Корабельні енергетичні установки 


Мы поможем в написании ваших работ!



ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?

Корабельні енергетичні установки



Корабельні енергетичні установки

ЗМІСТ

№№ з/п Найменування Стор.
  Л. № 1. Вступна лекція  
  Л. № 2. Умови роботи й основні тактико-технічні властивості корабельних енергетичних установок  
  Л. № 3. Валопровід корабля  
  Л. № 4. Характеристика корпусу корабля  
  Л. № 5. Загальні відомості про корабельні рушії. Характеристика гребних гвинтів  
  Л. № 6. Робота гребного гвинта на різних режимах  
  Л. № 7. Взаємодія гребного гвинта і корпусу корабля  
  Л. № 8. Корабельні газотурбінні установки і їх класифікація  
  ПЗ № 1. Конструкція елементів валопроводу  
  ПЗ № 2. Муфти валопроводу  
  ПЗ № 3. Загальна будова корабельної енергетичної установки  
  СМ № 1. Взаємодія гребного гвинта і корпусу корабля  
  СМ № 2. Аналіз головних енергетичних установок кораблів  
  Додаток А. Порівняльні характеристики різних типів ГЕУ корветів держав світу  
  Додаток Б. Схеми ГЕУ есмінців (фрегатів)  

Групповые занятия №№ 1-4 – смотри в этой папке на русском языке

 

ІНФОРМАЦІЙННО-МЕТОДИЧНЕ ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ

1. Положення про корабельну службу у Військово-морських силах Збройних сил України. Введено наказом МО України № 415 від 25.11.2003 р.

2. И.Г. Захаров та ін. Научные проблемы корабельной энергетики: Введение. http://www.navy.ru/science.

3. В.Д. Колосов и др. Корабельные ДЭУ: Учебное пособие. -Л.: ЛВВМИУ, 1993.

4. Хуршудян Г.М та ін. Корабельные дизельные энергетические установки и основы их общего проектирования. Л.: 1980. С. 276.

5. Кузнецов В.В. та ін. Корабельні газотурбінні енергетичні установки. ч.1 та 2. С.: 2003. С. 118 та 82.

6. Кирюхин. Устройство судовых газотурбинных установок. С.: 2003. С. 84.

7. В.П.Кузин, В.И.Никольский „Корабли ВМФ СССР. 1945 – 1991”. ИМО. С-Петербург.-1996.

8. Заболоцький В.П., Костриченко В.В. Кораблі та судна Військово-морських сил України. (Короткий довідник). Донецьк: Український культурологічний центр, 1998. – 40 с.

9. Ф.М. Кацман, Д.В. Дорогостайский Теория судна и движители. –Л.: Судостроение, 1979. -280 с.

10. Румянцев Н.И. та ін. Справочник корабельного инженера-механика. М.: Воениздат, - 1984. С. 559.

11. Ребров Б.В. Корабельные газотурбинные и дизель-газотурбинные энергетические установки Ч.1. Л.: 1970.

12. Ермолаев А.Н. и др. Корабельные энергетические установки с двигателями внутреннего сгорания и их боевое использование. М.: 1963.

13. Коритов Н.В. Ходкость корабля. Л.: 1977.

14. Ломоть В.К. та ін. Теория корабля. ЛВВМИУ. Л.: 1983. С. 453.

15. Русецький А.А. та ін. Судовые движители Л.: 1971.

16. Татаренков В.И. Создание дизельных энергетических установок. С.: 1983.

17. Дмитриев Г.П. Анализ газотурбинных установок открытого цикла. Л.: 1974.

18. Сорока Я.Х. Теория и проектирование судовых турбинных двигателей. Л.: 1982.

19. Курзон А.Г., Юдовін Б.С. Судовые комбинированные энергетические установки. ч.1. Л.: 1981.

20. Дмитриев Г.П. Корабельные газотурбинные и дизель-газотурбинные энергетические установки. Л.: ч.1, 1988; ч.2. 1990.

21. Венцюлис Л.С. Корабельные газотурбинные установки. Л.: ч. 1, 1976; ч. 2, 1979.

22. Рыбак В.В. Корабельные газотурбинные энергетические установки. Л.: 1989.

23. Сулоев А.В. ЭУ ПЛ и их эксплуатация. Л., 1976.

24. Колосов В.Д. Корабельные ДЭУ. Л., 1980.

25. Гаврилов В.В. Корабельные ДЭУ и их эксплуатация. Л., 1983.

26. РБИТС НК.

27. Інструкція по використанню засобів руху.

