9593

Выбор главного двигателя из типоразмерных рядов

Реферат

Энергетика

Выбор главного двигателя из типоразмерных рядов Разработка конструктивной схемы СЭУ. Оптимизация винта расположением винтовой характеристики в поле допустимых режимов МДМ. Обеспечение реверса пропульсивной установки. Разработка конструктивной и тепл...

Русский

2013-03-13

2.76 MB

66 чел.

Выбор главного двигателя из типоразмерных рядов

Разработка конструктивной схемы СЭУ. Оптимизация винта расположением винтовой характеристики в поле допустимых режимов МДМ. Обеспечение реверса пропульсивной установки.

Разработка конструктивной и тепловой схем СЭУ

Это выбор вариантов СЭУ предназначенных для дальнейшей разработки и сравнительного анализа. Конструктивная схема – это схема выработки и распределения механической энергии в СЭУ. В конструктивной схеме отражается: число и тип движителей; тип главного двигателя; наличие или отсутствие редуктора или электропередачи мощности; тип редуктора – простого,  объединительного или реверсивного; наличие подвода от дополнительных, кроме главного двигателя, источников механической энергии – утилизационных газовых или паровых турбин; применение отборов мощности на привод вспомогательных механизмов, кроме штатных ТНВД и лубрикатора; способ привода генераторов электрической энергии. В случае применения валогенератора следует указать способ стабилизации частоты в заданных пределах 5% в обе стороны от номинальной частоты.  

Тепловая схема показывает наличие или отсутствие систем утилизации тепловых потерь СЭУ и распределение вторичной теплоты по потребителям, параметры рабочих тел системы утилизации.  Разработка конструктивной и тепловой схем осуществляется с использованием параметров рассмотренных выше (Тема 1), анализа СЭУ судна – прототипа и подобных судов, а также с использованием рекомендаций работы «Обоснование типа СЭУ» [7].

На грузовых судах транспортного и рыбопромыслового флота исключительное применение находят пропульсивные установки с двигателями внутреннего сгорания (ДВС), причем исключительно дизеля - ДВС с самовоспламенением впрыскиваемого топлива от высокой температуры воздуха, сжатого в цилиндре. Причина широкого применения ПК с ДВС - высокая энергетическая эффективность таких комплексов: до 40 – 50% энергии сжигаемого топлива преобразуется в энергию движения судна. Кроме этого, ДВС приспособлены к работе на относительно дешевом тяжелом топливе – мазуте марки МТ-100 с вязкостью до 700 сСт при 500 С. 

На грузовых судах в основном применяются малооборотные  и среднеоборотные дизеля с газотурбинным наддувом. Малооборотные дизеля (МОД), имеющие частоту до 250 об/мин, предназначены для непосредственной работы на винт без трансформации частоты и крутящего момента. Малооборотные двигатели производятся в соответствии с типоразмерными рядами трех основных фирм - производителей и лицензиатов двигателей – MAN, Sulzer и Mitsubishi. В табл.1.5 приведены характеристики типоразмерного ряда  МОД типа МС фирмы MAN [4]. До 70% мировой потребности в судовых малооборотных дизелях покрываются двигателями этой фирмы.

