Особенности конструкции форсунки двигателей MAN&BW L-MC. Как расшифровываются марки дизелей, выпускаемых наиболее известными зарубежными фирмами? Судовой двигатель 6l фирмы бурмейстер и вайн

Выбор типа главной передачи и главного двигателя будем производит в комплексе. Подбор вариантов главного двигателя будем производить на основе расчетной эффективной мощности. Рассмотрим 3 дизеля:

Характеристики принимаемых ДВС.

Требуемая мощность одного ГД=кВт

Из таблицы видно, что наименьший удельный расход топлива у «МАН-Бурмейстер и Вайн S60MC», он является малооборотным, что допускает его работу на винт без использования понижающей передачи. Эти показатели увеличивают экономичность двигателя и упрощают процесс эксплуатации.

Подводя итог, принимаем в качестве варианта СЭУ, устанавливаемого на проектируемое судно, СДУ. В качестве главного двигателя и типа передачи принимаем МОД «МАН-Бурмейстер и Вайн» S60MC с прямой передачей и ВФШ. Для обеспечения требуемой мощности необходимо установить два таких двигателя.

Основные характеристики двигателя «МАН-Бурмейстер и Вайн» S60MC

Выбор количества валопроводов и типа движителя

Количество валопроводов выбираем из задания на курсовой проект в соответствии с количеством движителей. Проектируемое судно должно иметь два движителя. В качестве главных используются МОД с прямой передачей, поэтому принимаю решение установить две одновальные СДУ. Такая схема обеспечивает высокую живучесть и маневренные качества. При выборе типа движителя рассматривают преимущества и недостатки каждого из типов, целесообразность его применения на данном судне, первоначальную стоимость судна и эксплуатационные затраты. Установка с ВФШ проще и дешевле, удобнее в обслуживании, наиболее ремонтопригодна, по сравнению с ВРШ. Так же у ВРШ несколько меньший (на 1- 3 %), чем у ВФШ к.п.д. из-за большого диаметра ступицы, в которой размещается механизм поворота. Это определило широкое распространение установок с ВФШ на судах транспортного морского флота с установившимися режимами плавания: нефтеналивных, сухогрузных судах, лесовозах, углерудовозах, транспортных рефрижераторах, судах рыбопромыслового флота.

Применение винта регулируемого шага дает возможность быстрого перехода с переднего на задний ход улучшает маневренные качества судна.

Из выше сказанного следует, что для данного судна целесообразным будет применение ВФШ.

В составе отечественного флота имеется большое количество теплоходов с дизелями зарубежного производства .

Ведущими зарубежными фирмами, производящими судовые дизели, являются: «Бурмейстер и Вайн» (Дания), «Зульцер» (Швейцария), МАН (ФРГ), «Доксофорд» (Великобритания), «Сторк» (Нидерланды), «Гетаверкен» (Швеция), «Фиат» (Италия), «Пилстик» (Франция) и их лицензиаты. Дизели, построенные зарубежными фирмами, имеют свои обозначения.

В марках дизелей фирмы «Бурмейстер и Вайн» буквы обозначают: М - четырехтактный, V - двухтактный (второе V в конце марки V-образный), Т - крейцкопфный, F - судовой (реверсивный и главный нереверсивный серии MTBF), В - с газотурбинным наддувом, Н - вспомогательный. Число цилиндров указано перед буквами, диаметр цилиндров - за числом цилиндров, ход поршня - после букв. В крейц-копфных дизелях с наддувом модификация указана в середине буквенного обозначения цифрой 2 или 3.

Для дизелей, построенных фирмой «Бурмейстер и Вайн» после 1967 г., введены новые обозначения: первая цифра - число цилиндров, следующая за ней первая цифра - тип двигателя (К - двухтактный крейцкопфный); вторые цифры - диаметр цилиндров; следующая буква - обозначение модели (например, Е или F); последняя буква - назначение дизеля (например, F - судовой реверсивный для прямой передачи).

