2.1.3 Паротурбинные энергетические установки
Паротурбинные установки (ПТУ) применяются в основном на морских судах с большими потребными мощностями на валу (до 20000 - 30000 кВт). Достигнутые уровни тепловой экономичности и надёжности ПТУ сделали возможным их применение на судах с мощностью на гребном валу более 20000 кВт.
В связи с тем, что потребная мощность ГЭУ проектируемого судна значительно меньше 20000 кВт, применение ПТУ следует считать нецелесообразным. Учитывая то, что ГТУ является крупногабаритной, с трудно осуществляемым реверсом, а так же предъявляет высокие требования к топливу, то применение этой установки не оправдано. Поскольку ВОД выигрывают у МОД и СОД по массовым, габаритным и стоимостным показателям, остановим выбор на высокооборотных дизельных энергетических установках.
2.2 Выбор числа валов
Выбор числа валов зависит от мощности установки, назначения судна и его осадки, а также требований, предъявляемых к маневренности и живучести судна.
Для транспортных судов оптимальной по экономичности для эксплуатационного режима является одновальная установка с винтом фиксированного шага (ВФШ). Такая установка отличается простотой и удобством обслуживания, позволяет получать высокий пропульсивный КПД, хорошие массовые и габаритные показатели.
2.3 Выбор типа передачи
Тип передачи определяется назначением судна, режимами его эксплуатации, типом, мощностью и числом двигателей, массогабаритными и экономическими показателями, производственными требованиями, предъявляемыми к ГЭУ.
Для судов транспортного флота (танкеров, сухогрузов, контейнеровозов и др.) более характерны установившиеся режимы плавания. К наиболее важным требованиям энергетических установок таких судов относят: простоту, компактность, высокую надежность и экономичность.
Одновременно, повышенные требования на маневренность, достижение больших тяговых усилий при пониженных оборотах гребного вала отходят на второй план. Поэтому для судов данного типа целесообразно применить прямую или редукторную передачу.
Использование прямой передачи наиболее рационально в сочетании с малооборотными двигателями при частоте вращения винтов до 200 об/мин.
Зубчатая передача применяется в тех случаях, если для проектируемого судна применение прямой передачи невозможно или экономически невыгодно.
В нашем случае применение прямой передачи невозможно из-за большой длины валопровода и высоких оборотов поэтому выбираем зубчатую (редукторную) передачу мощности.
3 Выбор и технико-экономическое обоснование выбора главных двигателей и типа главной передачи
Главная энергетическая установка транспортного судна проектируется обычно, исходя из условия обеспечения ему заданной скорости хода при оптимальном использовании мощности.
Потребная мощность ЭУ находится на основе определения сопротивления движению судна, характеристик гребных винтов и оценки их взаимодействия с корпусом.
Выбор главных двигателей и типа передачи мощности гребным винтам рассматривается как поиск такого варианта пропульсивного комплекса, который обеспечивал бы наиболее эффективные технико-экономические и эксплуатационные показатели судна.
В качестве движителя выбираем одновальную установку с винтом фиксированного шага, так как данная конструкция обладает большим КПД по сравнению с двухвальной установкой. Кроме того простота конструкции определяет большую надёжность и ресурс агрегатов, входящих в комплекс, а также простоту обслуживания. Расчёт проведённый ранее в проекте по основам кораблестроения выявил большой коэффициент нагрузки по упору для данного винта, в связи с этим было принято решение использовать винт в неповоротной насадке.
Расчет элементов движительного комплекса при выборе энергетической установки
Расчет элементов движительного комплекса при выборе энергетической установки произведен в курсовом проекте по «Основам кораблестроения».
По
каталогу подбираем несколько типов
двигателей, мощность которых близка
потребной мощности судна (
).
Выбранные двигатели сводим в таблицу
3.1.
Выбор главного двигателя Таблица 3.1
|
Фирма |
Обозначение |
n, мин |
Ne, кBт | |
|
фирменное |
стандартное | |||
|
Wartsila |
4R32D |
4ЧН32/35 |
720 |
1480 |
|
Wartsila |
8L20 |
8ЧН20/28 |
1000 |
1440 |
|
Wartsila |
8V25 |
8ЧН20/30 |
720 |
1470 |
|
MAN |
L28/32A |
6ЧН28/32 |
161 |
1470 |
|
MAK |
Vasa32 |
8ЧН24/28 |
900 |
1464 |
Выбор главного двигателя (продолжение) Таблица 3.1
|
L |
B |
H |
масса |
удельный расход |
ресурс |
уровень шума | |
|
топливо |
масло | ||||||
|
3625 |
1905 |
2259 |
18,5 |
188 |
1,7 |
85 |
102,5 |
|
3973 |
1449 |
1713 |
11 |
184 |
1,5 |
65 |
102,3 |
|
3620 |
1860 |
2660 |
11,2 |
192 |
1 |
65 |
101,6 |
|
5330 |
1732 |
3186 |
19 |
192 |
1,6 |
48 |
102,9 |
|
3330 |
1680 |
2150 |
10,4 |
197 |
1,65 |
40 |
103,5 |
Обоснование выбора двигателя и передачи
Оценку произведём по 5-балльной шкале. Наибольший балл присваивается двигателю с наилучшим параметром(таблица3.2). В результате, для каждого двигателя выполняется суммирование баллов по всем показателям(Таблица 3.3); в соответствии с суммарными баллами составляется упорядоченный перечень марок рассматриваемых двигателей.
Обоснование выбора двигателя и передачи Таблица 3.2
|
Двигатель |
Ne, кBт |
L |
B |
H |
масса |
удельный расход |
ресурс |
уровень шума | |
|
|
топливо |
масло | |||||||
|
4ЧН32/35 |
2 |
3 |
1 |
3 |
2 |
4 |
1 |
5 |
3 |
|
8ЧН20/28 |
5 |
1 |
5 |
5 |
5 |
5 |
4 |
4 |
4 |
|
8ЧН20/30 |
3 |
4 |
2 |
2 |
4 |
3 |
5 |
4 |
5 |
|
6ЧН28/32 |
3 |
2 |
3 |
1 |
1 |
3 |
3 |
3 |
2 |
|
8ЧН24/28 |
4 |
5 |
4 |
4 |
3 |
2 |
2 |
2 |
1 |
Сумма балов при выборе судового дизеля Таблица 3.3.
|
Двигатель |
Балл |
|
4ЧН32/35 |
28 |
|
8ЧН20/28 |
40 |
|
8ЧН20/30 |
36 |
|
6ЧН28/32 |
26 |
|
8ЧН24/28 |
30 |
Таким образом, наилучшие показатели имеет двигатель с наибольшей суммой баллов:
Wartsila 8L20 (Финляндия) с мощностью 1440кВт. Так как частота вращения маховика двигателя значительно больше требуемой, то дизель будит эксплуатироваться совместно с понижающим редуктором Marine ZF W7500 ,имеющим передаточное число равное 5,8. Таким образом, частота вращения гребного вала снизится до расчетной – 172об/мин.