WSPÓŁPRACA SILNIKA

WSPÓŁPRACA SILNIKA

GŁÓWNEGO Z PĘDNIKIEM

GŁÓWNEGO Z PĘDNIKIEM

ZMIANA MOCY I MOMENTU DLA SILNIKA DLA RÓZNYCH

ZMIANA MOCY I MOMENTU DLA SILNIKA DLA RÓZNYCH

WARUNKACH PŁYWANIA

WARUNKACH PŁYWANIA

•

pkt współpracy

pkt współpracy

przy pływaniu z

przy pływaniu z

ustaloną

prędkością

dla

ustaloną

prędkością

dla

nominalnych

warunków

nominalnych

warunków

jest

jest

określony przez punkt

określony przez punkt

A

A

w którym

w którym

nominalna charakterystyka śruby

nominalna charakterystyka śruby

i

i

ograniczająca

charakterystyka

ograniczająca

charakterystyka

silnika się przecinają

silnika się przecinają

:

:

Мен = Мв = 100%

Мен = Мв = 100%

Р = Рен = 100%

Р = Рен = 100%

N

N

ен =

ен =

N

N

в = 100%

в = 100%

n = n

n = n

н = 100%

н = 100%

•

Przy pływaniu pod balastem z

Przy pływaniu pod balastem z

częstotliwością rotacji śruby

częstotliwością rotacji śruby

nx >

nx >

nн

nн

moment oporu ruchu okrętu

moment oporu ruchu okrętu

Мв

Мв

przybiera wartości mniejsze

przybiera wartości mniejsze

M

M

ен

ен

(

(

punkt krzywej

punkt krzywej

С1

С1

)

)

1. Charakterystyka układu napędu
silnika diesela - FPP w zależności od
różnych

warunków

operacyjnych

okrętu

•

Obszar leżący po prawej stronie

Obszar leżący po prawej stronie

wartości śruby

wartości śruby

II

II

,

,

jest

jest

obszarem pracy

obszarem pracy

w których otrzymujemy najlepsze warunki

w których otrzymujemy najlepsze warunki

działania dla silnika

działania dla silnika

diesel

diesel

a

a

.

.

•

Podczas ruchu okrętu

Podczas ruchu okrętu

pod fale i wiatr

pod fale i wiatr

,

,

w warunkach

w warunkach

zlodzenia

zlodzenia

,

,

podczas holowania i

podczas holowania i

w przypadkach awarii

w przypadkach awarii

relatywna wartość oddziaływania wody ze śrubą

relatywna wartość oddziaływania wody ze śrubą

maleje

maleje

.

.

К1

К1

i

i

К2

К2

(

(

współczynnik nacisku i momentu

współczynnik nacisku i momentu

)

)

rosną

rosną

,

,

w

w

konsekwencji

konsekwencji

Мв

Мв

rośnie wraz z

rośnie wraz z

Mен

Mен

(

(

punkt

punkt

В1

В1

,

,

krzywa

krzywa

I

I

).

).

•

Cechą silników

Cechą silników

diesel

diesel

a jest, że dla nieznacznego wzrostu

a jest, że dla nieznacznego wzrostu

doprowadzanego paliwa otrzymujemy przyrost mocy

doprowadzanego paliwa otrzymujemy przyrost mocy

silnika

silnika

dla

elementów

obrotowych

co

nie

współgra

z

dla

elementów

obrotowych

co

nie

współgra

z

zapotrzebowaniem

zapotrzebowaniem

,

,

zwiększa się mechaniczne obciążenie

zwiększa się mechaniczne obciążenie

na częściach

na częściach

ruchomych oraz na łożyskach wału korbowego

ruchomych oraz na łożyskach wału korbowego

umieszczonych w obudowie

umieszczonych w obudowie

.

.

•

Obszar znajdujący się po

Obszar znajdujący się po

lewej stronie

lewej stronie

krzywej nominalnej

krzywej nominalnej

śruby charakterystyka II

śruby charakterystyka II

,

,

odnosi się do warunków w których

odnosi się do warunków w których

długotrwała praca

długotrwała praca

nie powinna się zdarzyć

nie powinna się zdarzyć

ze względu na

ze względu na

możliwość wystąpienia

możliwość wystąpienia

uszkodzenia

uszkodzenia

siłowni

siłowni

,

,

wzrost

wzrost

prawdopodobieństwa awarii

prawdopodobieństwa awarii

i tym samym zwiększone

i tym samym zwiększone

zużycie

zużycie

.

.

PRZECIĄŻENIE SILNIKA

PRZECIĄŻENIE SILNIKA

DIESEL

DIESEL

A

A

PODCZAS

PODCZAS

PRACY NA UWIĘZI

PRACY NA UWIĘZI

•

Zbliżone modele do uwięzi

Zbliżone modele do uwięzi

–

–

ruszanie z miejsca

ruszanie z miejsca

,

,

cofanie

cofanie

,

,

ugrzęźnięcie

ugrzęźnięcie

,

,

holowanie

holowanie

.

.

•

Na wykresie

Na wykresie

2

2

charakterystyka śruby względem

charakterystyka śruby względem

mocy nominalnej

mocy nominalnej

(

(

krzywa

krzywa

1

1

)

)

oraz praca na

oraz praca na

uwięzi dla dwóch śrub

uwięzi dla dwóch śrub

,

,

znacząca różnica w

znacząca różnica w

charakterystykach

charakterystykach

(

(

krzywa

krzywa

2

2

,

,

3

3

).

).

•

Największa częstotliwość rotacji

Największa częstotliwość rotacji

(

(

punkt

punkt

B

B

,

,

В1

В1

)

)

lub

lub

wskaźnik

wskaźnik

nadmiaru powietrza

nadmiaru powietrza

(

(

punkt

punkt

C

C

,

,

С1

С1

)

)

•

Największa częstotliwość rotacji silnika

Największa częstotliwość rotacji silnika

diesel

diesel

a

a

jest określona z równania: jeżeli

jest określona z równania: jeżeli

М

М

1

1

=

=

M

M

n

n

,

,

•

n

n

1

1

=

=

n

n

n

n

•

K

K

2A

2A

i

i

K

K

2B

2B

–

–

wielkości momentu śruby

wielkości momentu śruby

zgodnie z

zgodnie z

punktem

punktem

A

A

i

i

B

B

(

(

C

C

).

