
dopatka_r_perepechko_a_kniga_o_sudah
.pdfСудовые
энергетические
установки
В 1819 г., когда «Саванна» |
но |
уменьшается |
и составляет |
|||||||||||||||||||
впервые |
|
пересекла |
Атланти |
менее |
240 т еженедельно. |
|
||||||||||||||||
ческий океан, |
началась |
новая |
|
В |
настоящее |
|
время |
суда |
||||||||||||||
эра в истории судоходства и |
оснащаются |
самыми |
различ |
|||||||||||||||||||
судостроения, так как это было |
ными |
двигателями. Эти |
энер |
|||||||||||||||||||
первое океанское судно, осна |
гетические |
установки |
можно |
|||||||||||||||||||
щенное |
механическим |
двига |
разделить |
следующим |
|
обра |
||||||||||||||||
телем. Правда, |
этот |
двигатель |
зом: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
был еще довольно примитивен. |
|
— |
с |
поршневыми |
паровы |
|||||||||||||||||
Его мощность составляла всего |
ми |
машинами |
— |
с |
прямым |
|||||||||||||||||
лишь 73,6 кВт, но она позволя |
выходом |
пара |
к конденсатору |
|||||||||||||||||||
ла океанскому судну не зави |
и с турбиной низкого давле |
|||||||||||||||||||||
сеть от стихийных сил приро |
ния; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
ды, силы и направления ветра. |
|
— |
паротурбинные — |
|
с ме |
|||||||||||||||||
Механический |
|
двигатель |
ханической |
и |
электрической |
|||||||||||||||||
использовали |
вначале на мор |
передачей |
(турбоэлектриче- |
|||||||||||||||||||
ских судах только в качестве |
ская |
энергетическая |
установ |
|||||||||||||||||||
вспомогательного. |
На |
морях |
ка); |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
и океанах еще в течение мно |
|
— |
дизельные |
— |
малообо |
|||||||||||||||||
гих лет |
господствовало |
парус |
ротные |
с прямой |
передачей |
|||||||||||||||||
ное судоходство, так как суда, |
на |
гребной |
винт, |
среднеобо |
||||||||||||||||||
оснащенные |
паровыми |
маши |
ротные с редукторной переда |
|||||||||||||||||||
нами, |
сохраняли |
и |
парусное |
чей на гребной винт и средне |
||||||||||||||||||
вооружение. Так, в 1860 г. |
оборотные |
с |
электрической |
|||||||||||||||||||
было |
построено |
самое |
боль |
передачей |
на |
гребной |
винт |
|||||||||||||||
шое |
пассажирское |
|
|
судно |
(дизель-электрические); |
|
|
|
||||||||||||||
«Грэйт Истерн», которое кроме |
|
— |
газотурбинные. |
|
|
|
|
|||||||||||||||
двух |
паровых |
машин |
общей |
|
Поршневые паровые маши |
|||||||||||||||||
мощностью |
5630 |
кВт |
имело |
ны уже не применяют в каче |
||||||||||||||||||
еще |
и |
парусное |
вооружение |
стве |
двигателей. |
|
Их |
|
можно |
|||||||||||||
площадью |
3400 м 2. |
|
|
|
встретить |
лишь на устаревших |
||||||||||||||||
Постепенно |
паровые маши |
судах. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
ны становились все более мощ |
|
Двигатели |
разделяют |
на |
||||||||||||||||||
ными |
и |
надежными. |
Первые |
реверсивные, |
приводящие |
в |
||||||||||||||||
судовые |
энергетические |
уста |
движение |
судовой |
движитель |
|||||||||||||||||
новки |
состояли |
иэ поршневой |
с постоянным шагом, и на не |
|||||||||||||||||||
паровой |
машины |
и |
больших |
реверсивные, |
приводящие |
в |
||||||||||||||||
маломощных |
котлов, |
отапли |
движение |
судовые |
движители |
|||||||||||||||||
ваемых |
углем. |
Коэффициент |
с переменным |
шагом |
(винты |
|||||||||||||||||
полезного действия (КПД) ма |
регулируемого |
шага). |
|
|
|
|
||||||||||||||||
шинной |
|
установки |
|
«Грэйт |
|
От судовых двигателей тре |
||||||||||||||||
Истерн» |
составлял всего |
лишь |
буется |
|
высокая |
|
надежность |
|||||||||||||||
3%, |
ежегодный |
расход |
угля |
даже в условиях волнения, так |
||||||||||||||||||
достигал 380 т. Персонал ма |
как они должны работать и при |
|||||||||||||||||||||
шинного |
отделения |
на |
«Грэйт |
сильном крене судна и при |
||||||||||||||||||
Истерн» состоял из 230 чел. |
большой |
бортовой |
качке. Это |
|||||||||||||||||||
Сто |
лет спустя, |
в |
60-х гг. |
означает, |
что |
и |
фундаменты, |
