Методы проектирования судовых энергетических установок


    ..Г'.  > ?■ ■■У ■ HI »'L III? I yetT»WT ' ’ Я¹."? »f- ’ 'J.¹.'P -T r-1-WTf-^'’j' ■ I Ц.!<ВЧ'|,1<'М1Я'^ IJl! UIM/JHPIWRU
M О С КО В С KAЯ ГО СУДА PCTB EH H А Я i АКАДЕМИЯ ВОДНОГО ТРАНСПОРТА. I


Кафедра СЭУ и А.





                Методы проектирования судовых энергетиче лсих установок.





      Учебное подобие в:             об-.чающихся по
✓
специальностям. Эксплуатация су \ вых энергетических установок", “Судовые энергс < лие установки"




Составила: доцент кафедры СЭУ и А: Акладная Г.С.

Москва 2000г.

            ВВЕДЕНИЕ.


      Современное судно является сложным инженерно-техническим соооужением включающим в себя последние достижения науки и техники. Судовая энергетическая установка является одним из важнейших комплексов этого сооружения поскольку обеспечивает движение судна и снабжает всеми видами энергии находящиеся на чем потребители Выбор типа судовой энергетической установки (СЭУ) представляет собой одну из наиболее ответственных задач при разработке проекта нового судна.
Определение типа энергетической установки при проектировании судна предполагает выбор типа количества движителей и главных двигателей, способа реверсирования и типа главных передач, принципиальной тепловой схемы, основных ее параметров, способа обеспечения энергией вспомогательных механизмов и других потребителей, а также выбор метода обслуживания установки и степени ее автоматизации.
      При выборе СЭУ необходимо исходить из общих технико-экономических и эксплуатационных данных, к которым относятся:
      тип и назначение судна;
      скорость хода судна на основных ходовых режимах;
      районы плавания судна, дальность плавания и автономность;
      определенные в первом приближении главные элементы судна, число и тип движителей, требуемая мощность СЭУ;
      ориентировочные данные, характеризующие режимы работы СЭУ на ходу и на стоянке, среднегодовая продолжительность ходовых и стояночных режимов;
      номенклатура и технические характеристики освоенного и намечаемого к освоению основного оборудования СЭУ

3

СУДОВАЯ ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ УСТАНОВКА, ЕЕ НАЗНАЧЕНИЕ И КЛАССИФИКАЦИЯ


      Судовая энергетическая установка (СЭУ) предназначена для обеспечения движения судна и снабжения необходимой энергией всех потребителей. От СЭУ существенно зависят экономические показатели транспортного судна, уровень его строительной стоимости и текущих эксплуатационных затрат по содержанию Соотношение этих затрат и провозной способности судна определяет его экономическую эффективность. Затраты на СЭУ составляют 20-35% общей строительной стоимости судна и 40-60% затрат на содержание судна на ходу. Кроме того, основные качества транспортных судов - безопасность плавания и провозоспособность - в значительной мере обеспечиваются СЭУ.
       В связи с этим проектирование СЭУ является одним из важнейших этапов создания судна
       Современная СЭУ представляет собой комплекс технических средств, обеспечивающих:
взаимодействие главного двигателя и движителя для осуществления движения судна.
-  выработку энергии и передачу ее всем судовым потребителям.
-  функционирование механизмов и устройств, предназначенных для создания условий обитаемости в служебных и жилых помещениях судна.
        В качестве первичных источников энергии на судах используется жидкое органическое или ядерное топливо, энергия которого преобразуется в механическую работу или электрическую энергию
        Механизмы и оборудование СЭУ, предназначенные для обеспечения движения судна, составляют главную энергетическую установку (ГЭУ). Основными элементами ГЭУ являются главный двигатель, передача, валопровод и движитель
        Источники электроэнергии с первичными двигателями, преобразователями и передаточными трассами составляют вспомогательную электроэнергетическую установку (судовую электростанцию).
        Технические комплексы, обеспечивающие судовые потребители паром и горячей водой составляют вспомогательную котельную установку
        Кроме того, имеются вспомогательные установки, обеспечивающие опреснение воды, кондиционирование воздуха, охлаждение продуктов и т.д Функционирование главной, вспомогательной котельной и электроэнергетической установок, составляющих энергетическую установку судна, обеспечивается различными системами, включающими трубопроводы, |«плообменные аппараты, арматуру и т.д Основными системами являются юпливные, масляные, охлаждения, сжатого воздуха, газоотводные, управления и '.11ЦИ1Ы
         11ри создании энергетической установки должны быть обеспечены I¹"" ч. необходимая для обеспечения заданного хода и работы судовых
      . • ' чЧ.-ПОЦ,
             и и।iii.iti показатели, допускающие ее размещение в проектируемом судне. '"'• починающая безотказность работы в различных условиях.
                    •ицц. эксплуатации и ремонтопригодность.
                      ■■ и. определяемая расходами топлива и масла.