).

•

Napór na uwięź

Napór na uwięź

Р

Р

1

1

wzrasta do wartości

wzrasta do wartości

nominalnej wartości mocy w całości przebiegu

nominalnej wartości mocy w całości przebiegu

Р

Р

n

n

o

częstotliwości

rotacji

określonej

przez

o

częstotliwości

rotacji

określonej

przez

proporcje: zakładając

proporcje: zakładając

Р

Р

1

1

= Р

= Р

n

n

definiujemy ją jako

definiujemy ją jako

•

n

n

1

1

=

=

n

n

n

n

•

K

K

1

1

A

A

a

a

nd

nd

K

K

1

1

B

B

–

–

czynnik naporu

czynnik naporu

śruby

śruby

w punktach

w punktach

A

A

i

i

B

B

(

(

C

C

).

).

A

n

1

n

n

n

(100%)

2. Charakterystyka zespołu
pędnika i silnika diesela - FPP
na uwięzi

PRZECIĄŻENIE SILNIKA

PRZECIĄŻENIE SILNIKA

DIESEL

DIESEL

A

A

DLA INSTALACJI

DLA INSTALACJI

WIELO WAŁOWEJ I WIELO

WIELO WAŁOWEJ I WIELO

SILNIKOWEJ

SILNIKOWEJ

3. Charakterystyka
pędnika w układzie z
silnikiem diesela - FPP w
systemie jedno watowym,
jeden silnik (a) oraz w
systemie dwu wałowym i
dwu silnikowy (b)

•

Jeden silnik diesela w bezpośredniej pracy dla śruby nie może zostać wykorzystany posiada duży

Jeden silnik diesela w bezpośredniej pracy dla śruby nie może zostać wykorzystany posiada duży

zapas mocy

zapas mocy

ME.

ME.

Dla częstotliwości rotacji śruby

Dla częstotliwości rotacji śruby

nx

nx

(

(

punkt

punkt

Bx

Bx

)

)

silnik diesela jest nie w pełni

silnik diesela jest nie w pełni

obciążony

obciążony

:

:

N

N

изб

изб

=

=

N

N

дх

дх

–

–

N

N

вх

вх

•

Mniejsze obciążenie silnika

Mniejsze obciążenie silnika

diesel

diesel

a

a

wpływa niekorzystnie na czynniki ekonomiczne instalacji

wpływa niekorzystnie na czynniki ekonomiczne instalacji

podczas pracy

podczas pracy

dla dolnej wartości prędkości

dla dolnej wartości prędkości

poruszania

poruszania

i stabilności pracy silnika

i stabilności pracy silnika

(

(

zwłaszcza dla

zwłaszcza dla

małych wartości częstotliwości rotacji

małych wartości częstotliwości rotacji

).

).

•

Dużo większa sprawność dla układów silnika z jednym wałem

Dużo większa sprawność dla układów silnika z jednym wałem

. (

. (

3

3

)

)

.

.

•

Rozkładów

Rozkładów

B, C, D

B, C, D

otrzymujemy

otrzymujemy

przy rozłączeniu silników znajdujących się w układzie jeden za

przy rozłączeniu silników znajdujących się w układzie jeden za

drugim

drugim

.

.

•

Dla układu kilku śrub

Dla układu kilku śrub

,

,

podczas wyłączania niektórych z nich, powodują one

podczas wyłączania niektórych z nich, powodują one

opór opływowy

opór opływowy

,

,

co

co

można zredukować poprzez umożliwienie im

można zredukować poprzez umożliwienie im

swobodnej rotacji

swobodnej rotacji

.

.

•

W instalacji dwu wałowej,

W instalacji dwu wałowej,

jeżeli jeden z silników jest odłączony

jeżeli jeden z silników jest odłączony

,

,

pracująca śruba

pracująca śruba

staje się cięższa

staje się cięższa

(

(

krzywa

krzywa

II)

II)

,

,

w konsekwencji spada prędkość rotacyjna

w konsekwencji spada prędkość rotacyjna

(

(

С1

С1

),

),

lub

lub

(

(

D1

D1

)

)

dla pracy dla jednego silnika

dla pracy dla jednego silnika

.

.

a)

b)

PRACA DLA SILNIKA

PRACA DLA SILNIKA

DIESEL

DIESEL

A Z

A Z

HYDROTRANSFORMATOREM

HYDROTRANSFORMATOREM

4. Charakterystyka układu hydro
transformator i silnik diesela - FPP

•

Zastosowanie

Zastosowanie

-

-

dla

lodołamaczy

dla

lodołamaczy

,

,

holowników

holowników

z wysokoobrotowymi nie

z wysokoobrotowymi nie

rewersyjnymi

silnikami

diesela

rewersyjnymi

silnikami

diesela

połączonyMI za pomocą przekładni

połączonyMI za pomocą przekładni

.

.

•

Zalety

Zalety

-

-

wysoka

wysoka

wydajność

wydajność

,

,

wysokie

wysokie

zanurzenie

zanurzenie

,

,

możliwość

możliwość

odzysku mocy

odzysku mocy

do

do

80 - 85 %,

80 - 85 %,

niezależne sterowanie

niezależne sterowanie

śrubą

śrubą

bez wpływu na silnik

bez wpływu na silnik

.

.

•

(

(

rys

rys

4).

4).

Krzywe

Krzywe

1,2,3

1,2,3

-

-

charakterystyka

charakterystyka

śruby dla pracy z czterema

śruby dla pracy z czterema

,

,

dwoma

dwoma

albo jednym silnikiem diesela

albo jednym silnikiem diesela

;

;

4

4

ograniczona charakterystyka silnika

ograniczona charakterystyka silnika

diesela dla momentu

diesela dla momentu

;

;

5

5

zmiana

zmiana

momentu śruby

momentu śruby

;

;

6

6

zmiana sporawości

zmiana sporawości

hydrotransformatora

hydrotransformatora

;

;

7

7

zmiana

zmiana

sprawność

płynnego

koła

sprawność

płynnego

koła

zamachowego

zamachowego

.