В дизелях фирмы «Зульцер» буквы обозначают: В - четырехтактный, Z - двухтактный, S - крейцкопфный, Т - тронковый, D - реверсивный, Н - вспомогательный, А - с наддувом, R - с управляемым выпуском, V - V-образный, G - с редукторной передачей, М -тронковый с коротким ходом поршня. Число цилиндров указано перед буквами, диаметр цилиндра - после букв. Некоторые дизели этой фирмы имеют сокращенное буквенное обозначение: у серии Z и ZV не проставляют буквы М, Н, А, а у серии RD - буквы S и А.
Обозначения в дизелях фирмы МАН: V - четырехтактный (второе V - V-образный), Z - двухтактный, К - крейцкопфный, G - тронковый, А - двухтактный без наддува или четырехтактный с низкой степенью наддува, С, D и Е - двухтактные с низкой, средней и высокой степенями наддува, L - четырехтактный с охлаждением наддувочного воздуха, Т - с наличием предкамеры, m - четырехтактный с наддувом без воздухоохладителя. Число цилиндров указано между буквами К и Z, числитель дроби-диаметр цилиндра, знаменатель - ход поршня. Заводы-лицензиаты фирмы МАН наличие наддува обозначают буквой А с цифровыми индексами: А3 и А5 - последовательно-параллельная система наддува с газотурбонагнетателями, работающими на газах соответственно с постоянным и переменным давлением.

Фирмой «Фиат» приняты такие обозначения: S и SS с наддувом первой и второй форсировки, Т - крейцкопфный с диаметром цилиндра до 600 мм (при D = 600 мм буква Т может отсутствовать), R - четырехтактный реверсивный, С и В - модификации дизеля. Первые цифры означают диаметр цилиндра, последующие - число цилиндров.

Дизели ГДР: D-дизель, V - четырехтактный, Z - двухтактный, К - с малым ходом поршня (S/D < 1,3), N -со средним ходом поршня (S/D > 1,3), первая цифра означает число цилиндров, вторая - ход поршня, см.

Воплощение в жизнь великих идей - дело времени. Но сами эти великие идеи всегда приходят внезапно. Или ночью, или по пьянке. Странно только, что колесо было изобретено раньше самогона…

Burmeister & Wain

Моим первым «подфлажным» пароходом оказался балкер «Галактик» греческой судовой компании. Это было в декабре 1991 года, когда развал торгового флота ЧМП только начинался. Работы на базовом флоте становилось все меньше для моряков, и вместе с тем попасть «под флаг» было еще не всем доступно. Еще плотно терлись о землю совдеповские хвосты принципа отбора: где по знакомству пролез, где и цифру отсыпал…
Я оказался в этой отборной гвардии совершенно случайно. Решение уже созрело, и оставалось зайти в кадры подписать заявление на перевод в «подфлажный» флот. Инспектор, конечно же, категорически отказал мне, мол, некому на танкерах работать. На выходе я заметил, что дверь в кабинет старшего инспектора (не помню фамилию, много их тогда развелось в переулке Нахимова), зав. кадрами плавсостава подфлажного флота открыта и секретарши в предбаннике нет. Я решился на необдуманный, но, как позже оказалось, правильный поступок и, постучавшись, попросил разрешения войти. В кабинете горела только настольная лампа, и в ее свете я увидел лицо занятого человека. Он снял очки.
- Я вас слушаю, молодой человек.
- Проблема у меня, хотел посоветоваться.
- У меня мало времени. Что у вас?
- Заяву написал, хочу под флаг…
- Давайте заявление. А где подпись инспектора?
- Так в том-то и дело, не хочет инспектор подписывать, не отпускает меня.
Пауза немного зависла. Взгляд прыгал с листа на меня и обратно. Рука надела на нос очки, плотно их притерла к переносице, и уже какой-то другой, твердый голос изрек:
- А мы с вами обойдемся и без его подписи! - рука размашисто утвердила на бумаге какую-то резолюцию, другая, порывшись в ящике стола, извлекла из его недр маленькую печать, и ее категорический хлопок перебросил меня в другой мир…

Первые сборы подфлажников были тут же, в кадрах тогда еще вроде бы ЧМП. Хотя многим в те дни уже было ясно, что эти три буквы тонут в трясине капиталистических обновлений. Но тогда моряка волновало другое - заработать денег. А кто чего там разваливает и кто окажется под развалинами - пустозвон сквозь сигаретный дым за кружкой помойного пива в забегаловке рядом с кадрами. Свое - оно как-то ближе и больней… Так вот, уже зная название судна, на которое мне предстояло лететь в составе сколоченного экипажа неизвестно куда и когда, я регулярно, три раза в неделю, в назначенное время посещал сборы. Вопросы, которые там решались, на первый взгляд были серьезными и актуальными, но при ближайшем рассмотрении оказалось, что это просто перекомплектовка, отсеивание неугодных и втискивание новых, нужных кому-то людей, но как зачастую выходило - совершенно ненужных именно на судах. Среди всех прочих было и немало действительно серьезных спецов с большим стажем и опытом работы на советских судах - как рядовых моряков, так и офицерского состава. Так я познакомился с двумя выдающимися личностями: Борисом Ивановичем Маслюком и Иваном Ивановичем Волковым. Старые сварщики-мотористы, обыкновенные работяги-моряки Боря и Ваня, которых я сразу же окрестил по типу судового главного двигателя - Бурмейстер и Вайн…