- удобство управления и обслуживания.
-  низкая первоначальная стоимость и малые эксплуатационные затраты в течение всего срока службы судна:
- минимально возможное воздействие на окружающую среду.
      Анализ состава мирового коммерческого флота показывает, в качестве СЭУ на транспортных судах в основном используются дизельные установки с малооборотными и среднеоборотными дизелями. Паротурбинные установки находят применение на крупнотоннажных судах с мощной энергетической установкой Использование газотурбинных установок все ещё носит экспериментальный характер. Однако исключительные преимущества турбинного двигателя, его практически неограниченные агрегатные мощности раскрывают широкие перспективы применения паровых и газовых турбин в составе атомных энергетических установок

4

5

ТРЕБОВАНИЯ, ПРЕДЪЯВЛЯЕМЫЕ К СУДОВЫМ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИМ УСТАНОВКАМ И ЗАДАЧИ ИХ
                                     ПРОЕКТИРОВАНИЯ
                    Судовые энергетические установки должны удовлетворять следующим основным технико-экономическим и эксплуатационным требованиям
                    быть экономичной, те строительная стоимость и эксплуатационные расходы должны быть оптимальными:
                    главная энергетическая установка должна обеспечивать заданную скорость хода судна, обладать достаточными маневренными качествами на всех режимах его движения и иметь высокий моторесурс.
                    снабжать потребителей различными видами энергии и холодом при высокой экономичности процессов превращения тепловой энергии в механическую и электрическую.
                    процессы управления и регулирования должны быть автоматизированы; быть надежной, т е иметь оптимальную вероятность безотказной работы, требовать минимальное время на устранение неисправностей и сохранять работоспособность в аварийных ситуациях;
                    при работе не оказывать вредного воздействия на экипаж, пассажиров и не загрязнять окружающую среду:
                   иметь малые габариты и массу.
                    В зависимости от типа и назначения судна с СЭУ могут предъявляться также специальные требования
                    Основная задача проектирования СЭУ заключается в выборе тепловой схемы и всего комплекса оборудования при таком сочетании его показателей, которое обеспечивало бы максимальный экономический эффект и наилучшим образом удовлетворяло требованиям предъявляемым к судну с учетом назначения последнего
                    Выбор типа и основных параметров СЭУ - одна из наиболее ответственных задач разработки проекта нового судна Его производят на основе сопоставления показателей нескольких возможных вариантов СЭУ.
                    Проектирование СЭУ - это поиск оптимальных технических решений, конечная цель - отыскание наиболее эффективного решения для некоторых задаваемых условий

          ТЕХНИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ СЭУ.

