- •Тема 1. Общие сведения и понятия о гребных электрических установках
- •1.1. Виды и типы гребных установок
- •1.2. Схемы применяемых гребных установок
- •1.3. Требования к гэу. Достоинства и недостатки гэу.
- •1.4. Классификация гэу
- •Тема 2. Общая характеристика судовых движителей
- •2.1.Сопротивление воды движению судна
- •Принцип действия и типы судовых движителей
- •Характеристики гребного винта
- •Тема 3. Специальные характеристики гребного винта
- •Реверсивная характеристика
- •Характеристики гребных винтов ледоколов
- •3.3. Изменение момента сопротивления гребного винта под влиянием качки судна
- •Гребные винты регулируемого шага
- •Тема 4. Тепловые (первичные) двигатели гэу и их характеристики
- •4.1. Дизели и их внешние характеристики
- •4.2. Регуляторная характеристика дизеля
- •4.3. Паровые турбины и их особенности
- •4.4. Газовые турбины и их особенности
- •4.5. Использование атомной энергии
- •Тема 5. Системы возбуждения генераторов и электродвигателей гребных установок
- •5.1. Системы возбуждения машин в гэу
- •5.2. Трехобмоточные возбудители
- •5.3. Машины постоянного тока в качестве возбудителей
- •5.4. Магнитные усилители (му)
- •5.5. Противовключение тиристорных возбудителей для гашения магнитного поля
- •Тема 6. Гэу переменного тока
- •6.1. Достоинства и недостатки гэу переменного тока
- •6.2. Схемы главного тока в тэгу переменного тока
- •6.3. Схемы главного тока в дэгу переменного тока
- •Тема 7. Автоматическое регулирование в гэу переменного тока
- •7.1. Автоматическое регулирование перегрузочной способности гэу
- •7.2. Схема автоматического регулирования тока возбуждения в зависимости от тока нагрузки
- •7.3. Описание работы схемы автоматического регулирования тока возбуждения
- •7.4. Устройства, применяемые для автоматизированного управления гэд
- •7.5. Автоматические системы с преобразователями частоты
- •7.6. Гэу переменного тока с вентильными преобразователями и каскадами
- •7.7. Пример вентильного нпч и его работа
- •Тема 8. Гребные установки двойного рода тока
- •Принцип работы
- •Гэу двойного рода тока с неуправляемыми вентилями
- •Гэу двойного рода тока с управляемыми вентилями
- •Применение гэу двойного рода тока. Гэу на судах с единой судовой электростанцией (есэ)
- •Схемы главного тока гребных электрических установок постоянного тока
- •Принципиальные схемы гэу постоянного тока
- •Гребные электродвигатели и генераторы
- •8.8. Частичные режимы работы гэу
- •Тема 9. Схемы выпрямления и способы уменьшения пульсаций и гармоник
- •9.1. Схемы выпрямления
- •9.2. Способы уменьшения высших гармоник тока
- •9.3. Трехфазная схема выпрямления в гэу постоянного тока
- •9.4. Снижение пульсации выпрямленного напряжения
- •9.5. Величина выпрямленного напряжения в сети
- •Тема 10. Примеры систем и схем автоматического управления гэу постоянного тока
- •10.1. Назначение автоматического управления
- •10.2. Критерии оптимального управления
- •10.3. Структура системы и управляющих устройств, выбранных по методу последовательной коррекции
- •10.4. Системы и способы управления вентильных гэу
- •10.5. Варианты схем управления вентильных гэу
- •Тема 11. Структурные схемы различных сау для гэу
- •11.1. Примеры структурных схем разомкнутой системы
- •11.2. Структурные схемы многоконтурных систем
- •11.3. Метод логарифмических ачх
- •11.4. Схема гэу с системой сг-в-д и тиристорными
- •11.5. Метод последовательной коррекции
- •Тема 12. Процессы коммутации в схемах с управляемыми вентилями
- •12.1. Угол управления и угол коммутации в устройствах с управляемыми вентилями
- •Рекомендована література
- •Содержание
- •1.1. Виды и типы гребных установок
- •1.2. Схемы применяемых гребных установок
3.3. Изменение момента сопротивления гребного винта под влиянием качки судна
Качка влияет на гидродинамические характеристики судна, увеличивая общее сопротивление движению и вызывая периодические изменения момента сопротивления и силы упора гребного винта.
