4. Проектування головної пропульсивної установки. Експлуатація й оцінка роботи головного двигуна

Для цивільних суден ГД – це, зазвичай, двигун внутрішнього згоряння: мало- або середньообертовий дизель. Робочі параметри двигуна визначаються на його гвинтовій характеристиці, що відповідає найбільш характерним гідрометеорологічним параметрам на зазначеній у розд. 1 рейсовій лінії (або лініях).

У цьому розділі виконуються основні розрахунки щодо проектування головної енергетичної установки. Рекомендована послідовність дій наступна:

1) виконується аналіз розташування ГД у машинному відділенні судна з метою визначення попереднього положення лінії валопроводу, можливості здійснення ремонтних операцій по виїмці поршня з циліндра в суднових умовах;

2) розглядається підводна кормова кінцева частина судна з метою визначення максимально можливого діаметра гребного гвинта;

3) за однією з відомих методик проводиться розрахунок гвинтових характеристик. Одна з цих гвинтових відповідає умовам здавально-приймальних випробувань (нормальна гвинтова), друга гвинтова – відповідним умовам експлуатації на рейсовій лінії чи у відповідному регіоні (розд. 1). При розрахунку останньої враховуються математичні сподівання швидкості вітру та висоти хвиль тривідсоткового забезпечення, можлива значна тривалість міждокового періоду, а також нормативний строк служби судна. Таким чином, враховуються передбачувані основні експлуатаційні чинники, що обумовлюють ту чи іншу гвинтову характеристику ГД;

4) на базі визначених гвинтових характеристик ГД вибираються його робочі параметри – специфікаційна та експлуатаційна потужності, а також координати точки налаштування (оптимізації) двигуна; визначаються з кількістю та маркою турбокомпресорів;

5) за прийнятими даними будують навантажувальну та перевантажувальну діаграму у відносних й абсолютних координатах;

6) за даними розрахунку визначаються швидкості ходу судна в залежності від частоти обертання гребного гвинта для характерних умов експлуатації;

7) відповідно до координат точки налаштування розраховується залежність питомої витрати палива від навантаження ГД;

8) виконується аналіз конструктивних особливостей ГД, що розглядається;

9) розраховуються діаметри проміжного і гребного валів, розробляється ескіз валопроводу.

Експлуатація й оцінка роботи ГД подається згідно з Правилами технічної експлуатації суднових технічних засобів (ТЕ СТЗ) та на підставі сучасних методів визначення робочих параметрів і технічного стану суднових дизелів. Доречно подати еталонні та фактичні індикаторні діаграми, а також залежності тиску палива за паливним насосом високого тиску (ПНВТ) від кута повороту колінчастого валу, при цьому доцільно зауважити на певні несправності ГД, що виникають в процесі їх експлуатації.

До графічного матеріалу розд. 4 входять статистичні й розрахункові залежності, основними серед яких є навантажувальна діаграма з нормальною та найхарактернішою гвинтовими характеристиками ГД і залежність питомої витрати палива від навантаження двигуна. Цей матеріал подається на аркуші формату А1.

5. Проектування допоміжних енергетичних комплексів

На сучасних транспортних суднах такими комплексами є СЕС та паровиробна установка.

Потужність СЕС визначається, зазвичай, табличним методом, який полягає в складанні таблиці навантажень електрогенераторів на різних режимах роботи судна [1]. Розрахунок потужності пропонується здійснювати за двома найбільш завантаженими по електрообладнанню режимами – це, як правило, ходовий режим з повним вантажем і стоянка з вантажними операціями. Ці режими бажано розглядати у двох варіантах – зимовому та літньому, але можна обмежитися лише літнім режимом. Основні етапи розрахунку навантаження СЕС і типова розрахункова таблиця наведені, наприклад, в [1, c 125–130]. Більша частина даних, яка вноситься в таблицю навантажень СЕУ, приймається згідно з документацією на обладнання, або оцінюється та приймається за статистичними даними для однотипних суден.

Зазначимо, що у дипломному проекті достатньо розрахувати навантаження СЕС тільки від механізмів, апаратів і пристроїв СЕУ. Дані по навантаженню таких груп споживачів електроенергії як засоби судноводіння та зв'язку, механізми суднових пристроїв, механізми загальносуднових систем, прилади освітлення та сигнальні вогні, побутові споживачі, спеціальні споживачі, що визначаються призначенням судна, можливо залишити такими, як на базовому судні, використовуючи його специфікацію або прийняти за статистичними відомостями для однотипних суден.

Після визначення навантаження СЕС на розрахункових режимах остаточно формується склад СЕС і визначаються характеристики приводних двигунів та генераторів.

Проектування паровиробної установки має аналогічні етапи з розрахунком навантаження на електростанцію, але в таблиці замість переліку електричного обладнання, наводиться перелік споживачів пари на судні та визначається витрата пари на кожен з них. Також обираються найбільш навантажені за витратою пари режими роботи – це, як один із варіантів, можуть бути ходовий режим, стоянка з вантажними операціями або стоянка без вантажних операцій. Ці режими бажано також розглядати при роботі судна взимку та влітку, але можна обмежитися лише зимовим режимом.

Після визначення потреб пари на розрахункових режимах студент обґрунтовує та здійснює вибір допоміжних і утилізаційного котлів.