Двигатель

Версия 14:12, 14 марта 2015

Судовой двигатель

Судовой двигатель входит в состав судовой энергетической установки. Различают главные С. д. (обеспечивает движение судна (См. Судно)) и вспомогательные С. д. (для привода электрогенераторов, насосов, вентиляторов и т. п.). В качестве С. д. используют двигатели внутреннего сгорания (См. Двигатель внутреннего сгорания) (двс), паровые турбины (См. Паровая турбина), и газовые турбины (См. Газовая турбина). Особенностями С. д. являются: большой ресурс, возможность реверсирования, умеренная трудоёмкость технического обслуживания, проводимого в судовых условиях, использование топлива в основном тяжёлых сортов, отсутствие жёстких ограничений по массе и размерам двигателя.

Чаще всего на судах используются двс — дизели (См. Дизель), обладающие наибольшей экономичностью из всех типов С. д. На транспортных, промысловых и вспомогательных судах применяются мало-, средне- и высокооборотные дизели с Наддувом (см. Крейцкопфный двигатель, Тронковый двигатель). Малооборотные двс используются как главные двигатели судов различных типов; их агрегатная мощность составляет 2,2—35 Мвт, число цилиндров 5—12, удельный эффективный расход топлива 210—215 г/ (квт․ч), частота вращения 103—225 об / мин.

Среднеоборотные двс используются преимущественно в качестве главных двигателей судов среднего размера; их мощность достигает 13,2 Мвт, число цилиндров 6—20, эффективный расход топлива 205—210 г/(квт․ч), частота вращения 300—500 об/мин. Высокооборотные двс применяются в основном как главные двигатели на малых судах, а также в качестве вспомогательных двигателей на судах всех типов; их агрегатная мощность до 2 Мвт, число цилиндров 12—16, удельный эффективный расход топлива 215—230 г/(квт․ч), частота вращения свыше 500 об/мин. Паровые турбины по степени распространённости несколько уступают двс; используются в качестве главных двигателей на крупных Танкерах, Контейнеровозах, Газовозах и других судах, а также на судах с ядерной энергетической установкой (см. Атомный ледокол «Ленин» (См. Атомный ледокол Ленин)). Применяются также как вспомогательные двигатели. Мощность паротурбинных установок достигает 80 Мвт, удельный эффективный расход топлива 260—300 г/(квт․ч), частота вращения турбины 3000—4000 об/мин.

Газовые турбины в составе судовых двигателей применяются в основном в качестве главных двигателей на военных кораблях, транспортных судах на подводных крыльях (См. Судно на подводных крыльях) и на судах на воздушной подушке (См. Судно на воздушной подушке). Транспортные водоизмещающие суда с газотурбинными двигателями имеются в СССР, США, Австралии. На судах используют газовые турбины индустриального типа, приспособленные для сжигания топлива тяжёлых сортов и техобслуживания на борту судна, а также авиационные газовые турбины (См. Авиационная газовая турбина) с редуктором. Мощность газотурбинных установок транспортных судов 0,07— 14,5 Мвт, удельный эффективный расход топлива 285—330 г/(квт․ч), частота вращения турбины 5000—8000 об/мин. Перспективно применение газовых турбин мощностью 6—37 Мвт в качестве главных двигателей крупных судов с горизонтальным способом погрузки, паромов, судов ледового плавания и т. п., а также как вспомогательных двигателей.

История создания и развития судовых двигателей внутреннего сгорания

Зарождение идеи создания двигателя внутреннего сгорания (ДВС) относится еще к концу XVII в. Так, в 1680 г. Гюйгенс предлагал построить двигатель, работающий за счет взрывов пороха в цилиндре, а более чем через 100 лет в 1794 г. Роберт Стрит получил английский патент на двигатель внутреннего сгорания, работающий на жидком топливе. В 1801 г. Лебон получил французский патент на газовый двигатель с электрическим воспламенением горячей смеси. В английском патенте, выданном в 1833 г. Вельману Райту, предусматривалось применение рабочего цилиндра с рубашкой для водяного охлаждения, а в патенте выданном в 1838 г. тоже англичанину Вильяму Барнету, предлагалось производить предварительное сжатие горючего газа и воздуха.

