Установки с различными типами передач

Дизельные установки с прямой передачей относятся к числу наиболее распространенных типов судовых ЭУ. На рисунке 2.1 дана схема такой установки. Главный двигатель 7 жестко соединен с промежуточным валом 4. Упорный подшипник 6, воспринимающий упор винта, установлен на линии вала или встроен в кормовом торце ГД. Промежуточный вал покоится на опорных подшипниках 5. Крутящий момент ГД передается гребному валу 2, установленному в дейдвудной трубе 3 с опорными подшипниками, и далее на движитель — гребной винт 1.

Рисунок. 2.1 - Схема ДУ с прямой передачей.

Основные элементы и устройства ДУ с прямой передачей показаны на принципиальной тепловой схеме (рисунок 2.1). Главная ЭУ, состоящая из гребного винта 1, валопровода 2, упорного подшипника 3 и ГД 5, аналогична показанной на рисунке. 2.1. Турбокомпрессор 6 нагнетает воздух в ГД через воздухоохладитель 26, а топливо подается насосом 4. Охлаждение двигателя пресной водой, проходящей через опреснитель 31, обеспечивается насосом пресной воды 30, а смазка — нагнетательным масляным насосом 28. Охлаждение наддувочного воздуха в воздухоохладителе 26, смазочного масла в маслоохладителе 27 и пресной воды в водоохладителе 29 производится забортной водой, подаваемой насосом 25. Аналогичным образом, но обычно автономно осу­ществляется циркуляция рабочих тел во вспомогательном двигателе 12 с помощью навешенных (реже автономных) насосов пресной воды 13, смазочного масла 14 и забортной воды 17. Охла­ждение пресной воды и масла БД происходит в охладителях пресной воды 15 и смазочного масла 16.

Рисунок 2.2 - Принципиальная тепловая схема ДУ с прямой передачей

Сжатый воздух для пуска ГД подается из баллонов запаса 20, периодически пополняемых электрокомпрессором 19. Выпускные газы ГД из турбокомпрессора направляются в атмосферу через глушитель 9 или (при достаточно большой мощности ЭУ и значительной потребности в паре) могут использоваться для генерирования пара низких параметров в утилизационном парогенераторе 7. Продукты сгорания вспомогательного парогенератора 8 отводятся в атмосферу через дымоход, в котором установлен искрогаситель 10, а от ВД — через глушитель-искрогаситель 11. Питательный насос 24 подает питательную (пресную) воду из теплого ящика 23 в УП и ВП. От парогенераторов пар посту­пает ко всем потребителям, в том числе к турбогенератору 18, откуда отработавший пар сбрасывается во вспомогательный конденсатор 22, через который циркуляционным насосом 21 прокачивается забортная вода.

Снабжение судна электроэнергией обеспечивает дизель-генератор 12, а на ходу — также турбогенератор 18. Принципиальная тепловая схема ДУ, показанная на рис. 2.3, в основном характерна и для ДУ с другими типами передач.

Дизельные установки с прямой передачей по схемам, показанным на рисунок 2.1 и 2.2, наиболее характерны для транспортных судов всех типов и промысловых судов с прямой передачей мощности на винт. При этом в качестве ГД обычно применяют малооборотный (n ≈ 100 ÷ 150 об/мин), а для судов малого тоннажа — среднеоборотный (n ≈ 250 ÷ 500 об/мин) реверсивный двигатель

Рисунок 2.3 - Возможные схемы ДУ с прямой передачей:

а - с реверсивной муфтой; б - с ВРШ; в - с ВРШ и ВГ; г - с разобщительной муфтой

1 - ВФШ; 2 - гребной вал; 3 - дейдвудное устройство; 4 - промежуточный вал;

5 - опорные подшипники; 6 - реверсивная муфта; 7 - ГД; 8 - ВРШ; 9 - МИШ; 10 - упорный подшипник; 11 - текстропная передача; 12 - эластичная разобщительная муфта; 13 - ВГ

Другие возможные схемы судовых ДУ с прямой передачей показаны на рис. 1.3. Установки с реверсивной муфтой (рисунок 2.3, а) характерны для малотоннажных судов (быстроходных и разъ­ездных катеров, СПК, рыболовных сейнеров и малых траулеров, речных судов и др. ) с нереверсивным средне- или высокооборотным ГД.

В послевоенные годы все большее распространение получают ДУ с прямой передачей и ВРШ (рис. 2.3, б). В этом случае в линию вала встраивают механизм изменения шага винта 9. Наибольшее применение ДУ с прямой передачей и с ВРШ получили на промысловых судах, а в последние годы и на транспортных судах практически любого тоннажа.

