ОСНОВЫ ТЕОРИИ РАБОЧИХ ПРОЦЕССОВ В ЦИЛИНДРЕ ДИЗЕЛЯ § 1.1. Идеальный цикл дизеля 17 страница

Режим двигателя, принадлежащий тяжелой винтовой ха­рактеристике, должен лежать в точке ее пересечения с ограничи­тельной характеристикой 5-4.

Так, если предположить, что характеристика 7 соответст­вует плаванию судна в ледовых условиях, когда сопротивление

^]В последние годы эксплуатационная мощность назначается с запасом в 10-15%.

движению судна резко возрастает, режим полного хода должен лежать в точке пересечения характеристики 7 с ограничитель­ной характеристикой 4 (точка D) либо ниже.

При наличии валогенератора необходимо учитывать, что к мощности, потребляемой при данной частоте вращения гребным винтом, добавляется мощность, отдаваемая генератору. Поэтому если положение точки режима двигателя при чистом корпусе и выключенном валогенераторе или его отсутствии определялось параметрами точки С (см. рис. 9.2), то с включением генератора точка режима переместится в точку С" (отрезок СС" определяет мощность генератора). В итоге запас мощности на возможное увеличение сопротивления движению судна сокращается.

§ 9.2. Режим экономической скорости судна

В современных условиях в связи с ростом стоимости топ­лива составляющая затрат на него в общем балансе эксплуата­ционных расходов судна увеличивается. Поэтому при назначении режима работы главного двигателя важно обеспечить максималь­но возможную его экономичность. Напомним, что экономичность рабочего цикла дизеля во многом зависит от давления P_z: чем выше P_z при тех же давлениях Р_е и Р,, т. е. чем выше отношение PzlPe, тем экономичнее цикл, тем меньше удельный расход то­плива g_e и часовой расход G₄ = geN_e. Это обстоятельство исполь­зуют двигателестроители; они рекомендуют при длительной ра­боте на режимах, для которых характерны меньшие значения частоты вращения п и нагрузки Р_е, а следовательно, и меньшие P_z, повышать P_z до P_{z И0М} или P_{z спец} путем увеличения угла опе­режения подачи топлива, применяя, в частности, системы VIT (Variable Injection Timing).

Значительной экономии топлива можно достигнуть, если по условиям рейсового задания допускается снижение скорости судна. В этом случае рекомендуется снижать частоту вращения и переходить на режим экономической скорости.

Под экономической скоростью Уж понимается такая ско­рость, которая при наличии резерва ходового времени позволяет судну своевременно прибыть в порт назначения, обеспечивая максимальную экономию горюче-смазочных материалов. Одна­ко должно соблюдаться условие, что длительная работа на этом режиме не приведет к снижению надежности главного двигате­ля. Здесь имеется в виду в первую очередь отсутствие интен­сивного роста нагара и масляных отложений в продувочном и выпускном трактах, отсутствие опасных вибраций. За основной критерий экономичности при выборе V_3K принимается путевой расход топлива

gv~ G4/Vэа-

Напомним, что для судов с винтом фиксированного шага

j

N_e -С} п , а скорость V_s ~ С2 п. Часовой расход топлива, как из­вестно, G₄ = g_eN_e кг/час, тогда

_g,.isJ?L .1^_кг/м„_лк>.

V_s С₂п

Если в целях упрощения принять g_e = const, а С/ и С2 по­стоянные, то путевой расход топлива g_v будет пропорционален квадрату частоты вращения g_v ~ Сп² и может быть представлен квадратичной параболой. Отсюда ясно, что снижения путевого расхода топлива можно достичь уменьшением оборотов дви­гателя.

§ 9.3. Режимы работы при волнении

Состояние моря, направление и сила ветра определяют пе­риодически меняющееся сопротивление движению судна в свя­зи с изменением характеристик гребного винта при различной глубине его погружения в воду и работе в косом потоке, а также частых перекладок руля при удержании судна на курсе. Измене­ние поглощаемого момента и упора винта непосредственно от­ражается на нагрузке и оборотах главного двигателя. В этих ус­ловиях работа двигателя носит неустановившийся характер, ме­няются во времени скорость вращения, механические и тепло­вые нагрузки. Степень их изменений зависит от высоты и длины волн, курсового угла, скорости хода и степени загрузки судна.