Старые штаны с новыми дырками

Панама встречала нас жарой, а где-то там дома скрипела зима. Привезли нас из аэропорта прямиком к Панамскому каналу, возле славного города с одноименным названием. Ждать подхода судна для смены экипажа предстояло несколько часов. Сразу же к нам прилипли местные маклаки (в простонародии - бизнесмены) со всякого рода навязчивыми предложениями купить их разношерстные товары. Среди прочего у них можно было найти и кое-что полезное. Например, водку.

Скуплена она была в количестве двух ящиков, в каждом из которых находилось по шесть двухлитровых бутылок под названием «ВОДКА БОЛШОЙ». И телевизоры. На такую роскошь я претендовать не мог, так как вылетел из Одессы с пустыми, а приземлился в Панаме с дырявыми карманами. Но кое у кого цифра в карманах еще громко похрустывала, и трое наших хорошо похмелившихся соратников категорически решили: надо брать! К ним, пошевеля мозгами и рассудив, что телевизор в каюте на время контракта является вещью первостепенной важности, примкнул непьющий Бурмейстер. Вайн скромно откололся, решив покупать телевизор по дороге домой после окончания контракта… а еще лучше - музыкальный центр.

Договорившись с маклаком, который на радостях скинул цену за опт с четырехсот до аж трехсот восьмидесяти долларов за единицу товара, наши мужи теперь уже полностью были готовы работать хоть год и хоть на чертовом корыте, которое будет плавать в кипящем масле. Аппараты проверили, воткнув по очереди вилки в розетку в какой-то засаленной, воняющей рыбой и старыми шлепанцами будке.

Покупки обмыли. В процессе ожидания подхода судна количество ящиков с водкой сократилось до полутора. Кто-то купил себе соломенную шляпу, которая уже минут через пять безответственно доверилась легкому ветерку…

Фигура из трех пальцев

Шел уже третий месяц контракта. Выполняя условия фрахта, судно бегало с грузом угля, руды или цемента, а порой и зерна из портов на Миссисипи, через Атлантику, на Гвинейский залив. Обратно в балласте снова на Штаты. В тропиках жара, а на судне не работает кондиционер. Тотальная экономия - компания зажимает запчасти, и мы на пару с Вайном разбираем, что-то придумываем, снова собираем… Поработает пару дней - и скиснет. Но нам не привыкать.
Однажды, выйдя из славного Гвинейского порта Конакри, мы в очередной раз двинули на Новый Орлеан. По международным требованиям перед выходом из таких веселых портов экипаж должен досмотреть все судно на предмет присутствия в разных дырах и щелях незаконных мигрантов и при нахождении оных сдать их властям. Досматривали как обычно, то есть не очень-то и внимательно. Да и за полчаса отведенного времени не сильно-то и досмотришь. Тут пару часов надо бы и фонарей побольше. В общем, на третьи сутки перехода откуда-то из трюма вылупились три клавиша. Здрассте, мол, мы вот тут пить очень хотим, да и пожрать бы не прочь. И темно у вас там!.. Напоили, хлеба дали, определили любезных в каюту с решеткой на иллюминаторе и под замок. В каюте той, как и положено - гальюн и умывальник. Но братья наши меньшие, верно, слыхом не слыхивали о чудесах быта и справляли нужду по углам каюты. На всех доступных членам экипажа языках, на пальцах рук и ног мы пытались объяснить, куда по нужде ходить следует, но дело это оказалось безнадежным, разве что пользовать наши крестники стали только один угол каюты из четырех. И то уже хорошо…

А в это время идет крутая переписка капитана с компанией по поводу присутствия на борту нежелательных элементов, имеющих намерение своим тайным вторжением подорвать экономику Соединенных Штатов. Из самой Америки приходят недовольные и категорические заявления о том, что вина за происшедшее возлагается на капитана и экипаж и что к компании будут применены штрафные санкции. Капитан, в свою очередь, собирает экипаж для разбирательства…