Таблица 1.5

Характеристики типоразмерного ряда ДВС типа МС

J

Марка

Nец

Zц

Dц

Sц

n max

n min

bе

Pе max

Pе min

1

K98MC

5720

6-14

0,98

2,66

94

84

0,171

18,2

14,6

2

K98MC-C

5710

6-14

0,98

2,4  

104

94

0,171

18,2

14,6

3

S90MC-С

4890

6-9

0,9

3,188

76

61

0,167

19

15,2

4

L90MC-С

4880

6-12

0,9

2,916

83

62

0,167

19

12,2

5

K90MC

4570

4-12

0,9

2,55

94

71

0,171

18

11,5

6

K90MC-C

4570

6-12

0,9

2,3

104

89

0,171

18

14,4

7

S80MC-С

3880

6-8

0,8

3,2  

76

57

0,167

19

11,5

8

S80MC

3640

4-12

0,8

3,056

79

59

0,167

18

11,5

9

L80MC

3640

4-10

0,8

2,592

93

70

0,174

18

11,5

10

K80MC-C

3610

6-12

0,8

2,3

104

89

0,171

18

14,4

11

S70MC-C

3110

4-8

0,7

2,8

91

68

0,169

19

12,2

12

S70MC

2810

4-8

0,7

2,674

91

68

0,169

18

11,5

13

L70MC-С

3110

4-8

0,7

2,36 

108

91

0,17 

19

15,5

14

L70MC   

2830

4-8

0,7

2,268

108

81

0,174

18

11,5

15

S60MC-C

2260

4-8

0,6

2,4

105

79

0,17 

19

12,2

16

S60MC

2040

4-8

0,6

2,292

105

79

0,170

18

11,5

17

L60MC-С

2230

4-8

0,6

2,022

123

105

0,171

19

15,2

18

L60MC

1920

4-8

0,6

1,944

123

92

0,171

17

10,9

19

S50MC-C

1580

4-8

0,5

2

127

95

0,171

19

12,2

20

S50MC

1430

4-8

0,5

1,91

127

95

0,171

18

11,5

21

L50MC

1330

4-8

0,5

1,62

148

111

0,173

17

10,9

22

S46MC-С

1310

4-8

0,46

1,932

129

108

0,174

19

15,2

23

S42MC

1080

4-12

0,42

1,764

136

115

0,177

19,5

15,6

24

L42MC

995

4-12

0,42

1,36

176

132

0,1768

18

11,5

25

S35MC

740

4-12

0,35

1,40

173

147

0,178

19,1

15,3

26

L35MC

650

4-12

0,35

1,05

210

178

0,177

18,4

14,7

27

S26MC

400

4-12 

0,26

0,98

250

212

0,179

18,5

14,8

Столбцы табл.1.5 содержат следующие характеристики типоразмеров базовых цилиндров: J - нумерация типоразмеров цилиндров; Марка - фирменное обозначение типоразмера цилиндра, включающее буквенный и цифровой код. Последний отражает диаметр цилиндра в сантиметрах. Буквенный код отражает принадлежность к ряду МС и конструктивный тип цилиндра, определяемый отношением хода поршня S  к его диаметру: S - сверхдлинноходный (S/D > 3), L - длинноходный, K - с нормальным отношением хода поршня к диаметру приблизительно 2.5, K - C - короткоходный; Neц - максимальная длительная цилиндровая мощность, кВт; Zц - допустимый диапазон числа цилиндров в составе агрегата. Для больших размерностей цилиндров характерен широкий диапазон от четырех до двенадцати и даже до четырнадцати цилиндров в агрегате. Для короткоходных двигателей рекомендованы 6 - 12 цилиндров в составе агрегата. В диапазоне размерностей 46 – 70 см. агрегат может включать от четырех до восьми цилиндров. Агрегаты двигателей с диаметром цилиндров от 26 до 42 см. могут включать от четырех до двенадцати цилиндров;  D – диаметр цилиндра, м; S – ход  поршня, м; nmax – частота  на режиме номинальной максимальной длительной мощности (НМДМ), об/мин; nmin – частота  на нижней границе области допустимых значений МДМ, об/мин; be – удельный  расход топлива на режиме НМДМ, кг/кВт час;  pemax – максимальное  среднее эффективное давление на границе области допустимых МДМ, бар;  pemin минимальное  среднее эффективное давление на границе области допустимых МДМ, бар.

Типоразмерный ряд МС включает в свой состав двадцать семь базовых типоразмера цилиндров, отличающихся диаметром и конструктивным типом. Фирменное обозначение и соответствующая ему нумерация цилиндров однозначно определяют все остальные характеристики типоразмера цилиндра. Все параметры, представленные в табл.1.5 являются важными для анализа применимости агрегата МОД в качестве главного двигателя ПК транспортного судна.

Первые два параметра позволяют определить диапазон располагаемых мощностей агрегата на режимах МДМ:

.                                                                    (1.8)

Последующие параметры позволяют построить диаграмму допустимых  режимов МДМ агрегата МОД с конкретным числом цилиндров Zц, принадлежащим диапазону допустимых чисел цилиндров [Zminц; Zmaxц] в составе агрегата. Диаграмма строится с использованием формулы мощности ДВС:

                                                  (1.9)

где  kт – коэффициент тактности, учитывающий число рабочих ходов на один оборот коленчатого вала и равный 1 для двухтактного и 0,5 для четырехтактного ДВС.

