Режимы работы главного двигателя судовой дизельной энергетической установки, страница 20

Рис. 2.21. Изменение относительных значений эффективного крутящего момента дизеля  и гребного винта  в процессе реверсирования установки с ВФШ: А – винтовая характеристика переднего и заднего хода судна; 1, 1’ – внешние номинальные скоростные характеристики дизеля на  переднем и заднем  ходе судна; 2, 2’ – регуляторные характеристики дизеля на переднем и заднем ходе судна

Весь процесс реверсирования установки с ВФШ можно разбить на четыре фазы (рис.2.21).

Первая фаза – от момента выключения подачи топлива до начала торможения дизеля воздухом (участок abc). Длительность этой фазы составляет 3÷10 с. Выключение подачи топлива приводит к тому, что индикаторный крутящий момент дизеля равен нулю и частота вращения коленчатого вала резко снижается, достигая к концу фазы величины (0,3÷0,5) . Уравнение движения пропульсивного комплекса для рассматриваемой фазы примет вид:

.

Падение частоты вращения приводит к некоторому росту относительной поступи винта  (так как скорость движения судна сохраняется почти неизменной); коэффициент момента  уменьшается. Совместное влияние  и  приводит к резкому снижению крутящего момента гребного винта , который может принять отрицательное значение (турбинный режим; точка b). Это вызывает замедление падения частоты вращения гребного винта. Чтобы ускорить торможение гребного винта, используют контрвоздух – падают сжатый воздух в цилиндр главного двигателя. Оптимальный момент начала подачи контрвоздуха зависит от типа и мощности дизеля и оговаривается в инструкциях по эксплуатации. Можно указать, что контрвоздух следует подавать лишь после того, как частота вращения коленчатого вала двигателя снизится до =(0,3÷0,4) , чтобы предотвратить возникновение опасных давлений в цилиндрах двигателя. В конце первой фазы момент инерции гребного винта становится равным моменту механических потерь в системе валопровод – винт (но противоположен по направлению) и происходит как бы свободное вращение системы (свободный выбег судна – линия bc). Если при этом не подать в цилиндры главного двигателя контрвоздух (или выключить муфту реверса в нереверсивных двигателях), то свободный выбег судна будет продолжаться до полной остановки судна.

Вторая фаза – от начала подачи контрвоздуха в главный двигатель (или включения муфты реверса) до остановки гребного винта (участок cde). Это фаза более кратковременная, чем первая. Здесь крутящий момент гребного винта вначале растет, а затем падает. Величина крутящего момента в конце второй фазы (точка е) зависит от начальной скорости судна (до реверсирования). В начале второй фазы резко возрастает эффективный крутящий момент двигателя  (линия сс’). По абсолютной величине он превышает момент инерции гребного винта и момент механических потерь, в системе валопровод – винт вместе взятые. Это обеспечивает быструю остановку гребного винта.

Третья фаза – от начала вращения гребного винта в обратном направлении до остановки судна (участок efg). По времени эта фаза является более продолжительной. В течение третьей фазы коленчатый вал дизеля сначала раскручивается воздухом, а затем дизель переводят на работу на топливе. Частота вращения гребного вала возрастает, а скорость судна падает. Относительная поступь винта  и коэффициент крутящего момента  падают. Однако перед остановкой судна  вновь возрастает, достигая в момент остановки судна экстремального значения.

Четвертая фаза – от момента остановки судна до установившегося движения заднего хода судна (участок ga"). По мере роста скорости судна  увеличивается,  уменьшается. Режим заднего хода судна стабилизируется в момент установления равенства  (точка а").

Из рис. 2.21 видно, что при реверсировании судна на меньших скоростях движения максимальные значения отрицательного эффективного крутящего момента двигателя во второй фазе реверсирования снижаются.

Гидродинамические передачи улучшают реверсивные свойства дизельной установки; сокращают время реверсирования. Кроме того, появляется возможность осуществлять реверсирование гребного винта при любой скорости судна без опасности перегрузки двигателя и его остановки.