3.1 Определение эффективной мощности сэу и выбор числа валов [4]

Буксировочная мощность: , кН

Эффективная мощность: , кВт

Для речных и река-море водоизмещающих судов из всех схем передачи мощности выбираем механическую (прямую или зубчатую) [2], причем мощность на движитель (винт) передается валопроводом.

Выбор числа винтов (валов) производится из следующих соображений:

1. Упор винтов должен обеспечивать заданную скорость судна;

2. Диаметр винта ограничен зазором между винтом и корпусом (0,083Dв – для одновального судна, 0,17Dв – для многовального), и осадкой судна в корме [2];

3. Упор винта зависит от диаметра и частоты вращения, и кпд винта – также от их соотношения (чем больше винт, тем меньше должна быть частота его вращения).

Число валов диктуется конструктивными особенностями, необходимой маневренностью, надежностью и ограничивается шириной МО.

Исходя из этого, на речных судах и судах смешанного плавания устанавливают многовальные СЭУ (на грузовых судах и буксирах-толкачах обычно 2 вала, на пассажирских судах 2-3 вала).

Расчет мощности СЭУ (пример)
Основные параметры судна-прототипа	Значение
Dв - полное водоизмещение, т	4062
V - скорость судна, км/ч	20
Vб - скорость судна, м/с	5,56
Св - адмиралтейский к-т	380
z - число ГД	2
Nr - буксировочная мощность, кВт	618,04
nпр - пропульсивный кпд	0,65
nв - кпд валопровода	0,98
nп - кпд передачи	0,95
Ne - эффективная мощность СЭУ, кВт	1021,30

Эффективная мощность одного двигателя (пример):

= 1021 / 2 = 510 кВт

Индикаторная (цилиндровая) мощность дизеля (СДВС), Вт

Вместе с тем, индикаторная мощность дизеля из A=PV (Дж), Вт

Эффективная мощность дизеля

где - механический кпд дизеля.

3.2 Турбонаддув

Турбонаддув предназначен для форсировки (повышения мощности) ДВС при сохранении его габаритов и частоты вращения.

Рис.3.1 Схема турбокомпрессора

При функционировании двигателя с турбонаддувом (рис.3.1) выхлопные газы подаются в турбину, где отдают часть своей энергии, раскручивая ротор турбокомпрессора, и затем поступают через приемную трубу в глушитель. На одном валу с лопаточным колесом турбины находится колесо компрессора, который засасывает воздух из воздушного фильтра, повышает его давление на 30-300% (в зависимости от степени наддува) и подает в двигатель. В один и тот же литраж цилиндра поступает большее по весу количество топлива и, следовательно, обеспечивается достижение пропорционально большей мощности, а за счет использования энергии выхлопных газов повышается КПД двигателя и снижается удельный расход топлива.

Широкая популярность газотурбинного наддува связана именно с его экономичностью. Аппарат использует энергию выхлопных газов, которая в “атмосферных” ДВС пропадает зря. Отработанные газы давят на крыльчатки турбинного колеса, раскручивая его до 50-200 тыс. об/мин. А вместе с ним, с такой же скоростью, крутится и насосное колесо, загоняя воздух во все цилиндры.

Проблема турбонаддува состоит только в том, что при уменьшении оборотов двигателя падает и давление газов, а значит, снижаются обороты “воздушного насоса”. На малых оборотах турбокомпрессор практически бездействует. Особенно это заметно при пуске. Кроме того, даже самая маленькая турбина имеет какую-то инерцию, потому не сможет раскрутиться мгновенно.