Эффективная мощность агрегата на произвольном режиме может быть найдена пересчетом агрегатной мощности на режиме НМДМ на режим с произвольными параметрами  pe и n:

                   .                                                        (1.10)

В любой точке внутри области, ограниченной линиями pe=const (pemax; pemin) и n=const (nmax; nmin) могут располагаться режимы максимальной длительной мощности этого двигателя. При расположении режима МДМ внутри этого диапазона гарантируется надежная работа с установленными характеристиками энергетической эффективности. Этот диапазон не следует путать с диапазоном возможных режимов работы двигателя. На нерасчетных  режимах работа возможна при частоте до 30% и менее от частоты на НМДМ, а также при меньшей цикловой подаче топлива.

На рис.1.10 приведены аналогичные диаграммы для всех агрегатов МОД, какие только можно создать на базе цилиндров типоразмерного ряда МС. Диаграмма построена в логарифмической системе координат. Каждая из ромбообразных фигур соответствует одному из типовых цилиндров, указанных в табл.1.5. Правая граница этой фигуры соответствует nmax, а левая nmin. Верхняя граница каждой из фигур соответствует наибольшему допустимому числу цилиндров и pemax. Нижняя граница соответствует наименьшему допустимому числу цилиндров и pemin.

Как видно из рис.1.10, на одинаковую мощность на режиме МДМ возможно создание агрегатов МОД на основе разных типоразмеров цилиндров. Особенно большое число различных агрегатов с одинаковой мощностью может быть создано в диапазоне мощностей 4 – 20 МВт. Например, на мощность 7000 кВт можно создать 12 агрегатов МОД отличающихся принятым типоразмером цилиндра и их числом в составе агрегата: от 4S60MC-C  до 12L35MC. Каждый из агрегатов отличается от других совокупностью параметров, указанных в табл.1.5, а также массогабаритными показателями, представленными в табл.1.6. На базе указанных агрегатов МОД возможно создание пропульсивных комплексов с одинаковой мощностью, но разными длинами двигателей, диаметрами валопровода, размерами винта, технико-экономическими показателями и различным влиянием на эффективность судна.