       Основная цель проектирования СЭУ состоит в создании такой установки, которая наилучшим образом удовлетворяла бы требованиям , предъявляемым к судну в целом. Поэтому сущность проектирования СЭУ состоит в разработке оптимальных технических решений, отвечающих поставленным задачам Оптимальное решение этих задач характеризуется рядом технических показателей, которые отражают особенности СЭУ и степень ее совершенства
       Основными техническими показателями, которые определяются, а также закладываются и оцениваются в процессе проектирования СЭУ. являются: мощностные показатели, габаритные, масса установки, долговечность, маневренность, экономичность, шумность оборудования и ремонтопригодность.
       Мощностные показатели. В установках различают эффективную мощность главных двигателей и мощность, передаваемую на валы. Поскольку в установках отдельных типов мощность главного двигателя передается на вал посредством передачи, то приходится учитывать потери мощности в передаче. Эффективная мощность дизеля всегда измеряется на выходном фланце двигателя. В паро- и газотурбинных установках в состав главного агрегата кроме турбин обычно входит редуктор. Поэтому эффективная мощность этих агрегатов измеряется на выходном фланце редуктора.
       Габаритные показатели. К ним относятся как абсолютные показатели (объем, площадь по трюму, общая длина, ширина, высота установки), так и относительные показатели, приходящиеся на единицу мощности установки (относительный объем

—относительная площадь, —^—). Часто габаритные показатели СЭУ оценивают по энергонасыщенности, показывающей количество единиц мощности.

приходящейся на единицу объема N ᵥ =     . , площади трюма N =


длиьы псмещений N ₍_ = —-— . Величины N ᵥ, N F, N । приводятся в справочных данных (табл.1).

Таблица 1.

  Тип установки       Nv       Nf      nl   
                    кВт/м3   кВт/м2   кВт/м 
    ПТУ с ГЗТА     2.06-2.65  22-37  370-550
транспортных судов                          
  Легкие судовые    1,85-26  130-185    -   
       ПТУ                                  
Дизельные с МОД     1.3-2.2  15-30   220-480

      Масса установки. Массу установки G.,y , т на ранних стадиях проектирования можно найти по удельной массе q.,y или доле водоизмещения подобных однотипных установок к, (табл.2):
      Goy =q-jy -N, ю-’.т или
      G>y = к, D.T где: D - водоизмещение, т.

Таблица 2.

     Типы судов       дэу, кг/кВт    к,, %      
                       ПТУ     ДУ     ПТУ  ДУ  
Танкеры и сухогрузы  50-150  110-200  3-7  4-9 
Речные грузовые         -    48-160  -    1.4-7
Пассажирские морские 110-160 160-230 7-20 10-25
Пассажирские речные     -    75-160  -    5-18 
Ледоколы и буксиры      -    41-160  -    15-30
На подводных крыльях -          -    -    15-17

      Окончательно массу СЭУ определяют в процессе проектирования по результатам суммирования масс всех элементов СЭУ при составлении сводной таблицы нагрузки.
      Долговечность. Для СЭУ долговечность в значительной степени зависит от ресурсных характеристик основного и вспомогательного оборудования, соблюдения правил технической эксплуатации и сроков профилактических работ и осмотров.
В настоящее время долговечность установок составляет порядка 20-25 лет при сроке службы основного оборудования 50-100 тыс часов. Больший ресурс характерен для однотипных установок, имеющих большую удельную массу q₃y .
      Маневренность установок. Маневренные качества СЭУ характеризуется продолжительностью подготовки ее к пуску, временем развития полной мощности после пуска, продолжительностью реверса числом возможных реверсов в единицу времени

Продолжительность ввода в действие
Парогенераторы транспортных судов       2-3 часа
ПТУ с прогревом турбин               . . 4 часа
Малооборотные главные дизеля            2-2.5 часа
Высокооборотные дизеля и ГТУ            5-10 мин

9

8

                                Время выхода на полную мощность после пуска

ПТУ транспортных судов...............1 О'¹ ⁵ часа
Малооборотные главные дизеля.........1.0 час
Среднеоборотные - п - дизеля......... 30 мин.
Высокооборотные - п - дизеля         15-20 мин.
ГТУ авиационного типа................ 3-4 мин.
      Шумность установки.