Капитана помню только фамилию: Мороков. О качествах мастера судить не буду - не мой уровень. Но профессионал, чувствовалось. А как человек - так все мы со своими лопнувшими шариками в голове и семейными проблемами. Своеобразный стиль разговора - ускоренно-заикающийся, а в нервозной или напряженной обстановке его порой можно было и не понять, приходилось прислушиваться.
- Так вот, собрал капитан Мороков народ для расправы. Сидит за столом, красный как буряк, слюной брызжет, кулаком по столу в такт резаным словам стучит:

К-компания штраф, ш-штраф за этих п-пассажиров платить должна! Из-за вашей х-халатности! Сc-то пи-пийсят тыщ до-доларов платить!.. - в это время сидящий в первом ряду собрания Бурмейстер с напряжением, приставив ладонь рупором к уху, вслушивается в тарабарщину Морокова.

Лицо его из состояния полного непонимания постепенно переходит к сосредоточению, потом брови медленно сдвигаются, одна приподымается и растягивается по лбу… - И ч-что прикажете с вами делать?! Это же с-сто пийсят ты-ты-щ дола-долларов! П-платить из-за вас!..
…дотарабанить капитан так и не успел. Со своего места внезапно вскочил Бурмейстер и дрожащим гневно-истерическим голосом заорал:

Это что, я свои сто пятьдесят долларов платить должен?!. На! - и под носом у Морокова образовалась круто свернутая рабочей рукой огромная фига!..
Пока успокоили Бурмейстера, объяснив ему, что по чем и о чем вообще речь идет, пока пришел в себя обалдевший Мороков, пока отгрохотал смех в салоне, прошло какое-то время. Ни о каком собрании дальше речи уже не могло быть. Глуховат был Борис Иваныч. Да и скуповат - уж это было!

Маркировка используется для условного обозначения типа двигателя и выполняется на дизелестроительных заводах. Условные буквенные обозначения отдельных характеристик дизелей, применяемых в России и Украине, в Германии и других странах, приведены в таблице 5.1. В каждой стране применяется свое обозначение двигателей.

В соответствии с государственным стандартом обозначение двигателей состоит из цифр, указывающих число цилиндров, и буквенных обозначений характеристик двигателя, после которых дробью показаны диаметр цилиндра и ход поршня (в сантиметрах).

Например, обозначение 64Н18/22 расшифровывается так: шестицилиндровый, четырехтактный, с наддувом двигатель с диаметром поршня 180 мм и ходом поршня 220 мм.

Марка 6ДКРН 74/160 обозначает: шестицилиндровый, двухтактный, крейцкопфный, реверсивный, с наддувом, с диаметром цилиндра 740 мм и ходом поршня 1600 мм.

Таблица 5.1 Условные обозначения характеристик двигателей.

В то же время дизели некоторых отечественных заводов имеют особую маркировку. В Германии в маркировку двигателей входят тактность, число цилиндров и ход поршня. Например, двигатель 6VD24 расшифровывается как шестицилиндровый нереверсивный четырехтактный дизель с ходом поршня 240 мм. При наличии наддува, а также если дизель реверсивный дополняются буквы А и U. Например, 8NVD – 48 AU.

На учебном судне института в качестве главного установлен дизель 6NVD26-A-3(шестицилиндровый, нереверсивный, четырехтактный дизель с газотурбинным наддувом, ходом поршня 260 мм, 3-й модификации), а в качестве вспомогательных – два дизеля 64 12/14.

Типы СЭУ с ДВС.

Судовые энергетические установки с ДВС классифицируются по целому ряду признаков.

По числу гребных валов: одновальные; двухвальные; трехвальные и т.д.

По способу передачи мощности от дизеля к гребным винтам:

С жесткой передачей без изменения частоты вращения (гребной винт вращается с частотой вращения коленчатого вала главного двигателя);

С гибкой передачей (с помощью гидромуфт, электромагнитных муфт; гидротрансформаторов);

С электрической передачей – дизели работают на генераторы, а гребные винты приводятся в действие от гребных электродвигателей (ГЭД);

С гидропередачей, обеспечивающей гидрореактивную движущую силу (на судах с водометными движителя).