.

•

Dla

Dla

wyłączonych

wyłączonych

dwóch z trzech silników diesela

dwóch z trzech silników diesela

śruba

śruba

w zależności od pracy silnika

w zależności od pracy silnika

diesela

diesela

staje się cięższa

staje się cięższa

.

.

•

Poprzez średnią z hydrotransformatora możliwe jest otrzymanie niektórych

współczynników, jak dla transformatora elektrycznego, ale w mniejszym stopniu (punkt

B

). Dla dwu lub jednego pracującego silnika diesela w kolejności punkty

C

i

D

,

znajdujące się ponad

E

i

F.

M

2

,

M

1

PRZECIĄŻENIE SILNIKA DIESELA

PRZECIĄŻENIE SILNIKA DIESELA

DLA BIEGU WSTECZ

DLA BIEGU WSTECZ

•

Podczas uruchamiania biegu wstecz,

Podczas uruchamiania biegu wstecz,

czas na

czas na

zastąpienie

przeciw

strumienia

wody

zastąpienie

przeciw

strumienia

wody

padających na łopaty śruby

padających na łopaty śruby

należy uwzględnić

należy uwzględnić

podczas rozpatrywania momentu rotacyjnego

podczas rozpatrywania momentu rotacyjnego

.

.

•

Charakterystyki śruby i silnika diesela dla

Charakterystyki śruby i silnika diesela dla

biegu wstecz przedstawia

biegu wstecz przedstawia

rys

rys

5.

5.

Bieg wstecz

Bieg wstecz

zaczyna się przy odciążonym silniku

zaczyna się przy odciążonym silniku

,

,

odcięty

odcięty

dopływ

paliwa

dopływ

paliwa

.

.

Następuje

spadek

Następuje

spadek

częstotliwości obracania śruby

częstotliwości obracania śruby

(

(

punkt

punkt

1,2),

1,2),

z

z

powodu

bezwładności

prędkość

statku

powodu

bezwładności

prędkość

statku

prędkość

pozostaje

niezmienna

prędkość

pozostaje

niezmienna

.

.

Śruba

Śruba

zaczyna pracę pod wpływem siły naporu

zaczyna pracę pod wpływem siły naporu

wody

wody

,

,

nie przechodzi jeszcze do funkcji

nie przechodzi jeszcze do funkcji

turbinowej ( punkt

turbinowej ( punkt

3).

3).

5. Charakterystyka układu pędnik
silnik diesela - FPP dla biegu
wstecz.

Mвт = Мтр = Мм.п.в. +
Мм.п.д.

Мм.п.в.

– moment narastający ze strat mechanicznych (tarcia) w linii wału,

Мм.п.д.

– moment pochłonięty przez rotacje silnika diesela po odcięciu paliwa

Mвт

– moment (obrotowy) pędnika w układzie turbinowym

Мтр

– moment tarcia

•

Aby zredukować czas niesprawności statku, stąd

Aby zredukować czas niesprawności statku, stąd

zmniejszyć okres używalności,

zmniejszyć okres używalności,

cylindry

cylindry

w silniku

w silniku

diesel

diesel

a

a

powinny jak najdłużej odpierać napór

powinny jak najdłużej odpierać napór

powietrza

powietrza

,

,

nie powodując istotnego opóźnienia

nie powodując istotnego opóźnienia

okrętu

okrętu

.

.

•

Moment skręcenia śruby

Moment skręcenia śruby

Mв

Mв

zmienia się na krzywej

zmienia się na krzywej

3-4-5

3-4-5

.

.

•

Na starcie silnika diesela

Na starcie silnika diesela

i wytworzenia ciągu przez

i wytworzenia ciągu przez

śrubę

śrubę

cofanie okrętu jest szybko zneutralizowane

cofanie okrętu jest szybko zneutralizowane

przez kurs w przód

przez kurs w przód

i po całkowitym zatrzymaniu

i po całkowitym zatrzymaniu

okrętu

następuje

rozproszenie

okrętu

następuje

rozproszenie

na

boki

na

boki

.

.

Maksymalny

Maksymalny

moment

moment

Мв

Мв

występuje w punkcie

występuje w punkcie

4

4

.

.

•

Najbardziej efektywne cofanie

Najbardziej efektywne cofanie

ma miejsce przy

ma miejsce przy

przeciwnie skierowanym wietrze

przeciwnie skierowanym wietrze

n = (0,3 - 0,4) n

n = (0,3 - 0,4) n

н

н

.

.

Dlatego też bieg wsteczny jest zazwyczaj

Dlatego też bieg wsteczny jest zazwyczaj

konstruowany dla najniższego biegu okrętu

konstruowany dla najniższego biegu okrętu

aby

aby

uniknąć

przyrostu

ciśnienia

uniknąć

przyrostu

ciśnienia

do

wartości

do

wartości

niebezpiecznych dla cylindrów silnika

niebezpiecznych dla cylindrów silnika

.

.

OBCIĄŻENIE SILNIKA DIESELA

OBCIĄŻENIE SILNIKA DIESELA

PODCZAS SKRĘTÓW

PODCZAS SKRĘTÓW

•

Skręcenie kursu okrętu następuje po

Skręcenie kursu okrętu następuje po

okręgu

okręgu

.

.

Siła czołowa

Siła czołowa

związana z

związana z

oporem ruchu rośnie

oporem ruchu rośnie

i

i

działa łamiąco

działa łamiąco

na okręt

na okręt

co redukuje prędkość

co redukuje prędkość

poruszania

poruszania

,

,

siła

na

przekroju

siła

na

przekroju

poprzecznym zanika na krawędziach

poprzecznym zanika na krawędziach

rufy

rufy

,

,

na dziób działa

na dziób działa

większy opór

większy opór

niż

niż

odpowiada prędkości danego ruchu

odpowiada prędkości danego ruchu

.

.