Таблица 1.6

Массогабаритные характеристики двигателей типа МС

J

Марка

Gаб

Gц

Lаб

Lмц

Hгаб

Hрем

Bфр

1

K98MC

1143

163

12,865

1,75

13,9

15,1

4,64

2

K98MC-C

1102

157

12,865

1,75

13,49

14,53

4,37

3

S90MC

1074

156

12,087

1,602

11,6

16,23

5     

4

L90MC

1077

160  

12,4

1,602

14,7

15,6

4,936

5

K90MC

1074

149  

12,38

1,602

13,75

15,82

4,936

6

K90MC-C

986

140  

12,447

1,602

13,03

14,5

4,286

7

S80MC-C

872

108

10,899

1,424

12,95

16,04

5

8

S80MC

885

113,4

11,377

1,424

12,95

15,86

4,824

9

L80MC

791

107,5

11,232

1,424

11,52

13,78

4,388

10

K80MC-C

736

106,3

11,104

1,424

12,26

13,41

4,088

11

S70MC-C

555

74  

8,971

1,19

11,64

13,92

4,39

12

S70MC

562

77,3

9,669

1,246

11,62

13,97

4,25

13

L70MC

538

71,8

8,971

1,19

11,36

12,55

3,842

14

L70MC    

525

71

9,5  

1,246

10,36

12,55

3,842

15

S60MC-C

358

51   

7,688

1,02

10,08

11,95

3,77

16

S60MC

371

49,3

8,252

1,068

9,72

11,8

3,478

17

L60MC-C

347

49,5

7,688

1,02

 8,2

11,08

3,228

18

L60MC

357

44,5

8,092

1,068

8,6

10,46

3,228

19

S50MC-C

207

29,5

6,392

0,85

 7,88

10,04

3,15

20

S50MC

225

29,3

7,06

0,89

8,26

9,89

2,95

21

L50MC

215

28,3

7,06

0,89

7,24

8,77

2,71

22

S46MC

171

21  

5,881

0,782

7,89

9,59

2,924

23

S42MC

143

20  

5,694

0,748

6,92

8,95

2,67

24

L42MC

123

16,5

6,325

0,748

7,4

7,4

2,46

25

S35MC

75

10,88

4,72

0,6

5,42

7,08

2,2

26

L35MC

67

9,75

4,685

0,6

4,79

5,75

1,98

27

S26MC

42

5,88

3,95

0,49

4,3

5,25

1,88

В табл.1.6 приведены следующие характеристики: J – индексы типоразмеров цилиндров; Марка – буквенно-цифровой код, рассмотренный выше; Gа6 – масса шестицилиндрового агрегата, т; Gц – масса одного отсека цилиндра данного типоразмера, т; Lа6 – длина шестицилиндрового агрегата, м; Lмц – межцентровое расстояние двух соседних цилиндров в составе агрегата, м; Bфр – ширина двигателя по лапам фундаментной рамы, м; H габ – вертикальный физический габарит – расстояние от нижней поверхности лап фундаментной рамы до верхней точки двигателя; Hрем – вертикальный ремонтный габарит – минимально необходимое расстояние для разборки двигателя, измеряемое от опоры фундаментной рамы до гака грузоподъемного устройства, м.

Все современные малооборотные ДВС в составе своей конструкции имеют крейцкопф – устройство для восприятия бокового усилия, возникающего при работе кривошипно-шатунного механизма. Наличие этого механизма увеличивает вертикальный габарит двигателей. Это, а также большие значения хода поршня, определяют значительные вертикальные габариты МОД типа МС, см. табл.1.6.

Кроме типоразмерного ряда МС фирма MAN разработала и предлагает на рынке типоразмерный ряд МОД типа МЕ с микропроцессорным регулированием впрыска топлива в цилиндры. Последнее не только позволяет повысить энергетическую эффективность двигателей, особенно на переменных режимах эксплуатации, но и существенно снизить выбросы вредных соединений с выхлопными газами в окружающую среду. Характеристики типоразмерного ряда двигателей типа МЕ представлены в табл.1.7 [5].

Таблица 1.7

Характеристики типоразмерного ряда ДВС типа МЕ

J

Марка

Neц

Zц

Dц

Sц

nmax

 nmin

be

Реmax

 Реmin

1

K108ME-C

6950

6-14

1,08

2,66

94

90

0,171

18,2

14,6

2

K98ME

5720

6-14

0,98

2,66

94

84

0,171

18,2

14,6

3

K98ME-C

5710

6-14

0,98

2,4

104

94

0,171

18,2

14,6

4

S90ME-C

4890

6-14

0,9

3,188

76

61

0,167

19

15,2

5

K90ME

4570

4-12

0,9

2,55

94

71

0,171

18

11,5

6

K90ME-C

4570

6-12

0,9

2,3

104

89

0,171

18

14,4

7

S80ME

3640

4-12

0,8

3,056

79

59

0,167

18

11,5

8

S80ME-C

3880

6-12

0,8

3,2

76

57

0,167

19

12,2

9

K80ME-C

3610

6-12

0,8

2,3

104

89

0,171

18

14,4

10

S70ME-C

3110

4-8

0,7

2,8

91

68

0,164

19

12,2

11

L70ME-C

3110

4-8

0,7

2,36

108

91

0,17

19

15,2

12

S65ME-C

2870

5-8

0,65

2,73

95

81

0,169

20

16

13

S60ME-C

2260

4-8

0,6

2,4

105

79

0,17

19

12,2

14

L60ME-C

2230

4-9

0,6

2,022

123

105

0,171

19

15,2

15

S50ME-C

1580

4-8

0,5

2

127

95

0,171

19

12,2

Табл.1.7 содержит характеристики типоразмеров базовых цилиндров типоразмерного ряда типа МЕ, полностью соответствующие характеристикам, приведенным в табл.1.5. См. примечания к табл.1.5.

Массогабаритные характеристики двигателей типа МЕ представлены в табл.1.8.