По числу двигателей , работающих на каждый гребной вал: одномашинные – на каждый гребной вал работает один главный дизель; многомашинные – на каждый гребной вал работают два и более главных двигателей, передающих свою энергию вращения на гребной вал через один общий редуктор.

По типу применяемых двигателей :

Однотипные, когда используются однородные типы двигателей;

Комбинированные – используются несколько типов главных двигателей (например, дизели и газовые турбины и т.п.).

По типу движетеля: с гребным винтом фиксированного шага (ВФШ); с гребным винтом регулируемого шага (ВРШ); с противоположно вращающимися соосными гребными винтами; с водометными движителями; с крыльчатыми движителями.

Современные мощные главные двигатели выполняются с наддувом и струйным распылением топлива. Четырехтактные дизели выполняются тронковыми, двухтактные – тронковыми и крейцкопфными, а также с противоположно движущимися поршнями и несколькими коленчатыми валами.

Главные судовые дизели классифицируются по ряду признаков.

1. По назначению:

Всережимные, обеспечивающие все скорости судна от самой малой до полной;

Ускорительные (форсажные), обеспечивающие полные и близкие к полным хода при кратковременном использовании;

Маршевые (экономического хода), обеспечивающие длительный экономический ход.

2. По конструктивному исполнению:

Рядные с вертикальным расположением цилиндров четырехтактные с числом цилиндров от 6 до 12 и двухтактные с числом цилиндров от 5 до 12;

V-образные с числом цилиндров от 8 до 20;

X-образные с числом цилиндров от 16 до 32;

Звездообразные с числом цилиндров от 42 до 56;

Двухрядные – по существу два дизеля, соединенных общим картером, рамой и зубчатой передачей;

D-образные двухтактные с противоположно движущимися поршнями с числом цилиндров от 9 до 18.

3. По реверсивности: нереверсивные с реверсивными муфтами или с реверс-редукторами; реверсивные.

4. По массовым и габаритным характеристикам, скоростному режиму и ресурсу:

Малооборотные тяжелые;

Среднеоборотные;

Быстроходные средней удельной массы;

Быстроходные легкие.

Рассмотрим более детально указанные типы дизелей и сравним их.

Малооборотные тяжелые дизели являются в основном двухтактными с клапанной или петлевой продувкой. Они отличаются высокой удельной массой (до 55 кг/кВт), большими габаритами и низкой частотой вращения коленчатого вала. Такие дизели применяют для прямой передачи мощности на гребные винты крупнотоннажных морских судов (танкеров, сухогрузов, рудовозов и др.). Ведущие западные фирмы создали ряд дизелей этого класса с числом цилиндров от 6 до 12, мощностью 30-35 тыс. кВт. Например, дизели фирмы МАН-Бурмейстер и Вайн. К таковым относится дизель 60МС. Это двухтактный крейцкопфный реверсивный с прямоточно-клапанной продувкой и турбинным наддувом.

Среднеоборотные дизели получили широкое распространение в качестве главных дизелей СЭУ. Это четырехтактные двигатели с высоким давлением наддува, числом цилиндров от 6 до 20 при рядном или V-образном расположений цилиндров, частотой вращения коленчатого вала 350…550 об/мин. Такая частота вращения коленчатого вала, как правило, не позволяет устанавливать прямую передачу на гребной винт. Поэтому применяются редукторные передачи, соединяемые с дизелем упругими муфтами. Ресурсы дизелей и передач отвечают высоким требованиям морского флота. Причем суммарная масса дизель-редукторного агрегата в 2,0…2,5 раза меньше малооборотных тяжелых дизелей.

На различных судах в качестве главных двигателей широко применяются среднеоборотные дизели фирм: «МАН-Бурмейстер и Вайн», «Зульцер», «Пилстик», «МаК» и др. Они, как и малооборотные дизели эксплуатируются на тяжелых сортах топлива. Примером могут служить среднеоборотные дизели <40/54 фирмы «СЕМТ Пилстик», а также дизели фирмы «МаК» серии М601.

Высокооборотные (быстроходные) дизели средней удельной массы. Это дизели рядной и V-образной конструкции мощностью 740…4500 кВт при частоте вращения 750…1500 об/мин. Такие дизели применяются на судах ограниченного водоизмещения (буксирах, небольших танкерах, морских траулерах, речных судах) и в качестве главных дизель-генераторов на судах с электродвижением.