При качке изменяется направление потока воды по отношению к плоскости вращения гребного винта, и он начинает работать в периодически изменяющемся косом потоке.
Максимальный дополнительный момент сопротивления винта соответствует наибольшему углу φ, который при бортовой качке не превышает 45°.
Увеличение момента сопротивления происходит как при дифференте на корму, так и при дифференте на нос. Поэтому, частота изменения момента сопротивления равна двойной частоте качки.
При длине волны, намного больше длины судна, скос потока будет незначительным.
В этом случае момент сопротивления гребного винта изменяется в зависимости от положения корпуса судна.
На склоне волны момент сопротивления уменьшается, т.к. поток воды помогает вращать гребной винт, а при подъеме на волну момент сопротивления увеличивается.
Частота изменения момент сопротивления в этом случае равна частоте качки.
Согласно теоретическим расчетам, при волнении 6-7 баллов момент сопротивления увеличивается на (14-15 %), а при шторме момент изменяется на ± 40%, что приводит к значительным перегрузкам двигателя.
Гребные винты регулируемого шага
Если на самоходных судах вначале движителем было гребное колесо, то затем его заменами на гребной винт.
Со временем начали улучшать свойства и характеристики гребных винтов и появились винты регулируемого шага.
ВРШ – это винты с поворотными лопастями.
Сила упора гребного винта зависит от угла атаки – т.е. угла между плоскостью лопасти и направлением потока воды.
С изменением угла атаки сила упора меняется.
Лопасти ВРШ можно поворачивать при движении судна.
При нулевом шаге (α=0), мощность для вращения гребного винта обычно составляет (10-20%) от номинальной мощности. ВРШ дают возможность при одной и той же частоте вращения винта и при изменении условий плавания сохранять номинальную мощность двигателя, а также не перегружать его.
На ледоколах и ледокольных судах, которые плавают в акваториях с толщиной льда более 0,5 м, плавания в крупнобитом льду в арктических и антарктических морях ВРШ не применяются из-за их недостаточной прочности.
Тема 4. Тепловые (первичные) двигатели гэу и их характеристики
4.1. Дизели и их внешние характеристики
Для морских и речных судов чаще всего используют двигатели внутреннего сгорания с воспламенением от сжатия – дизели, так как по сравнению с другими двигателями они имеют высокий к.п.д. при сравнительно дешевом и сравнительно безопасным топливом.
Мощность и частота вращения дизеля регулируется изменением количества подаваемого в цилиндры топлива, а у двигателей с наддувом, кроме того, и количеством поступающего воздуха.
Дозировка топлива производится автоматическим регулятором скорости или вручную. Зависимость момента вращения Ме двигателя и мощности Ре от частоты вращения ne для дизеля имеет вид, показаный на рисунке 4.1.
Рис.4.1. Зависимость момента вращения двигателя и мощности от частоты вращения для дизеля
Зависимости Me=f(ne) и Pe=f(ne) при номинальном режиме работы называют внешними характеристиками (кривые 1 и 2). А при меньшей подаче топлива (кривые 3 и 4) – называют частичными характеристиками. Дизели допускают кратковременную перегрузку по мощности до 15% при увеличенной подаче топлива (кривая 5). При частотах вращения менее nкрит (минимальной устойчивой) дизель не может работать и нести нагрузку.
Момент вращения Ме дизеля почти постоянный в диапазоне частоты вращения от nкрит. до nном. при постоянной подаче топлива.
Судовые дизели используются в экономичном режиме (по мощности и частоте вращения) – 80% от максимально-допустимой. Скорость судна уменьшается незначительно, но срок службы дизеля значительно увеличивается.
Если дизель напрямую связан с гребным винтом, то изменение момента сопротивления приводит к изменению частоты вращения, что нарушает равновесие сил в регуляторе. Тогда управляющий орган – рейка – приходит в движение и соответственно увеличивает или уменьшает подачу топлива.
При уменьшении частоты вращения общий расход топлива уменьшается, но удельный расход увеличивается, - значит к.п.д. дизеля уменьшается.