3 Выбор и обоснование главных двигателей, типа главной судовой передачи и числа линий валопровода
3.1 Технико-экономическое обоснование выбора главных двигателей
Главная энергетическая установка транспортного судна проектируется, исходя из условия обеспечения заданной скорости хода при оптимальном использовании мощности.
При выборе типа главного двигателя учитывается:
-необходимость обеспечения длительной эффективной работы установки на двух режимах, существенно различающихся по мощности;
-необходимость обеспечения длительной устойчивой работы установки при малом и самом малом ходе судна;
-малую продолжительность реверса установки и ограничения по частоте реверсов;
-массогабаритные ограничения агрегатов.
Выбор главных двигателей и типа передачи мощности гребным винтам рассматривается как поиск такого варианта пропульсивного комплекса, который обеспечивал бы наиболее эффективные технико-экономические и эксплуатационные показатели судна.
3.2 Выбор числа валов и типа передачи
Выбор числа валов зависит от мощности установки, назначения судна и его осадки, а также требований, предъявляемых к маневренности и живучести судна.
Для транспортных морских судов оптимальной по экономичности для эксплуатационного режима является одновальная установка с ВФШ. Такая установка отличается простотой и удобством обслуживания, позволяет получать высокий пропульсивный КПД, хорошие массовые и габаритные показатели.
Необходимость в многовальной установке возникает для судов большой грузоподъемности и скорости с мощностью установок от 5000 до 10000 кВт:
- когда необходимая мощность СЭУ не может быть эффективно переработана одним винтом;
- когда осадка судна ограничивает диаметр винта;
- когда требуется обеспечить судну высокие маневренные качества, в частности, его управляемость на заднем ходу;
- при необходимости повышения живучести СЭУ.
Пропульсивные качества крупнотоннажных одновальных судов и быстроходных судов с ограниченной осадкой, имеющих ЭУ большой агрегатной мощности, могут быть повышены при использовании двух ВФШ (правого и левого вращения), но при этом конструкция валопровода и главной передачи существенно усложняются.
Для данного проектируемого судна выберем двухвальную установку, так как диаметр винта ограничен осадкой (при осадке в 4 метра диаметр винта 2,7м или 0,675 от осадки).
Для судов транспортного флота более характерны стабильные режимы плавания. Наиболее важные требования к энергетическим установкам таких судов - простота, компактность, высокая надежность и экономичность. Вместе с тем к ним не предъявляются повышенные требования по маневренности, достижению больших тяговых усилий и длительной эксплуатации при пониженных оборотах гребного вала. Для судов данного типа рекомендуются прямая и редукторная передачи.
В связи с выбором высокооборотного двигателя, частота вращения на фланце которого составляет n = 1200 об/мин, а частота вращения гребного вала проектируемого судна составляет n=252 об/мин, для обеспечения заданной частоты вращения гребного винта принимаем редукторную передачу.
3.3 Выбор главных двигателей
Выбор главных двигателей выполняется по критериям, отражающим особенности проектируемого судна и СЭУ. Основные критерии: расход топлива, масла, ресурс и установочные размеры двигателя.
Расчет элементов движительного комплекса при выборе энергетической установки произведен в курсовом проекте по Основам кораблестроения. По этим данным строим графики зависимости диаметра винта от числа оборотов (Dв = f(n)), а также зависимости мощностей от числа оборотов (Ne = f(n), 1,15Ne = f(n), 1,25Ne =f(n)), графики приведены на рисунке 3.3.1. Коэффициент 1,15 учитывает эксплуатационный запас. Коэффициент 1,25 принимаем для нахождения верхней границы максимальной мощности, из соображений, что она не должна превышать значение расчётной мощности более чем на 25%. Исходя из этих условий, получаем диапазон: 1470 кВт - 1600 кВт, в пределах которого выбираем двигатель. По каталогу подобрано несколько двигателей, мощность которых близка к потребной мощности. Выбранные двигатели представлены в таблице 3.3.1.
Рисунок 3.3.1 – Зависимость мощности и диаметра вала от частоты
Таблица 3.3.1 – Выбор главного двигателя
Наименование |
MAN 6L28/32A |
Weichai CW16V 200ZC-6 |
ВДМ 7 L21/31 |
MaK 9M20 |
Мощность, кВт |
1470 |
1600 |
1505 |
1530 |
Частота вращения, об/мин |
775 |
1000 |
1000 |
900 |
Удельный расход топлива, кг/кВт*ч |
0,188 |
0,202 |
0,190 |
0,189 |
Удельный расход масла, кг/кВт*ч |
0,0010 |
0,0007 |
0,0008 |
0,0007 |
Длина, мм |
5330 |
4605 |
4580 |
5176 |
Ширина, мм |
1732 |
1700 |
1695 |
1700 |
Высота, мм |
3186 |
2745 |
3267 |
3180 |
Масса двигателя, кг |
19000 |
13680 |
17500 |
16000 |