28. Инструкция № 2 по обслуживанию и периодическому планово-предупредительному осмотру и ремонту технических средств. Воениздат. М.: 1980.

29. Характерные аварии и поломки технических средств надводных кораблей ВМФ. Воениздат. М.: 1980.

30. Технічні описання ГТА, дизелів.

31. Звітна документація проектів кораблів.

32. Керівні документи по озброєнню й технічним засобам.

33. Методичні вказівки щодо самостійної підготовки та самоконтролю курсантів по засвоєнню навчального матеріалу з дисципліни «Корабельні газотурбінні, дизель-газотурбінні і дизельні енергетичні установки».- С.: СВМІ, 2007р.

34. „Морские газотурбинные двигатели и установки” ГП НПКГ „Зоря” - „Машпроект”.

35. „Судовые силовые газотурбинные установки, двигатели и редукторы” ПО „Зоря”.

36. „Газотурбинный двигатель ГТД 6000” НПП „Машпроект”.

37. „Зубчатые передачи” ГП НПКГ „Зоря” - „Машпроект”

 

 

ЛекціЯ № 1

Тема: Вступна лекція.

 

Дисципліна «Корабельні енергетичні установки» і її значення в підготовці корабельних інженерів-механіків

Вступ

Сучасний корабель – це складна інженерна споруда, що втілює колективний досвід багатьох поколінь моряків і кораблебудівників. Наука про корабель складалася століттями. Знання свого корабля потрібно офіцеру для того, щоб предметно виховувати в особового складу любов до корабля, щоб використовувати всі бойові можливості корабля в бою, успішно боротися за живучість при аварійному чи бойовому пошкодженні.

 

1. Дисципліна «Корабельні енергетичні установки» і її значення в підготовці корабельних інженерів-механіків

 

Дисципліна «Корабельні енергетичні установки» містить у собі матеріал що стосується корабельних енергетичних установок, корабельних рушіїв, корабельних газотурбінних, дизель-газотурбінних енергетичних установок, корабельних дизельних і дизель-електричних енергетичних установок, аналізу енергетичних установок кораблів базових проектів.

Вивчення курсу забезпечується наступними видами занять:

- лекції 16 годин або 31%

- семінари 4 години або 8%

- практичні заняття 6 годин або 12%

- групові заняття 8 годин або 16%

- самостійні заняття 17 годин або 33%

Усього по дисципліні 51 година

 

Дисципліна «Корабельні енергетичні установки» складається із трьох розділів:

- корабельні енергетичні установки;

- корабельні рушії;

- корабельні газотурбінні, дизель-газотурбінні і дизельні енергетичні установки.

 

В розділі "Корабельні енергетичні установки" вивчаються: класифікація корабельних енергетичних установок, енергетична установка корабля і її основні елементи, пропульсивний комплекс корабля, умови роботи і основні тактико-технічні властивості корабельних енергетичних установок, валопровід корабля.

В розділі "Корабельні рушії" вивчаються: характеристики гребних гвинтів, робота гребних гвинтів на різних режимах, взаємодія гребного гвинта з корпусом корабля, узгодження роботи гребного гвинта і двигуна, особливості роботи інших видів гребних гвинтів.

В розділі «Корабельні газотурбінні, дизель-газотурбінні, дизельні і дизель-електричні енергетичні установки» вивчаються: загальна характеристика корабельних газотурбінних енергетичних установок і їх склад, експлуатаційні характеристики корабельних газотурбінних енергетичних установок, а також комбінованих дизель-газотурбінних енергетичних установок, в яких передбачена і не передбачена спільна робота основного і форсажного двигуна, загальна характеристика корабельних дизельних енергетичних установок і їх склад, особливості режимів роботи енергетичної установки дизельних підводних човнів, основні конструктивні схеми корабельних головних енергетичних установок, типи передач потужності, дизельні головні енергетичні установки з гвинтами регульованого кроку, дизельні головні енергетичні установки з гідродинамічними передачами, пропульсивні установки з електропередачею. Керівна, експлуатаційна та звітна документація з питань експлуатації корабельних газотурбінних, дизель-газотурбінних і дизельних енергетичних установок. Правила її ведення.

В дисципліні «Корабельні енергетичні установки» на підставі проведеного аналізу газотурбінних, дизель-газотурбінних і дизельних енергетичних установок основних типів кораблів слухачі повинні отримати такі знання по всім напрямкам вивчаємої дисципліни, які були б міцною основою для освоєння питань експлуатації будь-яких корабельних енергетичних установок.

