1.3.2. Состав дэу

Распространенные на судах дизельные ЭУ разнообразны, их состав зависит от типа судна и применяемого ГД, способа передачи энергии на гребной вал, осуществления реверса судна и т. п.

Представление о составе ДУ можно получить из рис. 1.1.2, где показана ДУ с прямой (непосредственной) передачей мощности от МОД на гребной винт, с утилизацией теплоты, вспомогательными котельной и водоопреснитёльной установками, судовой электростанцией и основными системами, обслуживающими ГД. Такой состав (с теми или иными различиями, дополнениями, особенностями, связанными с типом ГД и передачи и т. п.) имеют большинство ДУ относительно крупных судов.

Дизельные установки различают по следующим основным признакам:

По типу ГД: с МОД, СОД, ВОД и комбинированные дизель- газотурбинные (ДГТУ), в которых применены маршевые дизели и форсажные ГТД (для ускорения до полного хода и кратковременного повышения мощности).

По типу движителя: с гребными ВФШ; с гребными ВРШ; с соосными гребными винтами противоположного вращения; с крыльчатым движителем; с водометным движителем.

По типу передачи мощности на движитель:

- с прямой передачей (чаще всего это реверсивный МОД, выходной фланец которого жестко соединен с валопроводом и ВФШ, либо нереверсивный МОД в сочетании с ВРШ; тогда в ступице ВРШ или на валопроводе устанавливается МИШ, рис. 1.3.1, а);

- с механической (редукторной) передачей (СОД или ВОД с нереверсивным или реверсивным редуктором, рис. 1.3.1, в);

- с гидравлической передачей (возможно применение гидромуфт и гидротрансформаторов; гидравлического насоса, приводимого дизелем, и гидромотора, работающего на гребной винт, или водометного движителя);

- с электрической передачей (дизель-электрические установки с ГДГ и ГЭД, рис. 1.3.1, б);

- с комбинированной передачей (например, электрической и редукторной, рис. 1.3.1,г, редукторной и гидравлической).

По числу гребных валов:

- одновальные (наиболее распространенные установки с МОД — на морских и с СОД или ВОД — на речных судах);

- многовальные (чаще двухвальные и реже трехвальные установки).

По числу ГД, работающих на один вал: одномашинные; многомашинные, из которых наиболее широко применяются установки с двухмашинными, реже с трех- и четырехмашинными дизель-редукторными агрегатами (рис. 1.3.1, в, двигатели N1,….N4 обозначены в порядке возможной последовательной совокупности их работы на редуктор).

По способу обеспечения реверса судна: с реверсивным ГД и ВФШ; с нереверсивным ГД, с реверсредуктором или реверсивной муфтой и ВФШ; с нереверсивным ГД и обеспечением заднего хода с помощью ВРШ.

На транспортных морских судах наиболее распространенной является одновальная ДУ с МОД и прямой передачей на винт.

Широко применяются также ДРУ с СОД, позволяющие значительно (в 3—5 раз) уменьшить высоту МО (что важно для паромов, судов с горизонтальной погрузкой-выгрузкой и др.) и получить другие положительные качества (отбор мощности от редуктора на электрогенератор и вспомогательные механизмы, изменение суммарной мощности в широком диапазоне и т. д.). Они используются как на транспортных (включая суда ледового плавания), так и на промысловых судах, а также на судах вспомогательного флота (буксирах, земснарядах и др.).

Рис. 1.3.1 Схемы основных типов ДУ с передачами:

а — прямой; б — электрической; в — механической (редукторной); г — комбинированной (электрической и редукторной):

1 — гребной винт; 2 — гребной вал; 3 — дейдвудная труба; 4 — промежуточный вал; 5 — опорные подшипники; 6— ГУП; 7 — ГД (МОД для варианта а; СОД — для варианта в); 8 — ГЭД; 9 — главные ДГ;

10 — эластичная соединительно-разобщительная муфта; 11 — редуктор.

Двухвальные ДУ с прямой передачей применяются на речных, пассажирских теплоходах, паромах, буксирах.

Трехвальные ДУ с прямой передачей имеют ограниченное применение. Четырехвальные ДУ с прямой передачей на судах практически не применяются.

Дизель-редукторные установки с ВОД устанавливают на малотоннажных судах и быстроходных катерах.

Дизельные установки с гидропередачей используются на судах ледового плавания, речных судах, буксирах, малых паромах, для подруливающих устройств и привода активных рулей на крупнотоннажных морских судах, на специальных судах, где требуется обеспечить возможность работы СЭУ в широком диапазоне нагрузок и высокие тяговые характеристики на пониженных частотах вращения гребного винта.

Дизель-электрические установки целесообразно применять на судах, где требуется быстрое изменение режима работы. К ним относятся линейные ледоколы, суда активного ледового плавания, большие рыболовные траулеры, паромы и др. Для ДЭУ главными двигателями могут быть СОД и ВОД.

Электроэнергией судно с ДУ обеспечивается автономными ДГ, утилизационными турбогенераторами (УТГ) и валогенераторами. Последние могут приводиться от промежуточного вала, от ведомой шестерни редуктора (только на ходу судна) или от его ведущей шестерни (как на ходу, так и на стоянке).

Для показанного на рис. 1.3.1,в варианта ДУ можно использовать только один (№ 1) дизель, два (№1 и № 2), три (№ 1, № 2 и № 3) или все четыре дизеля, работающие на редуктор. Кроме того, от редуктора могут приводиться валогенератор, грузовые насосы и другие вспомогательные механизмы (например, насосы систем, обслуживающих ГД).

В комбинированной, например дизель-газотурбинной, установке помимо маршевых дизелей применен и форсажный газотурбинный двигатель ФГТД (см. рис. 1.3.1, в), работающий через понижающую передачу на общий редуктор 11 и далее на ВРШ.

На судах используются и другие схемы ДУ: со встроенным в двигатель реверсредуктором, с колонковым редуктором (когда линии нала ГД и гребного винта расположены на разных уровнях), с угловым редуктором, с редуктором-разделителем мощности от одного ГД на два потока, с двухскоростным или планетарным редуктором и т. д. Такие схемы рационально применять на быстроходных катерах для заглубления гребного винта.

КПД дизельной установки определяется зависимостью

где — термический КПД дизеля;,— относительный индикаторный (внутренний) и абсолютный индикаторный КПД дизеля (ГД);,— механический и эффективный КПД дизеля,(применяют и относительный эффективный КПД дизеля);— коэффициент, учитывающий дополнительные затраты энергии (на вспомогательные механизмы и др.);— КПД передачи.