3. Основные показатели судовых энергетических

установок

Эффективность применения и использования ГЭУ определяется следующими показателями:

А. Мощностные показатели

А.1. Абсолютные мощностные показатели

–эффективная мощность главного двигателя

(мощность, снимаемая с выходного фланца двигателя);

–суммарная мощность ГЭУ, передаваемая валопроводу;

–суммарная мощность,подведенная к движителю;

–мощность электроэнергетической системы.

Рис. 2. Структурная схема передачи мощности от главного двигателя к движителю.

–КПД главной передачи и валопровода; – изменение оборотов движителя;

–изменение мощности двигателя.

Для судна в целом используют и такой показатель, как буксировочная мощностьилимощность полезной тяги:

где:

– КПД гребного винта и коэффициент влияния корпуса судна на работу винта, соответственно.

А.2. Относительные мощностные показатели:

К этим показателям относят:

энергонасыщенность судна:, [кВт/т];

относительную мощность ЭЭС:.

где: – полное водоизмещение судна.

Б. Показатели экономичности

Экономичность характеризует способность СЭУ обеспечить максимальную дальность плавания корабля или судна при минимальных затратах топлива.

Различают следующие показатели экономичности:

часовой расход топлива–, [т/ч];

удельный расход топлива–;

где: и– мощности, необходимые для работы вспомогательных механизмов ГЭУ и общесудовых потребителей;

эффективный КПД установки–

где: , [кДж/кг] – низшая теплота сгорания топлива;

На практике часто применяется показатель, который характеризует не только качество СЭУ, но и свойства гидродинамического комплекса

«корпус – движитель – двигатель». Этим показателем являетсярасход топлива на милю:

, [т/милю]

где: – средняя скорость судна на данном отрезке пути.

Все экономические показатели зависят от мощности СЭУ, развиваемой на данном ходовом режиме. Характер изменений экономических и мощностных показателей в зависимости от скорости движения судна показан на рис. 3. Из графиков зависимостей видно, что расход топлива на милю имеет минимальное значение при некоторой скорости хода судна. Соответственно путь, пройденный судном при минимальном значении, является максимальным.

Скорость судна, при которой расход топлива на милю пути минимален, а дальность плавания имеет максимальное значение, называют экономической скоростью(ЭС).

Рис. 3. Зависимость изменения экономических показателей ЭУ и дальности плавания

от скорости движения судна.

Максимальной скоростью(МС) называют такую скорость движения судна, которая может быть достигнута при максимальной мощности ЭУ, определенных погодных условиях и нормальном водоизмещении.

Для боевых кораблей также различают:

• экономическую боевую скорость(ЭБС) – экономическую скорость корабля при работе всех боевых и технических средств в режиме, обеспечивающем боевую готовность и готовность ГЭУ к работе на полную мощность; ЭБС обычно на 3 ÷ 4 узла больше ЭС, а мощность ЭУ на ЭБС соответствует 15 ÷ 25 % от максимальной;

• полную боевую скорость (ПБС) – максимальную скорость корабля при работе боевых и технических средств в режиме, обеспечивающем полную боевую готовность; ПБС соответствует полной мощности ЭУ и гарантируется в течение 15 % времени от ресурса до заводского ремонта;

В. Показатели автономности

Под автономностьюСЭУ понимается суммарная продолжительность ходовых и стояночных режимов работы, обеспечиваемая запасами топлива, масла и технической воды:

где: и– продолжительность ходовых и стояночных режимов работы;

В свою очередь, время ходового режима:

где:

– дальность плавания в милях приi-м ходовом режиме со скоростью_i,уз.

Характер и относительная продолжительность режимов работы СЭУ определяют различную автономность при одних и тех же энергетических запасах.

Г. Массогабаритные показатели

Масса и габариты СЭУ оказывают прямое влияние на основные показатели судна (корабля) – скорость, дальность плавания, полезное водоизмещение – а также характеризуют в определенной мере эксплуатационные свойства и степень технического совершенства СЭУ.

Г.1. Абсолютные показатели массы

масса сухой установки:, [кг];

масса установки в рабочем состоянии, т.е. масса установки, приготовленной к действию (с водой, топливом, маслом во всех элементах установки и трубопроводах):

, [кг];

масса рабочих тел: , [кг];

масса жидких грузов:, [кг].

полная масса установки(включая запасы жидких грузов):

, [кг];

Г.2. Относительные показатели массы

удельная масса установки:, [кг/кВт];

удельная масса энергетических запасов:, [кг/кВт];

доля водоизмещения, отводимая под установку и запасы жидких грузов:

, [%]

Г.3. Абсолютные габаритные показатели

суммарная длина машинных (машинно-котельных)отделений–, [м];

суммарная площадь машинных отделений–, [м²];

суммарный объем машинных отделений–, [м³],

Г.4. Относительные габаритные показатели

мощность на 1 м длины машинных отделений–, [кВт/м];

насыщенность площади помещений МО–, [кВт/м²];

насыщенность объема МО(МКО) –, [кВт/м³];

относительная длина МО(МКО):;

комплексные массогабаритные показатели:

, [кг/м];, [кг/м²];, [кг/м³]

Д. Показатели надежности

Надежностьюназывается свойство объекта сохранять во времени в установленных пределах значения всех параметров, характеризующих способность выполнять требуемые задачи в заданных режимах и условиях применения, технического обслуживания, ремонта, хранения и транспортирования.

