Режимы работы главного двигателя судовой дизельной энергетической установки, страница 11

Рис. 2.8. Характеристика дизеля с гидромуфтой и ВФШ: I, II – винтовые характеристики свободного хода судна и на швартовых режимах работы, соответственно; 1 – характеристика гидромуфты при номинальной частоте вращения ведущего вала; 2, 3 – то же при частоте вращения ведущего вала 82 и 35% от номинальной; 4 – внешняя номинальная скоростная характеристика дизеля

Из рис. 2.8 видно, что в случае наличия гидромуфты в принципе возможна работа двигателя с полностью заторможенным движителем. При частоте вращения коленчатого вала двигателя, составляющей 35% от номинальной, развиваемый крутящий момент на ведущем валу гидромуфты в случае полного затормаживания ведомого вала, не превышает допустимого значения (точка С).

Таким образом, наличие гидромуфты в передаче с ВФШ расширяет эксплуатационные возможности дизельной установки и позволяет полнее использовать энергетические возможности главных двигателей при работе по «утяжеленным» характеристикам. Однако, при этом будет наблюдаться некоторое снижение экономичности главных двигателей. Чаще всего гидромуфта находит применение в многомашинных дизель-редукторных установках.

Режим работы дизеля с ВФШ через электромагнитную муфту определяется при совместном рассмотрении характеристик двигателя, гребного винта и электромагнитной муфты. Изменение скорости судна, в диапазоне полного и среднего значений, обеспечивается за счет изменения частоты вращения коленчатого вала двигателя при минимальном скольжении электромагнитной муфты (1,0÷2,0%). В диапазоне малых ходов судна, когда не представляется возможным обеспечить изменение скорости судна за счет снижения частоты вращения коленчатого вала  < (0,3÷0,35) , регулирование частоты вращения гребного винта достигают путем изменения скольжения электромагнитной муфты, воздействуя на ток возбуждения в обмотке муфты, при этом снижается КПД электромагнитной муфты.

По своим возможностям электромагнитная муфта близка к гидромуфте по времени включения и выключения, а изменение степени скольжения в электромагнитной муфте осуществляются быстрее.

Особенности работы судового дизеля в системе многовальных и многомашинных установок. Выше отмечалось, что в настоящее время находят распространение одно-, двух- и трехвальные установки, реже – установки с большим числом валов. Что касается агрегатирования двигателей, то чаще всего встречаются установки с двумя или тремя двигателями, работающими на один вал. Не исключена возможность объединения на одну линию вала и четырех двигателей.

В многовальных установках и установках с несколькими двигателями, работающими на один вал, значительно улучшается использование их потенциальной мощности, если предусмотрена возможность отключения отдельных двигателей. Как указывалось выше, в одновальной установке с одним двигателем, непосредственно соединенным с гребным валом, на режимах пониженной частоты вращения коленчатого вала, появляются значительные мощностные резервы, достигающие 30÷35%, которые не всегда могут быть реализованы. При наличии агрегатированных или многовальных установок на режимах средних и малых ходов часть двигателей отключается. В качестве соединительно-разобщительных муфт в агрегатированных установках наибольшее распространение получили гидравлические, электромагнитные и многодисковые фрикционные муфты.

Рассмотрим характер распределения нагрузки на работающие двигатели на примере одновальной двухмашинной установки при работе двигателей на гребной вал через гидрозубчатую передачу. Заметим, что нагрузка и частота вращения коленчатого вала двигателя на номинальном ходовом режиме движения судна назначается так же, как на прямой передаче. Дополнительные потери учитываются при расчете КПД установки.

Предположим, что вращающий момент, поглощаемый гребным винтом, при работе двух двигателей на один гребной вал равномерно распределяется между двигателями.

Введем обозначения:  – КПД редуктора;  – коэффициент редукции частоты вращения; ,  – частоты вращения гребного винта, ведомого и ведущего валов гидромуфты, соответственно;  – эффективный крутящий момент на ведущем валу гидромуфты (на коленчатом валу двигателя).