       Работа установки сопровождается упругими колебаниями, являющимися источниками шума. На современных судах уровень шума в МО достигает 110-120 дБ. в отдельных случаях в служебных и жилых помещениях 70-80 дБ.
В процессе проектирования для снижения уровней шума до допустимых пределов предусматривается ряд мероприятий:
      амортизация главных и вспомогательных механизмов;
      вибродемпфирующие и изолирующие покрытия:
      звукоизолирующие кожухи и выгородки;
      установка глушителей шума на приемных и газо-выпускных магистралях;
       применение звукоизолирующих зашивок для внутренних переборок и перекрытий МО.
      Экономичность установки.
       В оценке экономичности установок важное значение имеют стоимость израсходованных топлива и масла. Расходы топлива измеряются обычно количеством топлива В , —, израсходованным в течение часа, или удельным


расходом топлива g , т—-—= . представляющим отношение часового расхода к [л/?/;/ 'Л


мощности. Расход масла, как правило, оценивают удельным расходом ц , ■>—-—,.
м [л-З’м V]
Наряду с этими показателями для оценки эффективной мощности, используемой для движения, применяют эффективный абсолютный КПД СЭУ:
             _ 3600 Nᵥ

                 в<Х,

   где: Q₁₍ - низшая теплота сгорания топлива.
Xi*
   Для ДУ /?эу = 0.27 -г 0.43. для ПТУ /;эу = 0.26 ч- 0.36;
   для ГТУ 7ЭУ = 0.24 -г 0.25.
         Ремонтопригодность установки

         Под ремонтопригодностью установки следует понимать такое ее свойство, которое заключается в приспособленности к предупреждению и обнаружению причин возникновения отказов, повреждений и устранению их последствий путем проведения технического обслуживания и ремонтов

                                  10

     ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОЙ МОЩНОСТИ СЭУ
      Суммарная мощность главных двигателей, необходимая для движения судна, определяется сопротивлением R. , которое оказывает окружающая среда вода и воздух, и заданной скоростью движения судна Силь. сопротивления зависят от главных размерений судна, формы подводной и надводной частей корпуса, а также от скорости движения. При установившемся прямолинейном движении судна силы сопротивления равны и направлены противоположно суммарному упору, обеспечивающему движение судна.
      Мощность, которую необходимо затратить на создание упора, преодолевающего силы сопротивления, принято называть буксировочной NR . Буксировочная мощность:
      NK =R V.
где: R. - сопротивление движению судна, и :
    ..                        л/
    V - скорость движения судна. —.

    Сопротивление R определяется опытным путем в исследовательских бассейнах при буксировке моделей с последующим пересчетом результатов на натуру, а также аналитическими способами, применяемыми в расчетах ходкости. Зная буксировочную мощность, можно определить эффективную мощность, которая должна быть, сообщена движителям судна:
                N
      Nc =------. кВт ;
            7пр ' Вв ' Вг\
где. f]ₙᵢ, - пропульсивный кпд. учитывающий кпд винта, взаимодействие винта и корпуса судна и неравномерность поля скоростей набегающего на винт потока воды;
       - кпд валопровода, учитывающий потери на трение в подшипниках линии валопровода,
    1]п - кпд передачи

    Буксировочную мощность N R можно определить, используя простейшие практические зависимости, связывающие сопротивление воды движению судна с характеристиками корпуса судна и скоростью. Входящие в зависимости коэффициенты определяются по подходящему прототипу при числах Фруда. соответствующих скорости проектируемого судна. Для определения буксировочной мощности используется формула, в которую входит так называемый адмиралтейский коэффициент С₈ .

      /) - водоизмещение, т:

                                   .//
      /' - скорость движения судна —


         - адмиралтейский коэффициент.


