Методические указания

В результате изучения данного раздела нужно понимать назначение СЭУ как сложного комплекса взаимодействующих механизмов, устройств и различных систем служащих для полного удовлетворения всех судовых нужд, главной из которых является обеспечение движения и маневренности судна.

Инженеры-судоводители должны чётко представлять себе, что судно, как таковое, само по себе не существует. Существует единый сложный судовой комплекс, элементы которого тесно взаимосвязаны между собою. СЭУ современного судна представляет собой комплекс оборудования, оснащенного механизмами с новейшими системами автоматического регулирования (САР) и управления. Качество и тип СЭУ в большой степени влияет на все эксплуатационные показатели судна. Надежная, безотказная работа и высокая эффективность работы судовых механизмов, а следовательно и эффективная работа самих судов различного назначения, может быть обеспечена только при условии глубоких знаний для грамотной, правильной их эксплуатации. При работе на судах с высокой степенью автоматизации (класс А1) инженер-судоводитель управляет судном с безвахтенным обслуживанием СЭУ в МКО, в связи с этим от него требуется высокая квалификация для обеспечения надежности СЭУ, эффективной, высокорентабельной работы судна. Поэтому инженер-судоводитель должен понимать как процессы, происходящие в механизмах и агрегатах СЭУ, так и взаимосвязь между элементами всего пропульсивного комплекса судна, глубоко понимать влияние условий плавания, состояния корпуса и винта на режим работы главной силовой установки, особенно главного двигателя.

Многообразие типов и видов элементов СЭУ позволяет на каждое данное судно в зависимости от его назначения, скорости, дальности плавания и т.д. подбирать и устанавливать определенный энергетический комплекс. Необходимо понимать технико-экономическое обоснование выбора данного типа СЭУ. Например, на судах повышенной маневренности с требованием большой мощности главной установки (ледоколах) применяется главная электрическая передача, имеющая ряд преимуществ перед механической. Имеется и ряд недостатков этой передачи, но положительные её качества перевешивают, что и обуславливает только её применение (на ледоколах и т.д.).

Транспортные суда средней и большой грузоподъёмности в качестве главного двигателя имеет двухтактный, малооборотный дизель с прямой механической передачей на винт фиксированного шага. Транспортные суда малой грузоподъёмности имеют, как правило, в качестве ГД среднеоборотный дизель с редукторной передачей на ВФШ или на ВРШ.

При изучении судовых систем различного типа и назначения необходимо понимать данную систему как совокупность различных элементов, взаимосвязанных между собой для выполнения единой функции. Так судовая топливная система предназначена для приёма, хранения топлива на борту судна, подготовки и подачи топлива к тепловым двигателям и парогенераторам. В топливную систему входят различные ёмкости, трубопроводы с запорной арматурой, креплениями, фитингами, различные механизмы для создания перекачивающего давления. В неё также входят различные теплообменные аппараты, механизмы для очистки топлива (фильтры и центробежные сепараторы), приборы контроля давления и температуры, приборы автоматики и аварийно-предупредительной сигнализации. К этой же системе относятся и различные указательные таблички и т.д. Необходимо изучить устройство и назначение систем охлаждения, смазки, сжатого воздуха, и общесудовых систем.

По типу главного двигателя, обеспечивающего движение судна, называются и судовые энергетические установки: дизельные установки, паротурбинные установки, газотурбинные установки. В сочетании с определённым видом главной передачи СЭУ подразделяются на дизель-редукторные установки, дизель-электрические установки, турбо-электрические установки.

По роду используемого топлива СЭУ делятся на использующие органическое углеводородное топливо и использующие ядерное топливо. По числу судовых валопроводов – на одновальные и многовальные. При выборе числа винтов для транспортных судов отдают обычно предпочтение одновальной установке, которая, как правило, обеспечивает более высокий пропульсивный КПД, имеет наилучшие массовые, габаритные и экономические показатели, отличается простотой и удобством обслуживания.

Также целью изучения данного раздела является ознакомление с основными технико-экономическими показателями и основными свойствами судовых энергетических установок.

Перед подробным изучением основных свойств СЭУ (и элементов СЭУ), необходимо проработать понятие технико-экономического показателя объекта. В нашем случае объектом является судно с его энергетической установкой. Технико-экономический показатель объекта зависит от показателей каждого отдельного звена (механизма, системы).

К чисто техническим показателям механизма мы относим его мощность, скорость, производительность, габариты, вес, вид и расход топлива. А также дальность и автономность плавания, показатели маневренности, надёжность, живучесть, степень автоматизации, конструктивные характеристики двигателя (тактность, реверсивность, степень газотурбинного наддува, степень готовности к пуску, длительность по времени прогрева двигателя и ввода его в режим полного хода, ремонтабельность, количество СЗЧ), конструктивные особенности вспомогательных механизмов и много других показателей.

К чисто экономическим показателям мы относим прежде всего стоимость оборудования, стоимость топлива, стоимость ремонта и технического

обслуживания, количество обслуживающего персонала и его требуемая квалификация, профессионализм и опыт.