Быстроходные легкие судовые дизели сложной конструкции V-, X-, H-образные или звездообразные. Их изготавливают при широком использовании алюминиевых сплавов для получения минимальной массы. Они применяются на наиболее быстроходных судах, требующих развития высокой скорости в легких энергетических установках. Например, на судах с подводными крыльями мощность серийных дизелей этого типа достигает 3700 кВт. Они отличаются малыми размерами диаметра и большим числом цилиндров (12…56). Этот тип двигателей обладает наименьшим ресурсом и в этом их основной недостаток.

5.3.1 Дизельные установки с малооборотными двигателями.

Компоновка, масса, габариты и стоимость установки зависит в основном от характеристик главного двигателя, а малооборотные дизели имеют большие размеры и массу. Поэтому они размещаются в средней части машинного отделения. Чаще всего такие дизели применяются в одновальных установках с размещением в диаметральной плоскости судна параллельно основной плоскости или с незначительным отклонением от линии гребного вала.

Реже встречаются двухвальные установки, а в практике судостроения известен случай строительства трехвального контейнеровоза (Япония) с малооборотными дизелями фирмы «Мицубиси». На этом судне установлено два дизеля эффективной мощностью 18,5 мВт по бортам и один дизель эффективной мощностью 26 мВт – по диаметральной плоскости.

Следует иметь в виду, что многовальная установка во многом уступает одновальной по массе, габаритам, сложности, капитальным затратам, затратам на обслуживание и др. Во многих случаях многовальную установку с малооборотными дизелями не всегда можно считать оправданной, тем более, что в настоящее время максимальная мощность таких дизелей составляет 70 мВт при высокой экономичности. Например, дизели фирмы «Зульцер» типа RTA в 12-ти цилиндровом исполнении.

Таким образом, наиболее эффективны одновальные установки с малооборотными дизелями.

5.3.2 Дизель-редукторные установки со среднеоборотными и высокооборотными двигателями.

Такие установки занимают второе место по распространенности и применяются на морских судах транспортного, технического, вспомогательного и промыслового флота, а также на судах смешанного плавания (река-море) и на речных судах.

Число оборотов коленчатого вала среднеоборотных дизелей (250…750 об/мин) превышает допустимые обороты гребного винта и поэтому в состав такой дизельной установки включаются передачи мощности (механические, гидравлические или комбинированные).

Совокупность установленных на общей фундаментной раме главных двигателей и передач, соединительно-разъединительных или пружинных муфт называется дизель-редукторным агрегатом.

К передачам, как правило, присоединяются один или два валогенератора, что усложняет схему установки, но дает выигрыш в экономии топлива для выработки электроэнергии при работе главного двигателя. Такое решение также позволяет уменьшить количество дизель-генераторов судовой электростанции и экономить ресурс.

Редукторы и соединительно-разъединительные муфты увеличивают массу (на 25…60%) и габариты (на 30…50%) дизель-редукторной установки. Однако, в целом, они в 1,2…2 раза меньше, нежели установки с малооборотными дизелями. Габариты дизель-редукторного агрегата практически не отличаются от габаритов установки с малооборотным дизелем. Однако, последний в два раза выше.

Незначительная высота среднеоборотных дизелей позволяет использовать их на судах, которые перевозят длинномерные грузы и на которых необходимы палубные проезды для колесной техники (например, суда с горизонтальной грузообработкой).

Конструктивно главные установки со среднеоборотными дизелями и механическими передачами бывают одно-, двух-, трех- и четырехмашинными, которые присоединяются к одному редуктору. Такие СЭУ бывают одно- и многовальными.

По сравнению с установками с малооборотными двигателями, рассматриваемые установки имеют ряд преимуществ:

Машинное отделение судна со среднеоборотными дизелями может иметь меньшую высоту, а сама ГЭУ – меньше массу и габариты;

Наличие редуктора позволяет использовать двигатели и гребной вал при частичных оборотах, что отвечает наибольшему КПД винта;

Эксплуатационные характеристики установки выше за счет того, что при снижении скорости хода судна отдельные двигатели можно остановить, а оставшиеся в работе используются более эффективно;

Неисправность одного из двигателей не приводит к остановке судна, а возможность отключения неисправного двигателя позволяет выполнить его ремонт во время рейса.

