Ограничительные характеристики на паспортной диаграмме судна

Для выделения области допустимых режимов работы ГД и пропульсивного комплекса в целом на паспортной диаграмме наносятся ограничительные (заградительные) характеристики, чтобы не допустить перегрузки СЭУ по механической напряженности.

Как уже было сказано, двигатель считается механически перегруженным, если он работает в режиме, превышающем номинальные показатели мощности, крутящего момента, частоты вращения вала.

Эффективная мощность двигателя на номинальном режиме работы равняется:

N_eн=2πn_cнM_ен

Величина номинального крутящего момента М_ен служит ограничителем допускаемой мощности. Если же двигатель на ВРШ работает с постоянной частотой вращения (n=const), то в этом случае ограничительной характеристикой будет служить величина номинальной эффективной мощности (N_eн = const) в области режимов работы ГД от расчетного номинального (υ = υ_Г) до швартовного (v = 0).

При движении судна в балласте и при осадках меньше грузовой марки следует, очевидно, принимать в качестве ограничительной характеристики режим работы ГД при постоянном расчетном шаговом отношении винта (H/D)_p =const). Для этого режима работы при п = const эффективная мощность ГД будет меньше номинального значения N_ен.

Нанесение ограничительной характеристики на графике изменения полезной тяги при работе двигателя в режиме N_ен = const, H/D=var следует данные для построения этой границы взять из методики расчета предельно допустимой полезной тяги Р_е, приведенной в пп. 3.2.13, 3.2.14.

Можно также воспользоваться ограничительной характеристикой на паспортной диаграмме, соответствующей режиму работы ГД при N_ен = const. Для этого следует точки пересечения прямой N_ен = const с прямыми H/D=const перенести по вертикали на ходовую характеристику изменения Р_е в зависимости от H/D и определить точки пересечения на соответствующих прямых H/D. Проводя прямую через эти точки, получаем границу предельной тяги, достижимой при данных ГД и ГВ, для соответствующей скорости движения судна.

Если на диаграмму P_e=f₂ (v, H/D), нанести кривую сопротивления судна R=f₁(v), то можно определить нужное шаговое отношение ГВ и соответствующую скорость хода судна. При пересечении графика с границей предельной тяги определяется скорость полного хода и соответствующее ей шаговое отношение гребного винта.

Перенеся полученные точки пересечения кривых сопротивления и тяги при различных шаговых отношениях ГВ на диаграмму зависимости N_e =f₃(v, H/D), получаем значения требуемой мощности ГД для достижения соответствующей скорости судна и полезной тяги.

Зная границу предельной тяги и кривую сопротивления судна, можно определить буксировочные возможности судна. Тяга на гаке, которая может быть использована для буксировки объектов, равняется разности между максимальной полезной тягой и величиной сопротивления судна при данной скорости судна. Предельная тяга, равная сумме сопротивления судна и буксируемых объектов, позволяет определить достижимую скорость буксировки и соответствующие им мощность двигателя и нужное для этого шаговое отношение ГВ.

Режим работы ГД выше ограничительной характеристики по N_ен = const назначать нельзя.

Заводы-изготовители двигателей обычно предусматривают возможность кратковременного режима работы двигателя на максимальной мощности, превышающей на 10% номинальную мощность N_еmax =1,1 N_ен.

На режиме максимальной мощности, как правило, разрешается непрерывно работать не более одного - двух часов. Исходя из кубической зависимости изменения эффективной мощности двигателя N_e от частоты вращения вала при работе по винтовой характеристике» т.е. N_e = сп³, можно определить предельную частоту вращения вала n_max при максимальной мощности (перегрузочный режим работа главного двигателя) сп³_шах=1,1с п³_сн, откуда определяем величину п_тзх=1,03п_сн.

При этом перегрузочном режиме работы двигателя максимальный крутящий момент равен

Эти значения величин N_еmax и n_max можно нанести на паспортную диаграмму в качестве предельных ограничительных характеристик. При назначении этого режима работы всегда следует помнить, что, как и в случае ПУ с ВФШ, ПТЭ судовых дизелей предусматривают работу дизеля с перегрузкой только в исключительных случаях, также должны быть соблюдены требования заводов-изготовителей при работе на этом режиме.

При работе с перегрузкой должны быть соблюдены все требования заводской инструкции по эксплуатации в части допускаемых величин превышения мощности и частоты вращения, а также в части продолжительности работы дизеля в режиме перегрузки.