3.Конструкция элементов и систем ГГТД, например, масляных полостей опор, маслосистемы

èт.п. выполнена с учетом обеспечения работоспособности двигателя (включая длительную работу на пониженных режимах) при отклонениях осей ГГТД от горизонтали, обусловленных установкой ГГТД в корпусе корабля или судна, а также возможными величинами крена и дифферента. Например, ГГТД LM2500 допускает (при установочном угле оси двигателя 8° к горизонтали) максимальный угол постоянного крена 15°, дифферента 5°; допустимый кратковременный крен и дифферент 45° и 10° соответственно [16.8.1].

4.ГГТД различных классов кораблей, в задачи которых входит борьба с подводными лодками, имеют специальные конструктивные мероприятия по жесткому ограничению уровня воздушного и структурного шума. В частности, устойчивость работы компрессоров большинства типов ГГТД обеспечи- вается практически без перепуска воздуха. Если по какимлибо причинам отказаться от перепуска не представилось возможным, то принимаются меры по максимальновозможному снижению генерируемого им шума. Снижение уровня структурного шума, передающегося от ГГТД на корпус корабля, обеспечивается уже упоминавшейся системой ударно-вибрационной амортизации [16.8.1], [16.8.2].

5.ГГТД имеют эффективные, как правило, встроенные системы промывки ГВТ, обеспечивающие достаточно частое и оперативное удаление солевых отложений и восстановление параметров двигателей. В зависимости от типа корабля и условий эксплуатации период между промывками ГВТ может составлять несколько часов и менее [16.8.2]. Кроме этого, конструкция ГГТД позволяет производить также механическую очистку элементов горячей части от трудноудаляемых отложений, образующихся вследствие осаждения солевых аэрозолей, а также смеси этих аэрозолей и частиц песка, которые могут присутствовать в атмосфере над морем, например, в зоне Персидского залива [16.8.2].

Среди прочих особенностей корабельных

èсудовых ГГТД можно выделить такие, как наличие силовых турбин правого и левого направлений вращения, реверсивных силовых турбин (например, на некоторых типах двигателей ЗоряМашпроект ), а также применение адаптированных к корабельным условиям систем топливопитания, запуска и т.д. Кроме этого, ГГТД кораблей (как собственно двигатели, так и элементы оборудования) спроектированы с учетом достаточно

жестких габаритных ограничений, особенно длинновых, которые обусловлены специфическими требованиями, предъявляемыми к размерам машинных отделений кораблей.

16.3- ГТД в силовых установках танков

Âнастоящее время ГТД находят применение в газотурбинных силовых установках (ГТСУ), которыми оснащены основные боевые танки типа Т-80, «Абрамс» М1, а также некоторые опытные танки, например, «Черный орел» [16.8.5], [16.8.6]. Использование ГТД в качестве основного двигателя предполагается также в силовых установках и некоторых перспективных танков [16.8.7].

Танковый ГТД по своей общей компоновке представляет турбовальный ГТД со свободной силовой турбиной и двухвальным газогенератором. Ближайшими аналогами танковых ГТД являются вертолетные ТВаД. Для повышения экономичности на дроссельных режимах и улучшения динами- ческих характеристик первая ступень силовой турбины танковых ГТД имеет регулируемый СА. Повышение экономичности достигается также применением на некоторых типах двигателей рекуператора тепла выходящих газов. Танковые ГТД выполняются в виде моноблока с редуктором и некоторыми компонентами систем ГТСУ. Конструктивные схемы некоторых танковых ГТД (например, AGT-1500, LV100-5, ГТД-1250) представлены в [16.8.6], [16.8.7], [16.8.8].

16.4- Компоновка ГТД в ГТЭС

è ÃÏÀ

ГТД наземного применения размещаются в электростанциях и газоперекачивающих агрегатах в отдельном отсеке, оборудованном системами пожаротушения и обнаружения газа, контроля допуска в отсек, освещения, вентиляции, предпускового обогрева и откидными площадками для выполнения ремонтных и регламентных работ.