Следует отметить и недостатки установок со среднеоборотными двигателями по сравнению с установками с малооборотными:

Ресурс среднеоборотного дизеля значительно ниже;

Из-за затрат энергии в редукторе и муфтах механический КПД меньше;

Более сложна эксплуатация из-за большого количества цилиндров дизелей;

Эти установки имеют повышенный уровень шума, что заставляет принимать дополнительные меры по шумоизоляции, а это ведет к удорожанию установки.

Установки с высокооборотными дизелями применяются на рыболовецких сейнерах речного флота, портовых буксирах, судах обеспечения, катерах, судах на подводных крыльях и на воздушной подушке. К этому классу относятся двигатели с частотой вращения коленчатого вала выше 750 об/мин. Поэтому в состав энергетической установки применяется понижающая передача на движители. Как правило, применяется механические, гидравлические, гидромеханические и электрические передачи.

Высокооборотные дизели имеют меньше массогабаритные показатели, чем среднеоборотные, меньшую стоимость и высокую ремонтопригодность. Однако они уступают среднеоборотным экономичностью, ресурсом и требуют использования легкого (дизельного) топлива.

Высокооборотные дизели широко применяются в установках с электропередачей. Это позволяет создавать компактные энергетические установки, так как дизель-генераторы можно размещать в любом месте судна, включая платформы и верхнюю палубу. При наличии условий передачи мощности на гребной винт в таких установках можно обойтись без валопровода.

СЭУ со среднеоборотными и высокооборотными дизелями отличаются между собой разнообразием конструктивных и компоновочных решений, которое определяется в большей степени типом и назначением судов. У них чаще, чем в установках с малооборотными дизелями, применяются навешанные вспомогательные механизмы (электрогенераторы, компрессоры воздушные, насосы топливные, масляные, охлаждения, осушительные, противопожарные), а это упрощает компоновку систем и уменьшает нагрузку на судовую электростанцию. В то же время навешанные механизмы (в большом количестве) могут снизить надежность и ремонтопригодность установки.

В соответствии с требованием Регистра, реверс дизеля должен осуществляться за 12 секунд. Изменение направления вращения двигателей обеспечивается изменением фаз воздухо и газораспределения и моментов топливоподачи. В 4-тактных двигателях реверс осуществляется с помощью 2-х комплектов кулачных шайб воздухо, топливо и газораспределения, которые перемещаются в осевом направлении вместе с распределительным валом. Аналогичное решение применяла фирма МАН в своих 2-тактных дизелях.

Фирма Зульцер

Применяет для реверса 2-тактных ДВС одни комплект кулачных шайб. Реверс осуществляется до пуска двигателя путем разворота распределительного вала на требуемый угол относительно коленчатого вала с помощью специального сервомотора.

В двигателях фирмы Бурмейстер и Вайн валик воздухораспределителя имеет 2 комплекта кулачков и при реверсе перемещается в осевом направлении. Вал топливо и газораспределения в малооборотных двигателях старой конструкции имел один комплект шайб и реверсировался после того, как двигатель начинал вращаться на противоположный ход (коленчатый вал как бы разворачивался относительно распределительного вала).

В двигателях 4-й модификации фирма Бурмейстер и Вайн перешла на реверс распредвала по тому же принципу, что и Зульцер. В наиболее распространенных современных двигателях ряда МС фирмы MAN - B&W распределительный вал вообще не реверсируется; вместе с реверсом воздухораспределителя изменяются лишь моменты топливоподачи путем перемещения серьги толкателя ТНВД с помощью сервомотора индивидуально на каждый цилиндр.

Успешность реверсирования и запуска двигателя на задний ход зависит от того, с какого режима работы требуется реверс. Если при маневрировании скорость судна близка к 0, двигатель работает малым ходом или даже остановлен, то реверс не вызывает затруднений. Реверсирование со среднего или полного хода является особо сложной и ответственной операцией, поскольку обычно связано с аварийной ситуацией. Сложность возрастает тем в большей степени, чем больше водоизмещении и скорость хода судна.

При необходимости реверса с полного хода (точка 1 на рис. 3) отключается подача топлива в цилиндры. При этом движущий момент становится равным 0, частота вращения довольно быстро - за 3-7 секунд - падает до n = (0,5-0,7)n н . Уравнение движения в этот период имеет вид:

I (d ω / d τ) = M В + M Т (№ 2)

• где ℑ (dω/dτ) - момент от сил инерции;
• M В - момент, развиваемый винтом;
• M Т - момент от сил трения.