Таблица 1.8

Массогабаритные характеристики двигателей типа МЕ

Марка

Ga6

Gц

La6

Lмц

Нгаб

Нрем

Вфр

1

K108ME-C

1417

284

*

1,94

*

*

*

2

K98ME 

1086

163

13,531

1,75

13,468

15,025

5,56

3

K98ME-C

1047

166

13,531

1,75

12,841

14,325

5,24

4

S90ME-C

1020

129

12,307

1,602

13,782

15,375

6,288

5

K90ME 

1020

188

12,722

1,602

13,445

14,999

6,196

6

K90ME-C

937

114

12,502

1,602

12,862

14,349

5,546

7

S80ME

841

105

*

*

*

*

*

8

S80ME-C

828

104

11,229

1,424

13,411

14,961

5,71

9

K80ME-C

699

90

11,154

1,424

11,707

13,06

5,22

10

S70ME-C 

527

66

0

1,19

*

*

*

11

L70ME-C

511

64

9,498

1,19

10,932

12,195

4,97

12

S65ME-C 

418

52

*

*

10,766

12,01

4,692

13

S60ME-C 

340

50

8,142

1,02

10,152

11,325

4,41

14

L60ME-C

330

28

*

1,02

*

*

*

15

S50ME-C

197

29

6,774

850

8,614

9,61

3,816

Примечание: * - параметр доступен по запросу.

Номенклатура представленных в табл.1.8 массогабаритных характеристик ДВС типа МЕ аналогична характеристикам, приведенным табл.1.6. См. примечания к табл.1.6.

Среднеоборотные дизеля (СОД) предназначены для работы в составе ПК, а также для привода генераторов судовых электростанций. Их частота обычно превышает оптимальную частоту вращения винта, соответствующую максимуму его энергетической эффективности. Поэтомуа,соответствующую максимуму для привода гребного винта водоизмещающих грузовых судов обычно требуется применение редуктора, обеспечивающего понижение частоты вращения. В ряде случаев на речных судах с небольшой осадкой применяют СОД с прямой передачей мощности на винт. На речных судах с двигателями SKL применена прямая передача мощности на винт за счет некоторого завышения частоты вращения винта и некоторого занижения частоты вращения двигателя по сравнению с оптимальными значениями. Вблизи максимума КПД винта его значения меняются не сильно, поэтому завышение частоты снижает КПД не сильно. Занижение частоты двигателя приводит к увеличению его размеров, приемлемому на водоизмещающих транспортных судах. В целом получается выигрыш за счет отсутствия редуктора, потерь энергии в нем и сокращения длины ПК.

 Для СОД характерна тронковая конструкция –  развитая боковая поверхность поршня, обеспечивающая передачу бокового усилия на втулку цилиндра. Вследствие отсутствия крейцкопфа, а также относительно небольших значений хода поршня вертикальный габарит СОД умеренный, что позволяет размещать их в МКО судов с ограниченной высотой борта. Вследствие повышенной частоты и значительного усилия в паре трения поршень – цилиндровая втулка ресурс СОД приблизительно в два – три  раза меньше по сравнению с ресурсом МОД (40 – 45 тыс. часов против 100 – 120 тыс. часов для МОД). Это увеличивает амортизационные отчисления и расходы на  ремонт СОД. В табл.1.9 приведены характеристики среднеоборотных двигателей из типоразмерного ряда фирмы MAN – B&W.

