книги из ГПНТБ / Брук М.А. Инженерные основы эксплуатации корабельных дизелей учебник
.pdf
М. А. 6РУК
ш
ИНЖЕНЕРНЫЕ ОСНОВЫ ЭКСПЛУАТАЦИИ КОРАБЕЛЬНЫХ Д И ЗЕЛЕЙ
Утвержден Начальником военно-морских учебных заведений в качестве учебника
для высших военно-морских инженерных училищ
ВОЕННОЕ ИЗДАТЕЛЬСТВО МИНИСТЕРСТВА ОБОРОНЫ СССР
М О С К В А — 1 9 6 8
УДК 623.85(0?)
Брук М. А.
Инженерные основы эксплуатации корабель ных дизелей. М., Военное издательство, 1968.
480с.
Вкниге рассматриваются: режимы работы и эксплуата ционные свойства корабельных дизелей; нагрузка и напря женность дизелей в различных условиях эксплуатации; спо
собы оценки и ограничения нагрузки; влияние метеорологи ческих условий на работу дизеля; режимы пуска, прогрева, охлаждения и смазки; взносы и неисправности дизелей, а также вопросы организации повседневной эксплуатации.
Книга предназначена в качестве учебника для курсан тов высших военно-морских инженерных училищ, специали зирующихся по дизельным энергетическим установкам, и может быть полезным пособием для корабельных инжене- ров-мехаииков.
ПРЕДИСЛОВИЕ
Сложность конструкции, высокая степень форсировки и напряженности современных дизелей требуют от ин- женера-механика не только усвоения традиционного пе речня действий, предусмотренных Инструкцией по экс плуатации, ио и умения с научных позиций подходить к решению сложных и многообразных проблем, которые возникают в повседневных и боевых условиях.
Выполнение этого требования возможно, если инже нер-механик понимает сущность процессов и явлений, происходящих в двигателе; знает его эксплуатационные свойства и характер их,изменения под воздействием раз личных факторов; умеет выбирать оптимальные с точки зрения надежности и экономичности режимы работы; в состоянии научно обоснованно организовать весь комп лекс мер и действий, который составляет содержание эксплуатации дизельной энергетической установки на корабле. Все это учитывалось при написании учебника.
Наряду с практическими вопросами обслуживания корабельных дизелей в учебнике рассматриваются тео ретические вопросы, 'знание которых необходимо для усвоения принципов эксплуатации.
В первой главе рассматриваются основные особенно сти н эксплуатационные свойства корабельных дизелей (мощность, экономичность, надежность, срок службы, приемистость, устойчивость режима работы, шумность, вибрации и др.). Особое внимание уделено проблеме на дежности, показателям надежности, методикеучета и
оценкинадежности н срока службы корабельного ди зеля.
Вторая глава — самая большая по объему — охваты вает вопросы, связанные с изменением нагрузки и на-
1* 3
пряжепности дизелей п различных условиях эксплуата ции и на разных режимах работы, а также способы оценки и ограничения нагрузки, в том числе в случаях отключения части цилиндров и при выходе из строя
агрегатов наддува.
Сущность влияния температуры, давления и влаж ности атмосферного воздуха на эксплуатационные пока затели корабельного дизеля и методика определения до пустимого режима работы при изменении метеорологи ческих условии изложены в третьей главе.
В четвертой, пятой, шестой й седьмой главах рас сматриваются режимы пуска, прогрева, охлаждения и смазки.
Ввосьмой главе изложены требования к топливу, влияние физико-химических свойств топлива на работу двигателя, особенности эксплуатации дизелей на серни стых и тяжелых топливах и основные положения по об служиванию топливной системы.
Вдевятой главе рассмотрены вопросы износа дета
лей двигателя.
Вдесятой главе изложены необходимые сведения по организации повседневной эксплуатации, регулировке, испытанию после ремонта и консервации дизеля.
Впоследней главе рассмотрены причины, способы обнаружения и предотвращения неисправностей кора бельных дизелей. Строгая регламентация объема книги не позволила изложить все вопросы одинаково полно. При подготовке учебника к изданию автор вынужден был некоторые материалы исключить, а отдельные во просы изложить конспективно.
Считаю своим долгом выразить признательность про
фессорам О. К. НАЙДЕНКО, Л. К. ВАСИЛЬЕВУ, до центам А. В. СУЛОЕВУ, Б. М. ГЕНЗЕЛЕВУ, И. И. ГАВРИЛЮКУ, А. В. СИГАРУ и коллективу кафедры ДВС ЛВВМИУ за помощь, советы и. критические замечания, высказанные при рецензировании рукописи.