Після вивчення дисципліни «Корабельні енергетичні установки» слухачі повинні уміти на базі отриманих знань самостійно вивчити матеріал по будь-якому питанню, що стосується корабельних газотурбінних, дизель-газотурбінних, дизельних і дизель-електричних енергетичних установок.

Поточний контроль здійснюється:

- на лекціях (в залежності від складності і обсягу матеріалу) у вигляді контрольного опитування;

- при проведенні семінарів;

- при проведенні практичних занять.

 

1. Енергетична установка корабля і її основні елементи

Вся історія військового кораблебудування нерозривно пов'язана з пошуком найбільш ефективних джерел енергії забезпечення заданого ходу кораблів (суден). Тому формування сучасного вигляду Військово-морського флоту, розробка й будівництво перспективних кораблів і суден неможливі без розвитку корабельних енергетичних установок (КЕУ). Вибір типу й состава головної енергетичної установки (ГЕУ) - один з найважливіших етапів проектування корабля. Розвиток сучасної корабельної енергетиці іде по шляху створення потужних, економічних та надійних в експлуатації ГЕУ, які мають малі маси та габарити.

ЕУ сучасних кораблів, будучи складними різноманітними системами, можуть мати безліч комбінацій різних типів, розмірів і варіантів розташування устаткування, взаємозалежними процесами перетворення, передачі та перерозподілу різних видів енергії.

Можна виділити основні елементи (групи елементів), що входять до складу КЕУ та виконують у процесі їхньої роботи цілком певні та однакові функції.

Головна енергетична установка (ГЕУ), що забезпечує рух і маневрування корабля та складається з однієї або декількох автономних груп руху (АГР) – по числу встановлених на кораблі рушіїв (гребних гвинтів). У спеціальній літературі ГЕУ носить також назву пропульсивної установки.

До складу кожної АГР входять:

- головний двигун (або кілька двигунів) з обслуговуючими системами, механізмами та пристроями, включаючи пости управління та контролю. Головним двигуном (ГД) називають двигун, що забезпечує хід корабля, а установки, у складі яких АГР із декількома (двома i більше) однорідними ГД, що працюють на один рушій – багатомашинними;

- передача потужності від ГД до рушія – призначена для перетворення крутного моменту або енергії, а так само для об'єднання потужності декількох ГД, що працюють на один рушій. Забезпечуючи обертання рушія із заданою частотою, передачі потужності підрозділяються на механічні (зубчасті редуктори та мультиплікатори, сполучні та роз'єднувальні муфти), гідравлічні (гідромуфти та гідродинамічні перетворювачі крутного моменту - ГПМ), електричні (електропередачі за схемою електроруху) і комбіновані, що представляють собою сполучення передач різних типів (наприклад, ГПМ із зубчастим редуктором або мультиплікатором);

- валопровід з опорними та опорно-упорними підшипниками, гальмовим пристроєм, перебірковими та дейдвуднимі сальниками, системами та пристроями, що обслуговують;

- рушій, що перетворює передану йому механічну енергію ГД у роботу сили упору (тяги), що передається корпусу корабля для забезпечення його руху. Найбільше широко застосовуються гвинти фіксованого (ВФК) і регульованого (ВРК) кроку;

Електроенергетична система корабля (ЕЕС), у яку входять технічні засоби одержання, розподілу та перетворення електричної енергії, з постами управління та контролю;

Допоміжна енергетична установка (ДопЕУ), у яку входять допоміжні механізми та пристрої різного призначення в складі КЕУ: компресори, теплообмінники, допоміжні котли, насоси, первинні двигуни генераторів ЕЕС і ін.

 

2. Пропульсивний комплекс корабля

Пропульсивна установка та корпус корабля становлять пропульсивний комплекс корабля. При русі і маневруванні корабля основні елементи пропульсивного комплексу перебувають у постійній взаємодії. Це проявляється через взаємний вплив характеристик окремих елементів пропульсивного комплексу, у результаті чого забезпечуються задані параметри руху, формуються певні експлуатаційні характеристики установки та основні тактико-технічні елементи корабля (швидкість, витрата палива та ін.).

 

Рисунок 1. Пропульсивний комплекс корабля.
1 – корпус; 2 - гребний гвинт; 3 - дейдвудна труба; 4 - дейдвудне ущільнення «НЕПТУН»; 5 - гребний вал; 6 - опорний підшипник; 7 - механізм зміни кроку гребного гвинта; 8 - ГУП; 9 - гальмо валопроводу; 10 - кормовий проміжний вал; 11 - первинний перетворювач тахометра; 12 - перебірковий сальник; 13 - пристрій контактний щітковий; 14 - носової проміжний вал; 15 - ГД.

