Sprawność ogólną silnika określa stosunek uzyskanej mocy do strumienia energii doprowadzanej w formie ciepła a uzyskanej ze spalania paliwa.
gdzie:
Ne- moc silnika cieplnego
B – ilość spalonego paliwa [kg/s]
Wd – wartość opałowa paliwa [kJ/kg]
Sprawność napędu jest stosunkiem mocy holowania do ilości energii doprowadzonej w paliwie.
- moc holowania
gdzie:
R – iloczyn oporu statku
Vs – prędkość z jaką jest holowany statek
UKŁAD TRANSMISJI MOCY
W skład głównego układu napędowego wchodzą następujące zasadnicze urządzenia:
silnik główny (silniki główne)
układ transmisji mocy ( linia wałów),
pędnik (najczęściej śruba napędowa)
Zadaniem układu transmisji mocy jest przekazywanie momentu obrotowego od silnika do śruby oraz przekazywanie siły naporu wytwarzanej przez śrubę poprzez łożysko oporowe na kadłub statku. W skład układu transmisji mocy dla napędu bezpośredniego z silnikiem wolnoobrotowym lub pośredniego z przekładnią mechaniczną może wchodzić:
wał napędowy składający się z:
wału śrubowego, na stożku którego osadzona jest śruba napędowa,
wałów pośrednich, tworzących połączenie sztywne pomiędzy wałem śrubowym a oporowym,
wału oporowego, na którym jest osadzony kołnierz oporowy łożyska oporowego,
sprzęgła sztywne, łączące odcinki wałów,
łożysko oporowe wzdłużne,
łożyska oporowe poprzeczne (nośne), z reguły jedno dla każdego wału pośredniego,
pochwa wału śrubowego, z łożyskami i uszczelnieniami (dławnica rufowa i dziobowa pochwy),
dławnice grodziowe (jeżeli wał przechodzi przez gródź inną niż skrajnika rufowego),
przekładnia redukująca obroty,
sprzęgła elastyczne i rozłączne,
mechanizm zmiany skoku śruby napędowej o skrzydłach nastawnych,
obracarka wału i silnika, hamulec.
Wał śrubowy. Pełne lub drążone, wyważane statycznie lub dynamicznie. Na fragment w pochwie nakłada się tuleję. Ułożyskowanie w pochwie wału: dwa łożyska (przednie: 1.5 ÷ 3 d, tylne: 4 ÷ 5 d). Średnica: wg przepisów Towarzystwa Klasyfikacyjnego. Zamocowanie śruby napędowej: na wcisk, na wpust, kołpak-nakrętka.
Wały pośrednie Pełne lub drążone, wyważane statycznie lub dynamicznie. Odkute w całości kołnierze lub końcówki stożkowe pod sprzęgła tarczowe. Długości stosownie do typu i wielkości statku, z uwzględnieniem możliwości montażowych, rozmieszczenia łożysk, rozkładu obciążeń i możliwości wykonania (odkuwki, drążenie). Max długości: 2÷6 m dla 30÷250 mm i 6÷12 m dla 250÷600 mm. Łączone sprzęgłami sztywnymi.
Łożyska nośne Jako łożyska nośne są stosowane przede wszystkim łożyska ślizgowe z panwią dzieloną w poziomie i smarowane za pomocą luźnego pierścienia zanurzonego w oleju. Ciepło tarcia odprowadzane jest przez przewodzenie i konwekcję do otoczenia lub za pomocą wody słodkiej lub morskiej przepływającej przez wężownicę umieszczoną w zbiorniku oleju. Stosuje się również łożyska toczne.
Łożysko oporowe. Są to w zasadzie łożyska ślizgowe typu Mitchella z płytkami wahliwymi. Jedno lub wielokołnierzowe (przy dużych siłach naporu)
Dławnica grodziowa Uszczelnienie przejścia wału przez gródź wodoszczelną. Mocuje się je albo do pierścieni ustalających przyspawanych do grodzi albo do zdejmowanych płyt. Proste lub pochylone, dzielone lub niedzielone, smarowane smarem stałym.