|||||||||||||||
XX в. КПД паровой установки |
на которых закреплены двига |
|||||||||||||||||||||
подобной |
мощности |
равнялся |
тели, |
должны |
быть |
прочнее |
||||||||||||||||
30%, |
число |
обслуживающего |
фундаментов |
наземных |
|
уста |
||||||||||||||||
персонала |
снизилось |
до |
12— |
новок. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
15 чел. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
К |
|
судовым |
|
двигателям |
||||||||
Автоматизация |
управления |
предъявляются |
|
также |
|
такие |
||||||||||||||||
приводит |
к |
дальнейшему |
требования, |
как |
|
простота |
в |
|||||||||||||||
уменьшению |
численности об |
обслуживании, |
|
компактность |
||||||||||||||||||
служивающего персонала. Рас |
(в |
некоторых случаях), |
малые |
|||||||||||||||||||
ход топлива, |
в данном |
слу |
габариты |
и |
по |
возможности |
||||||||||||||||
чае жидкого, также значитель |
малая собственная |
масса. |
|
|
100
Рис. 95. Типы судовых энергетиче ских установок: а — с паровыми кот лами и турбиной; Ь — дизельная с м алооборотны м дизелем; с — ди зельная со среднеоборотны м и ди зелями и редуктором .
1 |
— п |
а р о ге н е р а то р ; |
2 — |
т у р б и н а |
вы соко го |
||||||
давления; |
3 |
— |
|
тур б и н а |
н и зко го |
давления; |
4 — |
||||
к о н д е н с а то р ; |
5 |
— |
р е д у к т о р ; |
6 — |
гр е б н о й |
вал; |
|||||
7 — |
гр е б н о й |
винт; |
8 — |
м ало о в о р о т н ы й дизель; |
|||||||
? — |
муф те; |
|
10 |
— |
с р е д н е о б о р о тн ы й |
дизе ль |
— *
Ив рис. 95 изображены не которые типы судовых энер гетических установок.
Паровые двигатели
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
поршневая |
паровая |
машина.) |
биной. Отработавший пар про |
|||||||||||||||||
Как в старых судовых энер |
В турбине пар расширяется и |
пускается |
через |
систему труб, |
||||||||||||||||||||||||||
гетических |
установках |
с паро |
его |
давление |
понижается. |
На |
охлаждаемых |
морской |
водой, |
|||||||||||||||||||||
выми машинами, так и в со |
практике |
величина |
его состав |
и |
при |
этом |
конденсируется. |
|||||||||||||||||||||||
временных с паровыми турби |
ляет около 49 гПа. В турбине |
Конденсат забирается из |
кон |
|||||||||||||||||||||||||||
нами, в качестве рабочего тела |
тепловая |
энергия |
пара |
пре |
денсатора с помощью конден- |
|||||||||||||||||||||||||
используется |
водяной |
пар. |
образуется |
в |
механическую, |
сатного |
насоса. |
|
|
|
|
|||||||||||||||||||
Поскольку |
пресную |
воду |
на |
Достигнутая при этом высокая |
|
На выходе конденсат имеет |
||||||||||||||||||||||||
судах |
можно |
перевозить толь |
частота |
вращения |
ротора |
|
па |
температуру |
25— 30°С. |
В |
со |
|||||||||||||||||||
ко в ограниченном количестве, |
ровой турбины за счет редук |
временных турбинных установ |
||||||||||||||||||||||||||||
в данном |
случае |
применяют |
тора |
снижается |
до |
частоты |
ках |
|
температура |
испарения |
||||||||||||||||||||
замкнутую |
систему |
циркуля |
вращения |
|
гребного |
винта. |
С |
воды |
в |
|
парогенераторе |
при |
||||||||||||||||||
ции воды |
и пара. |
|
|
|
|
|
целью |
сохранения |
в |
турбине |
давлении от 5,9 до 6,9 МПа со |
|||||||||||||||||||
Упрощенная |
схема |
такой |
необходимого |
для |
преобразо |
ставляет от 274 до 284СС. Со |
||||||||||||||||||||||||
циркуляции дана на рис. 96. |
вания |
энергии |
соотношения |
гласно этому к парогенератору |
||||||||||||||||||||||||||
Получаемый в парогенераторе |
между |
давлением |
и |
темпера |
следовало бы вместе с топли |
|||||||||||||||||||||||||
пар под определенным |
давле |
турой |
следует |
искусственно |
вом |
подвести |
столько |
тепло |
||||||||||||||||||||||
нием |
(на |
|
рисунке |
паропере |
поддерживать |
|
непрерывное |
вой энергии, чтобы температу |
||||||||||||||||||||||
греватель |
|
не |
обозначен) |
по |
уменьшение |
объема |
отрабо |
ра |
конденсата |
поднялась |
до |
|||||||||||||||||||
ступает |
по |
трубопроводу |
в |
тавшего |
|
