Файл: Эксплуатация корабельных двигателей внутреннего сгорания лекции..pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 15.10.2024
Просмотров: 100
Скачиваний: 0
ресечения регуляторной и винтовой характеристик.
Разгон корабля до полной скорости хода может осуществ
ляться экстренно (с максимальным ускорением) или плавно с таким ускорением,при котором величина избыточной мощности, необходимой для ускорения движения корабля,не будет превы
шать значений,лежащих выше ограничительной характеристики
двигателя. При экстренном разгоне корабля рукоятка управ ления двигателем сразу переводится в положение,соответст
вующее полному числу оборотов.В этом случае регулятор
установит полную подачу топлива и двигатель будет рабо
тать по внешней характеристике до тех пор,пока корабль
не разовьет полного хода, а двигатель - не достигнет пол ного числа оборотов. На схеме этому соответствует линия
Б-Б-Н. Для разгона будет использована максимальная избы
точная энергия,величина которой определяется площадью
Б-ЕгН-Б.На значительном участке разгона двигатель будет ра ботать по внешней характеристике, т. е. в области пере
грузки, выше ограничительной характеристики.
Фактически время экстренного разгона корабля будет
определять приемистость двигателя.Это время,как было пока
зано раньше,зависит не только от свойств двигателя,но и от характеристик пропульсивного (гребного) комплекса корабля.
При плавном разгоне корабля рукоятка управления оборо тами двигателя должна перемещаться плавно с ограниченной скоростью или ступенчато.Работа двигателя осуществляется
как бы через ряд промежуточных скоростных режимов.Скорость
перемещения рукоятки должна быть такой,чтобы мощность
двигателя в период разгона не превышала предельно допу стимой, определяемой ограничительной характеристикой.На
рис.4.26 линия плавного разгона обозначена буквами БСН. Чем меньше скорость перемещения рукоятки управления двига телем, тем меньше резерв мощности используется для разгона,
тем меньше нагрузка двигателя.Резерв мощности,используе мый при плавном разгоне,заштрихован двойной сеткой.
На рис. 4.27 показано изменение числа оборотов и кру-
Рис.4.27. Изменение крутящего момента и оборотов
двигателя при экстренном и плавном разгоне
тящего момента двигателя при экстренном и плавном разгоне.
При плавном разгоне крутящий момент не превышает предель
но допустимого.
Таким образом,если условия плавания или боевая обста новка не требуют резкого разгона корабля,увеличение числа
оборотов двигателя следует производить плавно.
10. Реверсирование двигателя или реверсирование гребных винтов
В корабельных дизельных энергетических установках получение заднего хода может быть осуществлено тремя способами:
-реверсированием двигателя (изменением направле ния вращения коленчатого вала);
-изменением направления вращения гребного вала с
помощью реверсивной муфты (направление вращения двигателя
остается неизменным);
-применением гребных винтов регулируемого шага
(сторона вращения двигателя остается неизменной, уста
навливается отрицательный шаг гребных винтов).
148
Во всех случаях при реверсировании момент сопротив ления на валу может достигать значительных величин, пре
вышающих значения предельно допустимых. Увеличение мо
мента сопротивления при реверсе может привести к оста новке двигателя и срыву маневра корабля, а также к значи
тельному увеличению максимального давления сгорания в цилиндрах двигателя. Реверс часто сопровождается ухудше нием качества рабочего процесса и дымным выхлопом.
Характер изменения нагрузки двигателя во время ревер
сирования рассмотрим по рис. 4.28. На рисунке показаны
|
О |
20 |
40 |
60 |
90 |
100 |
|
|
Рис. 4.28. Изменение нагрузки двигателя при |
|
|||||
|
|
|
реверсировании |
|
|
|
|
следующие характеристики: I - винтовая переднего хода; |
|||||||
2 |
- винтовая заднего хода; 3 - швартовная заднего хода; |
||||||
4 |
- винтовая отрицательной поступи винта (-Ар); 5 |
- огра- |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
149 |
ничительная; 6 - внешняя; 7 - регуляторная; 8 - мощности механических потерь гребного вала и двигателя в турбинном
режиме гребного винта.