Od momentu

Od momentu

całkowitego zawrócenia

całkowitego zawrócenia

prędkość okrętu spadnie

prędkość okrętu spadnie

o

o

30-50%

30-50%

,

,

środek

ciężkości

środek

ciężkości

(

(

ЦТ

ЦТ

)

)

zostanie

zostanie

wyrzucony na zewnętrzną część

wyrzucony na zewnętrzną część

krzywej

krzywej

obrotu,

obrotu,

co prowadzi do

co prowadzi do

wyniesienia na zewnętrzną ostateczną

wyniesienia na zewnętrzną ostateczną

krawędź

krawędź

na zewnętrznej części i

na zewnętrznej części i

do

do

listy występowania

listy występowania

n

n

a

a

zewnętrznej

zewnętrznej

burcie

burcie

(

(

przerywana

przerywana

6

6

)

)

6. Przeciążenie silnika diesela
podczas skrętów.

•

Po skręcie o 90-110º środek wypadkowy wszystkich sił oporu ruchu (

О

)

przesunie się do części dziobowej dla ЦТ i moment sił hydro mechanicznych
skoncentrowanych w tym punkcie będzie przeciwwagą. Dalszy ruch okrętu

ЦТ

po okręgu będzie występował do ustalenia rogu dryfującego zgodnie z

prędkością poruszania.

• Jak opór ruchu okrętu

C

dryfuje bardziej niż przy ruchu prostoliniowym, te

same częstotliwości rotacji pracy modułu śruby będą charakteryzowane przez
mniejszy krok

λр

i znaczne wielkości czynników nacisku

k1

i momentu

k2

.

•

Na rys 6

Na rys 6

,

,

krzywe charakteryzujące

krzywe charakteryzujące

przeciążenie silnika

przeciążenie silnika

dla

dla

skrętu

okrętu

o

podwójnej

śrubie

skrętu

okrętu

o

podwójnej

śrubie

.

.

Z

rozkładu

Z

rozkładu

zauważamy

zauważamy

inercje

śruby

inercje

śruby

(

(

krzywa

krzywa

1),

1),

zauważamy

że

zauważamy

że

wewnętrzny silnik diesela pracuje na znacznym

wewnętrzny silnik diesela pracuje na znacznym

przeciążeniu w

przeciążeniu w

porównaniu

porównaniu

z silnikiem

z silnikiem

o zewnętrznej śruby

o zewnętrznej śruby

.

.

•

Zewnętrznego koła skrętu zostaje osiągnięte

Zewnętrznego koła skrętu zostaje osiągnięte

w momencie gdy

w momencie gdy

okręt skręca o

okręt skręca o

40º (

40º (

krzywa

krzywa

2).

2).

Wzrost przeciążenia

Wzrost przeciążenia

silnika

silnika

diesela

diesela

jest osiągalny przez redukcje częstotliwości swojej

jest osiągalny przez redukcje częstotliwości swojej

rotacji

rotacji

(

(

krzywa

krzywa

3).

3).

•

Przez moment

Przez moment

ustalonego obrotu

ustalonego obrotu

przeciążenie osiągnie średnio

przeciążenie osiągnie średnio

dla wewnętrznego silnika

dla wewnętrznego silnika

20%,

20%,

dla zewnętrznego

dla zewnętrznego

10%

10%

i

i

czyli

czyli

średnio

średnio

15

15

%

%

mocy początkowej

mocy początkowej

każdy

każdy

.

.

•

Tak więc

Tak więc

,

,

skręcanie okrętem

skręcanie okrętem

nawet dla najniższych

nawet dla najniższych

częstotliwości

częstotliwości

silnika diesela

silnika diesela

prowadzi do przeciążenia w

prowadzi do przeciążenia w

przypadku pracy pod charakterystyką zewnętrzną

przypadku pracy pod charakterystyką zewnętrzną

.

.

Dla silników

Dla silników

diesela

diesela

z podwyższonym

z podwyższonym

stopniem sprężania

stopniem sprężania

długa praca w

długa praca w

takim trybie

takim trybie

nie jest przewidziana

nie jest przewidziana

w przypadku uniknięcia

w przypadku uniknięcia

spadku przyspieszenia

spadku przyspieszenia

.

.

Zazwyczaj w trybie

Zazwyczaj w trybie

skręcania statku

skręcania statku

częstotliwość rotacji

częstotliwość rotacji

głównego silnika diesela

głównego silnika diesela

spada do

spada do

poziomu, który zapewnia funkcjonowanie przy normalnych

poziomu, który zapewnia funkcjonowanie przy normalnych

warunkach przeciążenia

warunkach przeciążenia

.

.

INSTALACJE Z TURBINAMI

INSTALACJE Z TURBINAMI

GAZOWYMI I PAROWYMI

GAZOWYMI I PAROWYMI

7. Charakterystyka układu turbiny
i

pędnika-

przenoszenie

mechaniczne - FPP pod różnymi
warunkami zewnętrznymi.

•

Zmiana mocy

Zmiana mocy

i momentu turbiny

i momentu turbiny

pod różnymi

pod różnymi

warunkami pływania okrętu

warunkami pływania okrętu

.

.

Jeżeli silnik

Jeżeli silnik

diesela przy stałym dostarczaniu paliwa

diesela przy stałym dostarczaniu paliwa

w

w

cyklu występowania stałego momentu rotacji

cyklu występowania stałego momentu rotacji

t

t

urbina parowa

urbina parowa

i wolna

i wolna

turbina gazowa

turbina gazowa

przy

przy

stałym koszcie pracy

stałym koszcie pracy

kadłuba

kadłuba

dostarcza stałą

dostarcza stałą

moc

moc

.

.

•

Na rys 7

Na rys 7

zewnętrzne charakterystyki

zewnętrzne charakterystyki

turbiny

turbiny

parowej

parowej

są połączone w maksimum

są połączone w maksimum

5,

5,

nominalnie

nominalnie

4,

4,

częściowo

częściowo

3

3

i w minimum

i w minimum

1

1

.

.

Ekspansja pary

Ekspansja pary

i charakterystyka śruby

i charakterystyka śruby

I - IV

I - IV

dla różnych warunków

dla różnych warunków

operacyjnych dla

operacyjnych dla

okrętu

okrętu

.

.

Punkt

Punkt

- A –

- A –

tryb wolnego kursu

tryb wolnego kursu

z

z

ustaloną prędkością

ustaloną prędkością

vs

vs

,

,

odpowiadający

odpowiadający

częstotliwości

częstotliwości

obracającej śruby

obracającej śruby

n

n

н

н

.

