Главный двигатель судна схема

Главный двигатель судна схема

Судовые двигатели внутреннего сгорания

• Общее устройство, принцип действия и маркировка судовых двигателей внутреннего сгорания
• Остов двигателя и кривошипно-шатунный механизм
• Механизм газораспределения
• Топливная система дизелей
• Система охлаждения двигателя

• Системы смазки двигателя
• Пусковые и реверсивные устройства ДВС
• Наддув судовых двигателей
• Контроль за работой судовых дизелей
• Основные ремонтные и монтажные работы
• Правила технической эксплуатации дизелей

Классификация и маркировка судовых ДВС

Двигатель внутреннего сгорания (ДВС) — это тепловая машина, внутри цилиндра которой происходит сгорание топлива. При сгорании выделяется теплота, идущая на расширение, газов. Под давлением расширяющихся газов движется поршень. Таким образом в ДВС тепловая энергия превращается в механическую.

Судовые ДВС классифицируются по ряду признаков. 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.

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.

По конструктивному выполнению двигатели подразделяются на тронковые, крейцкопфные и с противоположно движущимися поршнями (ПДП) в одном цилиндре.

Во время работы двигателя при сгорании топлива в цилиндре на поршень действует давление газов. Его можно представить в виде сосредоточенной силы Р (рис. 1, а), приложенной к оси поршневого пальца и направленной вниз. При повороте коленчатого вала на некоторый угол сила Р раскладывается по правилу параллелограмма на две силы: Р_Ш, действующую вдоль оси шатуна и приводящую в движение коленчатый вал, и Р_Н, действующую перпендикулярно направлению движения поршня. Сила Р_Н прижимает поршень к стенке цилиндра и вызывает усиленный износ поршней и стенок цилиндров.

Рис. 1. Схема конструктивного выполнения двигателей: а — тронковый; б — крейцкопфный; в — с противоположно движущимися поршнями в одном цилиндре.

По такой схеме выполняются высокооборотные и среднеоборотные двигатели, называемые тронковыми (поршень у них имеет развитую нижнюю цилиндрическую часть — тронк).

У двигателей больших мощностей сила Р_Н велика, поэтому их делают крейцкопфными (рис. 1, б). Поршень 2 такого двигателя жестко через шток 3 соединен с крейцкопфом 1, ползун 4 которого движется в направляющих параллелях 5. Боковое усилие P_Н в этом случае воспринимается не стенкой цилиндра, а через крейцкопф параллелями, которые жестко связаны со станиной двигателя. Крейцкопфы делают односторонними или двусторонними.

У двигателей с ПДП (рис. 1, в) топливо сгорает в камере, расположенной между двумя поршнями 1, которые работают в одном цилиндре и движутся в противоположные стороны. Такой двигатель имеет два коленчатых вала 2.

В зависимости от расположения цилиндров двигатели бывают однорядные с вертикальным расположением цилиндров (рис. 2, а) и V-образные (рис. 2, б).

Рис. 2. Схема двигателей: а — рядный; б — V-образный; в — без наддува; г — с наддувом.

По способу наполнения цилиндра свежим зарядом различают:

• двигатели без наддува (рис. 2, в), у которых всасывание воздуха через клапан осуществляется поршнем (четырехконтактные) или заполнение цилиндра воздухом производится продувочным насосом при невысоком давлении, незначительно превышающем атмосферное (двухтактные);
• двигатели, у которых топливо впрыскивается в рабочий цилиндр под давлением, создаваемым специальным насосом К (воздуходувкой).

По способу воспламенения горючей смеси в цилиндре различают:

• двигатели, у которых топливо впрыскивается в рабочий цилиндр через специальное устройство (форсунку) под действием давления, создаваемого топливным насосом; оно мелко распыливается, смешивается в цилиндре с воздухом, сильно разогретым в результате сжатия, и самовоспламеняется (это дизели);
• карбюраторные двигатели, т. е. такие двигатели, у которых топливо перемешивается с воздухом не в цилиндре, а в особом приборе — карбюраторе, из которого горючая смесь подается в цилиндр двигателя и воспламеняется там от электрической искры, получаемой от специальной системы.