пара |
турбины. |
Это |
соответствующей |
давлению |
||||||||||||||||||||
турбину. (В энергетических ус |
осуществляется |
с |
помощью |
температуры |
испарения, |
тогда |
||||||||||||||||||||||||
тановках |
старых |
конструкций |
конденсатора, |
|
включенного |
в |
вода испарилась бы и пар пе |
|||||||||||||||||||||||
на месте |
турбины |
находилась |
схему непосредственно за тур |
регрелся. |
Для |
|
того |
чтобы |
101





Теперь |
|
поршень |
движется |
е |
102. В цилиндре высокого дав |
вращения, |
а |
также |
случайные |
||||||||||||||||||||||||||||
противоположном |
|
направле |
ления |
свежий |
пар |
понижает |
нагрузки |
и |
удары, |
возникаю |
|||||||||||||||||||||||||||
нии. Таким |
|
обрезом, |
поршень |
свое |
давление |
от |
|
1,47 |
МПа |
щие, например, из-за нерав |
|||||||||||||||||||||||||||
совершает |
|
во |
время |
работы |
(на входе) до 0,49 МПа (на |
номерной |
нагрузки |
|
судового |
||||||||||||||||||||||||||||
движения вверх и вниз, кото |
выходе). Затем пар проходит |
движителя при выходе из во |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||
рые |
с |
помощью |
кривошипно |
в цилиндр среднего |
давления, |
ды и т. д. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||
шатунного |
механизма, |
состоя |
где |
его |
давление |
понижается |
Переключающий |
|
клапан |
||||||||||||||||||||||||||||
щего из штока, ползуна и |
почти до 0,15 МПа. Отсюда |
направляет |
отработавший |
пар |
|||||||||||||||||||||||||||||||||
соединенного |
с |
коленчатым |
пар идет дальше, к цилиндру |
от паровой |
машины непосред |
||||||||||||||||||||||||||||||||
валом |
шатуна, |
преобразуются |
низкого |
давления, |
где |
давле |
ственно к конденсатору, мимо |
||||||||||||||||||||||||||||||
во |
|
вращательные |
движения |
ние |
окончательно |
понижается |
турбины. Это |
бывает |
необхо |
||||||||||||||||||||||||||||
коленчатого вала. Впуск и вы |
от 0,15 МПа до давления в кон |
димо в случае изменения ча |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||
пуск свежего и отработавшего |
денсаторе, |
|
|
составляющего |
стоты |
|
вращения |
машины |
при |
||||||||||||||||||||||||||||
пера |
регулируют |
клапаном |
2. |
около |
9,8— 68,7 |
гПа. |
|
|
|
|
маневрировании |
или |
заднем |
||||||||||||||||||||||||
Клапан |
|
приводится |
в действие |
При |
|
понижении |
давления |
ходе. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||
от |
коленчатого |
вала |
|
посред |
объем |
пара |
возрастает. |
|
Для |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
ством |
двух |
эксцентриков, |
ко |
того чтобы пар разместился в |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||
торые через штанги и шатун |
цилиндрах, |
их |
объем |
должен |
Паровые турбмны |
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||
соединены |
|
с |
золотниковой |
с каждой |
ступенью |
увеличи |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||
штангой. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ваться. Так как все поршни |
Паровая |
турбина |
относится |
||||||||||||||||||||||||
|
Перемещение |
шатуна |
с |
имеют |
одинаковый |
ход, |
|
сле |
к двигателям, в которых теп |
||||||||||||||||||||||||||||
помощью |
переводного |
рыча |
дует увеличить и диаметр ци |
ловая |
энергия |
подведенного |
|||||||||||||||||||||||||||||||
га |
вызывает |
изменение |
коли |
линдров. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
пара |
|
вначале |
превращается в |
||||||||||||||||||||
чества |
|
пара, |
заполнившего |
Коэффициент |
|
полезного |
кинетическую |
и |
только |
после |
|||||||||||||||||||||||||||
цилиндр за один подъем порш |
действия |
энергетической |
ус |
этого |
|
используется |
для |
рабо |
|||||||||||||||||||||||||||||
ня, а следовательно, меняются |
тановки |
с |
поршневой паровой |
ты. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||
мощность |
и |
частота |
вращения |
машиной |
возрастает |
с |
умень |
Паротурбинные |
двигатели |
||||||||||||||||||||||||||||
машины. Когда шатун находит |