По опытным данным значения СА. составляют: для больших пассажирских судов............. 270-340
     для больших одновальных грузовых судов 600-650
     для малых грузовых судов               200-300
     для малых пассажирских судов           150-200
Для предварительных расчетов можно принимать следующие значения пропульсивного КПД:
     буксиры и траулеры .......... 0 30-0.55 торговые суда....... 0.60-0.78
     быстроходные лайнеры ....................0.55-0.70
     пассажирские суда...                     0.50-0 65
     быстроходные катера....               .... 0.55-0.70
КПД валопровода в зависимости от его конструкции, длины и способа передачи мощности от двигателя движителю колеблется в незначительных пределах 0.97-г 0.98
КПД передачи зависит от ее типа и конструкции и составляет:

       для одноступенчатых редукторов............ 0.97-0.98
       для двухступенчатых редукторов................0.96-0.97
       для реверс-редукторов.......... 0.94-0.95
       для гидротрансформаторов                      0.87-0.89
       для электропередачи постоянного тока          0.85-0.90
       для электропередачи переменного тока          0.90-0.94
В тех случаях, когда главный двигатель соединяется с гребным валом или редуктором гидравлической или электромагнитной муфтой, учитываются дополнительные потери в ней. КПД муфт составляет:
       гидравлической                                0.94-0 96
       электромагнитной                              0.98

ВЫБОР ЧИСЛА ГРЕБНЫХ ВАЛОВ И СПОСОБА РЕВЕРСИРОВАНИЯ СУДНА

      При выборе числа гребных валов учитывают тип и назначение судна, мощность установки, требования к живучести, маневренным качествам, условиям размещения элементов установки и гребного винта, а также первоначальную стоимость судна и эксплуатационные затраты.
      С точки зрения пропульсивных качеств наивыгоднейшей является одновальная одномашинная установка с ВФШ. которая к тому же проще и дешевле, удобнее в обслуживании, наиболее ремонтопригодна. Это определило широкое распространение установок такого типа на судах транспортного морского флота с установившимися режимами плавания, нефтеналивных, сухогрузных судах, лесовозах, углерудовозах. транспортных рефрижераторах, судах рыбопромыслового флота.
      Непрерывное увеличение мощности СЭУ и невозможность размещения винта необходимого диаметра заставляет отказываться от одновальных установок. Это наблюдается при проектировании крупнотоннажных быстроходных транспортных судов с установками мощностью более 25-30 тыс. кВт -контейнеровозов, супертанкеров, судов типа Ро-Ро, углерудовозов и др.
      Хорошими маневренными свойствами должны обладать суда озерноречного и прибрежного плавания, траулеры, буксиры, спасатели, ледоколы, паромы, пассажирские суда. Поэтому для таких судов часто применяют многовапьные дизельные установки, обычно двухвальные.
      Важной задачей при проектировании многовальной установки является распределение мощности на каждый вал. В отличие от двухвальной, в трехвальной мощность распределяется неравномерно, мощность среднего вала превышает мощность двигателей бортовых валов. При однотипных двигателях распределение мощности достигается путем изменения числа цилиндров.
      Выбор способа реверсирования судна сводится к выбору типа движителя и передачи
      Для судов с установившимися режимами плавания предпочтительно изменять направление движения с помощью реверсивных двигателей, в качестве движителя применять ВФШ.
      Для судов, к маневренным качествам которых предъявляются повышенные требования, предпочтение может быть отдано ВРШ или реверсивной передаче, если двигатель нереверсивный. Выбор типа движителя и передачи в значительной степени определяется также требованиями к тяговым характеристикам и типом установки.