По быстроходности двигатели условно подразделяют на тихоходные со средней скоростью поршня менее 6,5 м/с и быстроходные со средней скоростью поршня более 6,5 м/с. Среднюю скорость поршня С_М определяют по формуле

В настоящее время частота вращения в СИ характеризуется угловой скоростью ω, которая измеряется в радианах в секунду (1/с) и определяется по формуле

По частоте вращения двигатели подразделяют на

• малооборотные (МОД) — 10. 25 с -1 (100. 250 об/мин),
• среднеоборотные (СОД) — 25. 60 с -1 (250. 600 об/мин),
• повышенной оборотности — 60. 100 с -1 (600. 1000 об/мин)
• высокооборотные — свыше 1000 с -1 (10 000 об/мин).

По мощности двигатели подразделяются на

• маломощные — до 73,5 кВт (100 л. с),
• средней мощности — 73,5. 735 кВт (100. 1000 л. с.) и
• сверхмощные — свыше 7350 кВт (10000л.с).

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 и нереверсивные. 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.

В реверсивных двигателях можно изменить направление вращения коленчатого вала. Мощность этих двигателей, как правило, большая.

Коленчатые валы нереверсивных двигателей вращаются только в одном направлении. У быстроходных и маломощных нереверсивных двигателей направление вращения гребного винта изменяют с помощью реверсивной передачи, устанавливаемой между двигателем и валопроводом.

Для краткого обозначения типа двигателя дизелестроительные заводы пользуются условной маркировкой (табл. 1). Единая у отечественных дизелестроительных заводов, индивидуальная у заводов других стран маркировка типа двигателя обычно состоит из записываемых в определенной последовательности буквенных условных обозначений отдельных характеристик двигателя и цифр, обозначающих число цилиндров, диаметр, а также ход поршня (в см).

В соответствии с ГОСТ 4398 — 78 маркировка двигателей СССР состоит из цифрового обозначения числа цилиндров, условных буквенных обозначений характеристик двигателя,после которых дробью показаны диаметр цилиндра и ход поршня в см.

Так, марка 8DP 43/61 расшифровывается: восьмицилиндровый двухтактный реверсивный тронковый (отсутствие буквы К), без наддува (отсутствие буквы Н) двигатель с цилиндром диаметром 430 мм и ходом поршня 610 мм.

Точно так же марка 6DKPH 74/160 обозначает: двигатель шестицилиндровый двухтактный крейцкопфный реверсивный, с наддувом, с цилиндром диаметром 740 мм и ходом поршня 1600 мм.

В маркировку двигателей производства ГДР входит число цилиндров и ход поршня. Диаметр цилиндра либо дается в знаменателе, либо совсем не указывается. Например, марка двигателя 8ZD 72/48 расшифровывается: восьмицилиндровый двухтактный дизель с ходом поршня 720 мм и с цилиндром диаметром 480 мм.

В маркировке двигателей «Зульцер» ход поршня не указывается. Например, марка 8TD-48 присваивается восьмицилиндровому тронковому реверсивному двигателю с цилиндром диаметром 480 мм.

В маркировке двигателей МАН число цилиндров указывают между условными буквенными обозначениями конструкции двигателя и его тактностью, после чего дробью — диаметр цилиндра и ход поршня (в см), затем условное обозначение турбонаддува и показатель модификации. Так, марка двигателя K6Z 60/105Л означает, что двигатель крейцкопфный шестицилиндровый двухтактный с цилиндром диаметром 600 мм, ходом поршня 1050 мм, подпоршневые пространства у данной модификации используются как продувочный насос.

Двигатели заводов «Бурмейстер и Вайн» маркируются несколько иначе. Здесь диаметр цилиндра (в см) указывают впереди условных буквенных обозначений, за числом цилиндров, а ход поршня — после них. Так, марка 6-35 VBF62 присваивается шестицилиндровому двухтактному реверсивному дизелю с газотурбинным наддувом с цилиндром диаметром 350 мм и ходом поршня 620 мм.