3. Класифікація корабельних енергетичних установок

Історично склалося, що ГЕУ класифікують по типу двигуна. К основним двигунам відносять:

- парові машини;

- парові турбіни;

- двигуни внутрішнього згорання;

- газові турбіни.

З початку 50-х років у корабельної енергетиці знайшли широке використання комбіновані ГЕУ, до складу яких входять різноманітні типи двигунів: ДВЗ і ГТД; парова турбіна і ГТД; ГТД і теплові елементи.

Ці двигуни по їх функціональному призначенню поділяються на:

- маршові двигуни, які призначені для забезпечення економічних бойових швидкостей (ЕБШ);

- форсажні двигуни, які призначені для забезпечення повних бойових швидкостей (ПБШ).

В сучасної корабельній енергетиці використовуються все типи ЕУ:

- атомні енергетичні установки (АЕУ);

- дизельні енергетичні установки (ДЕУ);

- газотурбінні енергетичні установки (ГТЕУ);

- котлотурбінні енергетичні установки (КТЕУ);

- дизель-електричні енергетичні установки (ДЕЕУ);

- комбіновані енергетичні установки.

 

Термінологія КГТЕУ.

ГТД – це тепловий двигун ротативного типу в якому теплова енергія попередньо зжатого та нагрітого газу перетворюється в механічну енергію обертання ротора турбіни.

ГТД – агрегат, до складу якого входять слідуючи елементи:

- компресор, один чи декілька;

- камера згорання;

- газова турбіна, одна чи декілька.

ГТА – агрегат до складу якого входять:

- ГТД;

- Редуктор (ЗП).

ГТУ включає до себе:

- ГТД;

- ЗП;

- Валопровід;

- Системи, які їх обслуговують.

Роботу ГТД забезпечують системи:

- паливна;

- масляна;

- керування і захисту;

- охолодження;

- суфлірування;

- дренажна;

- пропарювання;

- протиобледеніння;

- протипожежна;

- стиснутого повітря і т.д.

КГТЕУ – включає до себе ГТУ, а також механізми та системи, які забезпечують кораблю необхідну швидкість, можливість маневрування, використання зброї, засобів боротьби за живучість та нормальні умови для екіпажу.

Практично до 60–х рр. ГТД використовувались як форсажні у складі комбінованих ДГТЕУ та ПГТЕУ. З початку 60-х років с розвитком газотурбобудування в корабельний енергетиці знайшли застосування ГГТЕУ до складу якої входять 2 типа двигунів:

- маршовий ГТД потужністю 3000 – 6000 кВт.

- форсажний ГТД потужністю 15000 – 18500 кВт.

Корабельні ГГТЕУ в залежності від призначення та особливостей використання ГТД, які входять до складу, поділяються на 2 типа:

1 тип – відношення потужності МД та ФД менше 0,15 – 0,20 та сумісна робота ГТД не передбачена. МД та ФД працюють роздільно за рахунок підключення на гребний вал через загальний редуктор. При цьому МД забезпечує швидкість руху корабля 18 – 20 вузлів, а при роботі ФД – 30-32 вузла. Такі схеми в міжнародної класифікації називають COGOG (CO – комбінована, G – газотурбінна, А – «і» - сумісна робота, О – «або» – сумісна робота не передбачена).

 


Рис. 2. Схема КГТЕУ, де не передбачена сумісна робота МД та ФД.

2 тип – забезпечується як сумісна, так і роздільна робота ГТД, які входять до агрегату. Такі схеми називають GOGAG. Такі режими забезпечуються такими конструкторськими рішеннями:

А) В КГТЕУ входять ГТА в якому на загальну передачу працюють двигуни однакової потужності. Це установки типу М – 3. Потужність ГТД у таких ГТЕУ складає 15000 – 22000 кВт.

 

Рис. 3. Схема КГТЕУ с ГТД рівної потужності, працюючих на один вал.

Б) В КГТЕУ входить ГТА в якому головна ЗП забезпечує можливість як роздільної, так і сумісної роботи ГТД різної потужності. Це агрегати типу М – 5, М – 7, М – 9, М – 15, М – 21.

 
 


 

 

Рис. 4. Схема КГТЕУ с ГТД різної потужності, працюючих на один вал.