Гребной винт вращается за счет сил инерции валопровода и двигателя и создает некоторый положительный упор. При некоторой частоте вращения момент и упор винта становятся равными нулю, хотя винт продолжает вращаться в прежнем направлении (точка 2 рис. 3). При дальнейшем снижении частоты вращения упор становится отрицательным, винт начинает работать как гидротурбина за счет инерции корпуса судна. Уравнение движения в этот период имеет вид:

I (d ω / d τ) + M В — M Т (№ 3)

Дальнейшее снижение частоты вращения обеспечивается за счет момента от сил трения M Т и снижения скорости движения корпуса судна (уменьшения момента M В ). Двигатель остановится, когда правая часть приведенной выше зависимости станет равна ее левой части (точка 3 на рис. 3). При этом скорость судна обычно снижается до 4.5-5.5 узлов. Для достижения этого момента требуется длительное время (от 2 до 10 минут), которое порой отсутствует. Поэтому приходится прибегать к остановке валопровода с помощью “контрвоздуха”, подаваемого в цилиндр через пусковые клапаны.

Рис. 3 Кривые действия винта при торможении контрвоздухом с полного (пх) и среднего (сх) хода

Порядок реверса при контрвоздухе

1. После выключения подачи топлива рычаг реверса переводят из положения “вперед” в положение “назад”, хотя коленчатый вал продолжает при этом вращаться вперед, распределительный вал реверсируется;
2. В районе точки 2 (рис. 3) в цилиндр начинает подаваться пусковой воздух, при этом двигатель тормозится, т.к. подача воздуха приходится на линию сжатия;
3. После остановки двигатель раскручивается на воздухе в направлении “назад” и переводится на топливо.

Если при нормальном пуске подача воздуха в цилиндр осуществлялась на линии расширения от углов φ В1 = 0 до φ В2 = 90° пкв после ВМТ, то при подаче контрвоздуха геометрические моменты воздухоподачи меняются на противоположные. Воздух начинает поступать в цилиндр на линии сжатия за 90° пкв до ВМТ и заканчивает поступать в районе ВМТ. При этом действительные моменты воздухоподачи и эффективность торможения контрвоздухом зависят от конструкции пусковых клапанов цилиндров.

Если тарелка пускового клапана имеет тот же диаметр, что и поршень управления, то клапан закроется при достижении давления в цилиндре Р Ц примерно равном давлению Р В в пусковой магистрали (рис. 4).

а) п р и D у = D к л;

б) п р и D у = 1 , 73 D к л

Это происходит намного раньше геометрического конца подачи воздуха в цилиндр. При этом воздух, оставшийся в цилиндре, будет сжиматься и продолжать затормаживать двигатель. В районе ВМТ часть воздуха стравится в атмосферу через предохранительный клапан. Количество стравленного воздуха - небольшое, учитывая небольшое сечение предохранительного клапана. При дальнейшем движении поршня, когда он пройдет ВМТ, сжатый воздух расширяется и продолжает раскручивать дизель. Таким образом, если двигатель остановится до прихода поршня в ВМТ, то торможение контрвоздухом будет эффективным, если не остановится - контрвоздух неэффективен. Такая картина торможения контрвоздухом наблюдается в малооборотных двигателях фирмы МАН.

Если площадь управляющего поршня больше тарелки клапана (двигатели Бурмейстер и Вайн, Зульцер), то для закрытия клапана требуется гораздо большее давление в цилиндре (рис. 4). Клапаны открываются при торможении контрвоздухом на ходе сжатия, и после достижении давления Р Ц - P В воздух из цилиндра начинает перетекать при высоком давлении в пусковую магистраль. Поршень совершает работу выталкивания на линии сжатия.

Пусковой клапан закрывается в соответствии с геометрическим моментом воздухонодачи. При таком клапане работа сжатия оказывается гораздо больше работы расширения, эффект торможения контрвоздухом хороший. Воздух, выталкиваемый из цилиндра в пусковую магистраль, поступает в соседний цилиндр, что уменьшает расход пускового воздуха. При таком типе пусковых клапанов снижается выбег судна за счет более скорого запуска дизеля на задний ход.

При реверсе с полного хода двигатель обычно передерживается на воздухе - для гарантии запуска в противоположном направлении. Этого делать не надо - необходимо лишь при переводе на топливо топливную рейку поставить на большую подачу.