В ДУ с прямой передачей и с ВРШ при работе ГД в режиме n = const широко используются валогенераторы (рис. 2.3, в), так как вырабатываемая при этом электроэнергия удовлетворяет требованиям по допустимым колебаниям частоты тока без применения специальных стабилизирующих устройств. На случай внезапного падения частоты вращения или остановки ГД предусматривают автоматический запуск и включение в работу автономного дизель-генератора («горячий резерв») Для бесперебойного питания жизненно важных потребителей. Привод валогенераторов может осуществляться через повышающую зубчатую иди клиноременную передачу 11 и муфту 12, либо от свободного конца вала ГД, через передачу или непосредственно (при повышенной частоте вращения двигателя).

В ряде специальных случаев (при необходимости разобщения ГД и винта, большой длительности режимов дрейфа, при установке ГД на амортизаторах и др.) применяются ДУ с прямой передачей и эластичной разобщительной муфтой (рисунок 2.3, г). Упорный подшипник 10 при этом устанавливается в корму от муфты 12.

Двухвальные ДУ с прямой передачей применяются на речных судах, судах с ограниченной осадкой, на пассажирских теплоходах, паромах, буксирах. В двухвальных ДУ на переднем ходу гребные винты вращаются в наружную сторону - к бортам (если смотреть в нос), что улучшает условия работы винтов и повышает их безопасность в ледовых условиях или в загрязненных бассейнах. В случае затруднений с размещением винтов в кормовом подзоре может применяться веерное расположение валопроводов, а при необходимости их заглубления - расположение с уклоном в корму. Трехвальные ДУ с прямой передачей имеют ограниченное применение, например на крупнотоннажных контейнеровозах при скорости до 25-30 уз и суммарной мощности ЭУ более 45-50 тыс. кВт. Четырехвальные ДУ с прямой передачей на гражданских судах практически не применяются. Энергетические установки с непосредственной передачей на винт от реверсивного двигателя, получили наибольшее распространение на промысловых судах. Они используются на средних и больших траулерах, больших сейнерах, транспортных рефрижераторах, плавбазах. В таких энергетических установках коленчатый вал главного двигателя жестко соединен через систему валов с гребным валом. Гребной винт в этом случае имеет ту же частоту, что и вал главного двигателя.

Другая схема непосредственной передачи от реверсивного двигателя показана на рисунке а. С маховиком 8 двигателя 9 непосредственно соединен короткий упорный вал 6, снабженный откованным заодно с ним упорным гребнем. Упорный вал лежит в упорном подшипнике 7, воспринимающем осевое усилие гребного винта. Корпус упорного подшипника неподвижно и прочно прикреплен к набору судна. Упорный вал при помощи фланцев соединяется с промежуточным валом, состоящим из одной или нескольких частей 4, лежащих в опорных подшипниках 5.

Промежуточный вал соединен с гребным валом 3, который вращается в дейдвудной трубе 2. На конце гребного вала укреплен гребной винт 1. Установка такого типа применена на БМРТ типа «Маяковский», СРТМ типа «Маяк», плавбазах типа «Пионерск» и других судах. На серии новых супертраулеров (РТМС) типа «Прометей» с главным двигателем 8ZD72/48 мощностью 2680 кВт (3880 л. с.) при частоте вращения 214 об/мин в линию валопровода установки вмонтирован валогенератор, постоянно вырабатывающий энергию для судовых нужд.

Известно, что КПД гребного винта, работающего на номинальном режиме, в значительной степени зависит от частоты вращения: с увеличением частоты вращения КПД уменьшается.

Поэтому в установках большой и средней мощности с непосредственной передачей мощности на гребной винт применяются главные двигатели с частотой вращения от 100 до 360 об/мин. С точки зрения КПД непосредственная передача наиболее выгодна, поскольку потери в ней при передаче мощности мини­мальны. Достоинством непосредственной передачи является, также ее высокая надёжность. Мощность главных двигателей флота рыбной промышленности в установках с такой передачей, находится в пределах 220 - 8830 кВт (300—12000 л. с.).

ТО в СЭУ главный двигатель-дизель. Это самый экономичный и универсальный в использовании судовой ГД, поэтому он широко применяется на промысловых судах.

Различают малооборотные дизели - МОД (100 - 350 об/мин.), которые используются в непосредственных передачах (ППР, РТМ-С); среднеоборотные двигатели - СОД - с числом оборотов 350 - 750 об/мин., которые применяются с передачей мощности на винт через зубчатую или гидравлическую передачи. Например, на СЧС-225(сейнер) ГД 6ЧНСП 18/22 при 750 об/мин. при передаточном отношении 2, т.е. гребной винт имеет 375 об/мин.; высокооборотные - ВОД -двигатели n=750 - 1500 об/мин. с зубчатой или электропередачей (ЗД6-6ЧСП 15/18, 110 кВт (150 л.с.).

Расположение и количество механизмов в машинном отделении крупного промыслового судна типа ППР «Рембрант» представлено на рисунке 2.4 ГД «Зульцер» 8ТАД-48 2206 кВт (3000 л.с.) при 225 об/мин. с прямой передачей мощности на винт.