Главные редукторы Mekanord, Дания

Компания «Кронштадт» предлагает к поставке главные судовые редукторы для пропульсивных систем с винтом регулируемого шага (ВРШ) производства Mekanord (Дания). Главные судовые редукторы могут поставляться как отдельно, так и в комплекте с линией валопровода, ВРШ и системой управления. Имеется возможность поставки двухступенчатых редукторов для судов с ВРШ и ВФШ.

Система «главный двигатель (или два ГД) – главный редуктор – ВРШ» может быть установлена на судах различных типов:

• Рабочих судах – буксирах, вспомогательных, оффшорных, паромах, рыболовных, грузовых, танкерах.
• Катерах и морских яхтах.
• Быстроходных судах – патрульных, лоцманских, спасательных, катамаранах. Для быстроходных судов имеются предложения компактного исполнения редукторов.

Пропульсивные системы с ВРШ имеют ряд стандартных преимуществ по сравнению с системами с винтом фиксированного шага (ВФШ):

• Более удобное, точное и безопасное маневрирование судна без необходимости остановок и пусков ГД с необходимостью его реверса; возможность маневрами более легко позиционировать судно в заданной точке.
• Более высокая топливная эффективность при меньших эксплуатационных расходах.
• Нивелирование ошибки в проектных расчетах корпуса коррекцией ВРШ во время эксплуатации судна.
• Возможность использовать валогенератор для электропитания судна. Конструкция главных редукторов, предлагаемых компанией «Кронштадт» к поставке своим клиентам, позволяет судовым пропульсивным системам использовать дополнительные функции и возможности, которые обусловлены конструкцией этих редукторов.

Конструкция

Предлагаются редукторы широкого ряда типоразмеров и компоновок для использования на судах различного назначения и водоизмещения. Мощность судового ГД (или 2-х ГД параллельно) может варьироваться от 250 кВт до 6300 кВт. При необходимости редукторы могут иметь различное количество ступеней и различные передаточные отношения.

Первой особенностью конструкции редукторов является наличие нескольких выходных валов:
— Для судов малой мощности – 1-2 выходных вала (вала отбора мощности).
— Для судов средней и большой мощности – от 1-2 до 3 или 4 выходных валов.
— «Двойные» редукторы (для двух ГД) – 1-3 выходных вала на каждый из входных валов.

Второй особенностью конструкции редукторов является возможность установки и использования дополнительного «входного» вала (ведущего) наряду с главным входным валом от ГД. Этот привод (от вспомогательного двигателя или электродвигателя) может использоваться как аварийный или бустерный.

Третьей особенностью является наличие нескольких гидравлически управляемых механизмов сцепления:
— Главного сцепления – для сообщения с ГД судна.
— Вспомогательных – для приведения дополнительных выходящих валов.
— Вспомогательного – для сообщения с дополнительным «входящим» валом.

Также имеется возможность изготовления редукторов без механизмов сцепления.

Имеется дополнительная возможность включения или выключения навесного гидравлического насоса, в зависимости от режимов работы судна, например, таких, как маневрирование или ходовой режим.

Данная конструкция главных судовых редукторов дает возможность использовать судовую пропульсивную систему в следующих основных режимах:

• Режим обычный №1, при котором ГД при переменных оборотах через редуктор приводит ВРШ, используемый в режиме ВФШ.
• Режим обычный №2, при котором ГД при фиксированных оборотах через редуктор приводит ВРШ, используемый штатно – с изменяемым шагом.
• Режим обычный №3, при котором, дополнительно к указанному в п.2, одним из дополнительных выходящих валов приводится валогенератор, питающий судовую электросеть.
• Режим «электростанция», при котором ГД при фиксированных оборотах приводит только валогенератор без передачи момента на линию валопровода к ВРШ; он используется с целью питания электрических потребителей большой мощности во время спасательных операций или борьбы с огнем.
• Режим «усиленный» (бустерный), при котором для привода валопровода с ВРШ одновременно подается увеличенный, суммарный момент, как от ГД, так и от электропривода через дополнительный «входной» вал, что применимо в работе рабочих судов (буксиров, спасателей и т.п.) при необходимости создания большего упора на винт.
• Режим аварийного хода или удержания на курсе судна при неработающем ГД или маневрах при необходимой малой мощности, или необходимости удерживать судно в заданной точке, соблюдая «режим тишины», – осуществляются передачей крутящего момента от электропривода (например, от валогенератора, работающего в режиме электродвигателя) через дополнительный «входной» вал редуктора.