13

ВЫБОР И ОБОСНОВАНИЕ ТИПА СУДОВОЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ УСТАНОВКИ

      Для выбора и обоснования типа СЭУ необходимо дать краткое описание судна, указать основные требования, которым должна отвечать СЭУ в соответствии с условиями плавания, видом перевозимого груза, выполняемых операций, а также габариты и место расположения машинного отделения на судне и т.д. Затем произвести анализ различных типов СЭУ и выбрать оптимальный вариант.
      Доминирующее положение в транспортном флоте занимают дизельные установки с малооборотными дизелями (МОД) и прямой передачей.
      Дизель-редукторные установки со среднеоборотными дизелями (СОД) в настоящее время получили наибольшее распространение на транспортных судах с ограниченными размерами машинного отделения по высоте (паромы, суда с горизонтальной погрузкой). Значительный прогресс в развитии СОД делает эти установки перспективными и для других типов судов.
       На судах вспомогательного и технического флота буксирах, земснарядах и др. дизель-редукторные установки являются основным типом энергетической установки.
       Применение дизель-электрических установок (ДЭУ) экономически целесообразно и оправдано лишь на судах специального назначения (плавкранах, самоподъемных и полупогружных буровых установках и др.).
       Особенно мощные ДЭУ (до 35 тыс. кВт и более) устанавливают на ледоколах.
       Энергетические установки на судах смешанного плавания - в основном двухвальные с винтами фиксированного шага. К главным двигателям судов этого типа предъявляются высокие требования в части массогабаритных характеристик, экономичности, ремонтопригодности в судовых условиях, надежности и т.п. В наибольшей степени этим требованиям удовлетворяют среднеоборотные дизеля. Успехи, достигнутые отечественным дизелестроением в развитии среднеоборотных дизелей и дизель-редукторных агрегатов, существенно расширили область их применения.
        На судах смешанного плавания применяются двигатели в диапазоне агрегатных мощностей от 600 до 2000 кВт. Среди них отечественные дизели типа ДР 30/50, ЧРН 36/35.
        Для промысловых судов характерны следующие типы энергетических установок:
        дизельные с прямой передачей на винт фиксированного шага или на винт регулируемого шага и автономной электростанцией:
     J дизель-редукторные двухмашинные с винтом регулируемого шага, отбором мощности на валогенераторы и автономной электростанцией:
      J дизель-электрические многомашинные на переменном токе, с винтом регулируемого шага и единой энергетической системой
        Для крупных судов водоизмещением свыше 10000 тонн ПТУ обладает есспорным преимуществом, практически неограниченной агрегатной мощностью, высокой надежностью и большой длительностью межремонтных риодов, что особенно важно для повышения эксплуатационного времени в топливах°Да ⁶ Аальних Рвйсах и возможностью работы на низкосортных дешевых

      При мощности свыше 20000 кВт зависимость экономического КПД и расхода масла и топлива от мощности оказывается одинаковой для дизельной и паротурбинной установок ПТУ с промежуточным перегревом пара. ПТУ имеет меньшую удельную массу по сравнению с дизельной установкой, что особенно проявляется с ростом мощности. В то же время ПТУ удобнее для размещения, работает более плавно и с меньшим шумом.
      В современной практике проектирования и создания судов с ПТУ определилось две тенденции. Первая характеризуется стремлением обеспечить максимальную тепловую экономичность установки путем применения более высоких начальных параметров пара, усложненных тепловых схем, максимального повышения КПД главных котлов, турбин и вспомогательных механизмов. Такого рода установки применяются в первую очередь на судах, имеющих высокий коэффициент ходового времени, у которых велика доля затрат на топливо в общих эксплуатационных расходах крупнотоннажные танкеры.
      Вторая тенденция характеризуется применением более низких параметров пара, более простых тепловых схем и более простых по конструкции главных турбин и котлов. Уменьшение тепловой экономичности установки при этом частично компенсируется снижением первоначальной стоимости, увеличением провозоспособности (вследствие меньших размеров МО) упрощением обслуживания, увеличением надежности и маневренности. Такие установки предназначены, главным образом, для контейнеровозов, лихтеровозов и других судов аналогичного типа.
      Для ПТУ транспортных судов с обычной тепловой схемой без промежуточного перегрева пара удельные расходы топлива находятся в


пределах 285 -г 313------. а для установок легких судов                    кВт ■ ч



435t 476—~—■
          кВт ■ ч
     Соответственно, экономический КПД таких установок составляет
0.28 ч- 0.31 и 0.918 ч- 0.21 Паропроизводительность главных парогенераторов (котлов) может быть определена по удельному расходу пара, который для ПТУ транспортных судов с промежуточным перегревом пара и регенерацией


составляет 3.3 ч- 3.7 ——-. при этом удельный расход топлива равен
                   кВт ■ ч


245 ч- 260 ------. Для схемы без пароперетрева удельный расход пара
            кВт ■ ч


несколько больше - 4 ч- 5.4                           кВт ■ ч
      Дальнейшее развитие отечественного паротурбостроения намечается по пути создания ПТУ повышенной мощности до 40000 кВт с тепловой схемой умеренной сложности и начальными параметрами пара 515 С и 8.0 МПа.


