Методические указания. Данный раздел имеет большое значение для понимания законов взаимодействия элементов судового пропульсивного комплекса (СПК)

Данный раздел имеет большое значение для понимания законов взаимодействия элементов судового пропульсивного комплекса (СПК), для понимания особых условий работы главного двигателя, воспринимаемого нагрузку от гребного винта, а также для более глубокого понимания основ проектирования и подбора элементов СЭУ для проектируемого судна в зависимости от его назначения, водоизмещения и требуемой скорости движения.

Для движения судна необходимо создать движущую силу, преодолевающую суммарную силу сопротивления воды и атмосферного воздуха. Особенностью движения СПК является то, что сопротивление движению судна в большей степени зависит от самой скорости движения. Эта зависимость не прямолинейная, а квадратичная. То есть, с увеличением скорости в два раза, сила сопротивления движению увеличивается в четыре раза. А обладая понятием буксировочной мощности, то есть мощности, необходимой для создания этой движущей силы, мы получаем кубическую зависимость требуемой мощности от скорости движения судна. То есть, для увеличения скорости в два раза двигатель должен увеличить свою мощность в восемь раз.

При проектировании судна и его энергетической установки рассчитывается буксировочная мощность, а затем с учетом пропульсивного КПД винта и механического КПД передачи, рассчитывается эффективная мощность для обеспечения требуемой скорости движения судна. Эмпирическим расчетом и опытным путём строится расчетная винтовая характеристика, показывающая характер изменения требуемой мощности в зависимости от скорости движения. Расчётная винтовая характеристика имеет соответственно вид кубической параболы.

Рассчитав эффективную мощность ГД для требуемой скорости, подбирается двигатель из имеющегося мощностного ряда на рынке двигателей. Этот двигатель устанавливается на судно. По окончанию строительства на сдаточных ходовых испытаниях снимается реальная винтовая характеристика при идеальных условиях плавания. Совпадение реальной идеальной винтовой характеристики с расчетной, свидетельствует о правильном подборе элементов СПК, то есть к данному корпусу правильно подобран ГД и гребной винт.

Во время эксплуатации судна реальная винтовая характеристика не может оставаться постоянной, так как меняется режим работы гребных винтов с изменением:

- водоизмещения судна, величина которого может колебаться в пределах

от полного и с перегрузом до водоизмещения порожнем;

- состояния моря, силы ветра и волнения;

- чистоты и состояния смоченной поверхности корпуса судна;

- состояния поверхности лопастей гребных винтов (гнутая лопасть);

- работы судна во льдах, на швартовах, буксировка другого судна;

- работы судна на мелководье, в узкостях.

Поскольку на практике реальные условия почти никогда не совпадают с идеальными, необходимо выбирать такой режим работы ГД, чтобы всегда имелся запас мощности. Это важно для обеспечения надёжной, долговременной работы двигателя, что в свою очередь значительно повышает экономические показатели работы судна.

Литература [4, 8]

Контрольные вопросы

47. Понятие судового пропульсивного комплекса. Основные элементы СПК. 48. Факторы, влияющие на сопротивление движению судна. 49. Условие равномерного движения твёрдого тела в жидкости.

50. Понятие буксировочной мощности. Формула буксировочной мощности.

51. Понятие пропульсивного КПД винта, его формула. Оптимальные обороты гребного винта.

52. Что такое номинальная мощность двигателя. Обоснование выбора ГД для данного проектируемого судна.

53. Способы определения сопротивления движению судна. Для чего предназначен «опытный» бассейн?

54. Что такое реальные и идеальные условия плавания. Назовите последние. 55. Что называется скоростной характеристикой двигателя? Что такое винтовая характеристика двигателя.

56. Как назначается эксплуатационная мощность ГД и кем?

Раздел 4. Методы повышения рентабельности работы судна за счёт грамотной эксплуатации энергетической установки

Повышение эффективности эксплуатации СЭУ на основе выбора оптимальных режимов работы ГД и скорости движения судна. Влияние скорости движения судна на эффективность морских перевозок. Совмещение и анализ скоростных характеристик главного двигателя.

Оптимальная скорость движения судна и соответствующая ей мощность ГД.

Ограничения, налагаемые на параметры работы ГД в разнообразных реальных условиях плавания. Понятие режима работы ГД, выбор оптимального режима плавания, влияние выбора режима работы двигателя на его надёжность и долговечность, а также на экономию топлива.

Назначение максимальной, минимальной и эксплуатационных (ходовых) мощностей главного двигателя.

Режим прогрева и порядок ввода главного двигателя на обороты полного хода

Целесообразность резерва мощности ГД. Дальность плавания судна, влияние скорости судна на дальность плавания. Экономическая скорость судна и соответствующая ей мощность главного двигателя.