Перед реверсированием рукоятка управления оборотами
двигателя перемещается в положение холостого хода. Всере- |
|
жимный регулятор уменьшает подачу топлива. Уменьшение |
|
мощности и числа оборотов двигателя определяется линией |
|
НА. Винт будет работать в турбинном режиме, преодолевая |
|
момент сопротивления двигателя и линии вала (точка А). |
|
По мере уменьшения скорости корабля число оборотов и мощ |
|
ность гребного винта будут уменьшаться (линия АБ). В точ |
|
ке Б производится реверс двигателя, переключается ревер |
|
сивная муфта или шаг гребных винтов переставляется на |
|
обратный. В момент реверсирования двигатель должен преодо |
|
левать турбинный момент и момент сопротивления заднего |
|
хода. Изменение нагрузки в момент реверса будет идти по |
|
регуляторной характеристике |
(линия БСД) до пересечения |
с винтовой характеристикой |
отрицательной поступи - /\.р |
гребного винта (точка Д). Последняя характеристика будет
тем круче, чем больше скорость переднего хода корабля. Крутизна характеристики определяет также нагрузку двигате ля. При большой скорости переднего хода момент сопротивле ния может оказаться больше крутящего момента двигателя.
В этом случае двигатель "заглохнет". По мере снижения пе
реднего |
хода |
и |
увеличения скорости заднего хода нагрузка |
двигателя уменьшается. Работа двигателя из точки Д пере |
|||
ходит в |
точку |
Е |
( Ар =0 - швартовная винтовая характе |
ристика заднего хода) и затем в точку Ж , точку, устано
вившегося режима заднего хода.
Разобранный пример наглядно показывает изменение
нагрузки двигателя во время реверсирования и устанавлива
ет тот факт, что нагрузку двигателя можно значительно
снизить, если реверсирование производится при погашенной скорости корабля. Во время эксплуатации двигателей эк
стренное реверсирование следует производить только в
150
исключительных случаях, когда этого требует обстановка.
При нормальных условиях плавания скорость перед реверси
рованием должна быть снижена.
II. Нагрузке двигателя при плавании в штормовую
погоду
Влияние штормовой погоды на работу корабельного двига теля проявляется как в нарастании нагрузки по абсолютной величине (утяжеление винтовой характеристики), так и в
колебаниях нагрузки и числа оборотов, делающих режим ра
боты двигателя нестационарным. Нестационарность режима
работы и увеличение нагрузки определяются многими факто
рами, такими как состояние моря, направление ветра,сила
ветра и т. д. На работу двигателя оказывают влияние ха
рактер волнения моря, длина и высота волны, водоизмещение корабля и форма обводов корпуса, отношение длины корпуса корабля к длине волны, тип двигателя и особенности кон
струкции энергоустановки.
В несколько упрощенном виде нагрузку двигателя в штормовых условиях можно представить по средней утяжелен ной винтовой характеристике. Крутизна винтовой характе ристики будет определяться балльностью моря, силой ветра, курсом корабля по отношению к волне и т. д. На рис. 4.29 показаны винтовые характеристики корабля в зависимости от
балльности моря. Коэффициент повышения мощности двигателя
для данной скорости корабля может находиться в пределах 1,2-2,2. Нестационарность режима работы может быть пред
ставлена в виде изменяющейся по времени винтовой характе
ристики в зависимости от нахождения корабля на спадающей или восходящей стороне волны. Большая нестационарность
режима работы характерна для кораблей ограниченного водо измещения, если длина корабля и длина волны соизмеримы. Для кораблей большого водоизмещения нестационарность режима работы проявляется в меньшей степени. Для быстро-
151
|
|
|
|
|
|
|
ходных кораблей и |
|||
100 |
|
|
|
|
|
катеров при плавании |
||||
|
N e % |
|
|
|
|
в штормовых условиях |
||||
|
|
|
|
|
|
|
характерны |
резкие |
||
80 _UJLB а р т о б н а |
я |
|
|
нарастания нагрузок, |
||||||
|
|
|
проявляющиеся в виде |
|||||||
|
|
Ьин т о Ьая |
|
|
|
|||||
|
|
XCLf)-K0l |
|
|
|
ударов волн |
о корпус |
|||
60 |
|
|
|
|
|
|
корабля. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
На рис. 4.30 пред |
||||
