Типы, состав и размещение судовых энергетических установок

I Типы, состав и размещение судовых энергетических установок

Судовая энергетическая установка представляет собой сложный комплекс взаимосвязанных механизмов, теплообменных аппара­тов, устройств и трубопроводов, предназначенных для обеспече­ния движения судна с заданной скоростью, а также для снабже­ния энергией различных механизмов, систем, устройств и т. п.

Основная часть вырабатываемой судовой энергетической уста­новкой энергии расходуется на перемещение судна по воде под действием упора, создаваемого работой судового движителя (греб­ного винта, гребного колеса, крыльчатого движителя и т. д.), который приводится в движение главным судовым двигателем.

На судах применяют в основном двигатели, в которых меха­ническая энергия вырабатывается в результате преобразования тепловой энергии, образующейся при сжигании топлива. В зави­симости от используемой рабочей среды такие двигатели, называе­мые тепловыми, подразделяют на две основные группы — паровые и двигатели внутреннего сгорания.

Паровые двигатели — паровые турбины и машины (на старых судах) — используют энергию пара, который образуется в паро­вых котлах при сжигании топлива в их топках.

Двигатели внутреннего сгорания используют энергию газов, эбразующихся при сгорании топлива в самих двигателях. К этой группе относятся также газовые турбины, которые используют энергию газов, образующихся при сгорании топлива в специаль­ных камерах или генераторах газа.

В зависимости от способа превращения тепловой энергии в ме­ханическую в двигателях последние подразделяют на следующие гипы: поршневые, у которых возвратно-поступательное движение юршней под давлением рабочей силы преобразуется во враща-гельное движение вала; турбинные — вал вращается под дей­ствием скоростного потока частиц пара или газа, воздействую-цего на лопатки насаженного на вал рабочего колеса; реактивные, у которых тяга создается под влиянием реакции струи газов, вытекающей из сопла двигателя.

На современных судах устанавливают следующие типы глав­ных двигателей: двигатели внутреннего сгорания, паровые турбины, газовые турбины. Каждому типу соответствует свой способ передачи крутящего момента от главного двигателя к греб-юму валу.

Прямая передача от главного двигателя к гребному валу осуществляется при использовании малооборотных судовых дизелей. При средне- и высокооборотных дизелях вращение греб­ному валу передается с помощью зубчатой передачи — редук­тора. Редукторную передачу применяют также в паротурбинных установках (ПТУ) (при этом турбина делает 5000—6000 об/мин, а гребной вал — 80—200 об/мин), а также в установках из не­скольких любых двигателей, работающих на один гребной вал (рис. 9.1).

Рис. 9.1. Дизель-редукторная установка (два двигателя внутреннего сгорания работают через редуктор на один вал)

На гражданских судах наибольшее распространение полу­чили дизельные и паротурбинные установки. Первые применяют почти на всех новых судах с мощностью энергетической установки до 20 000—30 000 кВт. Паротурбинные установки целесообразно использовать при мощностях от 15 000—18 000 до 30 000— 38 000 кВт на один вал, однако в связи с созданием мощных экономичных дизелей, а также резким ростом цен на топливо, число паровых турбин даже на крупных морских судах суще­ственно сократилось. В 1986 г. в составе мирового торгового флота около 98 %. судов имели дизельные установки. Применение газотурбинных установок (ГТУ) на больших судах носит пока экспериментальный характер, зато на малых быстроходных судах, например на судах на подводных крыльях, они получили широкое распространение. На судах, имеющих по условиям эксплуатации два ходовых режима, отличающихся по потребляемой мощности и продолжительности, применяют комбинированные установки. Они состоят из двигателей двух типов — основного (дизеля или паровой турбины), обеспечивающего длительный экономический ход, и так называемого форсажного двигателя, предназначенного для резкого кратковременного увеличения мощности с целью получения большой скорости хода. В качестве форсажных дви­гателей обычно применяют менее экономичные, но зато значи­тельно более компактные газовые турбины. Такие комбинирован­ные судовые энергетические установки применяют на тех судах, которым необходимо точно выдерживать расписание независимо от погоды (некоторые линейные пассажирские, контейнерные, накатные и т. п. суда). К комбинированным относятся также такие установки, в которых двигатели обоих типов связаны единым термодинамическим циклом, с целью существенного повышения общего КПД установки. В таких установках теплота отходящих газов двигателя одного типа используется в утилизационном ­паро­генераторе для приготовления рабочего пара или газа для дви­гателя другого типа (подобная комбинированная газопаротурбин­ная установка применена на быстроходных контейнеровозах типа «Капитан Смирнов»).

На некоторых судах, которые должны обладать повышенной маневренностью — ледоколах, паромах, плавучих кранах, пор­товых буксирах, — используют установки с электродвижением; гребные винты вращаются гребными электродвигателями, кото­рые питаются электрическим током от генераторов, имеющих в качестве первичного двигателя дизель, паровую или газовую турбины. Такие суда называют соответственно дизель-электро­ходами, турбоэлектроходами или газотурбоэлектроход