Если принять за отпра­вную точку 2, лежащую на

При увеличении сопро­тивления (судно входит на волну) винтовая характерис-

тика переместится в положение ТЖ (тяжелого винта). При рабо­те регулятора частоты вращения по предельной схеме при фикси­рованном положении тяги управления рейками ТНВД h_a = const режимы двигателя при изменении нагрузок будут перемещаться по частичной характеристике h_a2 из точки 2 соответственно в точки а-а при пересечении с соответствующими винтовыми ха­рактеристиками. При работе по всережимной схеме смещение режимов будет происходить по регуляторной характеристике б-б. Но, поскольку при утяжелении характеристики режим вы­ходит за пределы ограничительной характеристики Р_{е дот} то по­требуется уменьшить скорость хода судна с тем, чтобы винтовая характеристика переместилась в точку пересечения регулятор­ной характеристики с ограничительной. В противном случае двигатель будет работать с явной перегрузкой. Если, при этом, учесть колебания давлений и температур в цилиндрах, динами­ческие нагрузки, вызываемые изменением угловой скорости, то надежная работа двигателя при плавании в штормовую погоду может быть обеспечена лишь при существенном уменьшении мощности и скорости хода.

Из сопоставления режимов видно, что работа по частичной характеристике ha₂ = const сопровождается значительными из­менениями частоты вращения и вызванным этим изменением
ускорений движущихся масс дизеля, валопровода и появлением дополнительными инерционных нагрузок. Их влияние особенно неблагоприятно отражается на работе приводов распредели­тельных валов, насосов, упорного и дейдвудного подшипников.

Если также учесть, что с изменением частоты вращения динамические показатели рабочего цикла P_ZtPz/Pc и скорость нарастания давления при сгорании также не остаются постоян­ными, то изменение действительных нагрузок, включая и

Ртах - Pz-Pjmaxi оказывается более значительным, чем при работе по регуляторной характеристике (на режимах по кривой б-б). Кроме того, работа двигателя по частичной характеристике сопровождается повышенной степенью неравномерности вра­щения вала, большими колебаниями крутящего и опрокиды­вающего моментов двигателя, возможными вибрациями корпуса судна.

В условиях качки амплитуда и скорость изменения частоты вращения при h_a2 = const (при установке регулятора на предель­ное число оборотов) являются по существу нерегулируемыми параметрами и полностью определяются состоянием моря, за­грузкой судна. Уменьшение колебаний частоты вращения (см. рис. 9.3) можно получить перенастройкой регулятора на более низкую предельную частоту вращения (работа по кривой частичной характеристик h_as).

§ 9.4. Режимы при плавании на мелководье и в узкостях

При плавании в условиях мелководья сопротивление движе­нию судна увеличивается, и нагрузка на главный двигатель растет. Экспериментально установлено, что влияние на сопротивление дна водоема зависит от отношения глубины Н к осадке судна Т. При Н/Т >15 дно водоема не влияет на сопротивление движению судна. При мелководье отношение Н/Т < 15 влияние дна начи­нает сказываться, и чем меньше это отношение, тем больше это влияние. Увеличение сопротивления воды движению судна объяс­няется тем, что при выходе судна на мелководье оно несколько

Сопротивление воды движению судна зависит от скорости, и на мелководье в некоторых случаях может в несколько раз превысить сопротивление движению на глубокой воде.

На рис. 9.4 показано влияние скорости движения судна на величину сопротивлений на глубокой воде R и на мелководье R_M. В точке 7, соответствующей скорости V/ начинает проявлять­ся влияние мелководья на сопротивление движению.

При меньших скоростях мелководье не оказывает влияния на сопротивление. В точке 2, при скорости судна v₂, разность сопротивлений на мелководье и на глубокой воде достигает наибольшего значения. В пределах участка скоростей v/_v₂ вы­ход судна на мелководье сопровождается увеличением сопро­тивления его движению, а, следовательно, увеличением нагруз­ки на двигатель.

