И корпуса судна

Эти три элемента судна связаны между собой как кинематически, так и ди­намически, поэтому их работу надо рассматривать в комплексе.

Связи между винтом и двигателем состоят в следующем: кинематическая п_в = п_дв (9.35)

динамическая М_в = ri_e М_дв,

где rj_e - КПД валопровода.

Связи между винтом и корпусом: кинематическая v_p = v (l - w), (9.36)

динамическая ц P(l-t)=R.

264

При установившемся режиме движения судна все записанные условия свя­зей выполняются, но если какая-либо из величин, входящих в условия, изменяет­ся, то вся система перестраивается на новый режим, при котором условия опять будут выполняться.

Действительно, пусть, например, возник встречный ветер и сопротивление R выросло, тогда нарушится последнее из условий (9.36), избыток сопротивления будет подтормаживать судно и его скорость уменьшится, а значит уменьшится поступь винта и момент на нем возрастет. Это приведет к падению числа оборо­тов двигателя и через некоторое время работа всего комплекса опять установится, но уже при иных значениях характеризующих его величин.

Здесь важным вопросом является соответствие гребного винта двигателю. Для простоты рассмотрим случай прямой передачи мощности двигателя на греб­ной винт.

Существенное различие между характеристиками двигателя и гребного винта состоит в том, что мощность, развиваемая двигателем при постоянной по­даче топлива, зависит только от частоты вращения и, а потребляемая винтом мощность зависит еще от поступи Х_р. Это приводит к тому, что если при какой-то

поступи Aq и номинальной частоте вращения «о винт потребляет полную мощ­ность двигателя N₀, то при меньшей скорости судна, а следовательно и меньшей поступи Х_р < Aq, коэффициент момента увеличится, момент на винте возрастет и

двигатель снизит частоту вращения, пока момент на винте не сравняется с момен­том двигателя. Такой винт, у которого при и = щ момент больше, чем развивает двигатель, называется гидродинамически тяжелым винтом. И наоборот, если при п-щ " момент на винте меньше, чем на двигателе, такой винт называется гидроди­намически легким, в этом случае двигатель стал бы увеличивать частоту враще­ния, что недопустимо по условиям его прочности, поэтому регулятор автоматиче­ски уменьшит подачу топлива, пока момент двигателя не сравняется с моментом на винте при допустимой частоте вращения двигателя.

Ходовая характеристика т/х" СЛАВЯНСК" Рисунок 9.17. Ходовая характеристика судна

На рис.9.17 изображена характеристика судового дизеля в осях (и, N). Линия I представляет зависимость N(n) при постоянной подаче топлива; II ограничивает наименьшую устойчивую частоту вращения дизеля; III - характеристика холосто­го хода; IV - регуляторная характеристика (изменение мощности от частоты вра­щения при изменении подачи топлива регулятором оборотов; V - ограничитель­ная кривая по тепловой напряженности частей двигателя. Здесь же нанесены кри­вые мощности, потреб­ляемой винтом: VI - кри­вая, пересекающая линию V в точке А, относится к винту, соответствующе­му двигателю; VII - к легкому винту; VIII - к тяжелому винту. Видно, что только соответст­вующий двигателю винт использует полную но­минальную мощность двигателя; тяжелый и легкий винты неполно­стью используют резерв двигателя, что отражает­ся на скорости судна.

Рисунок 9. 18. Рабочая область ДВС и соответствие гребного винта двигателю

Для того, чтобы иметь возможность опреде­лить работу комплекса при разных условиях пла­вания, строят ходовые характеристики или пас­портные диаграммы судна. Исходными данными для этого служат характеристики винта (кривые действия или расчетные диаграммы), характери­стики двигателя (зависимость мощности N_e от частоты вращения п), а для использования потре­буются еще характеристики корпуса (зависимость сопротивления R от скорости хода v_s), различные в зависимости от состояния судна (состояние на­грузки, состояние смоченной поверхности) и ус­ловий плавания (состояние моря, глубина воды и др.). Предварительно рассчиты­ваются необходимые постоянные величины: коэффициент попутного потока w, коэффициент засасывания t; принимаются коэффициенты влияния неравномер­ности попутного потока: на упор \ и на момент /₂.

Численный пример расчета постоянных величин, ходовой характеристики и ее построение для т/х «Славянск» приводятся в табл.9.2 и на рис.9.18).

Для использования ходовой характеристики на нее наносится кривая сопро­тивления движению судна в зависимости от скорости, построенная в том же мас- ппабе, что и упор винта. Тогда точка пересечения кривых R и Р_е определит ско­рость судна и соответствующие число оборотов винта и потребляемую им мощ­ность. Для построения ходовой характеристики, соответствующей другому режи­му работы двигателя, например, на среднем или малом ходу судна, надо повто­рить расчет, исходя из другого значения номинального крутящего момента двига­теля, при других подачах топлива.

Другая диаграмма для решения тех же задач, называемая паспортной диаграммой, представлена на рис.9.19. Она состоит из двух графиков, расположенных по вертика­ли. По горизонтальной оси отложена ско­рость хода судна в узлах, по вертикальной оси верхней диаграммы откладывают тягу винта Р_е (кН), а нижней диаграммы - мощ­ность N_e (кВт). На обеих графиках проведе­ны линии постоянных значений частоты вращения винта п_м (1/мин), задаваемые при расчете диаграммы (одни и те же при разных поступях Я_р).

Рисунок 9.19. Паспортная диаграмма судна

Расчет паспортной диаграммы удобно вести в форме табл.9.3.