Г л а в а I
ОСОБЕННОСТИ, РЕЖИМЫ РАБОТЫ И ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЕ СВОЙСТВА КОРАБЕЛЬНЫХ ДИЗЕЛЕЙ
§ 1. ОСОБЕННОСТИ И РЕЖИМЫ РАБОТЫ КОРАБЕЛЬНЫХ ДИЗЕЛЕЙ
Эксплуатация любого двигателя предусматривает не обходимость учета особенностей его взаимодействия со всей энергетической системой, элементом которой он является. Работу корабельного дизеля следует оценивать с учетом его взаимодействия с пропульсивным комплек сом корабля, специфических режимов работы, вытекаю щих из назначения и боевого использования корабля, конструктивных особенностей двигателя и функций, вы полняемых им в общем комплексе энергетической уста новки. Очевидно, что разнообразие корабельных дизель ных энергетических установок вызывает и разнообразие особенностей работы дизелей.
Рассмотрим наиболее характерные особенности ра боты главных дизелей на корабле.
1. Двигатели работают на корабле в широком диапа зоне изменения нагрузок. и чисел оборотов для обес печения ходов корабля от самого малого до полного.
2. Работа двигателя в условиях качки корабля со значительными кренами и дифферентами связана с ко лебанием нагрузки, числа оборотов, параметров рабоче го процесса, механических и тепловых напряжений де талей, нарушением нормальных условий смазки и ус корением износа.
5
3.При маневрировании корабля неизбежны частые смены режимов работы, что влечет за собой повышенные напряжения в основных деталях дизеля.
4.При данной неизменной скорости корабля нагруз ка двигателя может быть различной в зависимости от состояния моря, силы и направления ветра, степени чи стоты поверхности корпуса, осадки корабля, положения вертикального руля, степени парциалыюсти использова ния двигателей в миоговальиых и многомоторных уста новках, типа движителя, величии параметров, харак теризующих внешние условия. Таким образом, при под держании числа оборотов в допустимых пределах дви гатель может оказаться перегруженным вследствие «утяжеления» характеристики гребного винта или из менения внешних условий.
5.Особенности конструкции систем воздухоснабжеимя и выпуска на кораблях приводят к работе дизелей
с повышенным противодавлением на выпуске и разреже нием перед впускными органами. На подводных лодках это вызвано наличием системы РДП. На надводных ко раблях противодавление возрастает в случае выпуска отработавших газов под воду или вследствие повышен ных сопротивлений выпускной и впускной систем.
6.Компактное размещение дизелей и вспомогатель ных механизмов в корабельных отсеках порождает стес ненные условия обслуживания и ремонта, совершенно отличные от условий эксплуатации стационарных уста новок или установок на коммерческих судах.
7.Необходимость обеспечения работы дизелей в бое
вых условиях, при наличии повреждений, при выходе из строя одного или нескольких цилиндров многоци линдрового двигателя, при выходе из строя турбоком прессора четырехтактного двигателя, измерительных приборов, вероятность вынужденного использования двигателей с перегрузкой в условиях боевого воздейст вия противника — все это предъявляет повышенные тре бования к обеспечению надежности и живучести кора бельного дизеля.
8.На корабле всегда есть опасность попадания воды
вдвигатель. Особенно велика эта опасность на подвод ных лодках в режиме РДП, при использовании двига теля для продувания цистерн главного балласта и при
6
Дййжеиии в полном подводном положении. Попадание воды в цилиндры может привести к тяжелым авариям.
На кораблях различного назначения дизели исполь зуются для обеспечения движения корабля (главные двигатели) или для приведения в действие электроге нераторов и вспомогательных механизмов (вспомога тельные двигатели).
В энергетической установке с электродвижением главные двигатели используются для привода генера торов, а гребной винт приводится во вращение электро двигателем. В этом частном случае должна быть обес печена стабильность числа оборотов коленчатого вала главного двигателя вне зависимости от внешней на грузки, определяемой числом оборотов гребного винта. Условия и режимы работы главного двигателя в этом случае подобны условиям работы вспомогательных дви гателей. Основным показателем, характеризующим ра бочее состояние любого корабельного дизеля, является режим его работы.
Р е ж и м р а б о т ы д и з е л я определяется нагруз кой, числом оборотов, параметрами теплового состоя ния и внешних условий, а также характером их изме нения.
Н а г р у з к а |
д и з е л я оценивается величинами кру |
тящего момента |
или среднего эффективного давления. |
Т е п л о в о е с о с т о я н и е дизеля в условиях эксплуа тации оценивается температурами смазочного масла, ох лаждающей воды и выпускных газов. Внешние усло вия работы дизеля характеризуются величинами давле ния, температуры и влажности воздуха перед впуск ными органами и противодавления на выпуске.
