
- •Введение
- •Преобразование энергии в энергетических установках
- •Классификация судов по типам сэу
- •Глава 1. История развития и современность судовых энергетических установок
- •Первые пароходы
- •Начало промышленного пароходостроения
- •Суда с паротурбинными установками (пту)
- •Суда с двигателями внутреннего сгорания (двс)
- •Суда с газотурбинными установками (гту)
- •Суда с ядерными энергетическими установками (яэу)
- •Глава 2. Термодинамика
- •Общая схема преобразования тепла в работу
- •Термодинамическое рабочее тело и его параметры
- •Уравнение состояния идеального газа
- •Термодинамический процесс, термодинамическая система координат. Графическое изображение состояния рабочего тела и термодинамических процессов
- •Равновесные и неравновесные процессы. Виды равновесных процессов
- •Законы идеального газа (газовые законы)
- •Теплоемкость
- •Первый закон термодинамики
- •Анализ термодинамических газовых процессов
- •Круговые процессы (циклы)
- •Запись первого закона термодинамики для прямых и обратных циклов
- •Величины, характеризующие прямые и обратные циклы
- •Цикл Карно
- •Обратимые и необратимые процессы. Второй закон термодинамики
- •Глава 3. Поршневые двигатели внутреннего сгорания (двс)
- •Принципиальная схема двигателя внутреннего сгорания
- •Основные определения двс
- •Классификация судовых двс
- •Маркировка
- •Принцип действия четырехтактного двигателя
- •Принцип действия двухтактного двигателя
- •- Выпускной клапан
- •Циклы поршневых двс
- •Наддув дизелей
- •Показатели работы двс
- •Конструктивное исполнение судовых двс
- •- Цилиндровая втулка; 5 - крышка цилиндра; 6 - блок-картер
- •Состав и свойства топлив, применяемых в двс
- •Смазочные материалы для двс
- •Глава 4. Паротурбинные, газотурбинные и ядерные энергетические установки. Судовые котлы
- •Принцип действия турбин
- •Паротурбинные установки (пту)
- •Газотурбинные установки (гту)
- •Ядерные энергетические установки (яэу)
- •Главные и вспомогательные котлы
- •Глава 5. Судовые системы
- •Система смазки
- •5. 2. Система охлаждения
- •Топливная система
- •Система сжатого воздуха
- •Система газовыпуска
- •Осушительная, балластная и противопожарная системы
- •Система вентиляции и кондиционирования воздуха
- •Система отопления
- •Глава 6. Передачи и валопровод 6.1. Передачи
- •Валопровод
- •Глава 7. Основы проектирования судовых энергетических установок
- •Общие требования и рекомендации
- •Расположение машинно-котельного отделения (мко) на судне и размещение в нем основного механического оборудования
- •Вопросы для итогового контроля
- •Масляная судовая система - назначение, принципиальная схема.
- •Судовая система охлаждения - назначение, принципиальная схема.
- •Система сжатого воздуха - назначение, принципиальная схема.
- •Библиографический список
- •Оглавление
- •Глава 1. История развития и современность судовых
- •Глава 2. Термодинамика 20
- •Глава 3. Поршневые двигатели внутреннего сгорания (двс)... 48
Грузоподъемность
«Сириуса» оказалась недостаточной для
трансатлантических перевозок, и
пароход впоследствии эксплуатировался
только на линии между Лондоном и Корком,
а «Великий Запад» открыл регулярную
пароходную линию Нью-Йорк - Бристоль.
Средняя длительность рейсов на запад
составляла 15,5 дней, на восток - 13.
Самый быстрый рейс на Нью-Йорк длился
12 дней и 18 часов (май 1842 г.), самый быстрый
рейс из Нью-Йорка - 12 дней и 7 часов (май
1841 г.).
С 1836 г. линейные
морские и океанские пароходы Великобритании
и США начинают строиться по унифицированным
проектам. Средний срок строительства
парохода не превышал 1 года при
себестоимости до $ 250 000.
Расход угля для
линейных пароходов находился в пределах
3 тонн в час, средняя скорость от 14 до
16 узлов (26-30 км/час) при частоте вращения
гребных колес - 17 об/мин.
Самым большим
колесным пароходом в истории флота
стал «Великий Восток», заложенный в
Англии в 1854 и спущенный на воду в 1859,
через год после смерти его создателя
И.К. Брунеля.
В состав силовой
установки входили четыре паровых
двигателя. Средняя скорость парохода
при номинальной мощности
СЭУ 10 000 л.с. (7360 кВт) составляла 16,5
узлов (30 км/час).
Первые пароходы
сразу привлекли внимание военных
моряков. Парусная, т.е. ветровая энергетика
давала кораблю неограниченную дальность
плавания, но не гарантировала скорости
и маневренности при ведении морского
боя, что и обусловило столь долгое
применение галер на военном флоте.