Если на глубокой воде скорость судна равна v₂, то сохране­ние этой скорости при выходе судна на мелководье повы­шает сопротивление воды с R₂ до R_2m и это, как уже отмеча­лось, может привести к перегрузке двигателя. Во избежание пе­регрузки при плавании на мелководье следует осуществлять контроль за нагрузкой двигателя и поддерживать более низкие скорости.

Нужно также учитывать, что при плавании по водным пу­тям, имеющим относительно узкие проходы (каналы и реки), на изменение сопротивления воды движению судна влияет не толь­ко дно, но и берега.

§ 9.5. Режимы работы на малых нагрузках

Переход главного двигателя на режим малого хода, как и переход вспомогательного на режим малых нагрузок, связан со значительным сокращением подачи топлива в цилиндры. Одно­временно снижаются параметры воздуха в конце сжатия. Осо­бенно заметно изменение величин Р_си Т_с в двигателе с газотур­бинным наддувом, так как ГТК на малых нагрузках практически не работает и двигатель автоматически переходит на режим ра­боты без наддува. Малые порции сгорающего топлива снижают температуру в камере сгорания. Из-за низких температур цикла процесс сгорания топлива протекает вяло, медленно, часть топ­лива не успевает сгореть и стекает по стенкам цилиндра в кар­тер или уносится с отработавшими газами в выпускную систе­му. Ухудшению сгорания топлива способствует также плохое смесеобразование топлива с воздухом, обусловленное сниже­нием давления впрыска топлива при падении нагрузки и сни­жении частоты вращения (особенно при изношенной топлив­ной аппаратуре). Неравномерное и нестабильное впрыскивание топлива, а также низкие температуры в цилиндрах вызывают неустойчивую работу двигателя, нередко сопровождающуюся пропусками вспышек и повышенным дымлением. При сниже­нии оборотов ниже n_{min доп}. не исключена самопроизвольная ос­тановка двигателя.

Нагарообразование протекает особенно интенсивно при использовании в двигателе тяжелых топлив. При работе на ма­лых нагрузках из-за плохого распыливания и относительно низ­ких температур в цилиндре капли тяжелого топлива полностью не выгорают.

При нагревании легкие фракции постепенно испаряются и сгорают, а в ядре капли остаются исключительно тяжелые высо- кокипящие фракции, основу которых составляют ароматические углеводороды с наиболее прочной связью между атомами. По­этому окисление их приводит к образованию промежуточных продуктов - асфальтенов и смол, медленно сгорающих и обла­дающих высокой липкостью, способных прочно удерживаться на металлических поверхностях.

В силу изложенных обстоятельств при длительной работе двигателя на режимах малых частот вращения и нагрузок проис­ходит интенсивное загрязнение цилиндров и особенно выпуск­ного тракта продуктами неполного сгорания топлива и масла. Выпускные каналы крышек цилиндров и выпускные патрубки покрываются плотным слоем асфальтосмолистых веществ и кокса, до 50-70% уменьшающих их проходные сечения. В выпу­скной трубе толщина слоя нагара достигает 10-20 мм. Эти отло­жения при повышении нагрузки на двигатель периодически вос­пламеняются, вызывая в выпускной системе пожар. Все масля­нистые отложения выгорают, а образующиеся при сгорании су­хие углистые частицы выдуваются в атмосферу.

Чтобы этого не случилось, необходимо по возможности из­бегать эксплуатации двигателя на малых нагрузках. Особенно это относится к дизель-генераторам, режим работы которых можно регулировать числом параллельно работающих двигате­лей и их нагрузкой, или выборочным включением в судовую сеть потребителей тока.