К основным показателям надежности относят: безотказность, долговечность, ремонтопригодность и сохраняемость.

Безотказностьюназывается способность СЭУ сохранять работоспособное состояние в течение заданного промежутка времени.

Под работоспособным состоянием понимается такое состояние СЭУ, при котором значения всех параметров соответствуют требованиям нормативно-технической и конструкторской документации. Нарушение работоспособного состояния СЭУ называется отказом.

Отказы классифицируются:

• по характеру возникновения: на внезапныеипостепенные;

• по причине возникновения: на конструктивные,производственныеиэксплуатационные;

• по степени устойчивости: на устойчивые,сбои,перемежающиесяисамоустраняющиеся;

• по связи элементов между собой: на независимыеизависимые.

Основными показателями безотказности являются: вероятность безотказной работы, средняя наработка до отказа и на отказ, интенсивность отказов и др.

Долговечностьюназывают свойство СЭУ сохранять работоспособное состояние до наступления предельного состояния при установленной системе технического обслуживания и ремонта.

Качественными показателями долговечности являются: назначенный срок службы – календарная продолжительность эксплуатации СЭУ, по достижении которой применение СЭУ по назначению прекращается; и ресурс.

Ремонтопригодностьюназывается свойство СЭУ, заключающееся в приспособленности к предупреждению и обнаружению причин возникновения отказов и повреждений, а также поддержанию и восстановлению работоспособного состояния путем проведения технического обслуживания и ремонтов.

Ремонтопригодность СЭУ зависит от типа и расположения установки, трассировки трубопроводов и кабелей, трудоемкости обслуживания, наличия ЗИП, уровня подготовки личного состава и др. факторов.

Сохраняемостьюназывают свойство СЭУ сохранять значения показателей безотказности, долговечности и ремонтопригодности в течение и после хранения и (или) транспортирования.

Комплексными показатели надежности являются:

коэффициент технического использования– ;

коэффициент готовности –.

Коэффициентом технического использованияназывается отношение времени пребывания СЭУ в работоспособном состоянии ко времени простоев, обусловленных техническим обслуживанием и ремонтом за тот же период эксплуатации:

где:

– суммарное время работы за период эксплуатации;

Т_Р – время ремонта; Т_ПР – время простоя;

Т_ТО– время технического обслуживания;

Физический смысл – вероятность того, что в произвольный промежуток времени механизм работает, а не ремонтируется.

Коэффициентом готовностиназывается отношение вида:

где:

– время ремонта;– время до отказа;

Физический смысл – вероятность того, что механизм находится в работоспособном состоянии в произвольно взятый момент времени в промежутках между плановыми осмотрами и ремонтами.

Е. Маневренные показатели

Маневренные качества СЭУзависят от назначения судна (корабля). К ним относятся:

• продолжительность подготовки СЭУ к пуску;

• время, необходимое для доведения мощности до полной;

• время реверса.

Ж. Показатели живучести

Живучестью СЭУназывается ее способность противостоять аварийным (и боевым – для кораблей) повреждениям, сохраняя и восстанавливая в возможной степени свою работоспособность.

Различают следующие показатели живучести:

• защищенность– проявляется в ударостойкости, брызгозащищенности и способности оборудования СЭУ работать в затопленном помещении.

• восстанавливаемость– обеспечивается конструкцией СЭУ, ее размещением в отсеках, автоматизацией аварийных переключений.

• избыточность– обеспечивается резервированием и дублированием наиболее важных механизмов и систем СЭУ.

З. Показатели технологичности, стандартизации и унификации

Технологичность СЭУопределяется ее приспособленностью к современным прогрессивным типовым технологическим методам в сферах ее производства и эксплуатации.

Основными показателями технологичности являются:

• коэффициент общей блочности;

• коэффициент функциональной блочности:

• коэффициент блочности зональных блоков;

• удельная трудоемкость сборочно-монтажных работ;

• коэффициент использования материала;

• уровень агрегатирования;

• объем агрегатирования оборудования;

• объем агрегатирования труб и арматуры;

И. Патентно-правовые показатели характеризуются:

• коэффициентом патентоспособности;

• коэффициентом патентной чистоты.

К. Эргономические, эстетические показатели характеризуются:

• обитаемостью;

• состоянием воздушной среды;

• шумностью;

• физиологическими и психофизиологическими показателями – уровнями освещенности, видимостью световых сигналов и шкал приборов, слышимостью звуковых сигналов, рациональным применением цвета на пультах управления и маркировке трубопроводов;

• психологическими показателями;

• эстетическими показателями;

• информационной выразительностью формы (способностью формы раскрывать сущность конструкторской идеи, информировать о назначении изделия);

• целостностью композиции.

Л. Экологические показатели – это требования к шуму, вибрации, чистоте воздуха, удельным выбросам окислов азота, углерода, углеводородов, нормам выброса нефтесодержащих вод и маслопродуктов, мусора и др.