Пример компоновки двигателя в электростанции показан на Рис. 16.4_1.

Для раскрепления двигателя в ГТЭС и ГПА наземные двигатели имеют раму, на которой может размещаться часть агрегатов двигателя, закатные устройства для монтажа двигателя. За раму также происходит крепление двигателя в таре во время транспортировки. Двигатель крепится к раме аналогично креплению двигателя в самолете –

ñпомощью тяг со сферическими подшипниками и штыря, фиксирующего осевое положение двигателя – это обеспечивает отсутствие передачи усилия на двигатель при деформации рамы. Форма и размеры рамы определяются исходя из доступности осмотра двигателя при регламентных работах, замены его частей и замены самого двигателя, а также с учетом того, чтобы двигатель находился в устойчивом положении с незакрепленной рамой.

Свободная турбина двигателя проектируется под обороты, необходимые для привода нагрузки, на разных типах двигателей это может быть от 3000 до 10000 об/мин.

Для применения уже существующего двигателя, обороты свободной турбины которого не совпадают с оборотами нагрузки, между двигателем и нагрузкой устанавливается редуктор или мультипликатор. Для обеспечения высокой долговеч- ности гибких элементов трансмиссии, необходимо точное совмещение осей свободной турбины и нагрузки. Что достигается с помощью центрирующих устройств и регулируемых опор, которые устанавливают раму двигателя в необходимое положение.

Из-за того, что наземные двигатели находятся в более запыленных условиях, воздух, перед тем как попасть в двигатель обязательно очищают. Наиболее распространена двухступенчатая очистка – сначала воздух проходит грубую очистку в инерционных воздухоочистителях (циклонных, щелевых и др.), затем тонкую – в тканевых фильтрах. Для снижения вредного воздействия шума двигателя на обслуживающий персонал отсек двигателя выполняется из шумоглушащих панелей, а вход воздуха в двигатель и отвод выхлопных газов, а также вход и выход вентиляционного воздуха оборудуются шумоглушителями.

Âотличие от авиационных наземные двигатели не имеют таких высоких режимов как взлетный, но они, в особенности в энергетике, практи- чески постоянно работают на номинальном режиме. Кроме того потери давления воздуха на входе в двигатель могут достигать 100 мм водяного столба, а сопротивления выхлопным газам

ñутилизацией тепла может быть до 400 мм водяного столба, что дополнительно увеличивает нагрузки на двигатель.

Допустимость длительного воздействия таких высоких нагрузок на наземные двигатели объясняется тем, что требования по надежности к ним не такие высокие как к авиационным. А необходимая надежность снабжения потребителей электри- чеством, теплом или газом достигается резервиро-

ванием ГТЭС и ГПА, что также позволяет часть двигателей останавливать для регламентных и ремонтных работ.

16.5 - Компоновка корабельных и судовых ГГТД

ГГТД размещаются в специальных отсеках кораблей и судов, называемых машинными отделениями (МО). При использовании механической передачи мощности от ГГТД на гребной вал МО располагаются в большинстве случаев в трюмах ближе к кормовой части корпуса корабля или судна. Передача мощности от ГГТД 1 на фланец гребного вала 6 осуществляется через главный редуктор 3 при помощи трансмиссий 2,4 с гибкими муфтами. Усилие упора гребного винта воспринимается главным упорным подшипником 5 (ГУП), закрепленном на силовых элементах корпуса. Комплекс, включающий ГГТД, главный редуктор, трансмиссии, а также компоненты различных систем (управления, смазки и т.п.), называется главным газотурбинным агрегатом (ГГТА).

Воздух для рабочего цикла ГГТД поступает- через воздухоприемную шахту 9 и жалюзи 10.