Таблица 1.9

               Характеристики среднеоборотных двигателей фирмы MAN – B&W

J

Марка

Neн

n max

D

S

Z1

Z2

B

Hr

Be

Ag

Bg

Al

Bl

1

L20/27

100

1000

20

27

5

9

1350

1900

200

1,25

0,75

1,33

0,275

2

V20/27

100

1000

20

27

12

18

1510

2750

199

3,06

0,63

1,5

0,175

3

L23/30H

160

900

23

30

5

9

1600

2815

195

6,2

1,2

3,4

0,43

4

V23/30H

160

900

23

30

12

18

-

-

194

3,1

0,6

1,7

0,21

5

L25/30

220

1000

25

30

6

9

1450

2650

200

1,97

1,67

1,95

0,4

6

V25/30

220

1000

25

30

12

18

2000

3100

199

2,56

1,58

2,45

0,225

7

L28/32H

220

750

28

32

5

9

1600

3185

193

6,2

2,4

3,77

0,553

8

V28/32H

220

750

28

32

12

18

2400

3655

193

5,7

2,3

4,32

0,34

9

L32/40

440

750

32

40

5

9

2880

4860

179

18,3

4,75

5,1

0,67

10

L40/45

605

600

40

45

6

9

2550

4500

185

14

7,33

2,35

0,75

11

V40/45

605

600

40

45

12

18

3100

4650

186

16

-

2,73

0,78

12

L40/54

720

550

40

54

6

9

2750

4400

178

18

8,67

1,7

1,05

13

L52/55B

885

450

52

55

7

9

3200

4500

175

17,5

13,5

3,37

0,413

14

V52/55B

775

450

52

55

10

18

4000

5550

173

30,3

9,87

3,55

0,817

15

L48/60

1050

500

48

60

6

9

3100

5000

178

19,3

14,3

2,73

0,78

16

V48/60

1050

500

48

60

12

18

5520

4980

177

33

12,5

3,7

0,5

17

L58/64

1390

428

58

64

6

9

3550

5150

174

24,7

20,7

2,93

1,13

В табл.1.9 описаны следующие характеристики типоразмерного ряда среднеоборотных дизелей: J -  индекс типоразмера цилиндра; Марка – буквенный и цифровой код, кратко характеризующие типоразмер: это – рядная L или V- образная конструкция и диаметр и ход поршня в сантиметрах; Neн – мощность цилиндра на режиме номинальной МДМ, кВт/цил; n maxнаибольшая частота, об/мин; - D – диаметр цилиндра, см.; S – ход поршня, см.;   - Z1 – минимальное число цилиндров в составе агрегате; Z2 – наибольшее число цилиндров в агрегате; B – ширина двигателя по фундаментной раме, мм; H –вертикальный ремонтный габарит двигателя, мм; - be- удельный расход топлива на режиме МДМ, г/кВт час; - Ag, Bg – коэффициенты в уравнении для массы агрегата СОД, включающего Zц одинаковых цилиндров:  , т;  Al, Bl  - коэффициенты в уравнении длины агрегата СОД: , м.

Тип и характеристики судна обычно предопределяют тип  применяемого ПК. Для морских судов с относительно большой осадкой и высотой борта преимущественное применение находят ПК с МОД. Значительная высота борта позволяет разместить на таком судне МОД, а также грузоподъемное устройство для его разборки,  в пределах до главной палубы судна. Преимущество по энергетической эффективности и ресурсу МОД практически исключает возможность эффективного использования на таких судах  ПК других типов.

Чаще всего это одновальные установки с расположением оси ПК в диаметральной плоскости. Схема такой установки приведена на рис.1.11. Применение двухвальных установок носит ограниченный характер и обычно связано с некоторыми дополнительными соображениями, например, с необходимостью размещения на судах с горизонтальной обработкой грузов в корму от МКО подъемной аппарели и организацией проезда по главной палубе между газовыхлопными трактами двух двигателей. В случае применения двухвальной установки две установки в соответствии со схемой рис.1.11 устанавливаются симметрично относительно диаметральной плоскости, обычно в кормовой оконечности судна.

Наиболее часто в составе ПК с МОД применяются винты фиксированного шага (ВФШ), в 3 – 5 раз более дешевые, чем винты регулируемого шага (ВРШ). Применение ВРШ может быть вызвано эксплуатацией судна на ряде длительных режимов, отличающихся скоростью хода и затратами мощности. ВРШ, путем изменения угла установки лопастей, позволяет изменять соотношение частота двигателя – скорость судна, что обеспечивает повышение скорости хода на режимах со сниженной загрузкой судна.

Например, на танкере специфическими являются ходовые режимы в полном грузу и в балласте, приблизительно одинаково длительные. Применение ВРШ позволяет сократить время балластного пробега и увеличить среднегодовое количество рейсов. Последнее может окупить применение более дорогого ВРШ и принести дополнительную прибыль.

Ещё одним фактором применения ВРШ может быть высокий ледовый класс судна. Как известно ВРШ позволяет проводить реверсирование судна без изменения направления вращения винта – за счет перестановки лопастей в положение, обеспечивающее отбрасывание воды вперед. На рис.1.12 приведены положения лопасти ВРШ на его среднем радиусе в трех характерных фазах реверса.

В ледовых условиях это повышает надежность ПК, так как исключается остановка винта и возможное проникновение льдины в зазор между лопастями. В случаях, не обусловленных дополнительными соображениями, подобными рассмотренным выше, целесообразно применение ВФШ более дешевого, надежного и энергетически эффективного.

На речных судах с малой осадкой, ограниченной глубиной судового хода – наиболее мелководной точкой фарватера на реке, и малой высотой надводной части, ограниченной необходимостью прохода под мостами, исключительное применение находят ПК со среднеоборотными ДВС. Только такие двигатели могут быть размещены в МКО с ограниченными вертикальными размерами.

