Режимы работы главного двигателя судовой дизельной энергетической установки, страница 24

Нагрузка на двигатели определяется также характером взаимодействия гребных винтов со льдом. Если мелкобитый лед (шуга) гребным винтом воспринимается как уплотненная сплошная масса, то при работе в крупном битом льду происходят удары лопастей гребного винта и резко возрастает момент его сопротивления, достигая значений, в 2÷5 раз превышающих номинальное. Эти изменения происходят за сравнительно короткий промежуток времени (1÷2 с). Возможны также случаи заклинивания винтов.

Изменение нагрузки на двигатели при плавании судна в штормовых условиях. Плавание судна в штормовых условиях сопровождается повышением нагрузки на двигатели, так как под воздействием качки растет сопротивление подводной части корпуса судна. При плавании судна на взволнованной поверхности воды (килевая качка) происходит периодическое погружение носа (во время всхода на волну) и кормы (при сходе с волны). Скорость судна падает, снижается относительная поступь винта, что влечет за собой снижение его КПД. Увеличенная скорость ветра повышает сопротивление надводной части корпуса судна. Кроме того, КПД гребного винта в условиях качки снижается вследствие периодического изменения угла скоса набегающего на него потока воды. Наконец, добавляется тормозящее действие руля, который выводится из диаметральной плоскости для поддержания судна на заданном курсе.

Изменение нагрузки на двигатель во время плавания судна в штормовых условиях можно проследить по графикам, приведенным на рис 2.24. Рассмотрим два случая регулирования: ручное (с сохранением постоянной цикловой подачи топлива) и автоматическое (с помощью регулятора). Предполагается, что двигатель работает по некоторой «утяжеленной» винтовой характеристике . Винтовая характеристика  оценивает изменение нагрузки при всходе на волну, а  – при сходе с волны. В случае ручного регулирования при всходе на волну нагрузка на двигатель будет изменяться по частичной характеристике 5-1-4, а при сходе – по                                                                            4-1-5. При автоматическом регулировании нагрузка на двигатель изменяется по регуляторной характеристике , участок 3-1-2 которой соответствует всходу судна на волну, а 2-1-3 – сходу судна с волны. Из сопоставления характеристик видно, что при ручном регулировании происходит значительное колебание частоты вращения коленчатого вала, а нагрузка на двигатель изменяется незначительно. Автоматическое регулирование обеспечивает незначительное изменение , в то же время нагрузка на двигатель изменяется в широких пределах, достигая внешней номинальной скоростной характеристики.

Таким образом, при ручном регулировании может возникнуть опасность разноса двигателя, особенно при оголении винтов. Кроме того, если при сильном волнении судно движется с малой скоростью и частота вращения коленчатого вала не превышает (0,25÷0,4), двигатель будет работать неустойчиво и может заглохнуть. Именно поэтому современные судовые дизели снабжаются всережимными регуляторами.

По опытным данным, степень «утяжеления» винтовой характеристики и увеличение нагрузки на двигатель в условиях плавания при 4÷5-балльной волне достигает 1,13÷1,16 (при той же частоте вращения коленчатого вала) по сравнению с плаванием судна в штилевую погоду. Пределы колебания нагрузки на двигатель при всходе судна на волну и сходе с волны составляют 1,25÷0,9. При этом увеличение потребной эффективной мощности двигателя в значительной мере зависит от направления движения судна по отношению к волне.

Рис. 2.24. Режим работы двигателя в штормовых условиях