Компания «Кронштадт» является официальным дилером датского оборудования Mekanord на территории России.

MAN поставит судовой двигатель для крупнейшего в мире южнокорейского контейнеровоза

Немецкий производитель двигателей поставит свой самый большой двигатель для контейнеровоза вместимостью 24 тыс. TEU

Самый мощный из когда-либо созданных компанией MAN Energy Solutions двигатель серии MAN B & W 11G95ME был заказан южнокорейской судоходной компанией Hyundai Merchant Marine (HMM), для своего самого крупного контейнерного судна, сообщает пресс-служба MAN ES.

Двигатель-монстр основан на новой платформе Mk10.5 и рассчитан на серию контейнеровозов вместимостью 24 тыс. TEU.
Южнокорейская судоходная компания, спустила на воду свой первый контейнеровоз в серии из 12 мега-контейнеровозов, каждый из которых будет оснащен индивидуальными низкооборотными главными двигателями проекта MAN B & W G95ME-C10.5.

Контейнеровоз HMM Algeciras способен перевозить 23 тыс. 964 TEU будет обслуживать линии между Азией и Европой.
Несмотря на то, что мощность двигателя была скорректирована в сторону понижения для достижения оптимального расхода топлива, модель ME-C Mk 10.5 способна выдавать 6870 кВт на цилиндр, что делает его самым мощным двигателем, когда-либо разработанным компанией MAN Energy Solutions среди двухтактных двигателей. Его габариты впечатляют – его длина составляет почти 22 м, высота – 18 м, а вес его достигает 2230 тонн.

Двигатель MAN B & W 11G95ME-C был построен на новой платформе Mk 10.5, представляющей собой модернизированную версию Mk 9.5 с улучшенными характеристиками, уменьшенным расходом топлива, пониженным уровнем выбросов и состоянием цилиндров. Помимо других функций, платформа / двигатель оснащены новой форсункой для впрыска топлива (FBIV) от MAN Energy Solutions и выпускным клапаном с верхним управлением (TCEV).

Благодаря новому двигателю при эксплуатации контейнеровоза HMM Algeciras выбросы диоксида углерода сократятся на целых 51% по сравнению с предыдущими поколениями судов.

Спуск на воду HMM Algeciras состоялся недавно на судостроительном заводе Daewoo Shipbuilding and Marine Engineering (DSME) Okpo (о. Кодже). Длина этого «великана» составляет 400 м, а ширина — 61 м. Заказ на контейнеровоз был размещен в августе 2018 года, как головное судно в серии из 12 контейнеровозов. DSME построит семь. Остальные суда в этой серии будут построены на верфях другого южнокорейского судостроительного гиганта – Samsung Heavy Industries. Поставка всей серии запланирована в течение 2020 года.

Этот двигатель-рекордсмен был построен компанией на производственных мощностях HSD Engine Co. Ltd. в Южной Корее. Судно оборудовано гибридной версией скруббера, который может работать как с открытым, так и с замкнутым контуром, что позволяет соблюдать требования IMO к уровню серы, действующих с января 2020 года.