15

       \v сесс достигнутый за последнее десятилетие в зх-г^бостроении и опыт эксплуатации ГТУ дают, основание считать что эти х-становке получат в недалеком будущем широкое использование на судах
       Примером успешного применения на легких судах отечественной постройки <₍.ПЯЮТСЯ морские СПК ^Тайфун». Главная установка этих судов состоит из двух конвертированных ГТД авиационного типа мощностью по 1290 кВт и Z - образных колонок передающих вращение гребным винтам
       Особо следует отметить применение легких ГТД на плавучих электростанциях /Северное сияние», основу энергетической установки, которой составляют два газотурбогенератора мощностью по 10000 кВт.
       Значительной новизной отличается ГТУ, спроектированная для скоростных крупнотоннажных судов с горизонтальным способом грузообработки типа * Капитан Смирнов», водоизмещением 35000 тонн, мощностью СЭУ 368000 кВт. скоростью 25 узлов
       Мощные газотурбинные установки перспективны для ряда транспортных судов новых типов, характерными особенностями которых являются большие агрегатные мощности главных двигателей при ограничениях по высоте и длине машинных отделений.
       Газотурбинные двигатели относительно небольшой мощности в комплексе с движителями широко используются для СПК и СБП. Эти двигатели должны обладать исключительной компактностью и малой массой
       При современном уровне развития судовых энергетических установок, по крайней мере на ледоколах с высокой энерговооруженностью, одни и те же массовые показатели могут быть достигнуты при использовании установок различных типов С ростом энерговооруженности ледоколов и ледокольнотранспортных судов применение на них турбинных установок становится все более перспективным.
        Основным преимуществом атомных энергетических установок перед обычными энергетическими установками является практическое отсутствие на судах запасов топлива
        Несмотря на большую массу и габариты. АЭУ в определенных условиях обеспечивает увеличение полезной грузоподъемности судна или уменьшение его водоизмещения при той же грузоподъемности.
        Результаты последних технико-экономических исследований позволяют утверждать, что для постройки крупнотоннажных и скоростных судов транспортного флота мощностью более 35000 кВт. более конкурентоспособными являются суда с АЭУ, чем аналогичные суда с обычными энергетическими установками
        При выборе энергетической установки подводных аппаратов Руководствуются назначением типом, характеристиками и условиями эксплуатации
         На современных подводных лодках, лабораториях, аппаратах, в основном применяют следующие энергетические установки аккумуляторные батареи генераторы электрического тока, приводимые тепловыми двигателями топливные элементы и атомные энергетические установки
         8 США была разработана малогабаритная паротурбинная атомная энергетическая установка для научно-исследовательской подводной лодки мля подводных аппаратов также создаются газотурбинные установки на оаэе установок для космических аппаратов

      В качестве топлива используется водород, в качестве окислителя кислород
      Ведутся работы по созданию атомных газотурбинных установок с изотопными источниками теплоты и реакторами с жидкометаппическим теплоносителем
      К перспективным следует отнести установки с прямым преобразованием тепловой энергии в электрическую.
      По мнению зарубежных специалистов АЭУ с прямым преобразованием энергии могут быть самыми перспективными для подводных технических средств различного назначения

Типы энергетических установок и область их применения на судах морского флота.