Наиболее чувствительны к ухудшению работы на малых оборотах и нагрузках четырехтактные средне- и высокооборот­ные двигатели. Поэтому в последних модификациях этих двига­телей увеличивают давление впрыскивания на номинальном режиме до 150-200 МПа^[2]. В этом случае при снижении часто­ты вращения давление впрыскивания, подчиняющееся закону Рт.мах ⁼ С п, уменьшается не до столь низких значений, что по­зволяет обеспечить на малых оборотах достаточно качественное распыливание и смесеобразование. Фирма Катерпиллар с этой же целью ввела гидравлический привод плунжера ТНВД, позво­ливший сохранять высокое давление впрыскивания на всем диапазоне скоростных режимов.

Вторым фактором, определяющим неудовлетворительную работу на малых оборотах и нагрузках является ухудшение воз- духоснабжения. Для улучшения воздухоснабжения на двигатели устанавливают более эффективные ГТК, ориентированные на работу в зоне малых нагрузок с более высоким кпд. Уместно напомнить, что в современных двигателях с высоким наддувом запас энергии газов на полных нагрузках превышает потребно­сти ГТК и это позволяет на этих режимах направлять газы в об­ход ГТК, открывая устанавливаемые на выхлопе байпасные клапаны. С переходом на малые нагрузки байпасный клапан за­крывается и весь поток газов направляется в ГТК, что сущест­венно повышает его производительность.

В целях улучшения воспламенения топлива в цилиндрах двигателя также прибегают к повышению температуры надду­вочного воздуха путем отключения воздухоохладителя, а в от­дельных конструкциях двигателей при переходе на частичные нагрузки вводится подогрев наддувочного воздуха с помощью специально устанавливаемого подогревателя, в котором темпе­ратура воздуха повышается до 65-80°С.

При переходе главного двигателя, работающего на ВФШ, на режимы малых оборотов цикловая подача топлива и нагруз­ка, характеризуемая Ре, уменьшаются в квадрате от оборотов. Это влечет за собой рост степени неравномерности подачи то­плива

&_пт ' з ГДе (Jnm max t tfnm min > tfnm cp COOTBeTCTBeHHO

Чср

максимальная, минимальная и средняя цикловые подачи топли­ва в рабочие цилиндры. Рост степени неравномерности подачи определяется влиянием возрастанием доли утечек через преци­зионные элементы топливной аппаратуры по отношению па­дающей со снижением нагрузки цикловой подаче ТНВД. В свою очередь, чем больше степень неравномерности подачи, тем больше степень неравномерности вращения вала двигателя, тем больше вероятность пропуска вспышек в цилиндрах и самопро­извольной остановки двигателя. Остановке двигателя способст­вует и тот факт, что с уменьшением оборотов уменьшается ки­нетическая энергия его движущихся частей и при низких оборо­тах с учетом ранее рассмотренных причин ее может оказаться недостаточно для преодоления сопротивления вращению греб­ного винта.

§ 9.6. Режим пуска и переходный режим разгона и прогревания

Пуск двигателя с последующим выводом на полную нагрузку

Пуск судовых двигателей осуществляется сжатым возду­хом, быстроходные двигатели обычно пускаются электростар­тером.

Процесс пуска условно можно представить в виде следую­щих последовательных стадий:

□ Интенсивное раскручивание вала двигателя под дейст­вием подаваемого в цилиндры сжатого воздуха до минималь­ных оборотов, при которых создаваемые в цилиндрах давления и температуры сжимаемого воздуха будут достаточны для са­мовоспламенения и последующего сгорания впрыскиваемого топлива;

□ Впрыск топлива и его самовоспламенение в одном или более цилиндрах и продолжение раскручивание вала двигателя на продолжающем поступать воздухе и сгорающем топливе (смешанный пуск);

□ Переход двигателя на работу на топливе и выход на за­данный режим.

Движущий момент, создаваемый пусковым воздухом М_дв, необходим для преодоления:

• момента инерции масс движущихся частей двигателя, валопровода и гребного винта и присоединенной массы воды, увлекаемой вращающимся винтом М_иН9

• сил трения М_тр и сопротивления винта М_в

М$_в ~ М_ин М_тр “Ь М_в.

Кроме того, необходимо затратить работу на сжатие в ци­линдрах воздуха для обеспечения последующего воспламенения топлива.

