«Абитуриент Дальрыбвтуза»17.12.12

«Дальрыбвтуз»

Тема: «Классификация судовых ДВС»

Сергеев Денис Алексеевич11 «Б» класс МБОУ «СОШ №79»

План •Двигатель внутреннего сгорания

• Судовой ДВС• Классификация СДВС

• Выводы• Информационные источники• Контактная информация

Двигатель внутреннего сгорания (ДВС) - тепловой двигатель, в котором сгорание приготовленной горючей смеси и преобразование выделенной при этом теплоты в механическую работу происходит внутри замкнутой рабочей полости (в цилиндре) двигателя.

Первые в мире судовые двигатели внутреннего сгорания были изготовлены в 1903—1904 гг. в Петербурге и установлены на нефтеналивных судах «Вандал» и «Сармат». Аналогичными дизель-электрическими установками были оборудованы канонерские лодки типа «Шквал» постройки 1905 г. Через три года завод «Русский дизель» начал выпуск первых в мире четырехтактных реверсивных двигателей для подводных лодок типа «Минога» и других судов.

Первый ДВС, работавший на светильном газе, был построен в 1860 г. французским инженером Э. Ленуаром. Жидкое топливо для ДВС впервые использовалось в двигателе, сконструированным русским инженером О. С. Костовичем в 1879 г.В 1897 г. немецкий инженер Р. Дизель создал первый керосиновый двигатель с воспламенением от сжатия. Применение сырой нефти в качестве топлива для ДВС и установка их на судах впервые осуществлены в России в 1898 и 1903 гг. соответственно.

Вся эта мощь сконцентрирована в следующих габаритах: длина – 27 м, высота - 13 м, сухая масса (без эксплуатационных жидкостей) - 2300 тонн. Конечно, чтобы обеспечивать работу такого гиганта необходим и соответствующий расход дизельного топлива, который составляет 13724 литра в час при максимальной нагрузке. При всех своих впечатляющих показателях двигатель может иметь максимальную частоту вращения 102 об/мин, что напрямую связано с рабочим процессом.

Самым мощным двигателем внутреннего сгорания считается 14-цилиндровый судовой двигатель Sultzer RT-flex96c производства фирмы Wartsila, созданный в 2002 году.Кстати, установлен он на самом большом в мире судне-контейнеровозе «Emma Maersk».

Диаметр цилиндра этого исполина – 960 мм, а ход поршня составляет 2,5 м. Таким образом, рабочий объем одного цилиндра равен... 1820 л! А значит, 14-цилиндровое чудище обладает, подумать только, 25 480-литровым рабочим объемом с суммарной мощностью двигателя 108920 л.с., при крутящем моменте 7571221 Нм.

Судовые ДВС

Преимущественное распространение на судах имеют ДВС с воспламенением топлива от сжатия (т.е. дизели). ДВС с принудительным зажиганием также используют (в основном на маломерных судах), но редко из-за их низкой экономичности и повышенной пожаро- и взрыво опасности.

«Плюсы»

• КПД дизеля достигает 45%• Надежны в работе, просты в

обслуживании и ремонте• Обладают простотой дистанционного

автоматического управления• быстрый запуск• высокая приемистость• значительный тормозной момент• могут работать на тяжелом топливе

(цена которого гораздо дешевле дизельного)

«Минусы»

• ограниченная (по сравнению с паровыми и газовыми турбинами) агрегатная мощность

• высокий уровень шума• токсичность выпускных газов• повышенный расход смазочного масла• большая чувствительность к росту

нагрузки

Дизели обладают как достоинствами, так и недостатками:

Судовые ДВС могут быть классифицированы по следующим основным характерным признакам:

• По частоте вращения коленчатого вала — малооборотные (п = до 350 об/ мин); среднеоборотные (п = 350 - 750 об/мин); высокооборотные (750-2500 об/мин)

• По способу осуществления рабочего цикла — четырехтактные (Ч), двухтактные (Д)• По изменению направления вращения коленчатого вала — нереверсивные;

реверсивные• По назначению — главные реверсивные с непосредственной передачей мощности на

гребной винт; главные нереверсивные, работающие на электрогенераторы, ВРШ; вспомогательные нереверсивные, работающие на привод вспомогательных механизмов (дизель-генераторы, дизель-компрессоры и др.)

