Добавить материал и получить бесплатное свидетельство о публикации в СМИ
Эл. №ФС77-60625 от 20.01.2015
Инфоурок / Другое / Конспекты / Конспект лекции "Анализ режима реверсирования ГД и гребного винта"

Конспект лекции "Анализ режима реверсирования ГД и гребного винта"

  • Другое

Поделитесь материалом с коллегами:

5

Гл. 9. Режимы работы двигателей

Режимы при плавании во льду

Плавание судна во льду можно рассматриваться, как плавание при увеличенном сопротивлении, которое зависит от ледовой обстановки в районе плавания.

Свободное плавание. Особенно повышенные нагрузки испытывает судно и главный двигатель при свободном плавании во льду. В этом случае судну приходится самостоятельно преодолевать ледовые поля. Ледовые перемычки приходится преодолевать с разгона, что требует многократное реверсирование и быстрое увеличение мощности двигателя до максимальной. При этом двигатель испытывает повышенные как тепловые, так и механические нагрузки. При пуске сжатым воздухом двигателя с зажатым льдом винтом, среднее эффективное давление может превышать неоднократно среднее эффективное давление при работе. Удары винта об лёд создают дополнительные напряжения КШМ.

Плавание в составе каравана под проводкой ледокола. При плавании в караване суда вынуждены соблюдать определенный интервал во избежание затягивания канала льдом. В случае застревания во льду впереди идущего судна во избежание столкновения, возникает экстренная необходимость в быстрой остановке и реверсировании судна с полного хода вперед на полный ход назад. Данные маневры вызывают значительные как механические, так и тепловые напряжения.

Плавание за ледоколом на буксире и «на усах». Мощность ледоколов нередко значительно превышает мощность буксируемых судов. Некоторые ледоколы даже во льду вместе с буксируемым судном способны развивать скорость, превышающую эксплуатационную скорость судна. Винт буксируемого судна вследствие авторотации может развивать максимальные обороты при подаче топлива соответствующей самому малому ходу. В этом случае силы инерции поступательно движущихся частей КШМ будут превышать силы давления газов, создавая механические напряжения несвойственные нормальной работе двигателя.

Режим реверсирования главного двигателя и гребного винта


Перемена хода судна с переднего на задний ход и наоборот при наличии ВФШ требует реверсирования вращения гребного винта и двигателя. При реверсировании 4-х тактного двигателя требуется изменение фаз топливоподачи, газо- и воздухораспределения. 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).


hello_html_m2b460da8.jpgЛогично 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 Мв изменяет свой знак при любой скорости движения судна.

Рассмотрим процесс реверсирования со скорости полного хода вперед принимаемой за единицу (v=7). Режим работы двигателя, соответствующий полному ходу судна, будет определяться точкой а. Процесс реверсирования можно разбить на три условных периода.

Первый период - при выключении подачи топлива на двигатель его частота вращения и частота вращения винта быстро падают до 60-70% частоты вращения полного хода пном (точка b). В точке b винт начинает тормозить движение судна, момент винта Мв = 0.

Второй условный период работы винта соответствует участку кривой bcd. На этом участке винт приводится в движение набегающим потоком воды и работает как ротор гидротурбины, создавая отрицательный момент, который достигает максимального значения при снижении частоты вращения винта до пв= (30-40%) пном переднего хода (точка с).

Отрицательное значение Мв при этом может достигнуть величины 0,8-1,0 Ме ном полного переднего хода. При дальнейшем снижении частоты вращения (участок cd), отрицательный момент заметно уменьшается до значения момента - Mj при частоте вращения, равной нулю (пв = 0).

На участке bcd быстрая остановка винта от пв- (0,60-0,70) пном до п = 0 достигается подачей контрвоздуха в цилиндры двигателя.hello_html_50c4db6e.jpg

На этом участке двигатель создает крутящий момент, достаточный для преодоления наибольшего отрицательного момента винта, но, как видно из графика, наиболее эффективное и безболезненное для двигателя торможение может быть достигнуто при меньших скоростях хода судна.

Третий условный период реверсирования винта наступает после точки d (рис. 9.6), после его остановки (пв= 0) и изменения направления вращения уже на задний ход.

Гребной винт, изменив совместно с двигателем вращение в сторону заднего хода, по-прежнему будет так как судно движется прежним курсом вперед создаваемый винтом отрицательный момент будет снова расти. В этот период валопровод подвергается действию скручивающего момента от двигателя и противоположно направленного момента винта, что может привести к значительным механическим перегрузкам как самого двигателя, так и валопровода. Действие отрицательного момента винта прекращается после того, как судно прекращает свое движение по инерции и начинает двигаться в требуемом направлении.

Практическое замечание: следует избегать быстро повышать частоту вращения двигателя на задний ход при реверсировании с полного или среднего хода судна.

При реверсировании двигателя и винта в условиях частичных скоростей хода судна характеристики имеют тот же вид, что и при V = 1 (рис. 9.6). Максимальный отрицательный момент при этом уменьшается по мере уменьшения скорости хода судна, уменьшается и частота вращения, при которой винт начинает работать как гидротурбина.

Реверсирование винта при изменении хода судна с заднего на передний в общем случае сопровождается изменением вращающего момента, аналогичным рассмотренному ранее реверсированию с полного переднего хода на задний. Здесь отрицательный вращающий момент достигает максимальной величины во втором условном периоде кривой реверсирования. Так, при заднем ходе судна со скоростью V = 0,6 от полной скорости вращающий момент двигателя достигает значения Ме ном уже при частоте вращения винта на передний ход, равной около +0,2 пном.

Автор
Дата добавления 17.02.2016
Раздел Другое
Подраздел Конспекты
Просмотров130
Номер материала ДВ-461522
Получить свидетельство о публикации
Похожие материалы

Включите уведомления прямо сейчас и мы сразу сообщим Вам о важных новостях. Не волнуйтесь, мы будем отправлять только самое главное.
Специальное предложение
Вверх