1. Общие положения

Тип, конструкция, компоновка и состав СЭУ зависят от назначения судна и условий его эксплуатации. Расходы на техническую эксплуатацию главной энергетической установки составляют более половины общесудовых расходов, поэтому ее технико-экономические показатели являются определяющими при выборе главного двигателя и осуществлении контроля за выполнением установленных требований, норм и правил в области СЭУ.

Целью практического занятия является оказание помощи студентам в укреплении знаний теоретического курса, формированию навыков по основам расчета характеристик элементов СЭУ, выбору и определению параметров СЭУ. В результате выполнения практического занятия студенты должны

з н а т ь:

- определение и характеристики пропульсивного комплекса;

- назначение и состав элементов пропульсивного комплекса;

у м е т ь:

- определять состав, анализировать основные параметры и характеристики ПК с целью контроля за выполнением установленных требований, норм и правил в области СЭУ и использования знаний в области фундаментальных и прикладных исследованиях в области судовых энергетических установок.

Формируемые компетенции

ПК-14 - Обладать знаниями правил поддержания судна в мореходной состоянии в области СЭУ, способность осуществлять контроль за выполнением установленных требований, норм и правил в области СЭУ;

ПК-30 – Способность участвовать в фундаментальных и прикладных исследованиях в области судовых энергетических установок.

2. Практическое занятие «определение состава и основных характеристик

СУДОВОГО ПРОПУЛЬСИВНОГО КОМПЛЕКСА»

2.1. Судовой пропульсивный комплекс

СЭУ состоит из главной энергетической установки (пропульсивной), вспомогательных энергетических установок и электроэнергетической установки. В состав пропульсивной установки входят (вместе с обслуживающими их системами и оборудованием) ГД, передачи, валопроводы и гребные винты.

В пропульсивный комплекс помимо ПУ входит корпус судна. Таким образом, к пропульсивному комплексу относят:

- главный двигатель;

- главную передачу;

- валопровод;

- движитель;

- корпус судна,

которые постоянно при движении судна находятся в динамическом взаимодействии.

Главные передачи – это механизмы, устройства или системы, предназначенные для передачи судовому валопроводу энергии ГД с преобразованием ее либо без преобразования. Они также служат для объединения мощности нескольких ГД на один валопровод или для разделения мощности одного ГД на несколько потоков.

Частота вращения валов главных двигателей n_д (особенно турбин), при которых достигается оптимальное (наивыгоднейшее) соотношение между экономическими и массогабаритными показателями двигателя, а значит и в целом энергетической установки, намного превышает оптимальную частоту вращения винта n_в. В этих случаях в состав пропульсивной установки включают передачу, которая служит для трансформации частоты вращения и вращающего момента. Тогда связь вращающих моментов и частот вращения главного двигателя и движителя можно выразить следующим образом

М_дn_д_п_вп = М_вn_в, (2.1)

где М_д, М_в – вращающие моменты двигателя и винта; n_д, n_в – частота вращения двигателя и винта; _п – КПД передачи; _вп – КПД валопровода.

Чтобы и для двигателя, и для винта использовать оптимальные частоты вращения, применяют передачу с передаточным числом

i = n_д/n_в . (2.2)

Все судовые передачи, в зависимости от трансформации момента и вида энергии, можно разделить на следующие: прямые (непосредственные); механические (редукторные); гидравлические (гидродинамические и гидростатические с применением соответственно гидромуфт и гидротрансформаторов или гидравлического насос, приводимого двигателем и гидромомтора, работающего на гребной винт); электрические; комбинированные (сочетающие в себе разные типы передач).

В случае, когда частота вращения вала двигателя совпадает с частотой вращения винта (это, например, МОД) или мало отличается – используют непосредственную связь двигателя с валопроводом, на другом конце которого установлен гребной винт, который будет работать при частоте n_винта = n_{двигателя}. Такую непосредственную связь двигатель-валопровод принято называть прямой передачей. В этом случае связь вращающих моментов и частот вращения главного двигателя и движителя можно выразить следующим образом

М_д_вп = М_в. (2.3)

Это равенство говорит о том, что значение вращающего момента на ступице гребного винта отличается от момента на валу двигателя только вследствие сравнительно небольших потерь в подшипниках валопровода, т.е. трансформация вращающего момента практически отсутствует.

Судовой валопровод служит для передачи мощности (вращающего момента) от ГД или от главных передач к движителям и для передачи упора движителя на корпус судна через главный упорный подшипник. Он, как правило, состоит из последовательно соединенных упорного, промежуточных, дейдвудного (гребного) валов, упорного, опорных и дейдвудных подшипников, тормозного и валоповоротного устройств, уплотнений и других элементов. Состав судового валопровода представлен на рисунке 2.1.

1 - ГД; 2 - маховик; 3 - упорный вал; 4 – упорный подшипник; 5 - переборочный сальник; 6 - опорный подшипник; 7 - коридор гребного вала; 8 - промежуточный валопровод; 9-полумуфта; 10 - дейдвудное устройство; 11 - гребной винт

Риунок 2.1 – Состав судового валопровода

Судовой движитель – устройство для преобразования какой-либо энергии в полезную работу движения судна. Судовые движители преобразуют механическую энергию ГД в упор. Чаще всего применяют гребные винты, которые могут иметь фиксированный шаг (ВФШ) и регулируемый шаг (ВРШ). ВРШ обеспечивают реверс судна при нереверсивном ГД и позволяют эффективно использовать мощность ГД в условиях плавания, отличающихся от спецификационных. В случае применения ВРШ на линии вала устанавливают механизм изменения шага винта (МИШ). На малых судах прибрежного и смешанного плавания, портовых буксирах иногда применяют водометные движители. На скоростных неводоизмещающих судах с динамическими принципами поддержания (СПК, СВП) – воздушные винты, реактивные устройства (сопла).