Техніко-економічні показники корабельних енергетичних установок

 

1.2.1. Показники потужності. Потужність є основною характеристикою КЕУ. Повна потужність ПУ N _ПУ являє собою сумарну повну (номінальну) потужність головних двигунів:

N _ПУ =å N _ГД, кВт.

 

Сумарна потужність N _ПУ, необхідна для привода рушіїв, що забезпечують кораблю задану повну швидкість ходу V _SП, в основному визначає тип ЕУ та кількість (склад) ГД, які можуть бути використані в ЕУ корабля конкретного класу та призначення.

Найбільш загальним відносним показником потужності, що характеризує енергетичні можливості та особливості кораблів різних класів, служить показник енергооснащеності корабля К _Е:

де D (т)– водотоннажність корабля, якому відповідає специфікаційна швидкість повного ходу V _SП.

Кожному класу корабля і типу ЕУ властиві певні діапазони значень К _Е, при яких забезпечуються необхідні ТТЕ і характеристики корабля. Найбільш високі показники енергооснащеності досягаються при використанні ГТУ, ДГТУ і ДЕУ з легкими високооборотними дизелями. Для цих типів ЕУ залежно від класу та водотоннажності корабля К _Е = 10 ÷ 60 кВт/т. Як правило, зі зменшенням водотоннажності корабля того самого класу К _Езбільшується.

1.2.2. Масогабаритні показники. При виборі типу ЕУ масогабаритні показники ГД із енергетичними запасами відіграють особливу роль. В умовах обмеженої водотоннажності і, як правило, високих вимог до величини V _SП і дальності плавання, зменшення повної маси корабельної енергетичної установки із запасами å G _КЕУ дозволяє збільшити насиченість корабля зброєю, засобами захисту, життєзабезпечення екіпажу та ін. Крім того, за тих самих умов за рахунок зменшення å G _КЕУ можливо збільшити запас палива і, відповідно дальність плавання L.

Повна маса корабельної енергетичної установки å G _КЕУ визначається сумою

 

å G _КЕУ = G _ЕУ + G _ЕЗ,

 

де	G ЕУ - маса ЕУ, приготовленої до дії (у робочому стані), т;
	G ЕЗ - маса енергетичних запасів (палива, масла та ін.), обумовлена заданої дальністю плавання корабля, т.

Практикою проектування НК установлені наступні орієнтовні співвідношення:

 

G _ЕУ = (0,1 ¸ 0,2) · D åG _КЕУ = (0,25 ÷ 0,35) · D

 

Одним з основних габаритних показників служить сумарна довжина корабельних приміщень (машинних відділень), зайнятих під розміщення основних елементів ЕУ - å L _МО, м

 

å L _МО= (0,3 ÷ 0,35) · L _К

 

де	L К – довжина корабля, м.

Найважливішим відносним масогабаритним показником є питома маса КЕУ, приготовленої до дії g _N, кГ/кВт

; кГ/кВт

Орієнтовні значення g _N для КЕУ різних типів лежать у межах:

ГТУ - 4 ÷ 8 кГ/кВт; ДГТУ - 5 ÷ 11 кГ/кВт; ДЕУ - 4 ÷ 16 кГ/кВт; ПТУ - 12 ÷ 21 кГ/кВт.

З урахуванням вищевказаних виражень легко встановити взаємозв'язок показника енергооснащеності корабля К _Е та питомої маси g _N

 

 

1.2.3. Показники економічності. Економічність роботи ЕУ, що характеризується витратою палива, багато в чому визначає можливість створення корабля із заданими ТТЕ: водотоннажністю, повною швидкістю ходу та дальністю плавання.

Ефективність роботи теплового двигуна оцінюється його ефективним ККД h _е, що у свою чергу визначається головним показником економічності роботи двигуна - питомою ефективною витратою палива g _е кГ/кВт·г:

 

де	g г - година витрата палива на двигун, кГ/г;
	Н У - розрахункова теплота згоряння (теплотворна здатність палива) кДж/кГ (1 кДж/кг = 1/3600 кВт/кГ)
	- питома ефективна витрата палива, кГ/кВт·г; (1 кГ/кВт·г = 1,36 кГ/к.с.·г).