.

•

Ze sprowadzonego rozkładu

Ze sprowadzonego rozkładu

otrzymujemy

otrzymujemy

,

,

że

że

przy rosnącym oporze ruch okrętu

przy rosnącym oporze ruch okrętu

(

(

krzywa

krzywa

I,

I,

II

II

,

,

punkty

punkty

B, D

B, D

),

),

moment skrętny

moment skrętny

osiągnięty

osiągnięty

przez turbinę

przez turbinę

wzrasta

wzrasta

(

(

МШВ

МШВ

>

>

МВ

МВ

> МА

> МА

),

),

zauważamy że turbina posiada zdolność do

zauważamy że turbina posiada zdolność do

samoregulacji

samoregulacji

,

,

automatyczny wzrost

automatyczny wzrost

wywołany momentem skrętnym

wywołany momentem skrętnym

podczas

podczas

hamowania obracającej śruby

hamowania obracającej śruby

.

.

•

Stąd

Stąd

,

,

instalacje turbinowe posiadają więcej

instalacje turbinowe posiadają więcej

korzyści

korzyści

charakterystyk trakcyjnych

charakterystyk trakcyjnych

,

,

niż diesel

niż diesel

z

z

bezpośrednią redukcją mocy

bezpośrednią redukcją mocy

odnośnie do

odnośnie do

FPP

FPP

.

.

•

Obszar pracy wspólnej

Obszar pracy wspólnej

FPP

FPP

i turbiny

i turbiny

rys

rys

7

7

jest

jest

pokazany przez obszar zakreskowany.

pokazany przez obszar zakreskowany.

•

Spadek oporu ruchu statku

Spadek oporu ruchu statku

,

,

na przykład podczas kursu z balastem

na przykład podczas kursu z balastem

,

,

napędzany

napędzany

turbiną z momentem mocy n

turbiną z momentem mocy n

,

,

spada

spada

(

(

krzywa

krzywa

IV

IV

,

,

punkt

punkt

C

C

),

),

ale wzrasta

ale wzrasta

częstotliwość obrotów

częstotliwość obrotów

śruby

śruby

,

,

podczas gdy dla silnika diesela

podczas gdy dla silnika diesela

w

w

М

М

ен

ен

= const

= const

wydajność rośnie

wydajność rośnie

Rys 7.

1. Minimalne przeciążenie turbiny (

krzywa 1

),

dostarczana stała rotacja dla systemu.

2. Dla ustalonego wydatku pary (

krzywa 4

) turbina

może zostać przeciążona jedynie dla częstotliwości
rotacji.

3. Dopuszczalne obciążenie turbiny można otrzymać

poprzez zwiększenie ekspansji pary (

krzywa 5

).

n

н

n

мax

n

тв

•Stąd,

instalacje

turbinowe

posiadają

zdolność do samoregulacji, co więcej
posiada

korzystniejsze

przebiegi

charakterystyk; początkowe przeciążenia
mogą zostać łagodniej

ustabilizowane

w

szerokiej częstotliwości obrotowej turbiny.

• Optymalna częstotliwość rotacji
swobodnej zespołu turbiny oraz hydropłata
wirnika zazwyczaj pokrywają się dla okrętu
(rys 8, punkt A).

• Optymalne wartości współczynnika
sprawności turbiny, są pokazane przez
zakreskowane pole.

8. Charakterystyka układu GT i pędnika -
FPP dla hydropłata

1 – wymagana moc do napędzenia
FPP
2 – dostępna optymalna moc GT

BIEG WSTRECZNY DLA

BIEG WSTRECZNY DLA

INSTALACJI TURBINOWYCH

INSTALACJI TURBINOWYCH

.

.

9. Charakterystyka układu turbina
pędnik - FPP dla biegu wstecz.

•

Wsteczny

bieg

dla

instalacji

Wsteczny

bieg

dla

instalacji

turbinowych

turbinowych

jest

zazwyczaj

jest

zazwyczaj

rozwiązywany

przez

turbinę

rozwiązywany

przez

turbinę

średniego ciśnienia

średniego ciśnienia

ze wstecznym

ze wstecznym

umieszczeniem w przypadku

umieszczeniem w przypadku

TLP

TLP

(

(

część

turbiny

z

niskim

część

turbiny

z

niskim

ciśnieniem

ciśnieniem

).

).

•

Proces cofania okrętu

Proces cofania okrętu

przez

przez

STI

STI

(

(

instalacje turbiny parowej

instalacje turbiny parowej

) (

) (

rys

rys

9)

9)

jest podobny do procesu

jest podobny do procesu

cofania z

cofania z

instalacją silnika

instalacją silnika

DI (

DI (

instalacja

instalacja

diesela

diesela

).

).

W przypadku hamowania

W przypadku hamowania

awaryjnego

awaryjnego

lub zatrzymywania

lub zatrzymywania

okrętu

okrętu

zawór

bocznikowy

zawór

bocznikowy

zaopatrujący w parę

zaopatrujący w parę

FST (

FST (

turbina

turbina

ruchu w przód

ruchu w przód

)

)

jest zamykany,

jest zamykany,

a

a

para jest kierowana do

para jest kierowana do

BST

BST

(

(

turbina wsteczna

turbina wsteczna

) (

) (

przeciw para

przeciw para

).

).

•

W rzeczywistości trochę czasu zabiera

W rzeczywistości trochę czasu zabiera

omówiony wcześniej proces

omówiony wcześniej proces

(5-10

(5-10

sek

sek

)

)

podczas którego częstotliwość rotacji

podczas którego częstotliwość rotacji

śruby maleje

śruby maleje

(

(

punkt

punkt

I

I

). Zmiana momentu

). Zmiana momentu

BST

BST

ze śrubą

ze śrubą

będzie warunkowo

będzie warunkowo

reprezentowana przez

reprezentowana przez

linie

linie

аbс

аbс

.

.

Stąd w punkcie

Stąd w punkcie

c

c

zamykający

zamykający

zawór

zawór

cofania będzie otwarty całkowicie

cofania będzie otwarty całkowicie

.

.