Таблица 3

       Тип              Тип                 Ориентировочные Примерные          
 энергетической      передачи     Движитель пределы мощно-  типы судов         
    установки                               сти. МВт                           
Дизельная уста-                                             Танкеры,сухогрузы  
новка (ДУ) с мало Прямая          ВФШ       3 5-3 0         навалочники, лесо- 
оборотными даига                                            возы, пассажирские 
телями (МОД)                                                                   
ДУ со среднеобо-                  ВФШ.                      Контейнеровозы,    
ротными двигате-  Зубчатая        ВРШ       1-20            ролкеры, танкеры   
лями (СОД)                                                                     
                                                            Ледоколы, суда     
Тоже              Электрическая   ВФШ.      3-25            ледо-              
                                  ВРШ                       вого плавания паро                                                            мы, буксиры        
                                                            Пассажирские       
                  Прямая.зубча-                             катера             
ДУ с высокообо-   тая колонка уг-                           на подводных крыльротными двигате-  ловой           ВФШ       0 1-3           ях (СПК), прогулочлями (ВОД)        редуктор                                  ные и разъездные   
                                                            ка-                
                                                            тера               
                                                            Танкеры, навалочниПаротуройная ус-  Зубчатая        ВФШ       20-60           ки, контейнеровозы 
тановка (ПТУ)                     ВРШ                       лихтеровозы, ролке                                                            ры                 
                                                            Ледоколы, суда     
ГПУ               Электрическая   ВФШ       20-40           ледо-              
                                                            вого плавания      
Газотурбинная ус                     ВФШ                    Контейнеровозы     
ЭйааО}            Зубчатая        ВРШ       6-30            ролкеры            
                                     ВФШ                    СПК. суда на       
ПУ авиционною        Зубчатая      воздуш-                  воздуш-            
типа                  прямая      ные винты      5-30       ной подушке (СВП). 
                                  Водометы                  экранопланы. сухог                                                            рузы. контейнеровоАтомная паротур                                             Ледоколы,          
биниан установке  Электрическаг      ВФШ    25-100          подводные          
(АПГУ)                                                      транспортные суда  
                                                            контейнеровозы___  

ВЫБОР ТИПА ПЕРЕДАЧИ
      Гип передачи определяется назначением судна, режимами его плавания, мощностью и числом двигателей, массогабаритными, экономическими и другими требованиями, предъявляемыми к СЭУ, учитываются также экономические показатели судна в целом
      Сравнительная оценка различных типов передач производится с учетом достоинств и недостатков, присущих каждому из них, а также того, насколько они удовлетворяют предъявляемым требованиям К числу этих требований относятся высокая надежность, высокий КПД на эксплуатационных режимах;
      минимальные масса и габариты;
      минимальные затраты на изготовление, ремонт и обслуживание, доступность для осмотров, разборок и ремонта в судовых условиях: допустимые уровни шума и вибрации, приспособленность к автоматизации управления.
      Выбор типа передачи целесообразно рассматривать применительно к определенным типам судов.
      Для СЭУ судов транспортного мореного флота g установившимися режимами плавания наиболее важными требованиями являются простота, компактность, высокая надежность и экономичность, поэтому для них рекомендуются прямая и редукторная передачи.
      Для СЭУ транспортных судов речного и озерного плавания гюа сравнительно невысокой мощности установки и ограниченных габаритах МО следует отдавать предпочтение редукторным передачам.
      У СЭУ пассажирских      предъявляются повышенные требования по
массогабаритным показателям, живучести, маневренности В большей степени этим требованиям отвечают многовальные редукторные установки.
      /7ри аыдоре типа передачи для ледоколов необходимо учитывать следующие требования
      использование полной мощности главных двигателей во всем диапазоне изменения режимов работы движителей и развитие повышенных вращающих моментов при торможении винтов во льду
      обеспечение защиты главных двигателей от внешнего воздействия со стороны гребных винтов при ударе о льдины.
      высокая надежность пропульсивного комплекса и способность его к саморегулированию по крутящему моменту при изменении сопротивления движению судна;
      высокая маневренность
      Указанным требованиям отвечают передачи, у которых отсутствует жесткая связь двигателя с гребным винтом - гидродинамическая и электрическая
      По экономическим-показателям. особенно на частичных режимах, преимущество у гидродинамической передачи, она имеет также лучшие массогабаритные показатели, она проще и дешевле.
      Однако электропередача обеспечивает удобную компоновку энергетической установки и более гибкое управление ею, особенно при постоянном токе

19

18