Работа пропульсивного комплекса на неустановившихся режимах.

Неустановившийся режим – это когда характеристика винта и двигателя изменяется в течение короткого времени.

Неустановившиеся режимы:

- разгон;

- торможение;

- выход на полную мощность.

Разгон судна и двигателя:

1.Разгон дизельного двигателя снабженного предельным регулятором:

В первое время после пуска двигателя нарастание мощности происходит по винтовой характеристике . Период OB длится от долей до десятой секунды. После этого двигатель выходит на внешнюю характеристику максимальной мощности. BCA – линия разгона двигателя. Период разгона BCA определяет понятие – приемистость двигателя по оборотам. В этот период двигатель работает с тепловой и механической перегрузкой. При таком разгоне двигателя наиболее опасна тепловая перегрузка. Чтобы избежать перегрузки в период разгона, применяют ступенчатый пуск (4-5 ступени).

Для двигателя без поддува ограничением является крутящий момент. Для двигателя с поддувом ограничителем является коэффициент избыточного воздуха. Процесс пуска протекает в следующей последовательности:

1) разгон по швартовной характеристике 1-2 с (ОВ) положение т. «В» задается 3’;

2) разгон происходит по внешней характеристике 3’ в т. «А’», скорость становиться . В т. «А’» увеличиваем подачу топлива, задаем новую внешнею характеристику 3’’.

3) разгоняя двигателя по 3’’ в т. «А’’» переводим в т. «С’»

2. Разгон двигателя оснащенного всережимным регулятором.

Разгон двигателя оснащенного всережимным регулятором происходит:

1) по швартовой характеристике 1-2 (ОВ);

2) ВА^/ разгон судна и двигателя, при частоте вращения соответствующей т. А^/, регулятор приводит в новое положение;

3) разгон А^/В^/ по винтовой характеристике, скорость постоянная;

Время выхода на полную мощность называется приемистостью по мощности. Время выхода на номинальную мощность называется приемистостью по оборотам.

1 – нормальная винтовая характеристика,

2 – винтовая характеристика при посадке судна на корму,

3 – утяжелен характеристика,

4 – внешняя характеристика,

4^/ - частичная внешняя характеристика,

6 – характеристика внешнего регулятора,

6^/ - частичная регуляторная характеристика, для всережимного регулятора.

Реверсирование

При рассмотрении работы дизельного двигателя при реверсировании мы будем использовать винтовые характеристики.

т. А (1,0; 1,0)

т. В (0; 0,6…0,65)

т. С (-0,4…-0,45; 0,3…0,35)

т. D (-0,25…-0,3; 0)

,

М_кр=0,

М_тр= а + вn

где: М_тр – момент трения на винте;

а – момент трения покоя.

Торможение двигателя начинается с точки «а», при этом прекращается действие крутящего момента двигателя. Угловая скорость понижается под действием момента на винте и моменте на подшипнике валопровода. В следствии большой инерции судна скорость падает медленно.

1 – винтовая характеристика при постоянной скорости хода;

2 – швартовная характеристика при движении на задний ход;

4 – внешняя характеристика при работе на переднем ходу;

4’ – внешняя характеристика при работе на заднем ходу;

6 – расчетная винтовая характеристика при движении назад.

В точке «B» винт продолжает вращаться вперед. В точке «С» наступает равенство между моментом винта и моментом механических потерь. Однако винт продолжает находиться под действием набегающего потока. Точка «D» будет соответствовать максимальному значению момента от набегающего потока, при чем значение момента будет зависеть от начальной скорости. Начиная с точки «D^///» момент на винте будет убывать. В точке «D» мы реверсируем двигатель. В точке «A^//» происходит остановка судна, в точке «A^///» происходит движение судна назад.

Начиная с точки «D^///» двигатель запускается назад. Разгон двигателя заканчивается в точке «Е». Полная остановка происходит в течение «ЕВ», в точке «В» произойдет остановка судна. Разгон судна на заднем ходу произойдет после точки «В». В точке «А^/» выходим в полные обороты заднего хода.

Данная характеристика показывает свободный выбег судна. Для ускорения процесса реверсирования, можно использовать подачу в цилиндр двигателя контр. воздух. При этом торможение будет происходить под действием моментов:

М_в – момент винта;

М_тр – момент трения;

М_торм – момент торможения контр. воздуха.

Проектирование СЭУ

Цели и задачи: основной целью проектирования является создание объектов новой техники, которые технически и экономически превосходили бы имеющиеся аналоги. Основной задачей является выбор комплексов оборудования машинного отделения, которые удовлетворяли бы требованиям, предъявленным к судну в соответствии с его назначением.

