Режимы работы главного двигателя судовой дизельной энергетической установки, страница 12

Крутящий момент, передаваемый на ведомый вал гидромуфты от одного двигателя

,

а крутящий момент, передаваемый на гребной винт (если работают два двигателя),

.

С другой стороны, известно, что крутящий момент гребного винта определяется в виде:

.

Крутящий момент гребного винта, приведенный к ведомому валу гидромуфты, равен:

.

Кривая изменения  наносится на характеристику гидромуфты (рис. 2.9). Здесь линии 1 и 2 показывают зависимость  для различной частоты вращения коленчатого вала двигателя и при подключении одной или двух гидромуфт, соответственно. Кривая I представляет собой винтовую характеристику , приведенную к ведомому валу гидромуфты, линии II и III – характеристики по максимуму эффективного крутящего момента при работе одного или двух двигателей. Точки пересечения линии I с кривыми 1 и 2 определяют режимы совместной работы двигателей с гребным винтом при наличии гидромуфт. По точкам пересечения кривых определяют частоту вращения ведомого вала гидромуфты и гребного винта, если известно . При работе двух двигателей на номинальном режиме (точка А), частота вращения ведомого вала гидромуфты равна .

Рис. 2.9. Определение режима работы дизеля при наличии гидромуфты

В том случае, когда на гидромуфту работает только один двигатель, а другой отключен, поступают следующим образом. Поскольку принято, что крутящий момент гребного винта равномерно распределяется между двумя двигателями, то при выключении одного из них, характеристика максимального эффективного крутящего момента  = const пересечется с винтовой характеристикой в точке В. По положению этой точки определяют максимально допустимую частоту вращения коленчатого вала работающего двигателя , а также частоту вращения ведомого вала гидромуфты . Частота вращения гребного вала равна  и КПД гидромуфты .

Имея совмещенный график, изображенный на рис. 2.9, можно вычислить, при какой частоте вращения гребного вала необходимо включать в работу два двигателя, а также оценить скорость судна при работе одного двигателя. Наконец, можно определить потребную частоту вращения коленчатого вала двигателя при заданной скорости движения судна, если известна кривая .

В многовальных многомашинных установках возможна, так называемая, парциальная работа движителей и двигателей (т. е. работа части двигателей и линий вала). В многовальных одномашинных установках возможна парциальная работа только движителей.

При работе всех линий вала нагрузка на один двигатель будет определяться номинальной винтовой характеристикой. При этом, номинальная эффективная мощность, развиваемая каждым двигателем , кВт, в случае прямой жесткой передачи, может быть вычислена по формуле:

.

При парциальной работе движителей, т. е. при отключении линии вала, характер изменения эффективной мощности, отбираемой от работающих двигателей, будет иной, так как увеличится сопротивление воды движению судна и уменьшится КПД винта. Увеличение сопротивления движению судна вызывается необходимостью перекладки руля для удержания заданного курса при работе, например, одной бортовой линии вала. Кроме того, дополнительное сопротивление будет оказывать застопоренный винт (или свободно вращающаяся линия вала ).

Таким образом, полное сопротивление  будет

,

где  – сопротивление руля.

По опытным данным, «степень утяжеления» винтовых характеристик судна при парциальной работе движителей в многовальных одномашинных установках составляет:

для двухвальной установки при работе одной линии вала

 = 1,2÷1,25;

для трехвальной установки при работе одной линии вала

 = 1,4÷1,5;

при работе двух линий вала

 = 1,12÷1,16,

где  – эффективная мощность двигателя при работе одной линии вала в двухвальной установке;  – то же в трехвальной установке;  – эффективная мощность двигателей при работе всех линий вала двухвальной установки;  – эффективная мощность двигателя при работе двух линий вала трехвальной установки;  – то же при работе всех линий вала.