К комбіновані ДГТЕУ мають схеми двох типів:

- схеми, які не передбачають сумісну роботу ДВЗ та ГТД (CODOG),

- схеми, які передбачають як сумісну, так і роздільну роботу ГТД та ДВЗ (CODAG).

ГТД також знайшли застосування на КВП для обертання осьового компресора, який надає повітря під спідницю КВП та для обертання повітряного гвинта.

Міжнародна класифікація:

Combined diesel and diesel (CODAD)

Combined diesel and gas (CODAG)

COmbined Diesel-eLectric And Gas (CODLAG)

Combined diesel or gas (CODOG)

Combined gas turbine and gas turbine (COGAG)

Combined gas and steam (COGAS)

Combined gas or gas (COGOG)

Combined steam and gas (COSAG).

 

Порівняльні характеристики різних типів ГЕУ корветів держав світу надані у Додатку А.

 

Газотурбінні установки класифікуються:

- За принципом здійснення процесу замикання циклу: відкритого, закритого і напівзакритого циклів;

- За принципом здійснення процесу горіння: при постійному тиску, при постійному об'єму і змішане горіння;

- По роду використовуваного палива:

- ГТУ, що працюють на органічному паливі;

- ГТУ, що використовують ядерне пальне;

- По використанню тепла газів, що відробили: з регенерацією, з утилізацією і без регенерації й утилізації;

- За принципом здійснення процесу стиску: одне-, двох- і триступінчастий стиск із проміжним охолодженням і без нього;

- За принципом здійснення процесу розширення – з одноступінчатим і багатоступінчастим розширенням із проміжним підігрівом і без нього.

Схеми КЕУ есмінців (фрегатів) надані у додатку Б.

 

Висновки:

1. Дисципліна «Корабельні енергетичні установки» займає важливе значення в підготовці майбутніх інженер-механіків.

2. На сучасному етапі розвитку корабельні енергетичні установки відрізняються більшою розмаїтістю в конструктивних схемах, типах головних двигунів і рушіїв.

3. Пропульсивний комплекс корабля - сукупність елементів ГЕУ і корпуса корабля визначає тактико-технічні елементи корабля.

 

 

ЛекціЯ № 2

 

Тема: Умови роботи й основні тактико-технічні властивості корабельних енергетичних установок

 

Вступ

Для аналізу варіантів КЕУ необхідно оцінити ефективність різних типів ЕУ. Найважливішими ТТЕ корабля є повна швидкість ходу V і дальність плавання L. Для їх забезпечення існує широкий вибір ГД і конструктивних схем їх використання в складі ГЕУ. Але кожний тип двигуна має свої експлуатаційні характеристики, обмеження по агрегатній потужності, питомої витраті палива g е кГ/кВт۰г, питомої масі g кГ/кВт і інші особливості.

Тому проблема вибору типу ЕУ не обмежується визначенням її потужності в заданому діапазоні швидкостей ходу корабля, тому що його розмірення як правило, обмежені, а маса і розмір елементів ЕУ (із запасом палива для забезпечення заданої дальності плавання) завжди є одними із основних факторів, які безпосередньо впливають на тактико-технічні елементи та властивості корабля.

Оскільки кожний тип ЕУ має свої достоїнства та недоліки, жоден з них не може задовольнити рівною мірою всім вимогам, у ряді випадків суперечливим, тому вибір типу ЕУ корабля зводиться до рішення різноманітного завдання на основі військово- та техніко-економічного аналізу. Кінцевою метою вибору типу ЕУ є відшукання найбільш ефективних рішень для конкретних умов, обумовлених типом і призначенням корабля, а також загальними вимогами, пропонованими до КЕУ.

Таблиця 1

ЛекціЯ № 3

 

Тема: Валопровід корабля

 

Вали валопроводу.

Сполучні муфти.

Сальники.

Підшипники.

 

Навчальна література:

1. В.Д. Колосов и др. Корабельные ДЭУ: Учебное пособие. -Л.: ЛВВМИУ, 1993, гл. 1. §§1.1 - 1.4.

2. Г.М. Хуршудян и др. «Корабельные ДЭУ и основы их общего проектирования». Л.: 1980. гл. 1. §§1.1-1.4.

3. Ребров Б.В. Корабельные газотурбинные и дизель - газотурбинные энергетические установки, ч.1. Л. 1970.

4. Ермолаев А.Н. и др. Корабельные энергетические установки с двигателями внутреннего сгорания и их боевое использование, М. 1963.

5. В.П.Кузин, В.И.Никольский „Корабли ВМФ СССР. 1945 – 1991”. ИМО. С-Петербург.-1996.

