Режимы работы главного двигателя судовой дизельной энергетической установки, страница 19

В многовальных установках наблюдается значительное перераспределение нагрузок между двигателями. Это объясняется тем, что винты при циркуляции работают в косых набегающих потоках воды с разными скоростями. Гребные винты, расположенные ближе к центру циркуляции, нагружаются в большей степени, чем

наружные. Сказанное выше иллюстрируется кривыми, приведенными на рис. 2.20 применительно к двухвинтовому судну. Здесь показано распределение нагрузки между двигателями при повороте судна влево. По оси абсцисс отложены значения углов поворота корпуса судна. Видно, что в начале циркуляции правый (наружный) винт даже несколько разгружается, но в дальнейшем нагрузка увеличивается, превышая на 6÷7% номинальную. На левый двигатель нагрузка непрерывно возрастает, достигая 170% нагрузки прямого хода судна. Непрерывное возрастание нагрузки на двигатель объясняется тем, что по мере поворота судна радиус циркуляции судна непрерывно уменьшается, а скорость его падает. Происходит «утяжеление» винтовой характеристики. По опытным данным, «утяжеление» винтовых характеристик для внутренних гребных винтов при циркуляции с полного хода оценивается коэффициентом 1,2÷1,25, для внешних гребных винтов – коэффициентом 1,1÷1,15. Циркуляция даже при неполной частоте вращения гребных винтов приводит к перегрузке двигателей и к работе по внешней номинальной скоростной характеристике. Поэтому следует избегать частого осуществления циркуляции на полных ходах судна и с большими перекладками рулей. В ряде случаев оказывается целесообразным снижение частоты вращения коленчатого вала двигателя, работающего на гребной винт, обращенный к центру циркуляции, или даже полное отключение этой линии вала.

При наличии ВРШ нагрузку на двигатели можно изменять путем регулирования шага лопастей, а в гидродинамических передачах – изменением степени заполнения рабочих лопастей гидромуфт и гидротрансформаторов. Соответствующее регулирование осуществляется и в электропередачах.

Изменение нагрузки на двигатели в процессе реверсирования движительного комплекса. По условиям плавания судна возникает необходимость осуществлять его реверсирование или резкое торможение. Указанные маневры выполняются в общем случае изменением направления действия упора, создаваемого гребным винтом. В ВФШ это осуществляется изменением направления вращения вала, а в ВРШ – изменением положения лопастей. Частота реверсирования определяется назначением судна и условиями плавания. Наиболее часто осуществляется реверсирование на судах рыбопромыслового, речного флота, на судах ледового плавания, буксирах.

Главные двигатели в процессе реверсирования работают на неустановившихся режимах, в связи с чем в широких пределах изменяются нагрузки на двигатели. Длительность действия, величина и характер изменения нагрузки на двигатель зависят от размера, типа и скорости судна, а также от типа установки, передачи, движителя.

Основная сложность реверсирования состоит в том, что необходимо быстро затормозить движущиеся массы дизеля и преодолеть отрицательный момент гребного винта, работающего в турбинном режиме.

Изменение нагрузок на дизель при реверсировании определяется уравнением движения элементов пропульсивного комплекса:

                                     ,                         (2.2)

где  – момент инерции движущихся масс дизеля, валопровода, гребного винта, приведенный к оси вала.

В процессе реверсирования изменяются все составляющие, входящие в уравнение (2.2). Анализ этих изменений целесообразно выполнять, разделив весь процесс реверсирования на отдельные фазы.

Направление вращения гребного винта можно изменять при различных скоростях судна. В установках с ВФШ направление вращения гребного винта изменяется реверсированием дизеля.

Рассмотрим динамику, изменения нагрузки и частоты вращения коленчатого вала двигателя в процессе реверсирования применительно к дизельной установке с ВФШ.