МОСКОВСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ

ВОДНОГО ТРАНСПОРТА

КОНСПЕКТ ЛЕКЦИЙ

по дисциплине

«Судовые энергетические установки»

для специальности 1180100 «Кораблестроение»

Составитель

Якунчиков В. В.

МОСКВА 2006

Оглавление

№ п/п	Название темы	стр
	Назначение СЭУ. История развития, классификация и состав СЭУ. Газотурбинные, паровые, атомные СЭУ.	2
	Современные ДЭУ речных и река-море судов. Заводы – производители. Главные показатели современных ДЭУ.	22
	Мощность СЭУ (эмпирическая зависимость). Мощность СДВС (расчетная формула). Турбонаддув. Требования РРР к судовым дизелям (по частоте вращения). Работа СДВС по винтовой характеристике. Тяжелый и легкий винт.	23
	Выбор главных двигателей. Технико – экономическое обоснование выбора ГД.	27
	Главные судовые передачи и муфты, судовой валопровод. Определение диаметра валопровода по формуле Регистра.	29
	Топлива и масла. Физико-химические свойства топлива и смазочных материалов, применяемых в СЭУ. Браковочные параметры масел.	35
	Системы СЭУ. Системы: топливная, смазки, охлаждения, газовыпуска, пуска ДВС, принципиальные схемы.	43
	Запасы СЭУ. Автономность по различным системам СЭУ. Расчет запаса топлива и масла. Расчет запасов питьевой воды, сточных емкостей. Судовые емкости (цистерны), конструкция.	51
	Вспомогательные СЭУ. Расчет судовой электростанции (СЭС), выбор мощности дизель - генераторов.	55
	Управление энергетической установкой и её автоматизация. Уровни автоматизации МКО.	67
	Нормирование вредных выбросов отработавших газов СДВС, методы снижения ВВ ОГ.	71
	Судовые средства защиты окружающей среды (станции очистки нефтесодержащих и сточных вод).	77
	Основные сведения о перспективах развития судовых энергетических установок. Перспективные топлива.	84
	Расположение ЭУ на судне (ко­рабле). Проектирование МО. Учет требований РРР, СанПиН при проектировании МО. Расчет весовой нагрузки и определение центра тяжести МО.	92
	Понятие САПР. Общие сведения о CAD/CAM/CAE-системах. Применение систем автоматизированного проектирования при проектировании и создании судна на примере среды САПР Solid Works.	96
	Практические вопросы использования среды Solid Works. Особенности, функциональные возможности. Типы представления модели. Интерфейс пользователя. Режим эскиза. Режим детали. Режим сборки. Получение чертежа из 3D модели.	106
	Элементы CAE – COSMOS Works. Основные понятия. МКЭ. Граничные условия. Прочностные расчеты. Примеры.	115
	ЛИТЕРАТУРА	119

1. Назначение сэу. История развития, классификация и состав современных сэу. Газотурбинные, паровые, атомные сэу.

1.1 Назначение и классификация сэу

Судовая энергетическая установка (СЭУ) служит для сообщения хода судну, а также для обеспечения судовых потребителей необходимыми видами энергии (тепловой, электрической и пр.).

Судовые энергетические установки классифицируются как по роду используемого топлива (с органическим или ядерным топливом), так и по типу двигателя — двигатели внутреннего сгорания (ДВС), паротурбинные установки (ПТУ) и газотурбинные (ГТУ), а также комбинированные, состоящие из двигателей различных типов.

1.2 История развития сэу

1.2.1 Век пара

История СЭУ начинается с веком пара. Подобно тому, как парус позволил в 10 раз уменьшить экипаж на судне, первые паровые машины позволили добиться того же, и на 100 лет завоевали море. В 1769 Джеймс Уатт получает патент на свое изобретение - двигатель, рабочий ход которого обеспечивался не созданием разряжения, как на существующих с XVI века поршневых насосах, а избыточным давлением, подаваемым в цилиндр. Начало эпохи транспортного машиностроения относится к 1781 г., когда Уатт создает двигатель с вращающимся моментом на валу, на котором впервые применяются планетарный механизм преобразования поступательного движения, регулятор частоты вращения и водомерное стекло на котле.

В 1784 г. Уатт создает первый двигатель двойного действия с кривошипно-шатунным механизмом, который на долгие годы стал главной энергетической установкой морских паровых судов.

Практическая эксплуатация пароходов началась в США благодаря выдающемуся американскому инженеру и изобретателю Дж. Фитчу (John Fitchs, 1743-1798), создавшему первые в истории флота линейные паровые суда. В схеме своего первого парохода (1787 г.) Дж. Фитч применил паровую машину в качестве движителя весла, но уже на втором паровом судне (1788 г.) Дж. Фитч объединил три весла в круг, воссоздав в Новом Свете гребное колесо.

В 1796 г. Дж.Фитч строит паровой катер с гребным винтом "Collect" и начинает его испытания в Нью - Йоркской гавани, намного опередив свое время. К сожалению, несмотря на то, что он отработал на пробных рейсах более 1000 км, изобретение оказалось потерянным после смерти его автора.

Первый российский пароход "Елизавета" был построен на заводе Ч. Берда в С.-Петербурге на базе тихвинской речной баржи (длина 18,3 м, ширина 4,5 м, осадка 0,61 м, водоизмещение 30 т), на которую были установлены бортовые гребные колеса диаметром 2,4 м и шириной 1,2 м и балансирная паровая машина Уатта мощностью 4 л. с., что позволяло судну развивать скорость до 6 узлов. Первый официальный рейс пароход совершил 3 ноября 1815 г. из Петербурга в Кронштадт.

В 1820 г. в России работало пятнадцать судов данного типа с паровыми машинами от 12 до 32 л.с.

В 1836 г. русский академик Борис Семенович Якоби создает первый в мире электроход – катер с гребными колесами, которые вращал электродвигатель, питавшийся от батареи гальванических элементов, однако скорость судна в силу малой эффективности колесного движителя и низкой энергоемкости первых аккумуляторов составила менее 1,5 узла. Гребной винт был изобретен только в следующем году и получил признание на флоте лишь через 7 лет, а практически пригодные для электродвижения аккумуляторы появились только в 70-х годах XIX века.

Самым большим колесным пароходом в истории флота стал "Великий восток" ("Great Eastern"), заложенный в Англии в 1854 и спущенный на воду в 1859, через год после смерти его создателя И. К. Брунеля. Длина судна составляла - 680 ft/207 м, ширина - 83 ft/25 м, осадка - 58 ft/18 м, высота надводной части - 28 ft/8,5 м, водоизмещение - 24000 т. Первоначальная сметная стоимость судна составляла £500 000, но заказчик - компания "Австралийские линии", потребовала снизить ее до £377 000. Судно строилось для грузоперевозок между Австралией и Великобританией и позволяло обеспечить транспортировку 4000 человек без захода в порты для пополнения запасов угля, продовольствия и воды.

В состав силовой установки входили четыре паровых двигателя с цилиндрами диаметром 74 дюйма/187 см и ходом поршня 14 ft/426 см. Общая поверхность нагрева паровых котлов составляла 44000 кв.ft/~4100 кв.м. В качестве ходового привода использовались гребные колеса диаметром 56 ft/57 м. При этом, в качестве резервного способа движения судна использовался гребной винт. Средняя скорость парохода при номинальной мощности СЭУ 10 000 л.с./7360 кВт составляла 16,5 узлов (30 км/час).