 

Вступ

Головний двигун корабельної ГЕУ розвиває певну потужність для обертання гребного гвинта. Передача цієї потужності безпосередньо здійснюється через корабельний валопровід. Крім цього до складу валопроводу входять пристрої, що дозволяють відключати гребний гвинт від головного двигуна. На даний момент часу валопроводи кораблів ВМС ЗСУ обладнані конструктивними елементами 50 ÷ 60 років минулого століття, які відрізняються в порівнянні із сучасними конструкціями відносною складністю та труднощами технічного обслуговування. Тому актуальність лекції полягає у вивченні морально застарілих, але досить надійних наявних на даний момент в експлуатації валопроводів. Гарне знання будови та особливостей експлуатації дозволить інженер-механіку використовувати їх з максимальною ефективністю.

Упорний підшипник

Підшипник валопровода, призначений для сприйняття осьових навантажень (упор гребного гвинта), називається упорним підшипником. Звичайно конструкція упорного підшипника дозволяє сприймати й радіальні навантаження, тоді такий підшипник варто називати упорно-опорним.

Упорний підшипник призначений для сприйняття упора, створюваного гребним гвинтом при його обертанні і передачі його корпусу корабля. Упорні підшипники бувають двох видів – ковзання і кочення, і, як правило, установлюються на кінці валопроводу чи вбудовуються в корпусі головного редуктора чи двигуна.

Упорний підшипник ковзання

Гребінь упорного вала повинний мати досить жорстку конструкцію, щоб уникнути деформації при передачі упора гребного гвинта. Тиск, що допускається, на упорні подушки знаходиться в межах (19,7-24,7)∙105 Па (20-25 кГс/см2). Робоча поверхня упорних подушок залита бабітом. Самі ж подушки виготовляються з кутої бронзи. У спеціальні гнізда, виточені в тілі подушок, уставляються упорні пальці зі сферичною робочою поверхнею. Упорні пальці виготовляються зі загартованої інструментальної сталі. Своїми сферичними поверхнями пальці подушок упираються в упорні пальці сферичних півкілець. Півкільця упираються в сферичне кільце, що передає упор на корпус підшипника.

Підшипник працює на принципі масляного клина. При обертанні валопроводу центр тиску, сприйманого кожною подушкою, не збігається з центром її упора, завдяки чому створюється пара сил. Ця пара сил повертає подушку таким чином, що її робоча поверхня розташовується під деяким кутом до робочої площини упорного гребеня. Крім того, усі незначні пружні деформації як самого упорного вала, так і фундаменту підшипника компенсуються рухливими сферичним з'єднанням півкілець і кілець. Регулювання зазору між подушками і упорним гребенем провадиться прокладками, що змінюють положення сферичних півкілець і кілець. У корпусі упорного підшипника розташовані опорні вкладиші, що сприймають навантаження від ваги упорного вала і зв'язаних з ним елементів валопроводу.

Змащення упорного підшипника здійснюється маслом, яке заливається в його корпус. Тепло, що виділяється при роботі підшипника, видаляється забортною водою, яка прокачується через змійовик. Кінцеве ущільнення упорного вала складається з м'якого набивання (звичайно повсть чи фетр), що піджимається кришками. Вентиляція підшипника здійснюється через ліхтар.

 
 

 

Рисунок 19. Упорний підшипник: 1- кришка підшипника; 2 - вентиляційний ліхтар; 3 – фільтр-сітка; 4 – відкидна кришка; 5 – трубка; 6, 13 – упорні півкільця; 7 - вкладиш верхній; 8 – втулка натискна; 9, 15 – піддон масляний; 10 – вкладиш опорний; 11 – подушка; 12 – масляна ванна; 14 – корпус підшипника.  

Упорний підшипник кочення.

Останнім часом широке застосування знаходять упорні підшипники кочення, що мають більш високий коефіцієнт корисної дії.

У рознімному корпусі розташовані кулькові підшипники. Підшипник сприймає упор гвинта, через обойми підшипників упор передається на корпус. Для сприйняття навантаження від ваги упорного вала і муфт служить опорний дворядний кульковий підшипник. Змащення таких підшипників примусово-циркуляційне. Кінцеве ущільнення виконується з м'яким набиванням, що піджимається втулками.

 

Висновки:

Інженер-механік для безаварійної експлуатації ГЕУ повинен добре знати состав, побудову і особливості експлуатації елементів валопроводу корабля.

