Судовые установки (стр. 2 из 12)

· «ядовитость» металла, обеспечиваемая легирующей добавкой меди;

· текучесть металла в условиях изготовления винта методом литья под давлением, обеспечиваемая легирующей добавкой кремния;

· выносливость металла в условиях циклических нагрузок по моменту сопротивления, обеспечиваемая легирующей добавкой молибдена;

· коррозионная стойкость металла при эксплуатации в морской воде, обеспечиваемая добавкой хрома.

Также учитывалась стоимость изготовления гребного винта в отечественном производстве. («Пролетарский завод»).

1.7. Расчёт паспортных характеристик и построение паспортных диаграмм

Номинальная частота вращения n=118 мин^(-1)

Номинальная мощность двигателя Nе ном= 8320 кВт

Эксплуатационная мощность двигателя Ne= 0,9*Ne ном = 0,9*8320 = 7488 кВт

Эксплуатационная частота вращения n=nном/Ö(Neном/Ne) = 114 мин^(-1)

Расчёт паспортных характеристик проводим для следующих значений:

n= 90; 100; 114; 118; 125 мин^(-1)

J = 0,40; 0,50; 0,582; 0,65.

Таблица 1.3.

Расчёт паспортных характеристик

J	Коэффициенты:			n		90	100	114	118		125	об/мин
Упора К1			nc		1,5	1,67	1,97	2,0		2,08	об/сек
Тяги Ке			nc^2		2,25	2,77	3,88	4,00		4,32	с^(-2)
Момента К2			nc^3		3,375	4,630	7,645	8,000		9,000	с^(-3)
Кт	0,25		Vs		8,72	9,70	11,45	11,62		12,09	узлы
0,40	Ке	0,205		Pe		455,07	560,25	784,75	809,02		873,74	кН
КQ	0,035		Ne		4120	5652	9332	9766		10986	кВт
Кт	0,21		Vs		10,89	12,13	14,31	14,53		15,11	узлы
0,50	Ке	0,172		Pe		381,82	470,06	658,42	678,79		733,09	кН
КQ	0,030		Ne		3531	4844	7999	8371		9417	кВт
Кт	0,17		Vs		12,68	14,12	16,65	16,91		17,58	узлы
0,582	Ке	0,139		Pe		308,56	379,87	532,10	548,55		592,44	кН
КQ	0,026		Ne		3060	4199	6933	7255		8161	кВт
Кт	0,15		Vs		14,16	15,77	18,60	18,88		19,64	узлы
0,65	Ке	0,123		Pe		273,04	336,15	470,84	485,41		524,24	кН
КQ	0,023		Ne		2707	3714	6133	6417		7220	кВт
Расчётные формулы и постоянные величины						Ке=Кт(1-t)i			Vs= JnD/[0,514*(1-w)]
Pe = Kern^2D^410^(-3)					Ne=2prKQn^3D^5i /(10^3hперhв)
D = 5,57 м			wт = 0,254				t=0,180			r=1025 кг/м^3

По данной таблице строим паспортную диаграмму (рис. 1.4) и по ней определяем спецификационную скорость, скорость на испытаниях и эксплуатационную скорость судна.

Рис.1.5.

Пользуясь диаграммой находим:

1. Скорость судна в эксплуатации в грузу с чистым корпусом при nном : Vs=16 уз. Мощность двигателя Ne= 7200 кВт.

2. Запас мощности при движении судна со скоростью Vs=16 узлов при частоте вращения двигателя nном = 118 мин^(-1) в грузу с чистым корпусом:

DNe=(Ne ном-Ne)/Ne ном * 100%=(8320-7200)/8320 = 13 %

3. Максимальная скорость на испытаниях: Vs=16,8 узла , при n=125 мин^(-1)

4. Эксплуатационная скорость хода судна при средних эксплуатационных условиях и при возросшем на 20% сопротивлении среды движению судна:

Vs экспл. = 14,4 узла при n экспл = 114 мин^(-1) и N = 6200 кВт.

2. Выбор главного двигателя и обоснование его параметров

2.1 Требования, предъявляемые к судовым дизелям

Специфические условия эксплуатации судовых дизелей, а именно:

· длительность безостановочной работы с переменной нагрузкой;

· необходимость работы на задний ход;

· необходимость гарантированного быстрого пуска и реверса при низкой температуре окружающего воздуха

определяют следующие требования, предъявляемые к судовым дизелям:

1) Оптимизация всех основных режимов.

2) Надёжность работы, т.е. возможность длительной работы без вынужденной остановки.

3) Максимальный срок службы без замены основных деталей.

4) Высокая экономичность (минимальный удельный расход топлива и смазочного масла).

5) Простота конструкции.

6) Автоматизация управления и контроля.

7) Низкий уровень шумности.

8) Низкая стоимость.

9) Малые габариты и масса.