• По сорту топлива, применяемого в ДВС• По конструктивному выполнению (КШМ) — тронковые, у которых направляющей

является тронковая часть поршня, передающая его боковое (нормальное) давление на стенки цилиндра; крейцкопфные (К), у которых направляющей поршня служит ползун крейцкопфа, перемещающийся по параллели и передающий на стенки цилиндра нормальное давление.

На транспортных, промысловых и вспомогательных судах применяются мало-, средне- и высокооборотные дизели с наддувом.

Оборотность Место применения

Агрегатная мощность

Число цилиндров

Удельный расход топлива

Частота вращения

Низкооборотные Главные двигатели судов различных типов

2,2-35МВт 5-12 210-215г/кВт*ч 103-225об/мин.

Среднеоборотные Главные двигатели судов среднего размера

До 13,2МВт 6-20 205-210г/кВт*ч 300-500об/мин.

Высокооборотные Главные двигатели на малых судах; вспомогательные – на судах всех типов

До 2МВт 12-16 215-230г/кВт*ч Свыше 500об/мин.

Топливо

Дистиллятное

• Дизельное• Газотурбинное

Тяжелое

• Средневязкое• Мазуты

Критерии выбора сорта топлива

• Конструктивные особенности и режимы работы судового дизеля

• Стоимость топлива• Возможности топливных систем по его очистке и

подогреву• Возможность перевода дизеля на ходу с

дистиллятного топлива на тяжелое и обратно

Вид топлива Вязкость Место применения Стоимость Особенности

Дистиллятные

ДизельноеНизкая, что позволяет

использование без предварительного

подогрева.

Используют при эксплуатации

вспомогательных высоко- и среднеоборотных дизелей, а

также главных средне- и малооборотных на пусковых

и маневровых режимах.

Относительно высокая стоимость

Бывает летнее (тем-ра использования – 0), зимнее (-

20), зимнее специальное (-35), арктическое (-50).

Газотурбинное

Обладают меньшей вязкостью, чем

тяжелые (не более 21 сСт при 50оС),

поэтому их можно использовать, как и

дизельные, без подогрева.

В некоторых дизельных установках, не

приспособленных для использования тяжелых

топлив

Стоимость газотурбинных

топлив ниже дизельных (в

качестве сырья для их получения

служат остаточные продукты

переработки нефти)

По сравнению с дизельными топливами газотурбинные

обладают пониженной способностью к

самовоспламенению, повышенными температурой застывания и склонностью к

нагарообразованию, увеличенным содержанием

серы.

Тяжелое (средневязкое и мазуты)

Обладают повышенной

вязкостью. Для использования таких

топлив в дизелях топливные системы

должны быть оборудованы средствами подогрева.

В средне- и малооборотных дизелях (в целях снижения

эксплуатационных расходов).

Дешевле дистиллятных (что обуславливает их

широкое применение в

судовых дизелях).

Высокое содержание серы, воды и механических

примесей, поэтому для использования таких топлив в дизелях топливные системы должны быть оборудованы

средствами очистки топлив от воды и механических

примесей.

Таким образом, по осуществлению рабочего цикла двигатели подразделяются на четырехтактные, у которых рабочий цикл совершается за четыре хода поршня или за два оборота коленчатого вала, и двухтактные, у которых рабочий цикл осуществляется за два хода поршня или один оборот коленчатого вала.

Для работы двигателя необходимо обеспечить определенную последовательность процессов: наполнение цилиндра воздухом, сжатие его, подачу топлива и горение, расширение продуктов сгорания и удаление отработавших газов. Этот ряд последовательно протекающих в цилиндре процессов, обеспечивающих непрерывную работу двигателя, называется рабочим циклом. Часть рабочего цикла, протекающая за один ход поршня, называется тактом.

