2.2. Технико-экономическое обоснование выбора главных двигателей

При выборе типа главного двигателя следует учитывать:

-необходимость обеспечения длительной эффективной работы установки на двух режимах, существенно различающихся по мощности (например, режим перехода судна в район промысла и режим траления для установок рыболовных траулеров);

-необходимость обеспечения длительной устойчивой работы установки при малом и самом малом ходе судна (например, для установок спасательных и некоторых других типов судов);

-возможность использования полной мощности при работе на передний и задний ход в диапазоне режимов от свободного хода до швартовного (например, для установок судов активного ледового плавания и ледоколов);

-малую продолжительность реверса установки и ограничения по частоте реверсов (например, для установок ледоколов);

-массогабаритные ограничения агрегатов (например, для установок судов типа RO-RO; СДПП).

Основным назначением главной энергетической установки является обеспечение заданной скорости хода судна или наибольшего упора движителей (буксирные суда) при оптимальном использовании мощности главных двигателей (ГД).

Мощность ГД, обеспечивающая заданную скорость движения судна (или состава), определяется по формуле

кВт,

где Р_e - эффективный упор движителя (движителей), кН; V – скорость судна, м/с; - пропульсивный КПД комплекса винт - корпус судна определяется по формуле

где ψ - коэффициент попутного потока: ψ = 0,5δ - 0,16 - для бор­тового винта, ψ = 0,5δ - 0,1 - для диаметрального винта; δ - коэффициент общей полноты водоизмещения; t - коэффициент засасывания: t = 0,8ψ(1+0,25ψ) - для бортового винта , t = 0,6ψ (1+0,67ψ) - для диаметрального винта; - КПД винта снимают с соответствующей расчетной диаграммы для гребных винтов по числу лопастей гребного винта Z, дисковому отношению θ, конструктивному шаговому отношению H/D и относительной поступи винта λ_р.

Для судов с винтами в направляющих насадках

где - отношение коэффициента сопротивления насадки к коэффициенту нагрузки комплекса - может быть принято 0,05...0,1; - коэффициент попутного потока при работе комплекса за корпусом, - коэффициент, который принимается равным 0,5 для диаметральных винтов.

КПД комплекса снимают с соответствующей диаграммы для расчета комплекса "гребной винт - направляющая насадка" по числу лопастей гребного винта Z, дисковому отношению θ, конструктивному шаговому отношению H/D и относительной нагрузки комплекса.

С учетом изложенного выше, расчеты по выбору главных двигателей и типа передачи мощности для судов с винтами без направляющих насадок выполняют в следующем порядке.

1. Определяют упор винта, кН:

- для самоходного судна ,

где R - сопротивление воды движению судна, кН; х - число гребных винтов.

- для буксирных судов

где R_т, Z - сопротивление воды движению соответственно толкача и состава, кН.

2.Определяют скорость винта относительно воды, м/с:

3. Выбирают ряд значений диаметров винта D (3...4 варианта) между максимальным и минимальным его значением.

Максимальный диаметр винта может быть принят:

- для обычных кормовых образований

- для туннельной и полутуннельной кормы

где - осадка кормой.

Минимальный диаметр винта для речных судов .

4. Для всех принятых вариантов винтов рассчитывают их частоту вращения n_в и мощность, подведенную к винтам N_p.

Исходя из типа и назначения судна, требований, предъявляемых к его эксплуатации или в соответствии

с заданием на проектирование, выбирают два или три варианта передач мощности (гидравлическая, механическая, электрическая и др.). Определив (Приложение 3) для каждого типа передачи величину КПД , определяют потребную эффективную мощность ГД где - КПД передачи.

Для судов с винтами в направляющих насадках расчет производят аналогично:

1. Вычисляют коэффициент попутного потока.

2. Определяют полезный упор комплекса, приняв значение коэффициента засасывания винта t = 0,5..0,6 от рекомендованных выше значений.

3. Определяют скорость комплекса , м/с. С учетом размещения комплекса винт - насадка за корпусом судна дальнейший расчёт производится для нескольких диаметров гребных винтов. В расчётные формулы подставляют характеристики комплекса.

Далее принимают количество гребных винтов х и двигателей z_д, которые предполагается установить на судне. Требуемую мощность распределяют между двигателями.

Следующий этап заключается в анализе (путем сравнения) различных возможных к установке двигателей и типов передач мощности, обеспечивающих заданную скорость движения судна или состава; выборе такого их сочетания, при котором удовлетворяются эксплуатационные требования к энергетической установке судна по расходу топлива, масла, массе, габаритам, маневренным качествам, степени автоматизации и т.п.

Для окончательного выбора комплекса ГД - передача необходимо провести технико-экономическое сравнение рассмотренных вариантов. Это сравнение лучше производить в табличной форме. Выбор производят по КПД судового комплекса и по показателю приведенных затрат.

КПД судового комплекса определяется по формуле

где - эффективный КПД ГД.