На речных судах вследствие малых диаметров валопровода также не находят применения ВРШ, требующие размещения в расточке валопровода толкателя механизма изменения шага. Если на морских судах обычны одновальные СЭУ и применение двухвальных установок - не частое явление, то речные суда наоборот, чаще всего двухвальные и применение на них как одновальных, так и трехвальных установок ограничено. Причина этого – небольшие значения диаметров винтов, ограниченных величиной осадки. На рис.1.13 приведена схема расположения двухвальной установки со среднеоборотными ДВС в МКО речного буксира-толкача.

На таких судах в случае применения одного винта превышается допустимое значение удельной нагрузки на лопасти -  - отношения упора винта к площади его диска и возникает начальная стадия кавитации – весьма неблагоприятное явление, связанное не только со снижением КПД, но и с возникновением кавитационных пузырьков, износом винта вследствие гидравлических ударов при закрытии пузырьков на нагнетательной стороне лопастей, повышением уровня шума. Эта проблема решается делением требуемого упора между двумя или даже тремя винтами. Трехвальные установки являются обычными для скоростных речных пассажирских судов.

На рис.1.14 представлен вариант с прямой передачей мощности СОД на винт, однако наиболее часто ПК со среднеоборотными двигателями включают одноступенчатый редуктор. Он предназначен для снижения частоты вращения двигателя до оптимальной

частоты винта, соответствующей наибольшему возможному значению его диаметра.  Конструктивная схема такой установки представлена на рис.1.14.

Как видно из сравнения табл.1.5 и 1.9, при одинаковых диаметрах цилиндра цилиндровая мощность СОД в 2 – 4 раза меньше, чем у МОД. Причиной  этого является влияние коэффициента тактности, а также различие в значениях хода поршня. Вследствие повышенной частоты СОД обычно выполняются четырехтактными – рабочий процесс осуществляется за два оборота коленчатого вала, а не за один, как у двухтактных МОД. Этим обеспечивается  качественная очистка цилиндров от выхлопных газов, но одновременно снижается вырабатываемая мощность вследствие уменьшения коэффициента тактности, см. зависимость (1.9).

Это явление приходится компенсировать увеличением других параметров – диаметра цилиндров и их числа в составе агрегата. Меньшие значения цилиндровой мощности СОД  приводят к необходимости применять для развития одинаковой с МОД мощности в 2 – 4 раза большего числа цилиндров. Вследствие этого при одинаковых мощностях МОД значительно короче СОД, даже без учета редуктора.

Длина двигателя в определенной мере влияет на длину МКО и размеры грузовых отсеков и как следствие на количество перевозимого груза и эффективность судна. Проблему сокращения длины агрегата СОД решают применением V-образных конструкций, когда параллельно устанавливают два ряда цилиндров и на каждую мотылевую шейку работают два цилиндра.

На боевых кораблях этот принцип реализуется применением звездообразных конструкций ДВС, когда на каждую мотылевую шейку работают несколько одинаковых цилиндров. На рис.1.15 представлена конструктивная схема ПК с V –образным СОД.

Длина ПК со среднеоборотным двигателем может быть уменьшена также за счет применения т.н. многомашинных установок, когда на один объединительный редуктор

работают несколько агрегатов СОД. На рис.1.16 представлен вариант ПК с двумя V-образными двигателями, работающими на один валопровод.

Редуктор, представленный на рис.1.16, объединяет мощность двух среднеоборотных двигателей. На некоторых длительных режимах эксплуатации может возникнуть потребность в снижении мощности, затрачиваемой на движение. В данной схеме это возможно путем отключения одного из двигателей при помощи отключаемой муфты. Этот вариант более экономичен, чем вариант при двух работающих двигателях и снижении мощности каждого вдвое, так как при таком снижении мощности из – за увеличения удельного расхода топлива часовой расход топлива снижается менее, чем вдвое.

В состав многомашинных установок могут входить до 4 – х  СОД, не обязательно V- образных и не обязательно одинаковых. Последнее существенно для обеспечения ряда характерных режимов уменьшенных ходов.

Для определения типа ПК важным является также характеристика типа кормового образования судна, наличие или отсутствие насадки на винты и тип руля. Руль располагают в вертикальной плоскости, проходящей через ось гребного вала. Для одновального ПК эта плоскость – диаметральная плоскость судна. Такое расположение пера руля является принципиально важным, так как при этом  за счет восстановления статического давления закрученного потока, сходящего с работающего винта, повышается пропульсивный коэффициент.