10)Минимальный расход пускового воздуха при безотказном пуске в холодном состоянии.

11)Устойчивая работа на минимальной частоте вращения (0,25¸0,30 от nном).

12)Удобство осмотра, разборки и сборки.

На мировом флоте в качестве малооборотных дизелей большой мощности используются двухтактные крейцкопфные двигатели, обладающие следующими преимуществами:

· Мощность двухтактных дизелей при равных условиях выше мощности четырёхтактных в 1,5¸1,8 раза.

· Меньшая степень неравномерности крутящего момента.

· Нагрузка на поршень не меняет своего направления, благодаря чему улучшаются условия работы подшипников и шатунных болтов.

· Благодаря наличию крейцкопфа, цилиндр разгружается от нормальных сил, что приводит к уменьшению износов втулки и поршня, повышается их долговечность.

· Крейцкопфная конструкция позволяет применять поршни с укороченным тронком, что приводит к облегчению поршня и уменьшению сил инерции.

· Наличие диафрагмы с уплотнением позволяет использовать нижнюю часть поршня в качестве продувочного насоса, а также исключает возможность попадания отработанного цилиндрового масла в картер.

· Уменьшение трения в цилиндре приводит к повышению механического КПД двигателя.

На современных контейнеровозах часто устанавливаются двигатели MAN типа KSZ, в частности KSZ 70/120. Это двухтактные малооборотные крейцкопфные двигатели с контурной схемой продувки. В них применяется изобарная система наддува с предвключением электровоздуходувок. Опыт эксплуатации этих дизелей показал, что в машинном отделении уровень шума превышает 120¸130 Дб что не соответствует требованиям санитарных норм. Эти двигатели имеют повышенный расход масла и топлива, а также являются трудоёмкими в техническом обслуживании. Ограниченность габаритов машинного отделения затрудняет проведение ремонтных и профилактических работ, хотя верхнее пространство МО остаётся свободным от элементов конструкции энергетической установки.

При эксплуатации этих двигателей наблюдается повышенная вибрация сварной фундаментной плиты, что приводит к снижению ресурса упорного подшипника, установленного непосредственно в последней по ходу балке плиты. Поскольку станина с цилиндрами скреплена с фундаментной плитой посредством длинных анкерных связей, требуется повышенное внимание к ним вследствие вибрации. Неудачно выполнена смазка головных подшипников через специальный клапан под давлением и крейцкопфов с однопроточными пазухами. Внушительные габариты главного двигателя KSZ достигают по длине 8,52 м , по высоте 3,41 м (данные для двигателя K5SZ 70/125), что требует увеличения размеров машинного отделения и в результате происходит сокращение провозоспособности судна. Для устранения указанных недостатков фирмой MAN с середины 80-х годов разработан мощностной ряд длинноходовых двигателей типа «МС», которые имеют укороченную длину и высокое значение S/D. Эти двигатели имеют низкую стоимость производства вследствие унификации узлов и снижения затрат на механическую обработку, низкий уровень шума и высокую экономичность. С 1990 года фирмой MAN начато производство сверхдлинноходовых дизелей типа «S-MC» в компактном исполнении. Применение этих двигателей, в частности двигателя 6S50MC-C , по сравнению с длинноходовыми типа «МС» аналогичной мощности позволяет сократить длину двигателя и , соответственно уменьшить длину машинного отделения на 1 метр. В дипломном проекте в соответствии с результатами расчётов ходкости судна, сверхдлинноходовой двигатель 6S50MC-C обеспечивает требуемую мощность и частоту вращения. Данный двигатель двухтактный, малооборотный с изобарной системой наддува, имеет отношение S/D=4,0. Данные фирмы МАN показывают, что при снижении частоты вращения на 25% и при работе на частичной мощности до 0,6*Nном, привлекательными моментами являются значение экономии топлива, снижение затрат на ремонт и запасные части, упрощённое обслуживание. Поскольку номинальная мощность двигателя 6S50MC-C невысокая, в дипломном проекте не разрабатывается турбокомпаундная система, исходя из рекомендаций фирмы MAN. Немаловажное значение для экономичности двигателя имеет компоновка и конструкция системы наддува. Фирма MAN при чётном числе цилиндров порядка 4-х рекомендует устанавливать газотурбонагнетатель фирмы «Броун-Бовери» типаVTR4A с изобарным подводом газа. Для устранения недостатка, присущего изобарной системе наддува, а именно ухудшение работы ГД в области малых нагрузок из-за недостаточной приёмистости ГТН предусматривается подкрутка газового потока с целью увеличения кинематической энергии при входе в газовпускной корпус турбонагнетателя. Опыт эксплуатации такого ГТН с КПД порядка 0,72 показывает, что подключение электроприводной воздуходувки происходит при более низких нагрузках ГД, благодаря чему расширяется диапазон работы двигателя с повышенной экономичностью.