристик «корпус-винт» с характеристиками двигателя графически представлено на рисунках 1.3 [5]. Нанося предельные характеристики двигателя на характеристики комплекса «корпус-винт», получим в левой части рисунка 1.8 паспортную диаграмму пропульсивного комплекса «корпус-движитель—двигатель».
Рис. 1.3. Характеристики и паспортная диаграмма пропульсивного комплекса [5]
Для анализа работы ГД по винтовой характеристике наносится кривая потребляемой винтом мощности. Для этого точки 1”– 2”-3”-4” на кривой зависимости потребляемой винтом мощности от скорости судна переносятся на правый график при тех же частотах вращения двигателя и, соединив их плавной кривой, получим винтовую характеристику двигателя.
Динамические качества ПК будут зависеть от ряда факторов. Определим факторы, влияющие на скорость движения судна.
Буксировочная мощность Nб зависит от мощности, подводимой к винту и пропульсивного коэффициента
Nб = R∙V = NB∙η = 2π∙MB∙np∙η.
Отсюда скорость движения судна
Буксировочная мощность Nб зависит от мощности, подводимой к винту и пропульсивного коэффициента
Nб = R∙V = NB∙η = 2π∙MB∙np∙η.
Отсюда скорость движения судна
На стационарных режимах работы при неизменных внешних факторах скорость судна будет пропорциональна частоте вращения винта.
При постоянстве пропульсивного КПД η будет соблюдаться равенство относительных величин
Это значит, что в относительных координатах характеристика винта
и корпуса
будут одинаковыми. Таким образом, на стационарных режимах соблюдается условие автомодельности характеристик сопротивления корпуса и винта. Это позволяет моделировать эксплуатационные режимы СЭУ и судна.
При переходных режимах (разгон, торможение, реверсирование, работа на волнении) будут дополнительно возникать инерционные силы и моменты движущихся масс
и вращающихся масс
Тогда отношение скорости судна к частоте вращения винта выразится
Все величины, кроме водоизмещения, будут переменными. Инерционной составляющей линии валопровода I∙(dω/dτ) можно пренебречь.
Анализ зависимости отношения V/np показывает, что на участках ускоренного движения судна рост скорости судна будет отставать от роста частоты винта, а при торможении, наоборот, инерция массы судна D(dV/dτ) будет отрицательная и будет способствовать поддержанию скорости судна.
Кроме того, следует отметить, что изменение частоты вращения при изменении уставки регулятора также будет происходить неравномерно, особенно при пуске ГД и использовании регуляторов без функций ограничения по нагрузке и давлению наддува (типа UG-40) [6].
Забросы топливоподачи могут быть значительным, что ведет к повышенным термическим напряжениям. Если используются регуляторы, реализующие ограничительную характеристику (типа UG-40TL и электронные), то забросы топливоподачи будут значительно меньше.
От настройки изодромной связи зависит многое. В современных электронных регуляторах (DGU 8800) в память микропроцессора занесена вся необходимая информация о двигателе, включая и момент инерции вращающихся масс, что позволяет автоматически мгновенно вычислять реальный вращающий момент двигателя с учетом инерционной составляющей на любом режиме и автоматически изменять характеристики (настройки) изодромной связи регулятора, обеспечивающие оптимальную по расходу топлива и по износу динамику работы двигателя (см. пункт 6.2.3.5).
Динамические качества пропульсивной установки будут зависеть от соотношения влияния перечисленных факторов (величины крутящего момента, пропульсивного коэффициента, инерционной силы движущихся масс судна, заданий регулятора).
Дизельная энергетическая установка входит в состав ПК и режимы ее работы будут во многом определяться характеристиками конкретного ПК.
1.3. Современные главные двигатели и их техническое использование
Конструкции, характеристики и сведения по эксплуатации многих современных ГД изложены в известной технической литературе [7,8,9,10,11,12,13,21,24,26,27,30,31,60], поэтому считаю необходимым представить информацию по эксплуатации двигателей, не нашедших подробного рассмотрения в технической литературе на русском языке. Общие положения и процедуры эксплуатации дизелей изложены в [8]. Более точные процедуры для каждого конкретного дизеля можно взять в его правилах технической эксплуатации. Отметим, что Руководящий документ [8] не учитывает особенности эксплуатации МОД компании «MAN Diesel & Turbo», изложенные в [14,16], в части их проверок перед пуском:
– давление к пневмомеханизмам выпускных клапанов должно быть подано до того, как будет запущен главный маслонасос, что делается для предотвращения чрезмерного открытия выпускных клапанов;
– должно быть проведено медленное проворачивание для предотвращения поломок из-за гидроударов, которые могут быть вызваны скоплением жидкости в цилиндрах;
– должна быть проведена проверка регулирующего механизма подачи топлива (проворачивается регулирующий маховичок в сторону увеличения индексов топливных насосов с проверкой установки последних в положение “ПОДАЧА ТОПЛИВА”). При возврате маховичка в положение “СТОП” проверяется, что индексы всех ТНВД установлены на ноль.
Некоторые администрации вводят дополнительные требования. Перед входом в американские воды требуется проверка реверсов, резервной рулевой машины, проверка функционирования оборудования при обесточивании. При обесточивании включается автоматически АДГ, запускается аварийный поршневой компрессор, который дает сжатый воздух на запуск одного из ВДГ, восстанавливается электропитание и запускаются насосы, обеспечивающие работу ГД.
1.3.1. Краткие сведения о конструкции двигателей «MAN Diesel & Turbo» с электронным управлением серии МЕ/ME-C
Двигатели этого концерна широко применяются на морских судах и особенности их конструкции и вопросы технического использования в целом кратко освещены в отечественной русскоязычной литературе.