 

Лекція № 4

 

Вступ

Характер взаємодії основних елементів пропульсивного комплексу корабля: корпуса, головних двигунів передач потужності та рушіїв визначає область можливих режимів використання ПУ, вибір найбільш раціональних режимів її роботи та припустимих навантажень головних двигунів.

Для руху корабля із заданою швидкістю ходу V рушій (гребний гвинт) повинен створювати упор Р, під яким розуміється осьова рушійна сила, що їм розвивається, та переданої корпусу корабля через валопровід і упорний підшипник. При цьому переборюється повний опір руху корабля R, що складається з опору води і повітряного опору. Останнє для більшості типів кораблів становить відносно малу частину повного опору, у силу чого припустимо обмежитися розглядом тільки опору води руху корабля. Чим більше опір руху R, тим більший упор повинен створювати рушій і тим більшою потужність повинна мати ПУ корабля.

Актуальність лекції складається у вивченні основних характеристик корпуса (опору руху та буксирувальних) корабля, зміна яких найбільше істотно впливає на тактико-технічні характеристики ГЕУ і корабля в цілому. Зміна характеристик корпуса в процесі технічної експлуатації в основному відбувається протягом часу за рахунок явища обростання корпуса, а при веденні бойових дій при різних ушкодженнях корпуса і гвинто-рульової групи.

1. Загальні поняття і визначення

Здатність корабля в заданих умовах плавання розвивати необхідну швидкість ходу при використанні певної частини потужності головних двигунів називається ходовістю корабля. Ходовість корабля забезпечується головною енергетичною установкою, що, використовуючи потужність головних двигунів створює за допомогою рушіїв необхідну силу упору (тяги), що передається на корпус корабля для подолання опору руху.

Характеристикою корпуса називається залежність повного опору руху корабля R від швидкості ходу. Представляється графічно або в табличній формі.

Корабель при своєму русі виводить маси води зі стану спокою і сприймає їхню реакцію у вигляді гідродинамічних сил, розподілених по зовнішньому обшиванню його корпуса. Можна виділити дві основні гідродинамічні сили: архімедова сила підтримки R z = g V (визначає плавучість) і безпосередньо сила реакції води R руху корпуса корабля. Дія гідродинамічних сил реакції води можна привести до однієї рівнодіючої сили F і моменту сил М, які лежать у діаметральній площині.

Складова R головного вектора гідродинамічних сил F, спрямована протилежно вектору швидкості зі ЦТ корабля, називається опір води руху корабля.

Складова R z головного вектора гідродинамічних сил F, спрямована перпендикулярно до вектора швидкості корабля, називається піднімальною силою.

 

 

Рисунок 1. Гідродинамічні сили і момент.

 

Для подолання опору R до корпуса корабля необхідно прикласти рушійну силу (силу тяги), що створюється рушіями. Щоб забезпечити горизонтальний прямолінійний рух корабля з постійною швидкістю V s, сумарна сила тяги рушіїв åР е повинна дорівнювати по величині та бути протилежною по напрямку силі R опору води руху корабля (опору корпуса без рушіїв)

 

åРе = R або å Р е × V s = R × V s,

 

де å Р е × V s – сумарна корисна потужність, що розвивається рушіями;
  R × V s = NR – буксирувальна потужність, що витрачається на подолання опору R.

 

Потужність, яку необхідно підвести від двигунів до рушіїв для створення ними необхідної тяги, називається сумарною валовою потужністю або потужністю на маточинах гребних гвинтів

,

де h - пропульсивний коефіцієнт, що характеризує ефективність роботи системи «корпус – рушії».

Сумарна потужність головних двигунів дорівнює

 

,

де h в = 0,96 ÷ 0,98 – ККД валопроводу, що враховує втрати потужності при передачі її від головної передачі до рушіїв;
  h п = 0,96 – ККД головної передачі, що враховує втрати потужності в передачі потужності від ГД до валопроводу.

При малих швидкостях руху гідродинамічні сили досить малі (R z ~ 0). У крупних та тихохідних суден вертикальна складова R z і момент М малі, і положення судна на ходу залишається практично таким же, як у спокої. Зі збільшенням швидкості корабля вплив гідродинамічних тисків, які створює поле швидкостей на поверхню корпуса, зростає. У випадку досягнення високих швидкостей вертикальна складова гідродинамічних сил може перевищити гідростатичну архімедову силу.