Принцип действия четырехтактного дизеля.

Принцип действия двухтактного дизеля.

Преимущества двух- и четырехтактных дизелей

Двухтактные

• Мощность в 1,6-1,8 раза больше, чем мощность четырехтактного (при одинаковых размерах)

• Проще устройство - легче обслуживание и изготовление

• технически проще реверсировать• Меньший вес (при одинаковой

мощности)• Отсутствие громоздких систем

смазки и газораспределения

Четырехтактные

• Большая экономичность• Меньший износ деталей• Более чистый выхлоп• Не требуется сложная выхлопная

система• Меньший шум, вибрация

Двигатели могут быть тронковыми (когда шатун непосредственно присоединяется к поршню) и крейцкопфными (когда верхняя часть шатуна присоединяется к крейцкопфу — специальной скользящей конструкции, которая соединяется с поршнем штоком).

Крейцкопфные двигатели позволяют снизить износ цилиндра и поршня, поскольку они освобождены от боковых усилий; зато тронковые двигатели намного меньше по размеру и весу. В настоящее время крейцкопфные двигатели используются только на больших морских судах.

Крейцкопфные двигатели могут быть двойного действия, когда рабочие полости устраиваются с обеих сторон поршня или 2 поршня движутся навстречу. Из-за сложности конструкции двигатели двойного действия почти не используют.

Крейцкопфный (слева) и тронковый (справа) двигатели. Номером 10 обозначен крейцкопф.

По назначению двигатели бывают главными, которые обеспечивают ход судна, приводят в движение гребные винты, и вспомогательными, служащими для привода электрогенераторов, компрессоров и других вспомогательных механизмов.

По способу изменения направления вращения вала двигатели подразделяют на:

Реверсивные

в которых можно изменить направление вращения коленчатого вала.Мощность этих двигателей, как правило, большая.

Нереверсивные

коленчатые валы которых вращаются только в одном направлении Направление вращения гребного винта у них изменяют с помощью реверсивной передачи, устанавливаемой между двигателем и валопроводом.Быстроходные, но менее мощные, чем реверсивные.

Передний и задний ход при гребном винте фиксированного шага может быть достигнут изменением направления вращения гребного винта. Для обеспечения заднего хода гребному винту можно придать вращение в обратную сторону двумя способами: либо изменить направление вращения коленчатого вала двигателя, либо только гребного.

Вывод

• Дизельные установки занимают ведущее место в транспортном флоте, причем их интенсивное развитие позволяет предположить, что они будут иметь преимущественное применение и на вновь строящихся судах.

• Энергетические установки с дизелями в предстоящем десятилетии планируются к

использованию на основной части отечественных судов, намеченных к постройке (при мощностях энергетических установок до 25 МВт). Доминирующее положение сохранят малооборотные дизели с прямой передачей мощности на винт. Агрегатные мощности дизелей 4,4—16 МВт, частота вращения двигателя до 170 об/мин.

• Переход на выпуск дизелей с постоянным давлением газов перед турбонагнетателем и увеличенным ходом поршня позволит снизить удельный расход топлива до 0,182 кг/(кВт-ч) и ниже. На судах рыбопромыслового, технического, речного флота будут все больше применяться среднеоборотные двигатели с удельным расходом топлива до 0,186 кг/(кВт-ч).

• Гогин А.Ф., Кивалкин Е.Ф., Богданов А.А. «Судовые дизели: основы теории, устройство и эксплуатация»

• Возницкий И.В. Пунда А.С. «Судовые двигатели внутреннего сгорания»

• http://www.korabel.ru/• http://www.nashflot.ru/• http://seaman-sea.ru/

• http://www.sealib.com.ua/• http://www.seaships.ru/• http://ru.wikipedia.org/

Использованные источники:

Контактная информация

Адрес: г.Артем, ул. Сучанского, д.36, кв.2Тел. Номер: +79644312624E-mail: sergeevdisa@mail.ru