Пусковая система включает установленные на каждом ци­линдре пусковые клапаны и воздухораспределительные золот­ники, приводимые от кулачков распределительного вала. Задача золотников состоит в том, чтобы обеспечить открытие и закры­
тие пусковых клапаны в необходимые моменты времени. Пус­ковые клапаны открываются за 2-6° п.к.в до прихода поршня в ВМТ, и закрываются через 90-110°. Более подобно конструкция пусковой системы изложена в главе 13, Том 1.

Судовые двигатели пускаются при давлении пускового воздуха 30-10 бар. С падением давления воздуха в баллонах скорость раскручивания снижается, это наглядно показано на графике рис. 9.5, полученным проф. B.C. Гавриловым на двига­теле Зульцер RD-76

Пуск, как и маневрирование, сопряженное с остановками, реверсированием и сменой на­грузок, относится к неустано- вившимся и напряженным ре­жимам, на которые приходится наибольшее число аварийных повреждений двигателей.

Напряженность переход­ных режимов определяется тем, что в процессе смены режима (нагрузки и частоты вращения) резко изменяется рабочий про­цесс, меняются условия нагрева и охлаждения цилиндров и поршней. Напряжения в деталях ЦПГ и КШМ растут с увеличе­нием скорости смены режима и становятся наибольшими при пуске холодного двигателя, резком выведении его на полную нагрузку и внезапной остановке с полного хода. В этих условиях элементы конструкции подвергаются деформации и интенсив­ному изнашиванию, меняются зазоры и натяги в сопряжениях. В деталях, испытывающих действие высоких температур, раз­виваются термоусталостные явления, приводящие к образова­нию трещин. При пуске холодного двигателя в цилиндрах соз­даются неблагоприятные условия для самовоспламенения топ­лива. Сгорание его сопровождается чрезмерно высоким давле­нием и большой скоростью его нарастания. Это приводит к уве­личению механических напряжений в деталях ЦПГ и КШМ, возникают большие ударные нагрузки в подшипниках.

Высокое давление сгорания p_z возникает и при пуске про­гретого двигателя, если он недостаточно раскручивается на воз­духе, и для создания необходимых ускорений даются большие подачи топлива. Так, при автоматическом пуске двигателя Зуль- цер RD 76 по максимальной программе, предусматривающей вывод двигателя сразу же после пуска на режим полного хода, давление в цилиндре достигает 8 МПа, а скорость нарастания давления при сгорании до 2 МПа на град, п.к.в. Столь жесткие условия пуска и разгона двигателя до полной частоты вращения можно допускать лишь в исключительных (аварийных) ситуа­циях. В нормальных условиях пуска топливная рейка должна быть установлена в положение малых подач (h_a< 0,5h_aHOM) и раз­гон двигателя следует осуществлять постепенно. Темп увеличе­ния цикловой подачи топлива выбирать таким, чтобы обеспечить достаточно низкую скорость роста температур деталей ЦПГ.

Жесткая работа двигателя при пуске (особенно средне­оборотных) возможна также при использовании тяжелых топ­лив, для которых характерны худшие распыливание, испарение и замедленное сгорание. Поэтому при низких температурах рекомендуется запускать такие двигатели на дизельном топливе.

Надежное самовоспламенение топлива в цилиндре опре­деляется температурой сжатого воздуха, которая зависит от температуры окружающей среды, теплового состояния двига­теля, состояния поршневых колец и пусковой частоты вращения (средней скорости поршня). Поэтому чтобы обеспечить легкий пуск, двигатель необходимо предварительно прогреть, прока­чивая через него горячую воду, отбираемую обычно от системы охлаждения вспомогательных дизелей. При прогреве снижается износ цилиндров в пусковой период, уменьшается коррози­рующее действие кислот, образующихся при сгорании топлива.

Уменьшение потерь теплоты в стенки цилиндра способ­ствует росту температур и давлений в конце сжатия и сокраще­нию периода индукции, в связи с чем значительно снижается давление в цилиндре при первой вспышке. Это снижает меха­ническую напряженность деталей цилиндра и улучшает рабо­ту подшипников коленчатого вала.

