Режим работы в штормовых условиях

При плавании судна в штормовых условиях может сильно возрастать ветровое сопротивление движению судна, сказывается увеличение волнового сопротивления, резко изменяются характеристики гребного винта, работающего в условиях косого потока воды при изменяющейся глубине погружения. При качке повышается тормозящее действие пера руля, которое начинает отклоняться от диаметральной плоскости для удержания судна на заданном курсе. Эти факторы приводят к частым изменениям крутящего момента гребного винта. В условиях 7-балльного шторма момент может возрастать на 40 – 50%, что приводит к большим перегрузкам двигателя. Одновременно вследствие роста сопротивления скорость судна падает на 20 – 30%.

В таких условиях главный двигатель выходит на неустановившийся режим работы, характеризующийся изменением механической и тепловой напряженности рабочих узлов и деталей. Анализ работы двигателя по изменению характеристик (рис. 10,9) показывает, что работа на номинальной нагрузке при номинальной частоте вращения (точка 1) недопустима, так как даже незначительное увеличение сопротивления приводит к смещению режима влево на внешней характеристике ha1 и значительным перегрузкам двигателя.

В зависимости от положения органов топливоподачи и условий регулирования важно рассмотреть несколько допустимых режимов.

Работа двигателя по внешней характеристике ha2 происходит при

предельном регуляторе и уменьшении подачи топлива для перевода двигателя на режим работы, соответствующий точке 2. двигатель работает в диапазоне aa без перегрузки по значению среднего эффективного давления pe. Подача топлива остается неизменной, но частота вращения широко изменяется, что приводит к колебаниям ускорений движущихся масс двигателя и валопровода, дополнительным инерционным нагрузкам и вследствие этого к значительным динамическим перегрузкам двигателя. При этих условиях растет степень неравномерности вращения вала и амплитуда колебаний крутящего и опрокидывающего моментов, что может сопровождаться повышенной вибрацией. Особенно в неблагоприятных условиях будут работать дейдвудные и упорные подшипники, а также приводы распределительного вала, насосов, клапанов. Скорость и амплитуда изменения частоты вращения при предельном регулировании практически нерегулируемы и зависят полностью от состояния моря, загрузки судна и других внешних факторов.

Работа двигателя по внешней характеристике ha3 с переводом двигателя на исходный режим, соответствующий точке 3, несколько снижает амплитуду колебаний частоты вращения, но реальной защиты двигателя от динамических перегрузок не гарантирует.

Работа по регуляторной характеристике bb при настройке регулятора по всережимно-предельной схеме обеспечивает наиболее устойчивую работу двигателя при минимальной амплитуде колебаний частоты вращения. При этом подача топлива изменяется в зависимости от нагрузки, а динамические усилия, механическая и тепловая напряженности находятся в допустимых пределах. Поэтому все современные системы управления дизельными установками оборудованы регуляторами, обеспечивающими рациональные соотношения изменения подачи топлива и частоты вращения на режимах работы в штормовых условиях. При плавании судна во время шторма в балласте или с неполным грузом необходимо балластировкой обеспечить возможно большее погружение гребного винта, что снижает колебания крутящего момента. Забортную воду в систему охлаждения двигателя принимают только через донные кингстоны с периодическим удалением воздуха из приемных фильтров.

Литература.

1. Гогин А.Ф., Кивалкин Е.Ф. Судовые дизели (основы теории, устройство и эксплуатация): Учебник для речных училищ и техникумов водного транспорта. – М: Транспорт, 1978.-480 с.

2. Глотов Ю.Г, Семченко В.А, Беляев И.Г. Эксплуатация судовых энергетических установок: Учебное пособие для мореходных училищ – М.: Транспорт, 1995.-342 с.