 |
Выбор и технико-экономическое обоснование выбора главных двигателей и типа главной передачи
|
|
|
|
Выбор и обоснование выбора судовой энергетической установки и главных двигателей
Выбор типа СЭУ
Выбор типа установки для проектируемого судна обычно производится на основе сравнительной оценки наиболее перспективных вариантов судовой энергетической установки (СЭУ), удовлетворяющих поставленным требованиям. При окончательном выборе типа СЭУ учитывается не только возможность достижения оптимальных показателей, но и реальность поставок нового типа основного оборудования.
Исходными данными для выбора типа СЭУ в общем случае являются:
- тип и назначение судна;
- район его эксплуатации и дальность плавания;
- скорость хода судна и основные характеристики его корпуса;
- требования к манёвренности СЭУ;
- ориентировочные расходы энергии при работе судовых механизмов, систем и устройств на характерных эксплуатационных режимах.
Наиболее важными требованиями к СЭУ сухогрузных судов являются: простота, компактность, высокая надёжность, экономичность.
Исходя из вышеизложенного, на основе сравнения различных вариантов энергетических установок проведём выбор типа СЭУ.
Дизельные энергетические установки
Дизельная энергетическая установка в настоящее время является наиболее широко распространенным типом судовых энергетических установок (ДЭУ).
ДЭУ отличается разнообразием технических характеристик и конструктивных схем.
Преимущественное применение ДЭУ на судах объясняется главным образом тем, что они обладают наиболее высокой тепловой экономичностью по сравнению с СЭУ других типов. При этом дизельные СЭУ отличаются сравнительно несложным составом вспомогательного оборудования и простотой обслуживания. Устойчивое сохранение эффективного КПД при сравнительно широком диапазоне изменения нагрузок является положительной особенностью ДЭУ.
|
|
|
Дизельные СЭУ делят на установки с малооборотными ДВС (МОД), дизель-редукторными среднеоборотными ДВС (СОД), дизель-электрические установки и установки с высокооборотными ДВС (ВОД).
Большинство судов оборудованы дизельными установками с МОД. Современные МОД имеют значительные размеры и массу, в связи с чем требуется их размещать в центральной части МО в соответствии с расположением линий валопровода. МОД могут работать на тяжелых остаточных сортах топлив.
Современные судовые СОД имеют массогабаритные показатели лучше, чем у МОД. Это связанно с большими значениями среднего эффективного давления у СОД.
К ВОД относят двигатели, имеющие частоту вращения более 750 об/мин.
Высокооборотные двигатели имеют в сравнении с МОД и СОД лучшие массовые и стоимостные показатели, однако большие удельный расход топлива и масла, меньший ресурс работы и повышенный уровень шума.
Газотурбинные энергетические установки
Газотурбинные установки (ГТУ) применяются в основном на судах с динамическими принципами поддержания. В настоящее время на водоизмещающих судах ГТУ практически не применяются.
Простейшие ГТУ, по сравнению с другими типами СЭУ, имеют следующие преимущества:
- большую агрегатную мощность при минимальных удельной массе и габаритах;
- сравнительную простоту в обслуживании;
- достаточную приспособленность к автоматизации и дистанционному управлению.
Вместе с тем ГТУ имеют и ряд недостатков:
- относительно низкую экономичность из-за ограниченной начальной температуры газа;
- существенное влияние коррозионного воздействия внешней среды на надёжность и экономичность ГТУ открытого цикла;
- жёсткие требования к качеству топлива, используемого в ГТУ открытого типа;
|
|
|
- трудность осуществления реверса;
- большие размеры воздуха - и газоходов, усложняющие компоновку ГТУ.
Паротурбинные энергетические установки
Паротурбинные установки (ПТУ) применяются в основном на морских судах с большими потребными мощностями на валу (до 20000 - 30000 кВт). Достигнутые уровни тепловой экономичности и надёжности ПТУ сделали возможным их применение на судах с мощностью на гребном валу более 20000 кВт.
В связи с тем, что потребная мощность ГЭУ проектируемого судна значительно меньше 20000 кВт, применение ПТУ следует считать нецелесообразным. Учитывая то, что ГТУ является крупногабаритной, с трудно осуществляемым реверсом, а так же предъявляет высокие требования к топливу, то применение этой установки не оправдано. Поскольку ВОД выигрывают у МОД и СОД по массовым, габаритным и стоимостным показателям, остановим выбор на высокооборотных дизельных энергетических установках.
Выбор числа валов
Выбор числа валов зависит от мощности установки, назначения судна и его осадки, а также требований, предъявляемых к маневренности и живучести судна.
Для транспортных судов оптимальной по экономичности для эксплуатационного режима является одновальная установка с винтом фиксированного шага (ВФШ). Такая установка отличается простотой и удобством обслуживания, позволяет получать высокий пропульсивный КПД, хорошие массовые и габаритные показатели.
Выбор типа передачи
Тип передачи определяется назначением судна, режимами его эксплуатации, типом, мощностью и числом двигателей, массогабаритными и экономическими показателями, производственными требованиями, предъявляемыми к ГЭУ.
Для судов транспортного флота (танкеров, сухогрузов, контейнеровозов и др.) более характерны установившиеся режимы плавания. К наиболее важным требованиям энергетических установок таких судов относят: простоту, компактность, высокую надежность и экономичность.
Одновременно, повышенные требования на маневренность, достижение больших тяговых усилий при пониженных оборотах гребного вала отходят на второй план. Поэтому для судов данного типа целесообразно применить прямую или редукторную передачу.
Использование прямой передачи наиболее рационально в сочетании с малооборотными двигателями при частоте вращения винтов до 200 об/мин.
|
|
|
Зубчатая передача применяется в тех случаях, если для проектируемого судна применение прямой передачи невозможно или экономически невыгодно.
В нашем случае применение прямой передачи невозможно из-за большой длины валопровода и высоких оборотов поэтому выбираем зубчатую (редукторную) передачу мощности.
Выбор и технико-экономическое обоснование выбора главных двигателей и типа главной передачи
Главная энергетическая установка транспортного судна проектируется обычно, исходя из условия обеспечения ему заданной скорости хода при оптимальном использовании мощности.
Потребная мощность ЭУ находится на основе определения сопротивления движению судна, характеристик гребных винтов и оценки их взаимодействия с корпусом.
Выбор главных двигателей и типа передачи мощности гребным винтам рассматривается как поиск такого варианта пропульсивного комплекса, который обеспечивал бы наиболее эффективные технико-экономические и эксплуатационные показатели судна.
В качестве движителя выбираем одновальную установку с винтом фиксированного шага, так как данная конструкция обладает большим КПД по сравнению с двухвальной установкой. Кроме того простота конструкции определяет большую надёжность и ресурс агрегатов, входящих в комплекс, а также простоту обслуживания. Расчёт проведённый ранее в проекте по основам кораблестроения выявил большой коэффициент нагрузки по упору для данного винта, в связи с этим было принято решение использовать винт в неповоротной насадке.
|
|
|
