Типы, состав и размещение судовых энергетических установок

Рис. 9.33. Крыльчатый движитель и схема его работы 

  Движение  штоку, на конце которого расположен поршень, передается давлением масла (его можно подавать под одну или другую сторону поршня, в зависимости от необходимого направления изменения шага). Рабочее давление масла создается масляным насосом высокого давления (2,0 МПа или 20 кгс/см²), работающим от гребного вала или специального электромотора. Направление подачи масла изменяется золотниковым устройством, привод которого связан с постом управления в рулевой рубке.

  Применение  ВРШ позволяет за счет повышения  КПД двигателя в разных условиях эксплуатации снизить на 10—15 % расход топлива и увеличить в среднем на 2—3 % среднюю рейсовую скорость. Возможность быстрого перехода с переднего на задний ход улучшает маневренные качества судна и примерно в 1,5 раза сокращает выбег при экстренном торможении, повышая тем самым безопасность плавания. Важным преимуществом ВРШ является и то, что его съемные лопасти можно легко заменять, не выводя судно из эксплуатации.

  К недостаткам ВРШ относятся сложность  конструкции, более высокая стоимость и несколько меньший (на 1—3 %), чем у винтов фиксированного шага, КПД из-за большего диаметра ступицы, в которой размещается механизм поворота. Однако, несмотря на эти недостатки, ВРШ является перспективным типом движителя не только для промысловых и технических, но и для крупных транспортных судов: на крупнотоннажных танкерах типа «Крым» установлен ВРШ диаметром 7,5 м, на атомном лихтеровозе «Сев-морпуть» — 6,8 м, на сухогрузном газотурбоходе «Парижская коммуна» — диаметром 5,6 м. Диаметр наиболее крупных ВРШ достигает 9 м.

  Крыльчатый  движитель (рис. 9.33) представляет собой диск, вмонтированный заподлицо с днищевой обшивкой и приводящийся во вращение вокруг вертикальной оси судовым двигателем. По окружности диска перпендикулярно к нему расположены четыре — восемь погруженных в воду лопастей, каждая из которых вращается вместе с диском, а также вокруг своей оси. Путем соответствующей установки привода управления поворотом каждой лопасти вокруг своей оси можно при неизменном направлении вращения диска создать упор в любом направлении (см. схему на рис. 9.33). Поэтому суда, оборудованные крыльчатым движителем, не имеют рулей. Несмотря на сложность изготовления и невысокий КПД, крыльчатые движители незаменимы на тех судах, для которых необходима высокая маневренность при малых скоростях движения (на плавучих кранах, буксирах и пр.). Управление крыльчатым движителем осуществляется из ходовой рубки и с крыльев ходового мостика.

  Вспомогательные механизмы

  К вспомогательным судовым механизмам относятся механизмы и теплообменные аппараты, обслуживающие главную энергетическую установку, двигатели генераторов электрического тока, вспомогательные котлы, вспомогательные конденсаторы, опреснительные и испарительные установки и рефрижераторные машины.

  К механизмам, обслуживающим  главную энергетическую установку, относятся различные насосы, номенклатуру, тип и привод которых определяют в зависимости от типа главной энергетической установки, а также котельные и машинные вентиляторы, имеющие электро- или турбопривод.

  Насосами называют механизмы, предназначенные для перекачивания жидкостей по трубопроводам. Работа насоса заключается в двух, следующих один за другим, процессах: всасывании и нагнетании. Всасывание происходит только в том случае, если давление внутри приемной полости насоса меньше, чем давление, под которым находится всасываемая жидкость. Поэтому насос, приемная полость которого находится выше уровня всасываемой жидкости, должен создавать в приемной полости разрежение, т. е. работать с подсосом.

  Судовые насосы различают: по конструктивным признакам и способу перемещения жидкости — поршневые, центробежные, осевые, шестеренчатые, винтовые, струйные (рис. 9.34); по типу двигателя, приводящего в действие насос, — паровые, турбинные, электрические; по роду перекачиваемой жидкости — водяные, топливные, масляные.

Рис. 9.34. Судовые  насосы (схемы):    а — поршневой;  б — центробежный;  в — осевой; г — шестеренчатый; д — винтовой; е — струйный 

  Для прокачивания воды через различные  теплообменники — конденсаторы, охладители, парогенераторы — используют циркуляционные насосы, обычно центробежного типа с электроприводом. Подается котельно-питательная вода в главные паровые котлы питательными турбонасосами центробежного типа. Топливная система и система смазки обслуживаются насосами поршневого, шестеренчатого, кулачкового или червячного типа. У двигателей внутреннего сгорания некоторые топливные и масляные насосы имеют привод от коленчатого вала главного двигателя. Такие механизмы называют навешенными. Навешивание вспомогательных механизмов начинают применять и в паротурбинных установках (питательные насосы, валогенераторы и пр.).

  Котельные вентиляторы — вдувные центробежного типа осуществляют дутье воздуха в топку котла.