При незмінній теплоті згоряння (Н _У = const)

Економічність роботи КЕУ визначається, в основному економічністю ПУ, що забезпечує рух корабля. Ефективність роботи ПУ можна приблизно оцінити через її ККД h _ПУ

h _ПУ= h _е· h _П· h _В· h,

де	hе - ефективний ККД ГД; для сучасних дизелів hе =0,36¸0,42;
	h П= 0,97 ¸ 0,99 - ККД механічних (редукторних) передач потужності;
	h В = 0,98 ¸ 0,99 - ККД валопроводу;
	h = 0,55 ¸ 0,65 - пропульсивний коефіцієнт, що характеризує ефективність роботи рушія (гребного гвинта) з урахуванням впливу корпуса корабля.

Легко переконатися, що тільки 20 ÷ 25 % енергії, уведеної в ГД із паливом, корисно реалізуються в роботі сили упору рушіїв, що переборює опір руху корабля.

Оцінюючи ефективність ПУ різних типів, приблизно можна вважати

 

h _П и h _В и h = idem;

тоді ,

т.е. за інших рівних умов економічність роботи ПУ в цілому визначається в остаточному підсумку питомою ефективною витратою палива на головні двигуни.

Важливим показником економічності роботи КЕУ служить питома шляхова витрата палива (на одиницю пройденого кораблем шляху) g_S, кГ/миля:

; кГ/миля

де	- сумарна година витрата палива на головні двигуни (пропульсивну установку g ПУ) і допоміжні механізми (ДГДГ, допоміжний котел та ін.) кГ/год.

Один з найважливіших ТТХ корабля - дальність плавання L - безпосереднє визначається запасом палива G _П і величиною g _S:

1.2.4. Маневрені показники. Маневреність корабля обумовлена в значній мірі маневреними якостями його ПУ. Вони характеризуються:

а) готовністю до дії - часом, необхідним для готування установки до дії, пуску та прогріву ГД до такого стану, при якому вони можуть прийняти необхідне навантаження;

б) робочим діапазоном частот обертання та навантаженьдвигунів;

в) прийомістостю - найменшим часом, протягом якого допускається підвищення частоти обертання ГД від мінімальної до повної і досягається повна (номінальна) потужність при роботі з характеристики ГФК. У такий же спосіб характеризується прийомістість ПУ із ГРК, у яких повна потужність двигунів може бути розвинена і на проміжних швидкостях;

г) тривалість реверса головних двигунів;

д) потужністю та тривалістю заднього ходу;

е) здатністю до короткочасних перевантажень, можливим при розгоні, реверсі, циркуляції корабля, а так само під час руху корабля при сильному хвилюванні.

1.2.5. Надійність і живучість КЕУ. Під надійністю ЕУ розуміється її здатність безвідмовно працювати на всіх експлуатаційних режимах протягом певного часу, забезпечуючи задані техніко-економічні показники.

Надійність КЕУ визначається її безвідмовністю, ремонтопридатністю та довговічністю.

Безвідмовність - ця властивість КЕУ зберігати працездатність без змушених перерв протягом заданого часу експлуатації; при цьому під відмовою розуміють подія, що полягає в порушенні працездатності будь-якого елемента установки.

Ремонтопридатність - ця властивість КЕУ, що характеризує її пристосованість до попередження, виявленню та усуненню відмов шляхом проведення технічного обслуговування (ППО і ППР, регламентних робіт) і ремонтів.

Довговічність - це властивість КЕУ, що характеризує здатність КЕУ або окремих її елементів зберігати працездатністю до граничного стану з необхідними перервами для технічного обслуговування і ремонтів. Кількісно довговічність визначається терміном служби й ресурсом.

З надійністю КЕУ тісно зв'язана і її живучість. Живучість КЕУ - це здатність установки зберігати експлуатаційні показники при бойовому впливі супротивника і надзвичайних обставин: аваріях її елементів, пожежах, вибухах, затоплення відсіку та ін. Таким чином, надійність від живучості якісно відрізняється тими властивостями, якими повинна володіти установка в умовах нормальної експлуатації та при аварійних ситуаціях.