Требования к СЭУ:

1. СЭУ должно иметь мощность, обеспечивающую заданную скорость хода на всех режимах работы СЭУ.

2. Обладать хорошими маневренными качествами, определяемыми условиями эксплуатации.

3. Установка должна быть надежной, иметь большой ресурс и экономичность, иметь малую массу и габариту.

Ряд правил по комплектации могут быть изложены в санитарных правилах и правилах охраны окружающей среды.

Выявление оптимального решения включает:

1. Определение области возможных технических решений.

2. Выявление одного или нескольких решений дающих наилучшие результаты.

3. Принятие решений:

.

где: – суммарные затраты,

– затраты на проектирование,

– затраты на изготовление,

– затраты во время эксплуатирования.

В общем случае общую оценку эффективности можно осуществить тремя методами:

1. Комплексный

где: – обобщенный критерий эффективности,

– частный критерий эффективности,

– положительные или отрицательные критерии эффективности, сумма этих критериев должна равняться единице:

.

Абсолютное значение коэффициента значимости должно соответствовать важности частных критериев. Знаки «+» или «-» должны учитывать требуемую направленность;

2. Дифференцирующий – расположение частных критериев в порядке уменьшения важности, и затем последующий поиск оптимальных решений по каждому из критериев:

где: – единичный показатель проектируемой СЭУ,

– такой же показатель для аналога.

Если , то это свидетельствует об улучшении показателя СЭУ. Этот способ применяется при наличии 3-4 факторов;

3. Этот способ предполагает выделение наиболее важного критерия, для которого и находим решение – смешанный метод.

Достоинства: позволяет выделить наиболее важные показатели и объединить показатели меньшей значимости.

Математическая модель:

где: - заданные параметры (контролируемые) – мощность, частота вращения;

- неконтролируемые параметры (тип двигателя и т.д.);

- случайные параметры, для которых известны законы распределения;

- неопределенные параметры, для которых имеется лишь область определенных значений (дождь, шторм, ветер).

Процесс поиска оптимальных решений включает:

1. Выбор критерия или критериев;

2. Определение области поиска;

3. Построение математической модели;

4. Нахождение экстремальных значений функции;

5. Анализ результатов исследования, при поиске и принятии решений необходимо обеспечить сопоставимость результатов. Проработку сопоставимых вариантов СЭУ можно производить: для всех вариантов сохранить неизменными мощность, тип двигателя, район плавания, можно менять число двигателей и т.д.

Для грузовых судов условиями сопоставимости могут быть: грузоподъемность, скорость, и автономность, при этом водоизмещение и мощность установки могут измениться.

Четыре стадии проектирования:

Составляют техническое задание, которое разрабатывается заказчиком.

1. Разрабатывается техническое предложение – проверка совместимости, предъявление к судну требований и возможности их реализации. В техническом задании указывается:

· класс судна,

· назначение судна,

· район плавания,

· габариты пути,

· конструктивный тип судна

· грузоподъемность или пассажировместимость,

· скорость хода,

· тип установки;

2. Эскизный проект – является одним из самых сложных. Эскизный проект разрабатывается на основе согласованного и утвержденного технического задания. Вопросы этапа:

· выбор главных элементов и построение теоретического чертежа,

· определение главных характеристик основного оборудования,

· масштабное моделирование.

При наличии хорошо разработанного прототипа необходимость разработки эскизного проекта может отпасть. Материалы данного этапа согласуются с заказчиком:

· чертежи общего расположения СЭУ,

· расчеты ходкости,

· расчеты положения центра масс,

· расход топлива;

3. Технический проект. Выполняется на основании согласованного и утвержденного эскизного проекта, если такой не выполняется, то проект разрабатывается на основе технического задания. В объем документа входит технический проект, спецификации и чертежи СЭУ и валопроводов, схемы систем СЭУ, расчеты по механической части, принцип технического построения судна, расчет стоимости головного и серийного судна и другие документы. Объем технического документа составляет договорной проект. На этапе технического проекта характерным является уточнение и оптимизация частных технических решений. Технический проект согласуют с Регистром, службой пожарной безопасности и т.д.;

4. Рабочий проект представляет собой конечный этап проектирования. Производится детализация проектных решений, обеспечивается возможность выполнения всех производственных операций. К ней относятся: чертежи деталей, чертежи монтажных схем, спецификация сборочных единиц, программы и методика испытаний, расчеты и т.д. Различают рабочую документацию для постройки головного судна и для серийной постройки;

Эксплутационная документация выдается владельцу судна. Описание и инструкции по механизмов, формуляры и паспорта, ведомости запасных частей и инструмента, учебно технические плакаты.