2 Обоснование выбора сэу
Выбор типа установки для проектируемого судна обычно производится на основе сравнительной оценки наиболее перспективных вариантов СЭУ, удовлетворяющих поставленным требованиям. При окончательном выборе типа СЭУ, учитывается не только возможность достижения оптимальных показателей, но и реальность поставок нового типа основного оборудования.
Исходными данными для выбора СЭУ в общем случае являются:
-
тип и назначение судна, район его эксплуатации и дальность плавания;
-
скорость хода судна и основные характеристики его корпуса;
-
требование к маневренности СЭУ;
-
ориентировочные расходы энергии на судовые механизмы, системы и устройства в основных эксплуатационных режимах.
Наиболее важными требованиями к СЭУ транспортных судов являются:
-
малые габаритные размеры;
-
небольшие расходы топлива и масла;
-
высокий ресурс;
-
простота в обслуживании.
В настоящее время для типа судов, рассматриваемых в данном проекте, используют дизельные энергетические установки (ДЭУ). Они имеют ряд определенных преимуществ перед другими типами СЭУ:
-
возможность создания больших агрегатных мощностей на базе стандартных типоразмеров цилиндров;
-
сравнительно небольшие расходы топлива и масла;
-
доступность различных типов передач;
-
относительная простота автоматизации управления.
Широкому распространению ДЭУ способствует непрерывное улучшение их технико-эксплуатационных показателей вследствие совершенствования наддува и рабочего процесса, применения тяжелых сортов топлива.
3 Выбор главного двигателя
Характеристики, подходящие для двигателей проектируемого судна, представлены в таблице 3.1.
График зависимости потребной мощности и диаметра винта проектируемого судна от частоты вращения представлен на рисунке 3.1.
Рисунок 3.1 - График зависимости потребной мощности и диаметра винта от частоты вращения.
3.1 Определение типа передачи мощности гребным винтам
По типу проектируемое судно относится к судам транспортного флота, для которых более характерны установившиеся режимы плавания.
К наиболее важным требованиям энергетических установок таких судов относят: малые габаритные размеры, небольшие расходы топлива и масла, высокий ресурс, простота обслуживания.
В тоже время, повышенные требования на маневренность и достижение больших тяговых усилий при пониженных оборотах гребного вала отходят на второй план. Поэтому для судов данного типа целесообразно применить прямую или редукторную передачу.
Использование прямой передачи наиболее рационально в сочетании с малооборотными двигателями при частоте вращения винтов до 200 об/мин.
Зубчатая передача принимается в тех случаях, если для проектируемого судна применение прямой передачи невозможно или экономически невыгодно.
1) относительно малые потери передаваемой мощности;
2) небольшие габариты;
3) высокий ресурс;
4) простота реализации отбора мощности для привода в действие валогенера-торов и других механизмов;
Поскольку проектируемое судно имеет небольшую мощность и габариты машинного отделения не позволяют установить малооборотный двигатель, то целесообразно применить среднеоборотный или высокооборотный двигатель с редукторной передачей.
Для выбора двигателя проводим оптимизацию по их характеристикам, приведенных в таблице 3.1.
Таблица 3.1 - Основные характеристики судовых двигателей
|
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
|
Фирма |
MAN |
Caterpillar |
SKL |
Yanmar |
Mitsubishi |
|
Стандартное обозначение |
L23/30A |
3512 |
8NVD48A-2U |
6EY22AW |
S12R-MPTAW |
|
n, об/мин |
800 |
1200 |
428 |
950 |
1500 |
|
Ne, кВт |
960 |
970 |
970 |
1030 |
1040 |
|
be, г/кВт-ч |
194 |
238 |
228 |
200 |
308,9 |
|
bm, г/кВт-ч |
0,95 |
1,0 |
1,0 |
1,0 |
0,93 |
|
L, м |
3,74 |
2,12 |
6,12 |
4,6 |
2,42 |
|
B, м |
1,63 |
1,70 |
1,40 |
1,62 |
1,512 |
|
H, м |
2,47 |
1,83 |
1,26 |
2,42 |
1,742 |
|
m, кг |
11500 |
4960 |
21450 |
10000 |
5320 |
-
частота вращения колен-вала, об/мин;
-
эффективная мощность, кВт;
-
удельный расход топлива, гр/кВт*ч;
-
удельный расход масла, гр/кВт*ч;
-
длина двигателя, м;
-
ширина двигателя, м;
-
высота двигателя, м;
-
масса двигателя, кг
Оценивание происходит по пятибалльной системе. Наивысший балл присваивается двигателю с наилучшим параметром. В результате, для каждого двигателя выполняется суммирование баллов по всем показателям; в соответствии с суммарными баллами составляется упорядоченный перечень марок рассматриваемых двигателей.
Результаты оценки представлены в таблице 3.2.
Таблица 3.2 – Оценка дизельных двигателей
|
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
|
Фирма |
MAN |
Caterpillar |
SKL |
Yanmar |
Mitsubishi |
|
Стандартное обозначение |
L23/30A |
3512 |
8NVD48A-2U |
6EY22AW |
S12R-MPTAW |
|
n, об/мин |
5 |
3 |
2 |
4 |
1 |
|
Ne, кВт |
5 |
4 |
4 |
3 |
2 |
|
be, г/кВт-ч |
5 |
2 |
3 |
4 |
1 |
|
bm, г/кВт-ч |
4 |
3 |
3 |
3 |
5 |
|
L, м |
3 |
5 |
1 |
2 |
4 |
|
B, м |
2 |
1 |
5 |
3 |
4 |
|
H, м |
1 |
3 |
5 |
2 |
4 |
|
m, кг |
2 |
5 |
1 |
3 |
4 |
|
Итого: |
27 |
26 |
24 |
24 |
25 |
Из рассмотренных типов двигателей по результатам суммирования баллов по всем показателям в качестве главного двигателя для дальнейшего проектирования выбираю двигатель фирмы MAN L23/30A.
Двигатель четырехтактный, высокооборотный (n=800 об/мин) с турбинным наддувом и охлаждением надувочного воздуха, газоплотного исполнения, мощностью 960 кВт, что удовлетворяет заданию.
Для понижения частоты вращения гребного вала применяем готовый реверс-редуктор ZF W1700, двухступенчатый с передаточным числом, равным 4,394.