шением |
конечного |
значения |
на |
судах |
|
|
применяются |
с |
||||||||||||||||||||||||||||
ся в среднем положении, пар |
давления рабочего пара. Одна |
1895 г. Практически турбинный |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||
уже не входит в цилиндр, и |
ко вместе с этим объем пара |
двигатель |
впервые |
был |
уста |
||||||||||||||||||||||||||||||||
паровая |
машина |
прекращает |
увеличивается |
настолько, |
что |
новлен на боевых кораблях в |
|||||||||||||||||||||||||||||||
движение. |
|
При |
дальнейшем |
цилиндр |
|
низкого |
|
давления |
первом десятилетии XX в., а |
||||||||||||||||||||||||||||
перемещении шатуна |
|
с помо |
должен был бы иметь огром |
уже |
позднее |
стал |
использо |
||||||||||||||||||||||||||||||
щью |
|
|
переводного |
|
рычага |
ный диаметр. По этой причине |
ваться |
на |
больших |
пассажир |
|||||||||||||||||||||||||||
машина |
снова |
приводится |
в |
в более |
поздних конструкциях |
ских судах. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||
движение, на этот раз в про |
поршневых |
|
паровых |
машин |
В 50-е гг. началась конку |
||||||||||||||||||||||||||||||||
тивоположном |
|
направлении. |
стали прибегать |
к |
комбиниро |
рентная |
борьба |
между |
паро |
||||||||||||||||||||||||||||
Это |
обусловливает |
|
обратное |
ванию, т. е. поршневая паро |
турбинными |
|
и |
дизельными |
|||||||||||||||||||||||||||||
движение судового движителя. |
вая |
машина |
трехступенчатого |
установками |
|
за |
применение |
||||||||||||||||||||||||||||||
|
Наряду |
с перераспределе |
расширения |
соединялась |
с |
на больших судах для перевоз |
|||||||||||||||||||||||||||||||
нием |
с |
помощью |
поршневого |
турбиной |
|
отработавшего |
па |
ки массовых грузов и на тан |
|||||||||||||||||||||||||||||
золотника, |
|
изображенного |
на |
ра, причем эта турбина |
имела |
керах. Сначала на судах дед |
|||||||||||||||||||||||||||||||
рис. 101, имеются системы с |
приблизительно |
четыре ступе |
вейтом 30— 40 тыс. т и больше |
||||||||||||||||||||||||||||||||||
плоскими |
|
золотниками |
или |
ни расширения. |
|
|
|
|
|
|
преобладали |
|
паротурбинные |
||||||||||||||||||||||||
клапанами. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Такая |
конструкция |
изобра |
установки, |
|
однако |
|
быстрое |
||||||||||||||||||||
|
В первых судовых |
|
установ |
жена на рис. 103. Пар, выхо |
развитие |
двигателей |
|
внутрен |
|||||||||||||||||||||||||||||
ках |
применяли |
поршневые |
па |
дящий |
|
из |
|
цилиндра |
низко |
него сгорания привело к тому, |
|||||||||||||||||||||||||||
ровые машины, в которых рас |
го давления |
поршневой |
паро |
что в настоящее время ряд |
|||||||||||||||||||||||||||||||||
ширение от входного до вы |
вой машины, проходит в тур |
судов |
|
|
дедвейтом |
|
|
более |
|||||||||||||||||||||||||||||
ходного давления и до давле |
бину, затем в конденсатор. Так |
100 тыс. т оснащается дизель |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||
ния |
в |
конденсаторе |
происхо |
как частота вращения турбины |
ными |
|
установками. Только |
на |
|||||||||||||||||||||||||||||
дило в одном цилиндре. Со |
намного выше, чем у поршне |
очень |
|
больших судах |
дедвей |
||||||||||||||||||||||||||||||||
временем |
|
стали |
|
применять |
вой |
паровой |
машины, |
между |
том более 200 тыс. т устанав |
||||||||||||||||||||||||||||
машины |
|
|
многоступенчатого |
валом турбины и гребным ва |
ливают |
паротурбинные |
дви |
||||||||||||||||||||||||||||||
расширения. |
|
|
|
|
|
|
|
|
лом |
установлена понижающая |
гатели. |
Паротурбинные |
уста |
||||||||||||||||||||||||
|
Принцип |
действия |
|
машины |
двухступенчатая |
зубчатая |
пе |
новки |
|
сохранились |
также |
на |
|||||||||||||||||||||||||
трехступенчатого |
расширения |
редача |
и |
муфта. |
Последняя |
крупных |
боевых |
кораблях |
во |
||||||||||||||||||||||||||||
схематично |
показан |
|
на |
рис. |
устраняет |
различия |
в |
частоте |
енно-морского флота, а также |
107