Obroty śruby maleją

Obroty śruby maleją

by

by

sprawdzić wpływ momentu

sprawdzić wpływ momentu

BST,

BST,

moment sił

moment sił

tarcia układu

tarcia układu

(

(

punkt

punkt

3)

3)

i moment pracującej śruby

i moment pracującej śruby

w układzie z kołem wodnym

w układzie z kołem wodnym

.

.

Jak

Jak

suma pierwszych dwóch momentów

suma pierwszych dwóch momentów

,

,

hamuje okręt

hamuje okręt

,

,

wzrost

wzrost

trzeciego

trzeciego

rozpocznie hamowanie

rozpocznie hamowanie

(

(

proces

proces

1-2-3-4-5

1-2-3-4-5

),

),

i po

i po

całkowitym zatrzymaniu

całkowitym zatrzymaniu

(

(

punkt

punkt

5

5

)

)

zacznie obracanie w przeciwną

zacznie obracanie w przeciwną

stronę

stronę

.

.

Na stronie

Na stronie

2-5

2-5

BST

BST

pracuje w układzie z przeciw parą

pracuje w układzie z przeciw parą

i

i

okręt jest

okręt jest

hamowany

hamowany

wstępnie

wstępnie

przez

przez

siłę

siłę

oporu ruchowego wody

oporu ruchowego wody

.

.

B

B

moment zatrzymania śruby

moment zatrzymania śruby

jest wymuszony przez moment

jest wymuszony przez moment

0-5

0-5

siły hydrodynamicznej

siły hydrodynamicznej

i moment przewyższa

i moment przewyższa

d

d

0

0

BST.

BST.

Stąd okręt

Stąd okręt

poprzez bezwładność kontynuuje ruch w przód

poprzez bezwładność kontynuuje ruch w przód

,

,

nie nastąpi jeszcze

nie nastąpi jeszcze

moment równowagi

moment równowagi

w punkcie

w punkcie

6

6

przecinającym charakterystykę

przecinającym charakterystykę

śruby

śruby

i charakterystykę

i charakterystykę

BST.

BST.

Pełne zatrzymanie okrętu nastąpi

Pełne zatrzymanie okrętu nastąpi

w

w

punkcie

punkcie

e

e

w którym przetną się charakterystyki

w którym przetną się charakterystyki

BST

BST

i

i

charakterystyka uwięzionej śruby

charakterystyka uwięzionej śruby

.

.

W tedy okręt zacznie się

W tedy okręt zacznie się

poruszać wstecz

poruszać wstecz

,

,

i nie ma tu potrzeby zamykania zaworu

i nie ma tu potrzeby zamykania zaworu

BST.

BST.

INSTALACJA KOMBINOWANA

INSTALACJA KOMBINOWANA

10. Charakterystyka układu kombinowanego
STE- SILNIK DIESELA -FPP.

• W procesie zwiększonego oporu wody ruchliwość
okrętu, częstotliwość rotacji pędnika zmienia się na
linii

A

2

В

2

. Punkt

В

2

na krzywej

II

odnosi się do pracy

dwóch silników diesla w trybie holowania. Dla niskich
prędkości okrętu pracuje jeden silnik diesla (punkt

‘

А

2

i

‘

В

2

) na

krzywej 5

.

•

Podczas wyłączania silnika diesla i przejścia na napęd turbinowy STE osiągający moc

nominalną

Nт.н

.

I moment

Мт.н

. (krzywa

I

), częstotliwość rotacji pędnika wzrośnie do

nА1

i punkt pracy zespołu STE- przenoszony – napęd przybiera

Al

i

В1

.

• Stąd moc instalacji wzrasta do wartości

Nен = Nт.н. + 2Nд.н

.

(krzywa

1

), a

prędkość rotacji pędnika do

nA

. W takim przypadku punkt pracy układu STE – silnik

diesla - przekazuje – pędnik będzie w punkcie

A

dla kursu okrętu przy spokojnej wodzie i

punkt

B

dla układu na uwięzi. Praca STE z jednym silnikiem diesela jest określona przez

punkt

A’

i

B ’

(krzywa 2).

•

Współpraca silnika diesela z

Współpraca silnika diesela z

STE

STE

(

(

turbina parowa

turbina parowa

)

)

dla

dla

FPP

FPP

.

.

Rozważymy wspólną pracę dla

Rozważymy wspólną pracę dla

FPP

FPP

układu zawierającego dwa

układu zawierającego dwa

średnio obrotowe silniki diesela

średnio obrotowe silniki diesela

równej mocy i przyspieszoną

równej mocy i przyspieszoną

STE

STE

.

.

•

Charakterystyka kombinatu

Charakterystyka kombinatu

M

M

=

=

f (

f (

n

n

)

)

i

i

N

N

=

=

f (

f (

n

n

)

)

taką kombinację

taką kombinację

silnika diesela i turbiny gazowej

silnika diesela i turbiny gazowej

ilustruje

ilustruje

rys

rys

10

10

.

.

Dla małych i

Dla małych i

średnich kursów

średnich kursów

przy pracy obu

przy pracy obu

silników

diesela

silników

diesela

rozwijając

rozwijając

nominalną

nominalną

moc

moc

2Nд.н

2Nд.н

.,

.,

punkt

punkt

А2

А2

na skrzyżowaniu charakterystyk

na skrzyżowaniu charakterystyk

w wolnej wodzie

w wolnej wodzie

I

I

i ograniczając

i ograniczając

silnik diesela

silnik diesela

4

4

będzie punktem

będzie punktem

pracy

pracy

.

.

WSPÓŁPRACA SILNIKA

WSPÓŁPRACA SILNIKA

DIESLA

DIESLA

I

I

MEE

MEE

STAŁEGO

STAŁEGO

PRĄDU

PRĄDU

FPP

FPP

11. Charakterystyka układu silnika
diesela - МЕЕ stałego prądu – FPP i
pędnika.

• Jeżeli silnik diesla jest niepołączony, MEE pracuje w zakresie układu

D - Е

(krzywa 3). W razie potrzeby częstotliwość rotacji śruby dla pracy jednego MEE
można otrzymać wartości poniżej minimalnej

n

к

, wykorzystując do pracy silnik

diesla.