При работе холодного двигателя смазка подшипников и других узлов трения недостаточна, поскольку масло не успевает прогреваться, и высокая вязкость затрудняет его движение. Большая вязкость масла обусловливает также увеличение со­противления прокручиванию двигателя в пусковой период. В связи с этим необходимо перед пуском двигателя подогревать смазочное масло в циркуляционной цистерне или картере до температуры 40-45°С.

Переходные режимы разгона и прогревания

Детали ЦПГ (поршень, крышка и втулка) при переходных режимах испытывают высокие тепловые нагрузки, под влияни­ем которых в них возникают термические напряжения, дефор­мации, а иногда (при значительных перегрузках и частых сме­нах режимов) термоусталостные разрушения.

При пуске и в следующий за ним период разгона и прогре­ва двигателя интенсивно повышается температура его деталей (в первую очередь деталей ЦПГ) и охлаждающей воды, снижается вязкость смазочного масла и изменяются зазоры между сопря­гаемыми поверхностями. Неравномерность прогрева деталей обусловливает появление в них высоких температурных гради­ентов, зависящих от скорости прогревания, которая определяет­ся скоростью изменения температуры деталей по времени dtlSr. Наиболее интенсивный прогрев (максимум St/дт) происходит в зонах тепловоспринимающих поверхностей камеры сгорания и в местах движения основного потока теплоты. В поршне в первую очередь прогревается головка, юбка же разогревается вяло, на­капливая теплоту главным образом в процессе теплопроводно­сти. Поэтому колебания температуры юбки, как и нижней части втулки, с изменением режима работы мало заметны. Независимо от размеров и мощности двигателя наиболее интенсивный рост температуры деталей отмечается в начальный период их про­грева, особенно в течение 40-60 с после первой вспышки в ци­линдре. В это время температурные градиенты (перепады тем­ператур по толщине или в радиальном направлении) и термиче­ские напряжения достигают максимума. Затем температурное поле выравнивается, что сопровождается снижением напряже­ний. Дальнейшее развитие температурных градиентов и напря­жений определяется временем прогревания и характером изме­нения нагрузки - чем больше нагрузка, на которую выводится двигатель после пуска, тем интенсивнее он прогревается и тем больше рост температур.

При прогреве холодного двигателя после пуска меняются зазоры между деталями, и происходит их деформация, особенно цилиндровых втулок мощных дизелей. Внешне это проявляется в появлении воды в контрольных отверстиях, выводящих ее из зоны уплотнения втулки. Существенно изменяются зазоры меж­ду поршнем и втулкой. Их неравномерное и неодновременное прогревание приводит к тому, что поршень расширяется быст­рее втулки и при ускоренном прогреве зазор между ними в на­чальный период может существенно сократиться. Уменьшение зазора, деформация зеркала цилиндра и недостаточное поступле­ние масла на смазывание цилиндра вследствие высокой вязкости являются причинами интенсивного изнашивания трущихся по­верхностей. По мере прогревания и расширения втулки и рубаш­ки цилиндра зазор несколько увеличивается и стабилизируется.

При прогревании вспомогательного двигателя следует из­бегать длительной работы на холостом ходу, так как этот режим из-за низкого теплового состояния, плохого распылива­ния и сгорания топлива характеризуется сильным нагарообра- зованием, способствующим интенсивному изнашиванию ци­линдров.

Разница между максимальными уровнями температуры де­талей ЦПГ, как и темп ее увеличения, во многом зависят от на­чального теплового состояния двигателя. Предварительный про­грев перед пуском обязателен для всех двигателей и, в первую очередь, для мощных МОД, которые из-за больших размеров и значительной тепловой инерции во время пуска-разгона испы­тывают высокие тепловые нагрузки.

После длительной стоянки судна в порту или на рейде дви­гатель нагружают ступенями, т. е. после пуска он в течение не­которого времени работает на холостом ходу или на малой на­грузке, которую затем постепенно доводят до полной. Продол­жительность работы на отдельных ступенях нагрузки зависит от типа, размеров, мощности и степени форсировки двигателя. Мощным МОД, имеющим большие массы металла, требуется для прогрева больше времени, чем меньшим среднеоборотным. Для последних, согласно исследованиям фирмы SEMT, оптимальное время прогрева 30-40 мин, из которых 8 мин составляют прогрев на холостом ходу, 2 мин - с медленным повышением нагрузки до 30% и 20-30 мин - с повышением нагрузки до полной.