Sprzęgła nierozłączne sztywne. Sprzęgła te nie są rozłączane podczas pracy. Stosowane są do łączenia elementów linii wałów. Rodzaje: połączenia kołnierzowe, sprzęgła kołnierzowe (tarczowe), łubkowe (małe średnice) oraz tulejowe.
Sprzęgła nierozłączne podatne
Są stosowane do połączeń wałów, które nie przenoszą sił naporu śrub okrętowych. Zadaniem tych sprzęgieł jest zabezpieczenie innych elementów głównego układu napędowego, a przede wszystkim przekładni, przed drganiami oraz chwilowymi przeciążeniami w czasie manewrów, a także zabezpieczenie łożysk nośnych przed dużymi siłami reakcyjnymi, wywoływanymi łamaniem lub przemieszczaniem odcinków linii wałów. Łagodzą nierównomierności przenoszonego momentu obrotowego, tłumią drgania skrętne, zmieniają częstość drgań skrętnych układu. Umożliwiają względny, ograniczony obrót końców łączonych części oraz ruch wałów przy niewielkim braku współosiowości (wpływ zmiany temperatury).
Sprzęgła rozłączne
Konieczność stosowania takich sprzęgieł pojawiła się z wprowadzeniem układów wielosilnikowych oraz prądnic wałowych. Zadaniem takich sprzęgieł jest umożliwienie włączenia lub wyłączenia dowolnego z silników głównych lub załączanie i odłączanie prądnicy napędzanej od linii wałów, przekładni lub podłączonej do wolnego końca silnika głównego. W układach wielosilnikowych przekładniowych sprzęgła te są montowane albo wewnątrz albo na zewnątrz przekładni.
PRZEKŁADNIE
Przekładnie w napędach głównych stosuje się w celu dopasowania obrotów silnika do obrotów śruby. Oprócz tego są stosowane zawsze tam, gdzie wymagana jest redukcja lub podwyższenie prędkości obrotowej. Współcześnie, w napędach głównych stosowane są przekładnie mechaniczne, hydrauliczne lub elektryczne.
Przekładnie mechaniczne
Klasyfikacja:
położenie osi wałów: równoległe, kątowe,
ruch osi kół: zwykłe, obiegowe (planetarne),
wartość przełożenia: redukcyjne, multiplikacyjne,
liczba stopni: jedno- i wielostopniowe,
liczba wałów napędzających i napędzanych: pojedyncze, rozdzielcze, zbiorcze,
zmiana kierunku obrotów: nienawrotne i nawrotne,
przesunięcie osi wałów: poziome, pionowe lub współosiowe.
Moc i struktura elektrowni statku zależy od jego typu, rodzaju układu napędowego i sposobu wykorzystania różnych źródeł energii do napędu prądnic. Zapotrzebowanie na energię elektryczną jest uzależnione od następujących czynników:
typ, wielkość statku, rodzaj przewożonego ładunku,
linia żeglugowa (strefa klimatyczna), pora roku i doby,
typ i moc głównego silnika napędowego oraz rodzaj paliwa,
stopień elektryfikacji i automatyzacji statku
rozpatrywany, charakterystyczny dla danego statku stan (stany) eksploatacji.
Do wytwarzania energii elektrycznej instalowane są:
niezależne zespoły prądotwórcze z silnikami spalinowymi tłokowymi, spalającymi paliwo ciężkie lub lekkie,
urządzenia sprzęgnięte mechanicznie z linią wałów napędowych (prądnice wałowe), napędzane przez przekładnię multiplikacyjną (lub bez przekładni) od wału pośredniego lub od przekładni przy napędzie pośrednim śruby okrętowej
urządzenia sprzęgnięte mechanicznie z silnikiem głównym (usytuowane z boku silnika lub od strony wolnej końcówki wału korbowego),
urządzenia wykorzystujące energię odlotową spalin z silnika głównego (np. turboprądnice zasilane parą z kotłów utylizacyjnych),