В случае если один из параметров, которыми ха рактеризуется режим работы, рассматривается как основной, а другие полагаются неизменными или исклю чаются из рассмотрения, применяют уточняющие поня тия, как, например, нагрузочные режимы (режимы изме нения нагрузки при постоянном числе оборотов), ско ростные режимы (режимы работы при переменном числе оборотов).
•Иногда в понятие «режим работы» вкладывают так же наиболее типичные особенности работы двигателя, связанные либо с характером распределения энергии по потребителям, либо с условиями маневрирования ко
.7
рабля. Отсюда режимы: «винт-зарядка», «винт-расход» и т. д.
Все многообразие режимов работы двигателя на ко рабле можно разделить на установившиеся и неустановпвшиеся.
У с т а н о в и в ш и е с я ре ж и м ы характеризуются постоянством нагрузки, числа оборотов и теплового со стояния двигателя с течением времени его работы.
Установившийся режим работы главного двигателя возможен лишь в том случае, если при поддержании заданного числа оборотов остаются неизменными внеш ние условия, состояние моря, характеристики гребного винта, режимы смазки и охлаждения двигателя, осадка корабля и положение руля.
Для дизель-геператора необходимые условия обеспе чения установившегося режима работы ограничиваются постоянством нагрузки, оборотов, внешних условий, ре жимов смазки и охлаждения.
Н е у ст а и о в и в ш и е с я р е ж и м ы характеризуют ся изменением с течением времени теплового состояния двигателя и параметров рабочего процесса вследствие непостоянства нагрузки и числа оборотов или вследст вие других причин, нарушающих тепловое равновесие.
Главные двигатели работают в иеустаповившемся ре жиме при волнении моря, страгпваним, разгоне и цир куляции корабля.
Дизель-генераторы работают в пеустановпвшемся ре жиме при сбросах и резком увеличении нагрузки.
К неустаповивщимся относятся так называемые пере ходные режимы, когда происходит переход от одного установившегося режима к другому.
Режимы пуска и прогрева следует также относить к неустановившимся, так как в самой их природе заложе
на неизбежность тепловой нестационариости.
В соответствии с особенностями работы корабельные дизели должны обладать определенными эксплуатаци онными свойствами, совокупностью которых оценивает ся совершенство двигателя.
К основным эксплуатационным свойствам корабель ных дизелей можно отнести мощность, экономичность, надежность, срок службы, готовность к действию, устой чивость режима работы, диапазон рабочих оборотов, ма невренные качества, уровень шумности и вибростойкостн.
8
§ 2. МОЩНОСТЬ
Изменение мощности главного двигателя, как уже указывалось, определяется характеристикой винта, по этому агрегатная мощность двигателя
|
Ne = |
EPS |
|
Rv |
( 1) |
|
|
Г|Т|вТ,и1)рОДzi |
75 V, Т1ВТ|Пт1Усд■ |
||||
где EPS — буксировочная мощность; |
|
|||||
R |
— полное сопротивление корабля, равное сумме |
|||||
v |
эффективных упоров гребных винтов ЕР, кгс; |
|||||
— скорость движения корабля, м/сек\ |
|
|||||
ц |
— лропульсивный к. п. д. гребного винта'; |
|||||
Щ) |
— к. п. д. валопровода без учета передачи; |
|||||
Tin |
— к.п.д. |
передач |
от |
двигателя до |
гребного |
|
|
винта; |
|
|
|
||
т)ред — к.п. д. редукторов, установленных между дви |
||||||
|
гателем и гребным винтом; |
|
||||
z |
— число гребных винтов на корабле; |
|
||||
L |
— число двигателей, работающих иа один греб |
|||||
|
ной вал. |
(1) |
и учитывая, что сопро |
|||
Исходя из |
зависимости |
|||||
тивление R = |
сот |
(здесь с — постоянная винта) |
при по |
|||
стоянных значениях г), r|n, Tin, Црод и прямо пропорцио нальной связи скорости корабля с числом оборотов
гребного винта, |
изменение мощности главного двига |
||||
теля выражается |
степенной зависимостью |
||||
|
Nei |
|
т |
т |
|
|
|
|
п \ |
||
|
Nt*2 |
V.) |
|
(2) |
|
|
|
|
|||
где т |
— показатель степени винтовой характеристики; |
||||
п |
— число оборотов. |
|
|
||
Так как Л',. = /1\реп = |
A2Meii, то |
|
|||
|
|
|
мп |
{ >ч |
|
|
|
Рев ~ м е2~ \ у п2 |
(3 ) |
||
Здесь Аи А2— постоянные для данного двигателя коэффициенты. Применительно к главным корабельным дизелям можно примять следующую градацию мощно стей.
9