• Przy jednoczesnej pracy silnika
diesla i MEE (główny agregat
prądotwórczy) instalacja osiąga moc
(

N

ен

+Р

д.н

.

) i moment całkowity

(

М

ен

+ М

д

), określony przez krzywą

1

. W takim przypadku punkt pracy

układu silnik diesla - przekazanie -
MEE – napęd będzie się znajdować
w punkcie

A

dla kursu okrętu w

spokojnej wodzie (krzywa I), i punkt

C

dla układu na uwięzi (krzywa II).

Moc silnika diesela z obciążeniem
śruby

jest

opisane

spadkową

charakterystyką

A

1

do punktu

F

,

moc MEE pozostaje stała równa

Р

д.н

.

Jeżeli MEE jest odłączony od wału,
główny silnik diesela pracuje w
zakresie układu

B - G

. Stąd

minimalna

stała

częstotliwość

rotacji wynosić będzie

n

к

.

SPECYFICZNA PRACA

SPECYFICZNA PRACA

SILNIKÓW OKRĘTOWYCH Z

SILNIKÓW OKRĘTOWYCH Z

CPP

CPP

12. Charakterystyka CPP

•

Prędkość poruszania się okrętu zaopatrzonego w

Prędkość poruszania się okrętu zaopatrzonego w

CPP,

CPP,

jest

jest

określona w dwa parametry

określona w dwa parametry

:

:

częstotliwości rotacji

częstotliwości rotacji

i

i

skoku śruby

skoku śruby

.

.

Dlatego na każdym płacie

Dlatego na każdym płacie

N - n

N - n

każdej

każdej

prędkości poruszania okrętu

prędkości poruszania okrętu

wzbudza się nie w punkcie

wzbudza się nie w punkcie

,

,

jak

jak

FPP,

FPP,

ale w linii

ale w linii

1-2-3 (

1-2-3 (

rys

rys

12,).

12,).

•

Stosowalność

Stosowalność

CPP

CPP

pozwala na wykorzystanie go w każdych warunkach

pozwala na wykorzystanie go w każdych warunkach

:

:

•

1.

1.

Dla zapewnienia funkcjonalności głównego silnika w nominalnym

Dla zapewnienia funkcjonalności głównego silnika w nominalnym

stanie

stanie

,

,

•

2.

2.

Żeby całkowicie wykorzystać jego moc

Żeby całkowicie wykorzystać jego moc

,

,

•

3.

3.

Dla zwiększenia naporu śruby

Dla zwiększenia naporu śruby

,

,

•

4.

4.

Dla stworzenia warunków

Dla stworzenia warunków

do pracy dla minimalnych wydatków

do pracy dla minimalnych wydatków

paliwa

paliwa

.

.

•

CPP

CPP

daje szansę

daje szansę

do pracy bez termicznych i mechanicznych obciążeń

do pracy bez termicznych i mechanicznych obciążeń

silnika

silnika

w trakcie rejsu

w trakcie rejsu

c

c

jako holownik

jako holownik

i bez ładunku

i bez ładunku

.

.

•

Advantage

Advantage

CPP

CPP

odnośnie

odnośnie

rozbudowane

rozbudowane

ciąg

ciąg

może być używany do

może być używany do

transportu

transportu

i statkach handlowych

i statkach handlowych

dla

dla

dla redukcji strat prędkości

dla redukcji strat prędkości

podczas

podczas

kursu w sztormowej pogodzie

kursu w sztormowej pogodzie

,

,

w przypadku zanieczyszczonego zbiornika

w przypadku zanieczyszczonego zbiornika

,

,

praca na uwięzi

praca na uwięzi

i w innych przypadkach

i w innych przypadkach

zwiększonego oporu ruchu

zwiększonego oporu ruchu

.

.

•

Podczas rozruchu silnika diesela

Podczas rozruchu silnika diesela

na łopacie

na łopacie

CPP

CPP

ustawionej w pozycji

ustawionej w pozycji

zerowego kroku

zerowego kroku

który pozwala na

który pozwala na

redukcje zużycia powietrza sprężonego

redukcje zużycia powietrza sprężonego

.

.

•

Podczas ruchu

Podczas ruchu

okrętu z miejsca

okrętu z miejsca

CPP

CPP

pozwala na

pozwala na

szybsze rozwinięcie mocy

szybsze rozwinięcie mocy

nominalnej dla silnika diesela

nominalnej dla silnika diesela

i

i

i częstotliwość rotacji

i częstotliwość rotacji

,

,

tak więc szybsze

tak więc szybsze

rozpędzenie statku na krótszej drodze

rozpędzenie statku na krótszej drodze

.

.

•

CPP

CPP

pozwala na rozwinięcie prze statek

pozwala na rozwinięcie prze statek

dowolnej

dowolnej

małej prędkości wraz z

małej prędkości wraz z

zatrzymaniem

zatrzymaniem

•

Hamowanie okrętu dzięki

Hamowanie okrętu dzięki

FPP

FPP

jest przenoszone przez wsteczne

jest przenoszone przez wsteczne

ustawienie

ustawienie

skrzydeł,

skrzydeł,

podczas tego czasu

podczas tego czasu

okręt poprzez swoją bezwładność

okręt poprzez swoją bezwładność

pokonanie

pokonanie

pewna odległość

pewna odległość

.

.

•

Skręcenie skrzydeł

Skręcenie skrzydeł

CPP

CPP

z jednego skrajnego położenia w inne

z jednego skrajnego położenia w inne

zajmuje

zajmuje

znacznie mniej czasu

znacznie mniej czasu

,

,

niż proces ustawiania biegu wstecznego w

niż proces ustawiania biegu wstecznego w

maszynowni

maszynowni

i

i

i proces ten może zostać dokonany

i proces ten może zostać dokonany

bez zatrzymania

bez zatrzymania

maszyny

maszyny

uzyskujemy w ten sposób

uzyskujemy w ten sposób

dla procesu zawracania

dla procesu zawracania

zysk czasowy

zysk czasowy

(20-25 %).

(20-25 %).

Dzięki temu bezpieczeństwo rejsu znacznie wzrasta

Dzięki temu bezpieczeństwo rejsu znacznie wzrasta

.

.

