Режимы работы главного двигателя судовой дизельной энергетической установки, страница 10

Кривые I,II,III представляют собой винтовые характеристики соответственно свободного хода, режима буксировки и работы судна на швартовых. За счет подбора соответствующего передаточного числа редуктора можно обеспечить работу дизеля на номинальной мощности по этим винтовым характеристикам (точки А, В и С). В этом случае эффективный момент, эффективная мощность дизеля будут трансформироваться в редукторе в зависимости от передаточного числа в редукторе 1, 2, 3.

Поскольку изменение передаточного числа в редукторе происходит ступенчато, то тяговая характеристика пропульсивного комплекса дизель – редуктор – винт определяется ломаной линией 4, состоящей из участков изменения эффективного момента и эффективной мощности в редукторе 1, 2, 3 и регуляторных характеристик двигателя 5, 6.

Применение многоскоростных редукторов позволяет использовать главные двигатели на всех рассмотренных режимах плавания: свободном ходе, буксировке и работе на швартовых по характеристике, приближающейся к постоянной номинальной эффективной мощности двигателя 7. При наличии односкоростного редуктора этого добиться невозможно. Действительно, режимы совместной работы (одноступенчатого редуктора 1 и винтовых характеристик I, II, III) будут определяться точками А, А₁, А₂.

Если за расчетный режим работы принять режим буксировки (точка В), то для свободного хода судна эффективная мощность двигателя определится пересечением регуляторной характеристики двигателя 6 с винтовой характеристикой свободного хода судна (точка D, см. рис.2.7,б).

Режим работы двигателя при наличии в передаче муфт скольжения. Выше рассматривались режимы работы главного двигателя в одномашинных одновальных установках с постоянным соотношением частоты вращения коленчатого вала двигателя и гребного ВФШ.

Рассмотрим режим работы двигателя при наличии в системе передачи соединительно-разобщительных муфт, работающих со скольжением ведомой части. К ним относятся гидромуфта и электромагнитная муфта.

Режим работы дизеля с ВФШ при наличии гидромуфты определяют путем совместного рассмотрения характеристик двигателя, гребного винта и гидромуфты (рис. 2.8). Из рис. 2.8 видно, что при свободном ходе и номинальной частоте вращения ведущего вала гидромуфты нагрузка на двигатель определится положением точки А. При этом на ведущем валу гидромуфты будет развиваться номинальный эффективный крутящий момент двигателя. Такой же момент передается на ведомый вал гидромуфты, а значит, и на гребной винт. Однако частота вращения  и мощность передаваемая ведомому валу  будут зависеть от скольжения  в гидромуфте, определяемого отношением . При полном заполнении муфты рабочей жидкостью и номинальной ее нагрузке скольжение составляет 2÷3% (в данном случае  = 0,03).

КПД и скольжение гидромуфты связаны выражением

.

Следовательно, при работе по винтовой характеристике свободного хода судна на номинальной эффективной мощности двигателя КПД передачи составляет:

.

Мощность на ведомом валу гидромуфты равна:

Подобным образом можно определить режим совместной работы всего пропульсивного комплекса при различных случаях «утяжеления» винтовой характеристики. К примеру, на рис. 2.8 точка В определяет допустимую нагрузку и частоту вращения коленчатого вала двигателя на швартовом режиме работы судна. По эффективному крутящему моменту двигатель может загружаться полностью, однако на эффективную мощность и частоту вращения коленчатого вала накладываются определенные ограничения. Видно, что частота вращения коленчатого вала двигателя составляет 80% от номинальной, при этом ведомый вал гидромуфты будет вращаться с ≈ 0,70 . КПД передачи в этом случае будет составлять ≈87%. Регулирование частоты вращения ведомого вала гидромуфты возможно осуществлять двумя способами: изменением частоты вращения ведущего вала гидромуфты или изменением степени заполнения гидромуфты. Второй способ является менее целесообразным, так как он приводит к существенному снижению КПД гидромуфты в связи с увеличением скольжения.