Компания MAN Energy Solutions (головной офис — Аугсбург, Германия) была основана еще в 1758 году и сегодня является мировым лидером на рынке крупных дизельных двигателей для использования на судах и электростанциях. В июне 2018 года компания объявила о смене своего прежнего названия MAN Diesel and Turbo. MAN Energy Solutions является одним из трех ведущих поставщиков турбомашин. В компании работают около 14,5 тыс. работников в более чем 120 центрах расположенных в Германии, Дании, Франции, Чехии, Индии и Китае. Линейка продукции компании включает двухтактные и четырехтактные двигатели для морских судов и стационарных объектов, турбокомпрессоры и винты, газовые и паровые турбины, компрессоры и химических реакторы. MAN Energy Solutions входит в энергетическое подразделение группы MAN SE, одной из 30 ведущих немецких компаний.

В 2015 году MAN Energy Solutions приобрела и интегрировала в свою структуру поставщика топливного газа компанию Cryo AB, под новым брендом MAN Cryo, которая сегодня предлагает на рынке системы для хранения, распределения и обработки различных сжиженных газов.

Самый большой дизельный двигатель в мире

Сегодня дизельные двигатели используются повсеместно: на тепловозах и грузовиках, судах и тракторах, легковых автомобилях и дизельных электростанциях.

Дизельный двигатель основан на воспламенении в цилиндре распыленного топлива (воспламенение происходит от воздуха, нагретого при сжатии). Дизельный двигатель может использовать низкосортное топливо, выдает высокий вращающий момент при низких оборотах и имеет высокий КПД (40-45%), что делает его экономичнее бензиновых двигателей, где около 70% топлива сгорает, не преобразовываясь в механическую энергию.

Дизельный двигатели могут быть очень большими. Наиболее крупные размеры имеет судовые агрегаты, установленные на больших судах. Но среди этих гигантов выделяется одна модель, которая по праву занимает почетное звание самого большого дизельного двигателя в мире.

Компания Wartsila хорошо известна всем специалистам. Она специализируется на производстве судовых энергетических установок. Одна из них – RTA-96C. Это и есть линейка двигателей, поражающих воображения обывателя.

Технически RTA-96C представляет собой двухтактный турбокомпрессорный двигатель, число цилиндров может варьироваться от 6 до 14. Версия с 14 цилиндрами является крупнейшим поршневым ДВС и устанавливается на крупнотоннажные контейнеровозы. Высота этого двигателя превышает 13 метров, длина – 27 метров, вес – свыше 2,3 тыс. тонн.

Максимальная мощность, которую способен развить этот гигант, равна почти 109 тыс. лошадиных сил. Первым судном, получившим такой двигатель, стала знаменитая «Emma Maersk», которая с вместимостью 11 тыс. TEU совсем недавно была самым большим контейнеровозом в мире.

Диаметр каждого цилиндра составляет почти метр (960 мм) при ходе поршня в 2500 мм. Объем цилиндров равен 25,5 тыс. литров.

Максимальное количество оборотов традиционно небольшое – 102, но крутящий момент при этом развивается свыше 7,5 млн Нм. Удельный расход топлива составляет 3,8 л/с, в час же агрегат «съедает» 13 тыс. литров бункера при максимальной мощности.

КПД этого двигателя-гиганта является самым высоким среди всех произведенных когда-либо дизельных двигателей – более 50%.

Некоторые сравнения, чтобы оценить мощность двигателя: он может обеспечить электроэнергией небольшой город. При 102 оборотов в минуту он производит 80 млн Ватт электроэнергии. Если средняя бытовая электролампа потребляет 60 Вт, 80 миллионов Ватт вполне достаточно для 1,3 млн ламп. Если в среднестатистической квартире одновременно горит 6 осветительных ламп, двигатель будет производить достаточное количество электроэнергии, чтобы осветить 220 тыс. домовладений. Этого достаточно для обеспечения электроэнергией города с 500 тыс. населения.

Стоимость работы двигателя

Двигатель Wartsila-Sulzer RTA96 потребляет 13 тыс. литров топлива в час. Если в барреле нефти 158,76 литра, самый большой двигатель в мире потребляется 81,1 баррелей нефти в час. Если цена на нефть составляет $67/баррель на мировых рынках нефти, то стоимость 1 часа работы двигателя с точки зрения расхода топлива будет составлять $5,4 тыс. в час.

Поршни