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
ставлен график нагруз |
|||
to |
|
|
|
|
^ 0-ГЪбо.Л |
ки двигателя в штормо |
||||
|
|
|
|
|
|
вых условиях, показы- |
||||
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
Do 5 бал |
|
вакхций нестационарность |
|||
20 |
у |
---- \ |
|
|
|
|
режима работы: |
I - |
||
|
|
1 |
|
средняя винтовая харак |
||||||
|
|
|
|
1 |
|
|||||
|
|
|
|
- Do |
7 бал |
|
теристика для штормо |
|||
|
|
|
|
|
| п |
% . |
вых условий |
плавания; |
||
|
|
|
|
|
I |
|
|
|||
|
20 |
to |
60 |
80 |
10П |
|
|
|||
|
характеристика, |
опре |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
||||
Рис. 4.29. Средние винтовые ха |
деляющая нагрузку дви |
|||||||||
рактеристики |
при штормовых усло |
гателя на нисходящей |
||||||||
виях плавания |
разной |
балльно |
||||||||
стороне волны; |
V - |
|||||||||
|
|
|
сти |
|
|
|||||
тяжелая винтовая харак
теристика, определяющая нагрузку двигателя на восходящей
стороне волны; |
П - регуляторные |
характеристики; Ш - |
внешняя характеристика двигателя; |
1У - ограничительная |
|
характеристика |
двигателя; А-А-А' |
- частичная харак |
теристика двигателя.
Б несколько упрощенном виде схему нагрузки двигателя
гтои волнении можно представить в следующем виде. Когда
корабль входит в волну, сопротивление движению увеличи
вается, упор и момент гребного винта возрастают, харак
теристика становится тяжелой. При сходе корабля с волны сопротивление корпуса корабля уменьшается, винтовая харак
теристика становится легкой. При переходе с легкой на
152
Рис. 4.30. Изменение нагрузки двигателя при плавании в штормовых
условиях
тяжелую винтовую характеристику нагрузка двигателя изме няется вначале по регуляторной характеристике, а при вы ходе на внешнюю характеристику - по внешней. Для точки номинального режима I это будет линия I'-I-I*. Для точки частичной нагрузки (точка А), это будет линия 2'-к-2и. Для частичной сниженной нагрузки (точка 3) это будет ли
ния З'-З-З^. Из графика следует, что в штормовых условиях
только на сниженной нагрузке и при уменьшенном числе оборотов двигателя его нагрузка не будет выходить за
ограничительную характеристику. Необходимо учитывать,
Т
что расхождение винтовых характеристик двигателя будет |
|
тем больше, чем больше балльность моря. Процесс непрерыв |
|
ного перехода работы двигателя от одной нагрузки к другой |
|
создает нестационарности режима, повышает затрату энер |
|
гии на преодоление динамических моментов сопротивления, |
|
увеличивает общую перегрузку двигателя. Нестационарность |
|
режима работы нарушает установившийся режим смазки от |
|
дельных деталей и увеличивает их износ. При увеличении |
|
нагрузки турбокомпрессор двигателя увеличивает подачу |
|
воздуха с некоторым запаздыванием, что |
приводит к работе |
с пониженными значениями коэффициента |
избытка воздуха и, |
следовательно, с увеличенной тепловой напряженностью.
Наличие всережимного регулятора оборотов уменьшает
диапазон колебаний числа оборотов двигателя, однако при
этом возрастает диапазон колебаний нагрузки, так как ре
гулятор, стремясь поддержать установленное число оборотов,
увеличивает или уменьшает подачу топлива. Это, в свою очередь, ведет к увеличению как тепловой, так и механи
ческой нагруженности. В отдельных конструкциях зарубежных двигателей используются устройства для выключения всере
жимного регулятора в штормовых условиях плавания. Рабо
та двигателя в этом случае осуществляется по частичной характеристике А*-А-А'. Диапазон колебаний оборотов возрастает, а диапазон колебаний нагрузок снижается. Ра бота двигателя не выходит за ограничительную характери стику. Для предотвращения возможного разноса;например.при оголении винта,двигатель снабжается предельным регуля тором, ограничивающим подачу топлива в том случае, когда
число оборотов достигает предельных значений.
Из рассмотренного примера видно, что для исключения
длительной перегрузки двигателя его полные обороты должны
быть снижены, причем снижение оборотов должно быть тем больше, чем больше балльность моря и выше сила ветра.
154