Несмотря на столь интенсивную деятельность изобретателей, успех в создании ДВС, пригодного для практического применения был достигнут лишь в 1860 г. Ленуаром, построившим двигатель, работавший на светильном газе без предварительного сжатия горючей смеси. КПД этого двигателя не превышал 3%.

В 1862 г. Бо-де-Роша разработал четырехтактный цикл. Однако практически четырехтактный двигатель был создан только через 15 лет (в 1877г.).

В 1879 г. инженер-механик русского флота И.С.Костович сконструировал первый в мире легкий бензиновый ДВС мощностью 80 л.с., предназначенный для дережабля.

В 1892 г. Р.Дизель получил патент на устройство нового типа ДВС, а в 1893 г. выпустил брошюру под названием «Теория и конструкция рационального теплового двигателя, призванного заменить паровую машину и другие существующие двигатели».В качестве топлива Дизель предлагал использовать угольную пыль. Однако такой двигатель оказался неработоспособным.

После этого практически каждый год осуществлялись попытки построить двигатель, работающий по принципу Дизеля. Однако устройство первых дизелей было очень несовершенным. При этом крупным недостатком было то, что он работал на дорогом топливе – керосине.

В 1898 г. Петербургский механический завод (сейчас завод «Русский дизель») по совету известного русского теплотехника профессора Г.Ф. Деппа приступил к постройке дизелей, работающих на дешевом топливе – сырой нефти. Такой двигатель был испытан через год. Он успешно работал и расходовал топлива лишь 300,5 г/(кВт.ч), тогда как зарубежные двигатели расходовали 326 г/(кВт.ч) более дорогого топлива – керосина.

Первый русский дизель был одноцилиндровым и развивал мощность 14,7 кВт при частоте оборотов вала 200 об/мин.

Известный русский специалист в области судостроения профессор К.П.Боклевский впервые выдвинул идею о целесообразности использования ДВС на судах. Русские заводы очень скоро осуществили эту идею. Весной 1903 г. вступил в эксплуатацию первый в мире русский теплоход «Вандал» с тремя трехцилиндровыми четырехтактными дизелями мощностью по 88 кВт с электрической передачей на гребные винты. Таким образом, первый в мире теплоход был и первым в мире дизель-электроходом. В 1904 г. вступил в эксплуатацию второй теплоход «Сармат» с двумя дизелями мощностью по 132 кВт. После создания первых теплоходов постройка судовых дизелей началась на нескольких русских заводах. Наиболее передовыми и сегодня являются Коломенский и Сормовский заводы, а также завод «Русский дизель» и «Звезда», выпускающий высокооборотные легкие дизеля.

Дизельные ЭУ обладают следующими преимуществами по сравнению с ПТУ и ГТУ: -высокая термодинамическая эффективность при низком расходе топлива; -умеренные трудозатраты в эксплуатации и высокая надежность; -возможность сжигать жидкие топлива широкой номенклатуры, в том числе и тяжелые; -высокая степень приспособленности к автоматизации сравнительно простыми средствами; -широкая возможность унификации узлов и деталей, что упрощает эксплуатацию и снабжение запасными частями.

Такие качества дизелей обусловили их широкое распространение на судах морского и речного флота в качестве главных и вспомогательных двигателей, а также способствовало быстрому развитию судового дизелестроения практически во всех странах мира. До 60-х годов XX века исключение составляли США, где потребность в мощных судовых двигателях удовлетворялась в основном за счет ПТУ. Однако в период 1965-1966 гг. три американские фирмы заключили соглашения на производство и поставку судовых малооборотных дизелей большой мощности со швейцарской фирмой Зульцер, датской фирмой Бурмейстер и Вайн и итальянской фирмой Фиат.

Таким образом, в истории развития дизелестроения можем выделить следующие этапы: -с 1680 г. до 1880 г. – период попыток создания дизеля и создание бензинового ДВС (200 лет); -с 1892 г. до 1904 г. – создание и внедрение на судах дизеля - ДВС, работающего при воспламенении от сжатия горючей смеси. -1904 г.по настоящее время – успешное внедрение дизелей на судах морского и речного флота.

Двигатель создан с учетом ужесточающихся экологических требований

Это судовой двигатель Wärtsilä-Sulzer RTA96-C

Судовые двигатели внутреннего сгорания история