Эти показатели очень тесно переплетены друг с другом, важнейшими показателями эксплуатационных качеств являются показатели экономической эффективности и надёжности. При проектировании судна, например, выбирая скорость судна, учитывают расход и стоимость топлива (энергоносителей). В зависимости от назначения судна ему подбирают тип СЭУ (главный двигатель, передачу, движитель) прежде всего с учетом рентабельности судна. Для возможности объективной сравнительной оценки прорабатываемых вариантов СЭУ, например, для транспортного судна, сохраняют неизменными скорость, автономность, полезную грузоподъёмность. При этом водоизмещение судна и мощность СЭУ могут изменять. Но, например, для военного судна технический показатель скорость главенствует над экономическим показателем - расходом и стоимостью топлива.

К основным технико-эксплуатационным требованиям, предъявляемым к СЭУ, следует отнести следующие:

- главные двигатели должны иметь мощность, обеспечивающую движение судна с заданной скоростью;

- СЭУ должна обладать маневренными качествами и автономностью, определяемыми условиями эксплуатации судна;

- СЭУ должна быть надёжной и обладать достаточной живучестью, т.е. должна обеспечивать необходимую безотказность действия в нормальных условиях эксплуатации и сохранять работоспособность в отдельных аварийных ситуациях;

- технические характеристики СЭУ, трудоёмкость её обслуживания, а также начальные и эксплуатационные затраты на неё должны соответствовать условию обеспечения оптимальной эксплуатационной эффективности судна;

- установка должна обеспечивать снабжение электрической и тепловой энергией всех потребителей на борту судна;

- при работе СЭУ не должна оказывать вредных воздействий на экипаж и пассажиров судна.

Необходимо понять и обосновать выбор главной дизель-редукторной установки. Понимать применение на данном судне установку с ВРШ, установку с крыльчатым движителем, а также применение главной электрической передачи на судах повышенной маневренности.

Литература [1, 2, 3, 5]

Контрольные вопросы

1. Определение и назначение судовой энергетической установки. Понятие слова энергия и слова энергетика.

2. Главная и вспомогательная энергетическая установка. Потребители энергии в главной и вспомогательной установке.

3. Доля расхода энергии на главную и вспомогательную установку на судах различного назначения.

4. Основные элементы (части) судовой энергетической установки.

5. Преимущества и недостатки двигателей внутреннего сгорания перед двигателями внешнего сгорания.

6. Типы судовых передач. Прямая и непрямая передачи, область их применения.

7. Основные преимущества электрической передачи и её недостатки. Область применения электрической передачи.

8. Валопровод, составные части валопровода и их назначение.

9. Судовые движители, типы движителей и область применения.

10. Область применения ВРШ, назвать типы судов, на которые устанавливаются ВРШ. Их преимущества и недостатки.

11. Классификация СЭУ по основным признакам.

12. Комбинированные СЭУ, их примеры, область применения.

13. Определение понятия «система». Системы, обслуживающие СЭУ. Назначение, состав. Назначение воздушных гусаков на цистернах.

14. Общесудовые системы. Назначение, состав.

15. Типы судовых насосов. Их устройство и принцип работы.

16. Судовые водоопреснительные установки.

17. Типы, устройство и назначение судовых теплообменных аппаратов. Где протекает охлаждающая забортная вода в кожухотрубных охладителях - внутри трубок или между трубками и почему так?

18. Описание и принцип работы установки по очистке льяльных вод от нефтепродуктов.

19. Типы и устройство судовых паровых котлов. Назначение экономайзера, предохранительного клапана. Автоматика судовых котельных установок.

20. Противопожарные системы, применяемые на морских судах. Их конструктивные особенности.

21. Типы, устройство и принцип работы судовых рулевых машин. Опишите схему электрогидравлического привода и управления рулевых машин. Правила перехода на аварийное управление рулевой машиной.

22. Основы дистанционного автоматического управления (ДАУ) судовой энергетической установкой. Перечислите классы автоматизации судов. В чём отличие классов автоматизации А1 и А2? Назовите профессиональные требования к инженеру-судоводителю судна класса А1 касательно эксплуатации и управления судовой энергетической установкой.

23. Технико-экономические показатели элементов СЭУ.

24. Технико-экономическое обоснование проектирования СЭУ в зависимости от назначения судна.

25. Построечная стоимость СЭУ и эксплуатационные расходы. Затраты на ГСМ, техническое обслуживание и ремонт. Пути их дальнейшего снижения.

Раздел 2. Устройство и принцип работы четырёхтактных и двухтактных ДВС

Преимущества и недостатки двигателей внутреннего сгорания по сравнению с двигателями внешнего сгорания. Конструктивные определения и параметры ДВС. Устройство ДВС, основные подвижные и неподвижные детали и их назначение. Принцип работы четырёхтактных и двухтактных ДВС. Понятие степени сжатия. Особенности двигателя с самовоспламенением рабочей смеси (двигатель Дизеля). Топливная аппаратура дизелей.

Понятие продувки и наддува ДВС. Типы продувок двухтактных двигателей. Тронковые и крейцкопфные двигатели, их преимущества и недостатки.

Индикаторные показатели ДВС. Понятие среднего индикаторного давления. Понятие работы цикла. Вывод формулы индикаторной мощности двигателя. Обоснование применения мощных двухтактных дизелей с газотурбинным наддувом и прямоточно-клапанной продувкой в качестве главных двигателей транспортных судов. Понятие длиноходового двигателя.

Режим работы ДВС. Понятие скоростной внешней характеристики двигателя. Механическая и тепловая напряженность деталей двигателя. Воздушный запуск дизелей в работу, природа повышенного износа трущихся деталей двигателя при его запуске.