«Абитуриент Дальрыбвтуза» 17.12.12 «Дальрыбвтуз» Тема

«Абитуриент Дальрыбвтуза»
17.12.12
«Дальрыбвтуз»
Тема: «Классификация судовых
ДВС»
Сергеев Денис Алексеевич
11 «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.
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.
Первые в мире судовые двигатели
внутреннего сгорания были
изготовлены в 1903—1904 гг. в
Петербурге и установлены на
нефтеналивных судах «Вандал» и
«Сармат». Аналогичными дизельэлектрическими 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.
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 суднеконтейнеровозе «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.
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.
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.
Дизели обладают как достоинствами, так и недостатками:
«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
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.
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
Дизельное
Дистиллятные
Газотурбинное
Вязкость
Место применения
Стоимость
Низкая, что
позволяет
использование без
предварительного
подогрева.
Используют при
эксплуатации
вспомогательных высоко- и
Относительно
среднеоборотных дизелей, а
высокая стоимость
также главных средне- и
малооборотных на пусковых
и маневровых режимах.
Обладают меньшей
вязкостью, чем
тяжелые (не более
21 сСт при 50оС),
поэтому их можно
использовать, как и
дизельные, без
подогрева.
Стоимость
газотурбинных
топлив ниже
дизельных (в
качестве сырья для
их получения
служат остаточные
продукты
переработки нефти)
Обладают
повышенной
вязкостью. Для
использования таких
топлив в дизелях
Тяжелое (средневязкое и мазуты)
топливные системы
должны быть
оборудованы
средствами
подогрева.
В некоторых дизельных
установках, не
приспособленных для
использования тяжелых
топлив
В средне- и малооборотных
дизелях (в целях снижения
эксплуатационных
расходов).
Дешевле
дистиллятных (что
обуславливает их
широкое
применение в
судовых дизелях).
Особенности
Бывает летнее (тем-ра
использования – 0), зимнее (20), зимнее специальное (-35),
арктическое (-50).
По сравнению с дизельными
топливами газотурбинные
обладают пониженной
способностью к
самовоспламенению,
повышенными температурой
застывания и склонностью к
нагарообразованию,
увеличенным содержанием
серы.
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.
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 двухтактного дизеля.
Принцип действия четырехтактного дизеля.
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.
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.
Реверсивные
Нереверсивные
в которых можно изменить направление
вращения коленчатого вала.
Мощность этих двигателей, как правило,
большая.
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.
•
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/
Адрес: г.Артем, ул. Сучанского, д.36, кв.2
Тел. Номер: +79644312624
E-mail: sergeevdisa@mail.ru