Выхлопные газы выбрасываются через газоотводную шахту 11. Вентиляция и отвод нагретого воздуха из-под звукотеплоизолирующего кожуха осуществляется через воздуховоды 8 и 7 (см. Рис 16.5_1). Подобная схема предусматривает работу единственного двигателя (ГГТД) на каждый гребной вал и обычно применяется при использовании ГГТД в качестве основного маршевого двигателя судов, а также в случае применения ГГТД для привода ускорительного движителя (гребного винта, водомета и т.д.) кратковременного действия на кораблях и специальных судах. На легких скоростных кораблях и судах такая схема главного газотурбинного агрегата (ГГТА) может применяться и с несколько другим расположением компонентов [16.8.1].

Более сложную схему имеют ГГТА главных газотурбинных энергетических установок кораблей водоизмещающего типа. Специфика использования этих кораблей состоит в том, что большую часть времени они эксплуатируются на достаточ- но умеренных скоростях крейсерского хода, обеспечивающих им максимальную дальность плавания.

Максимальная скорость (скорость полного хода) может быть им необходима лишь во время боя или учений [16.8.1]. Известно, что для плавания в водоизмещающем режиме при прочих рав-

Рисунок 16.5_1 - Газотурбинная энергетическая установка с механической передачей мощности 1 - ГГТД; 2, 4 - трансмиссии с

гибкими муфтами; 3 - редуктор; 5 - главный упорный подшипник; 6 - гребной вал; 7, 8 - воздуховоды вентиляции звукотеплоизолирующего кожуха ГГТД; 9 - воздухоприемная шахта; 10 - жалюзи воздухоприемного устройства; 11 - газоотводная шахта

ных условиях потребная мощность двигателя находится примерно в кубической зависимости от скорости хода.

Если, например, скорость полного хода должна превышать крейсерскую скорость в два раза, то мощность энергетической установки должна быть увеличена практически в восемь раз. Поскольку создание мощного двигателя, удовлетворяющего требованиям максимальной экономичности на глубоких дроссельных режимах крейсерского хода является по меньшей мере трудновыполнимой задачей, был принят принцип построения ГЭУ кораблей, предусматривающий распределение полной мощности ГЭУ на несколько двигателей равной или разной мощности, используемых в зависимости от необходимой скорости хода в различных сочетаниях и на режимах, близких к оптимальным по экономичности. В настоящее время реализовано достаточно большое количество различных схем газотурбинных ГЭУ кораблей [16.8.1], [16.8.2], [16.8.4]. На Рис. 16.5_2 представлен вариант схемы ГЭУ корабля, вклю- чающий два ГГТА, работающие на соответствующие гребные валы.

Рисунок 16.5_2 - Схема главной газотурбинной энергетической установки корабля 1, 2 – маршевые ГГТД; 3, 4 - ГГТД

полного хода; 5, 6 - редукторы

Каждый ГГТА включает маршевый ГГТД (меньшей мощности) и ГГТД полного хода (большей мощности). Крейсерский ход обеспечивается маршевыми ГГТД, полный ход - ГГТД полного хода.

Примечание. Существуют также подобные схемы, где полный ход обеспечивается совместной работой маршевых ГГТД и ГГТД полного хода. Подключение ГГТД к кинематическим цепям редуктора обеспечивается специальными муфтами по командам системы управления ГЭУ корабля. Схема размещения компонентов ГЭУ в машинном отделении корабля, составленная с использованием материалов [16.8.2], представлена на Рис. 16.5_3.

При использовании электрической передачи мощности от ГГТД на гребной вал, ГГТД вместе с приводимым им во вращение генератором может быть размещен в МО, расположенном на верхней палубе судна. Комплекс «ГГТД – генератор» при этом представляет, по существу, газотурбинную электростанцию, питающую энергией главные электродвигатели, расположенные в трюме (см. Рис. 16.5_4). Такая схема может применяться на относительно крупных пассажирских и грузовых судах, эксплуатируемых на дальних линиях [16.8.1].

При использовании электрической передачи мощности ГГТД может быть также выполнен по одновальной схеме без свободной турбины (см. Рис. 16.5_4).