Розвиток суднових дизелів Технічні характеристики двигуна. Сфера його застосування. Розрахунок робочого процесу двигуна.

ВСТУП

Економічна та енергетична кризи в світі призвели до різкого зростання цін на нафту і нафтове паливо. Ціна на нафту на Світовому ринку зросла в 12 разів, у результаті чого експлуатаційні витрати на паливо досягли 50-60 % всіх експлуатаційних витрат судна. Виникла паливо-енергетична ситуація - висока вартість палива й обмеженість запасів нафти, що і було головним поштовхом бурхливого розвитку суднового дизелебудування.

До основних напрямків розвитку суднових дизелів відносяться наступні.

     1) Підвищення циліндрової потужності за рахунок газотурбінного наддування, унаслідок чого в мало-обертових двигунах циліндрова потужність доведена до N_e=4530-6950кВт, а агрегатна - до N_e = 84280 - 97300 кВт, у середньо-обертових дизелях відповідно N_e = =1050 ... 2150 кВт і N_e =25200...36000кВт. Необхідно визначити, що максимальна циліндрова потужність у МОД отримана при одночасному зменшенні максимального діаметра циліндра.( D = 1050...1060 мм)

2) Удосконалювання систем наддування з істотним підвищенням ККД, турбокомпресорів (з 50 до 70...72 ... 75  %), у результаті чого середній ефективний тиск досяг р_e = 1,8...2,1 МПа в МОД і р_e = 1,91…2,86 МПа в СОД при одноступінчатому наддуванні. Ведучі дизелебудівні заводи перейшли на ізобарну схему наддування для МОД. Ізобарне наддування починають вводити й у СОД.

     3) Удосконалення систем газообміну, що дозволяє збільшити повітряний заряд робочих циліндрів при зниженні відносних енергетичних витрат на їхнє наповнення. Ведучі фірми перейшли на прямоточно-клапанну пробивку з одним випускним клапаном на кожнім циліндрі в МОД.

4) Підвищення економічності в МОД, що досягається за рахунок наступних факторів:

-  збільшення відношення  ходу поршня  до діаметра циліндра, що досягло S/D = 5 (G60ME-C);

-  застосування ізобарного наддування замість імпульсного або комбінованоговикористання сучасних матеріалів для його виготовлення;

-  підвищення ККД турбокомпресора і кращого узгодження його характеристик з гідравлічними характеристиками дизелів;

-  удосконалювання системи очищення робочого циліндра від газів, що виробили, і оптимізації фаз газорозподілу, підвищення максимального тиску згоряння ( до 17 МПа)і ступеня стиску (до 14.16 МПа);

-  поліпшення сумішоутворення з метою скорочення затримки самозапалювання і періоду згоряння палива;

-  зменшення частки втрати теплоти з охолоджуючою водою;

-  підвищення тиску упорскування палива ( до 130 МПа ) і оптимізація фаз паливоподачі зі зменшенням його тривалості;

-  зростання механічного ККД двигуна ( до 92..95 % для МОД; 82-93% для СОД );

У результаті ефективний ККД двигуна збільшився з 40...42% до 48...50 %.

5) Переведення дизелів будь-якої частоти обертання на важкі низькосортні палива, а також інтенсивні науково - дослідницькі і конструкторські роботи з використання в дизелях альтернативних палив, природного газу, синтетичного палива метанолу, рослинних олій, поліметиллестеру  та ін;

6) Глибока утилізація теплоти газів, що відробили, і теплоти води, що охолоджує двигун, надувного повітря й мастила в системах регулювання температурного режиму двигунів. Крім установки на теплоходах утилізаційних паротурбогенераторів і вакуумних випарників у суднових дизелях з великою циліндровою потужністю стали застосовувати силові турбіни. Заслуговує на увагу пропозиція про заміну водяного охолодження двигуна високотемпературним масляним, при якому знижуються втрати при охолодженні двигуна, тобто підвищується його ефективний ККД і збільшується можливість більш глибокої утилізації теплоти газів, що відробили, і охолоджуючої рідини (за рахунок підвищення їх температури). Висока економічність сучасних дизелів дозволяють корисно використовувати до 70 % нижчої теплоти згоряння палива й охолоджуваної води;

7) Створення ефективних схем охолодження деталей циліндропоршневої групи, що дозволило різко знизити теплові напруги у високо форсованих по наддуванню дизелях;

8) Зниження частоти обертання МОД до 76...55 хв^-1, у результаті чого на транспортних морських суднах пропульсивний ККД гребних гвинтів підвищився на 4...7 %;

9)  Автоматизація дизельних установок, широке впровадження дистанційного автоматизованого управління (ДАУ) і систем автоматичного управління і контролю за роботою двигуна, а також розробка і впровадження електронних (з мікропроцесорами) систем управління і регулювання робочого процесу.