  Машинные вентиляторы, обеспечивающие воздухообмен в МКО, бывают вдувными или вытяжными. Вдувные предназначены для подачи в МКО свежего воздуха, вытяжные — для удаления нагретого воздуха из верхней части помещения. Машинные  вентиляторы  бывают   центробежными   или   осевыми.

  Компрессоры служат для получения сжатого воздуха, применяемого для пуска двигателей внутреннего сгорания, а также для работы пневматического инструмента в судовых мастерских и других целей. На судах потребляют сжатый воздух низкого давления (для инструмента) — 0,4—0,6 МПа (4— 6 кгс/см²); среднего давления (для пуска двигателей) — 2,0— 3,0 МПа (20—30 кгс/см²); высокого давления (для специальных целей)— 15,0—20,0 МПа  (150—200 кгс/см²).

  По  конструкции компрессоры могут  быть поршневыми, лопастными (турбокомпрессоры) и струйными, одноступенчатыми и многоступенчатыми (последние — для получения сжатого воздуха высокого давления). Приготовленный компрессором сжатый воздух поступает в баллоны, откуда расходуется по назначению.

  В   качестве   двигателей   генераторов   электрического   тока   на

  судах используют четырехтактные двигатели внутреннего сгорания, паровые и газовые турбины мощностью от 35 до 1500 кВт.

  Вспомогательные котлы предназначены для подачи пара на бытовые нужды — к вспомогательным механизмам с паровым приводом, к теплообменным аппаратам, для мойки и пропаривания танков и цистерн, в систему парового пожаротушения и т. д. (см. с. 259).

  Опреснительная  и испарительная  установки служат для приготовления пресной воды из морской воды; первая — для бытовых нужд экипажа, вторая — для питания котлов.

  Наличие на судне опреснительной установки  позволяет отказаться от приема больших запасов пресной воды (до 100 л на человека в день), что дает экономию в массе и габаритах и увеличивает полезную грузоподъемность судна, так как для получения 9—10 кг пресной воды требуется 1 кг топлива.

  Опреснение  морской воды происходит по принципу дистилляции (выпаривания), а испарение — путем нагрева ее паром от главных или вспомогательных котлов до температуры кипения (в испарительных установках вакуумного типа температура кипения ниже 100°, в опреснительных — выше 100°, так как только при этой температуре уничтожаются вредные микробы). Пар может быть или первичный, или отработавший во вспомогательных механизмах; на дизельных судах для этой цели используют тепло охлаждающей воды. На судах применяют опреснительные (или испарительные) установки производительностью от 2 до 15— 20 т/ч (на турбоходах — до 40—50 т/ч) одноступенчатые. Многоступенчатые благодаря более рациональному использованию тепла экономичнее применять на установках очень большой производительности.

  Рефрижераторные установки служат для охлаждения помещений, в которых хранятся скоропортящиеся продукты, — рефрижераторных кладовых (на всех судах), рефрижераторных трюмов (на специальных судах), а также для охлаждения воздуха в системе кондиционирования. Рефрижераторная установка состоит из холодильной машины, трубопроводов охлаждения и холодильных камер (трюмов) или кондиционеров.

   Холодильные машины компрессорного типа состоят из компрессора, конденсатора, испарителя, электромотора, водяного насоса, термостата, различных трубопроводов и контрольно-регулирующих приборов. В качестве хладагентов в судовых машинах используют аммиак, углекислоту и, чаще всего, фреон. При работе установки пары фреона сжимаются в компрессоре, откуда уже сжатый фреон поступает в конденсатор; здесь он отдает образовавшееся при сжатии тепло циркулирующей в конденсаторе воде, конденсируется и превращается в жидкость. Затем жидкий фреон поступает в испаритель, где он превращается в газ. Это сопровождается  поглощением тепла,  которое фреон отбирает от стенок испарителя, охлаждая его. После этого газообразный фреон снова поступает в компрессор, и процесс повторяется. В связи с тем, что в каждом цикле постепенно понижается температура, в холодильных машинах предусматривают специальные термостаты и другие контрольно-регулирующие приборы, автоматически выключающие и включающие установку.

   Судовые холодильные установки, у которых  испаряющийся хладагент циркулирует по трубам батарей охлаждаемого помещения, называют установками с непосредственным охлаждением. Если проникновение хладагента в охлаждаемое помещение нежелательно (например, при применении токсичных хладагентов), то применяют установки с рассольным охлаждением. В этом случае помещения охлаждаются циркулирующим в батареях холодным рассолом, имеющим низкую температуру замерзания. Пройдя по трубам помещения, нагретый рассол поступает в испаритель, где отдает полученное тепло, и вновь поступает в охлаждаемое помещение.

   В установках кондиционирования воздуха иногда применяют пароэжекторные холодильные установки, в которых рабочим телом является вода. Эти установки безопасны в токсическом отношении, но они менее экономичны и не позволяют охлаждать помещение ниже —15 °С.