Первый военный
пароход был построен в США по проекту
Р. Фултона в
г. Пароход
предназначался для охраны акватории
Нью-Йоркского порта и представлял из
себя батарейный катамаран.
В России первый
пароходофрегат «Богатырь», ставший
предтечей крейсеров, был построен
в 1836 г.
Низкий КПД паровых
двигателей существенно уменьшал
полезную грузоподъемность паровых
судов и настоятельно требовал поиска
более эффективных методов
топливоиспользования. Однако кардинальное
повышение эффективности судовых
энергетических установок было связано
не с совершенствованием паровых
двигателей, а с появлением многоступенчатых
паровых турбин, позволивших не только
поднять КПД СЭУ, но и на порядок уменьшить
массогабаритные характеристики судового
двигателя.
Формирование в
начале XIX в. теоретической базы для
расчета тепловых машин позволило
сформулировать задачу разработки
судовой энергетической установки на
базе паровой турбины с вакуумным
конденсатором. Патент на первый
паротурбинный двигатель получил
американский морской инженер, адмирал
Бенжамин Франклин Изервуд в 1857 г.
Суда с паротурбинными установками (пту)
После проведения
в 1870 г. инженерных разработок несколько
паротурбинных установок (ПТУ) были
применены на военных фрегатах серии
USS Wampanoag.
Новый двигатель позволил обеспечить
относительно высокую скорость (17,75
узла, или 33 км/час), но ПТУ на базе
одноступенчатой турбины оказались
слишком сложными в изготовлении, при
этом не более эффективными, чем
паровые машины
(КПД 6-8 %), вследствие чего нашли применение
лишь в качестве двигателей судов
береговой охраны, предназначенных для
перехвата контрабандистов.
Массовое применение
паротурбинных установок на флоте
связано с созданием многоступенчатых
паровых турбин, позволивших поднять
КПД паровых машин с 4-5 % до 15-18 %, что
было незамедлительно использовано в
промышленной и морской энергетике.
Создание современных паровых турбин
связано с именами выдающихся инженеров
XIX века: шведом К. Лавалем и англичанином
Ч. Парсонсом.
В 1893 г. Ч. Парсонс
основал компанию морских паровых турбин
(Marine Steam
Turbine Company)
и предложил Британскому Адмиралтейству
построить турбоход. Первый турбоход
«Турбиния» (длина 37,8 м, максимальная
ширина 3,2 м, водоизмещение 44,5 т) был
заложен 2 августа 1894 г.
В 1896 г. турбоход был
спущен на воду, и начались ходовые
испытания. На первых испытаниях теплоход
показал скорость всего 20 узлов при
мощности турбины около 2000 л.с., что
потребовало пересмотра сложившихся
представлений о проектировании
корпуса и винта, выработанных для
пароходов.
В 1898 г. Адмиралтейство
заказало Парсонсу паротурбинные
двигатели для двух строящихся кораблей
- миноноски «Гадюка» и миноносца «Кобра».
В 1899 г. на ходовых
испытаниях корабли легко показали
скорость свыше 30 узлов, однако их судьба
оказалась печальной. Стремясь достичь
как можно более высокой скорости на
кораблях сравнительно малого
водоизмещения, их создатели облегчили
корпус за счет ослабления продольных
связей, что привело к катастрофическим
последствиям. В мае 1899 года «Гадюка»
переломилась пополам, наскочив на мель
в Ла-Манше, а месяцем позже миноносец
«Кобра» при выходе в море в штормовую
погоду разорвался от чрезмерных
напряжений на волне и затонул.
В 1902 г. Британское
Адмиралтейство модернизировало
энергетическую установку 15-летнего
эсминца Velox и по итогам
годовой эксплуатации ПТУ приняло
решение о том, что с 1905 г. все новые
корабли Великобритании должны
оснащаться только паротурбинными
двигателями.
В 1905-1906 гг.
Адмиралтейство ввело в строй корабли
нового поколения, оснащенные
паротурбинными установками: крейсер
«Аметист» (110 м, 3000 т, ПТУ - 14000 л.с., 23-33
узла) и линейный корабль «Дредноут».
С точки зрения
развития СЭУ линкор «Дредноут» открыл
новою эпоху в военном судостроении,
закончившуюся созданием в 1941 г.
четырехвинтовых линейных кораблей
«Ямато» и «Мусаси» водоизмещением 72
809 т и мощностью ПТУ 150 000 л.с.
В 1943 г. военно-морские
силы США начали принимать на вооружение
линкоры класса «Айова» водоизмещением
55 250 т, мощностью ПТУ 212 000 л.с., скоростью
33 узла.