WYBIÓR WŁAŚCIWEGO

WYBIÓR WŁAŚCIWEGO

CZASU NA PROJEKTOWANIE

CZASU NA PROJEKTOWANIE

FPP

FPP

13. Narastający wzrost zapotrzebowania na moc
dla ruchu tankowca c dla ustalonej prędkości jako
wynik przypadku zanieczyszczenia (na podstawie
firmy Sulzer).

• W przypadkach prób wstępnych ciągu, odpowiadającym pełnemu załadunkowi, obracająca
śruba pracująca pod charakterystyką śruby

I

, zużywa

97 % N

eн

dla nominalnej częstotliwości

obrotowej (punkt

A'

), prędkość takowca wyniosła 17,5 węzłów.

• Warunki użytkowania okrętu nie są
stałe i zależą (załadowany, pusty i pod
balastem), sposobu przewozu i warunków
hydro meteorologicznych (wiatr, falowania,
głębokości toru wodnego) lub okresu
trwania

operacji

(przypadki

zanieczyszczenia,

pogorszenie

pływalności) zależnie od ustaleń, dla zmian
oporu ruchu spowodowanych zmianami
klimatycznymi. Dlatego, jeżeli FPP jest
zaprojektowane dla trybu

N

е

= N

eн

i

n = n

н

wystąpi nieskoordynowane c ten sam silnik
diesela we wszystkich innych warunkach
pływania okrętu, dotyczących ustaleń.

• Jest możliwe być przekonanym o nim z
rozważenia rys 13, na którym dane z
testów tankowca o wypotności 70 000 т z
LSE (silnikiem niskich obrotów) firmy
Sulzer są przygotowane.
Punkt A na wykresieodnosi się

N = N

eн

=17

000

kw, n = n

н

= 121 rpm

, linia

АЕ

reprezentuje

М

ен

= const

, linia

АF

-

ograniczona

charakterystykę

silnika

diesela w termicznej i mechanicznej
intensywności.

•

Długa praca silnika diesela

Długa praca silnika diesela

firmy

firmy

Sulzer

Sulzer

jest ograniczona do obszaru

jest ograniczona do obszaru

Э

Э

zlokalizowanego pomiędzy

zlokalizowanego pomiędzy

charakterystyką śruby

charakterystyką śruby

I

I

i linią stałej częstotliwości

i linią stałej częstotliwości

rotacji

rotacji

n

n

= 103 %.

= 103 %.

Firma rozważą

Firma rozważą

,

,

że da okrętów załadowanych

że da okrętów załadowanych

z obracającą

z obracającą

śrubą

śrubą

zaprojektowaną wykorzystując wskazówki

zaprojektowaną wykorzystując wskazówki

,

,

przy średniej intensywności

przy średniej intensywności

procesu

procesu

w przypadku zanieczyszczenia i regularnego dokowania

w przypadku zanieczyszczenia i regularnego dokowania

(

(

co

co

1-1,5

1-1,5

lat

lat

)

)

charakterystyka śruby ustali się w obszarze

charakterystyka śruby ustali się w obszarze

X.

X.

•

Nominalna moc

Nominalna moc

, c

, c

którą może osiągnąć silnik diesela

którą może osiągnąć silnik diesela

przez nieokreśloly czas

przez nieokreśloly czas

,

,

jest wymagany

jest wymagany

do nie używania w normalnych operacjach i tylko w

do nie używania w normalnych operacjach i tylko w

przypadkach gdy wystąpi taka potrzeba

przypadkach gdy wystąpi taka potrzeba

(

(

zawracanie

zawracanie

,

,

pozyskanie energii

pozyskanie energii

elektrycznej

elektrycznej

,

,

itd

itd

.).

.).

•

Obliczanie pracującej śruby

Obliczanie pracującej śruby

firma dokonuje dla zaprojektowanego statku przy

firma dokonuje dla zaprojektowanego statku przy

N

N

e

e

= N

= N

эк

эк

,

,

i

i

n

n

= 102,5 %

= 102,5 %

n

n

эк

эк

.

.

•

Przeciążenie silnika diesela

Przeciążenie silnika diesela

jest wykluczone

jest wykluczone

,

,

jeśli częstotliwość rotacji

jeśli częstotliwość rotacji

przy

przy

warunkach operacyjnych

warunkach operacyjnych

które przekraczają możliwości okrętu

które przekraczają możliwości okrętu

które odnoszą

które odnoszą

się do znamionowej mocy

się do znamionowej mocy

zapewnionej przez producenta

zapewnionej przez producenta

.

.

Takie warunki są

Takie warunki są

doprowadzone

doprowadzone

,

,

jeżeli obliczenia obracającej śruby

jeżeli obliczenia obracającej śruby

wykorzystujące rozważaną

wykorzystujące rozważaną

moc

moc

zwiększona przez opór ruchu okrętu

zwiększona przez opór ruchu okrętu

z ustalona prędkością

z ustalona prędkością

v

v

s

s

,

,

do czasu

do czasu

dokowania

dokowania

,

,

np

np

∑

∑

R

R

эк

эк

= (1 + К

= (1 + К

в

в

+ К

+ К

w

w

) ∑

) ∑

R

R

чист

чист

.

.

Gdzie

Gdzie

:

:

К

К

в

в

–

–

czynnik

czynnik

uwzględniający wpływ

uwzględniający wpływ

wiatru

wiatru

i pofalowania

i pofalowania

;

;

К

К

w

w

–

–

czynnik rozważający

czynnik rozważający

wpływ

wpływ

korozji i spowodowanej przez nią uszkodzeń

korozji i spowodowanej przez nią uszkodzeń

;

;

∑

∑

R

R

чист

чист

–

–

dzielność

dzielność

morska

morska

.

.

•

Wartości czynników zależą od obszaru

Wartości czynników zależą od obszaru

pracy okrętu

pracy okrętu

.

.

Dla północnego

Dla północnego

Atlantyku

Atlantyku

,

,

К

К

в

в

>

>

К

К

w

w

.

.

Dla tropikalnych obszarów

Dla tropikalnych obszarów

К

К

w

w

>

>

К

К

в

в

DZIĘKUJ

DZIĘKUJ

Ę

Ę

ZA

ZA

UWAGĘ

UWAGĘ