Для надводних кораблів залежно від ролі гідростатичної сили підтримки в забезпеченні умови вертикальної рівноваги корабля розрізняють чотири характерних режими руху, які впливають на характеристики ходовості корабля:

1. Режим плавання, при якому посадка корабля, та отже, й величина зануреного обсягу V майже не відрізняються від тих, які має корабель при відсутності ходу. Режим плавання характерний для великих НК і ПЧ у підводному положенні на всіх швидкостях ходу.

2. Перехідний режим, при якому на корпусі корабля виникає значна по величині гідродинамічна сила підтримки, у результаті чого змінюється посадка корабля і помітно зменшується занурений обсяг V. Такий режим має місце у швидкохідних кораблів малої водотоннажності та водотоннажністних катерів.

3. Режим глісирування (ковзання по поверхні води) при якому в глісируючих катерів середнє осідання й занурений обсяг дуже малі в порівнянні з їх значеннями при відсутності ходу. Зменшення середнього осідання й зануреного обсягу зі збільшенням швидкості ходу веде до різкого зниження опору води руху корабля.

4. Режими руху з використанням динамічних принципів підтримки (ДПП) кораблів на підводних крилах (КПК), на повітряній подушці (КПП) і екранопланів (ЕП). Це рух корабля по поверхні води, при якому підтримуюча сила на 90 ÷ 95 % обумовлена гідродинамічними явищами.

У цих режимах величина зануреного обсягу V практично дорівнює нулю і гідродинамічній силі підтримки стають визначальними в забезпеченні умови вертикальної рівноваги корабля на всіх основних швидкостях ходу.

Рисунок 2. Залежність питомого опору руху кораблів різного типу від числа Фруда.

На рис.2 надана залежність питомого опору руху кораблів різного типу від числа Фруда. Для водотоннажністних кораблів 1 характерно плавне збільшення питомого опору зі збільшенням відносної швидкості. Для полуглісируючих 2 і глісируючих 3 катерів і особливо катерів на підводних крилах 4 характерно різке збільшення опору та перегин функції в перехідний період, що приблизно відповідає Fr = 1,8 ÷ 2,0 у районі так званого «горба» опору.

У період розгону судна і переходу його руху на розрахунковий режим на підводних крилах при швидкості в межах 0,5 ÷ 0,7 від повної опір руху досягає максимуму або близької до цього величини. При цьому в районі горба опору гідродинамічні сили підтримки становлять 25÷35% водотоннажності, а частота обертання головних двигунів дорівнює 0,60 ÷ 0,70 повної. Отже, головні двигуни можуть розвивати лише часткову потужність.

 

 

2. Опір води при рівномірному прямолінійному русі корабля і його складові

 

Опір води залежить від швидкості ходу корабля, форми та розмірів корпуса, стану зовнішньої обшивки, від кількості, форми та розташування на ній виступаючих частин й вирізів, а також від впливу на корабель експлуатаційних факторів.

При вивченні і визначенні опору води воно умовно розділяється на окремі складові, які припускаються незалежними друг від друга:

R топір тертя, охоплює явища, що протікають в області, розташованої в безпосередньої близькості к поверхні корпуса корабля, тобто в прикордонному шарі, де найбільше інтенсивно проявляються сили в'язкості. У прикордонному шарі відносна швидкість руху води від нульового значення на обшивці судна різко зростає до повної швидкості потоку на зовнішній границі. Тому зміна стану обшивки судна, її шорсткість позначаються на явищах, що протікають у прикордонному шарі, тобто на опорі тертя;

R фопір форми (вихровий опір), що пов'язаний з виникненням попутного потоку в кормовій частині судна, спрямованого убік руху судна. Виникнення попутного потоку обумовлено місцевою зміною швидкості в кормовій частині в порівнянні зі швидкістю необуреного потоку, що набігає, і вихріутворенням. Інтенсивність цих явищ залежить від форми корпуса судна в кормі;

R вхвильовий опір, що охоплює явища, які пов'язані з перерозподілом нормальних тисків на обшивці корпуса, що виникають при русі судна, і протікають за межами прикордонного шару, де переважне значення мають сили ваги, тобто гравітаційні сили. Під дією цих сил частки води в поверхневих шарах приходять в рух, утворюючи розбіжні поперечні хвилі. Інтенсивність хвиляутворення, а отже, і витрати енергії на його та хвильові опори залежать від швидкості судна та форми обводів його корпуса.

Таким чином, повний опір води руху корабля можна записати у вигляді суми трьох основних складових

R т + R ф + R в= R

 



Поделиться:


Последнее изменение этой страницы: 2017-02-10; просмотров: 944; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы!

infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 3.238.79.169 (0.334 с.)