При наличии систем дистанционного автоматического управления в них обычно заложены программы прогревания: экстренный вывод под нагрузку (60-90 с); ускоренный вывод под 100%-ную нагрузку (12-20 мин); нормальный вывод под нагрузку (1,5-2 ч).

Остановка двигателя

Наряду с режимом прогрева не менее опасен и переходный режим резкого снижения нагрузки или внезапной остановки дви­гателя. При резком сбросе нагрузки и, особенно, при остановке двигателя, до этого работавшего в режиме полного хода, в нем, как и при прогреве, появляются высокие тепловые напряжения вследствие неравномерного остывания деталей ЦПГ. Наиболь­шие напряжения наблюдаются в первый период остановки двига­теля, так как именно для этого периода характерна наибольшая скорость падения температуры нагретых поверхностей.

Для уменьшения напряжений, возникающих при остыва­нии горячего двигателя, необходимо заблаговременно, до пол­ной остановки двигателя, снижать развиваемую им мощность. Мощные МОД рекомендуется переводить на режим средне­го, затем малого хода за 30-60 мин до начала маневров.

§ 9.7. Режим реверсирования главного двигателя и гребного винта

Перемена хода судна с переднего на задний ход или наобо­рот при наличии ВФШ требует реверсирования вращения греб­ного винта и двигателя. При реверсировании 4-х тактного дви­гателя требуется изменение фаз топливоподачи, газо- и возду- хораспределения. Для этого на распределительном валу уста­навливается по два комплекта распределительных шайб, обес­печивающих работу на передний и задний ход. При реверсе под ролики толкателей ТНВД, клапанов и воздухораспределителя подводится соответствующий комплект шайб. В 2-х тактных двигателях с контурной продувкой изменяются только фазы то­пливоподачи и распределения пускового воздуха (воздухорас­пределители). В двигателях с прямоточно-клапанной продувкой в дополнение к отмеченному требуется реверсировать фазы вы­пускного клапана. На распределительном валу привода клапа­нов имеется один комплект кулачков и при реверсировании для изменения фаз при повороте коленчатого вала распределитель­ный вал затормаживается и это обеспечивает его смещение на заданный угол.

В зависимости от обстоятельств реверсирование двигателя приходится совершать в диапазоне от нулевой скорости (судно неподвижно) до скорости полного хода. Если реверсирование в период маневров, осуществляемое при относительно небольших скоростях, особых проблем не вызывает, то реверсирование на полном ходу хоть и возможно, но может привести к серьезным механическим нагрузкам в элементах движения двигателя.

Реверсирование начинается с того, что с двигателя снима­ют нагрузку, выключая подачу топлива. При этом двигатель продолжает вращаться под действием потока воды, вращающей гребной винт в прежнем направлении и момента инерции его движущихся масс. Время вращения двигателя после выключе­ния подачи топлива до полной остановки в зависимости от мас­сы судна и его скорости занимает несколько минут. В ситуаци­ях, когда необходимо быстрое реверсирование, для сокращения времени остановки двигателя с целью возможного его пуска на задний ход применяют торможение вращения вала, стопоря дви­гатель контрвоздухом посредством подачи сжатого воздуха в цилиндры двигателя через пусковые клапаны на линии сжатия.

На рисунке показана продолжительность свободного вра­щения двигателя до полной остановки (1) и вращения с приме­нением контрвоздуха (2).

Рис. 9.6. Влияние подачи контрвоздуха на остановку двигателя

время выбега ----------------- ►

Логично утверждать, что и выбег корпуса судна при тор­можении двигателя контрвоздухом будет также меньше.

Кривые изменения момента винта при реверсировании (рис. 9.7) показывают, что момент винта М_в изменяет свой знак при любой скорости движения судна.