Режимы работы главного двигателя судовой дизельной энергетической установки, страница 7

Режимы совместной работы главного двигателя с ВФШ на прямой передаче. При наличии ВФШ мощность, поглощаемая гребным винтом, будет определяться формулой . Эффективная мощность двигателя и частота вращения его коленчатого вала зависят от типа передач. Допустимые режимы работы двигателя, нагружаемого ВФШ при различных условиях использования ГЭУ, определяются путем совместного рассмотрения собственных характеристик двигателя (внешней номинальной и частичных) и характеристик потребителя энергии (винтовых характеристик).

В том случае, когда в системе прямой передачи крутящего момента отсутствуют соединительно-разобщительные муфты скольжения, частота вращения гребного вала на всех режимах работы пропульсивного комплекса изменяется прямо пропорционально частоте вращения коленчатого вала двигателя. Крутящий момент гребного винта , в рассматриваемом случае, связан с эффективным крутящим моментом двигателя следующим соотношением:

.

Режимы совместной работы дизеля с ВФШ при жесткой механической передаче показаны на рис. 2.4. Кривая II представляет собой номинальную винтовую характеристику, относящуюся к расчетным условиям движения судна в полном грузу. Кривые 1 и 2 – соответственно внешняя номинальная и частичная скоростные характеристики дизеля, кривые III и IV – «утяжеленные» винтовые характеристики, кривая I – винтовая характеристика при плавании судна в балласте.

Пересечение номинальной винтовой характеристики потребителя с номинальной внешней характеристикой дизеля (точка А) определяет допустимую нагрузку на двигатель и частоту вращения коленчатого вала (или гребного винта).

Видно, что при работе по номинальной винтовой характеристике перегрузка дизеля может иметь место только в случае превышения частоты вращения коленчатого вала сверх номинальной. При других частотах вращения дизель остается недогруженным, если не предусмотрен отбор мощности на дополнительные нужды.

При плавании судна в балласте изменяется крутизна винтовой характеристики. Она становится «облегченной», что связано с уменьшением осадки и, как следствие, со снижением сопротивления воды движению судна, а также с изменением условий обтекания гребного винта набегающим потоком. Поэтому, при той же частоте вращения гребного винта, скорость судна возрастает, а относительная поступь винта увеличивается по сравнению с расчетной.

В условиях эксплуатации довольно часто наблюдается, так называемое, «утяжеление» винтовой характеристики (кривые III и IV). Это может быть вызвано увеличением осадки судна, обрастанием его корпуса и повышением его шероховатости, влиянием мелководья, буксировкой воза, тралением, работой на швартовых. При работе по «утяжеленной» винтовой характеристике (см. рис.2.4, кривая III) допустимая нагрузка определяется положением точки В при . Работе судна на швартовых соответствует кривая IV; предельную нагрузку по ней определяет точка B’ при . Точка Б’ при , соответствует нагрузке на частичной характеристике двигателя.

Рис. 2.4. Режимы совместной работы дизеля с ВФШ

Изменение буксировочной мощности при увеличении осадки судна может быть оценено по данным модельных испытаний, а изменение пропульсивного КПД – по значениям гребного винта.

Обрастание корпуса судна и гребных винтов водорослями и животными организмами особенно интенсивно происходит при плавании судна в тропических водах. Это приводит к увеличению сопротивления воды движению судна и снижению КПД гребного винта. Аналогичное явление наблюдается при увеличении шероховатости корпуса судна вследствие коррозии и износа обшивки. Обрастание и износ обшивки корпуса судна приводят к повышению крутизны винтовой характеристики, а следовательно, и к возможной перегрузке двигателя, если не предусмотреть снижения скорости судна. Влияние обрастания и износа обшивки корпуса судна обычно оценивается по опытным данным с учетом района плавания и срока последнего докования. При плавании на мелководье и в узкостях возрастание сопротивления воды движению судна вызывается повышением скорости потока воды, проходящей под судном и по его бокам. Это возрастание может быть соизмеримо с величиной полного сопротивления движению судна при плавании на неограниченной воде.