Выбор главного двигателя и передач при проектировании главной энергетической установки судна

направления вращения главного двигателя, а также суммировать и редуцировать.

В соответствии с этими задачами, принято следующее деление механических передач:

1) одномашинные редукторные передачи;

2) многомашинные редукторные передачи;

3) реверсредукторные передачи.

Эти три типа редукторных передач охватывает основную массу используемых конструкций, но встречаются редукторы, которые в чистом виде не подходят ни под одну рубрику. Так привод двух винтов от одного двигателя – разделительный редуктор (см. рис.1.7,г), многоскоростные редукторы и т. д.

Типы и конструкции судовых редукторов весьма разнообразны. Они выполняются одно- или многоступенчатыми с цилиндрическими ступенями с внешним зацеплением и с планетарными ступенями. Редуктор только с цилиндрическими ступенями внешнего зацепления называют переборным, только с планетарными ступенями – планетарным, а если он включает в себя и те, и другие ступени – планетарно-переборным.

В отличие от прямой передачи, где в качестве главного двигателя используется МОД, в состав механической передачи применяется СОД. Пропульсивные комплексы с СОД часто оборудуются несколькими главными дизелями, редукторной передачей, муфтами сцепления, очень часто применяется ВРШ. Все это усложняет передачу и вызывает дополнительные потери энергии. В целом несмотря на умеренные массогабаритные характеристики СОД, изыскиваются возможности сокращения длины машинного отделения при компоновке дизеля с главной передачей, т.к. габариты по длине у СОД (плюс редуктор и муфта) оказываются больше чем у малооборотного дизеля (табл. 3.1).

Кроме того большое число цилиндров СОД нежелательно по соображениям повышенных затрат на ТО и ремонт. Этот недостаток частично преодолевается увеличением размеров цилиндра и повышением среднего эффективного давления.

Гидравлическая передача. В гидравлических передачах механическая энергия двигателя передается от ведущего вала к ведомому при помощи жидкого рабочего тела. Ведущая часть передачи сообщает жидкости энергию в виде статической (энергия давления) и динамической (кинетической энергии) составляющих. В зависимости от преимущественного использования той или иной составляющей полной энергии движущегося потока жидкости гидропередачи подразделяются на гидростатические и гидродинамические.

Гидростатическая передача не применяется в главных передачах, а потому не рассматривается в данном разделе. Она применяется в палубных механизмах, а также в установках малого хода тральщиков.

Таблица 3.1

Сравнение массогабаритных характеристик МОД и ДРА                                             близкой мощности

*Примечание: габарит по длине и масса муфты и редуктора

В гидродинамической передаче энергия от ведущего вала передается за счет скоростного напора циркулирующей жидкости. Гидродинамическая передача включает центробежный насос, приводимый двигателем, и гидротурбины, сближенных так, что их колеса образуют торообразную полость, заполняемую рабочей жидкостью. Гидротурбина связана с валом движителя. Среди гидродинамических передач различают гидромуфту и гидротрансформатор.

Гидромуфты применяют обычно в дизель-редукторных агрегатах для эластичной связи между двигателем и движителем, демпфированию крутильных колебаний в системе валопровод – двигатель. Для включения и отключения движителя, для снижения частоты вращения с целью уменьшения скорости судна.

Поскольку между насосом и турбиной отсутствует какой-либо элемент, способный воспринять реакцию циркулирующей жидкости, момент количества движения  жидкости на выходе из насоса равен моменту количества движения  на входе в турбину и соответственно момент количества движения  на выходе из турбины равен моменту количества движения  на входе в насос. С другой стороны, момент внешних сил, приложенный к колесу, равен разности моментов количества движения жидкости в сечениях входа и выхода из межлопастных каналов:

Так как

;  ,

то

.

Циркулирующая в каналах насоса и турбины жидкость теряет часть энергии, полученной от ведущего вала, на преодоление сопротивления движению, вследствие чего мощность на валу турбины будет меньше, чем на валу насоса, т.е. . Поэтому в реальных условиях при передаче муфтой момента всегда существует неравенство угловых скоростей (), т.е. имеет место скольжение турбины относительно насоса. Разность чисел оборотов насоса  и турбины , отнесенная к числу оборотов  насоса, называется скольжением и определяется выражением:

.

Так как гидравлический коэффициент полезного действия  муфты равен:

                                   ,                          (3.2)

то с учетом выражения (3.2):

.

Мощность потерь в полости гидромуфты, равная

,

превращается в эквивалентное количество теплоты , кДж/ч, отводимой рабочей жидкостью:

,

где  – мощность на ведущем валу муфты, кВт.

Очевидно, что с ростом скольжения количество выделяющейся в гидромуфте теплоты , кДж/ч, будет увеличиваться и при заклинивании винта достигнет предельного значения:

,

т. е. вся эффективная мощность главного дизеля будет превращаться в теплоту.

Выделяющаяся в гидромуфте теплота отводится рабочей жидкостью, охлаждаемой забортной водой в охладителе. В качестве рабочих жидкостей в гидромуфтах и гидротрансформаторах применяют воду, различные сорта масел и специальные смеси жид- костей, предназначенные для гидромашин. Жидкость должна отвечать следующим требованиям – иметь малую вязкость (что уменьшает гидравлические потери), пониженную кислотность (чтобы не коррозировали детали гидропривода) и высокую температуру вспышки (чтобы возможны были кратковременные перегрузки); быть устойчивой против пенообразования; не иметь неприятного запаха и токсичных свойств.

В процессе стендовых испытаний гидромуфты получают ее универсальные характеристики для определения параметров работы в различных условиях эксплуатации. На рис. 3.2 изображена универсальная характеристика в относительных величинах. Как показывает опыт создания гидродинамических муфт, кривые постоянных значений КПД (или передаточных отношений) в представленных координатах близки к квадратичным