Наиболее распространенным вариантом является применение кормового образования открытого типа, обеспечивающего возможность выемки гребного вала наружу из корпуса.

Вследствие этого возникает возможность сокращения размеров валопровода, смещения главного двигателя в корму и сокращения размеров МКО. На рис.1.17 приведена схема кормового образования открытого типа.

Здесь представлены два варианта организации рулевого устройства. Первый, изображенный штриховой линией, представляет из себя полубалансирный руль, подвешенный за кронштейном. Второй, изображенный сплошными линиями, представляет из себя двухопорный простой балансирный руль. Оба они крепятся к фланцу баллера и могут быть сняты с этого фланца. В случае демонтажа руля открывается возможность выемки гребного вала наружу из корпуса судна, даже при неснятом винте. В этом случае в носовой оконечности гребного вала должна быть предусмотрена съемная муфта.

Ниже на рис.1.18 представлен обыкновенный руль, подвешенный на петлях за рудер

постом – вертикальной балкой, замыкающей окно ахтерштевня со стороны кормы.

Вследствие наличия в корму от винта несъемной конструкции – рудерпоста, выемка гребного вала наружу из корпуса невозможна и необходимо реализовать комплекс мероприятий по выемке гребного вала внутрь –  крепление винта на конусе гребного вала, наличие ремонтного габарита гребного вала внутри корпуса и др.

В  качестве  руля   может  быть  использована  также поворотная управляемая  насадка   -   канал  цилиндрической   формы, навешенный на баллер и поворачиваемый при помощи рулевой машины, воздействующей на румпель.   Насадка повышает   КПД  винта  за   счет  упорядочивания   потока  в  его диске на прямом ходу  и   изменяет   направление   потока  на  выходе   за  счет  поворота   оси  канала. Её конструктивная схема представлена на рис.1.19.

Отсутствие за винтом пера руля с одной стороны, отрицательно сказывается на энергетической эффективности ПК из-за отсутствия раскрутки потока, а с другой, снижает сопротивление движению из-за отсутствия потерь на трение на пере.

Насадка  может  быть  и  неподвижно   закреплена   на  корпусе.  В   этом   случае   она  решает   только  первую  часть   задачи.  Винт  в  насадке   делают  несколько  меньшего    диаметра  с  целью  уменьшения   размеров  и  массы  насадки,  и  это  частично - из-за  увеличения   удельной   нагрузки уменьшает   выигрыш   от  упорядочения  потока  в  диске  винта.   Дополнительные  потери  возникают также вследствие  трения   насадки   о  воду.   На рис.1.20 приведено расположение винта в неподвижной насадке за кормой судна с двухвальной  энергетической установкой.

Как видно из рис.1.20 насадка закреплена на корпусе судна при помощи кронштейна. Функцию управления направлением движения судна выполняет традиционный руль, размещенный в корму от насадки в вертикальной плоскости проходящей через ось гребного вала данного борта.

Результат  анализа   эффективности  применения   насадки   зависит  от  конкретных    условий    обтекания   кормовой   оконечности   судна.   Насадка   эффективна  по  сравнению  с  винтом  открытого  типа  тогда,    когда   кормовая  оконечность    обтекается   недостаточно   хорошо   и   качество   потока  в  диске  винта  не  может  быть   улучшено  иным  способом   в  связи  с  какими  либо  ограничениями.  В   частности,   именно   этим   определяется     относительно  большая   частота  применения   винтов  в  насадке   на  речных  судах,  обладающих,  как  правило,  большим  отношением  ширины  к  осадке  -  B / t   до  6-7.  Это  препятствует  созданию  хорошего  заострения  судна  в  горизонтальной  плоскости  и  приводит  к  возникновению  поперечных  составляющих  скорости  и  потерям  в  диске  винта.   На  морских   судах,  при  обычном  соотношении  B / t  порядка 2-3,   насадки  на  винты  применяют  редко.

Анализируя форму кормового образования и её влияние на тип ПК,   нельзя  не  упомянуть  о  применяемых  на  речных  судах   винтах   туннельного  типа.    Это  винт  открытого  типа,  диаметр  которого  может  превышать   осадку.    

Форма  канала  обеспечивает  сплошность потока  воды   в  диске  винта,  а   за  счет   увеличения   диаметра  и  снижения   удельной нагрузки  на  лопасти винта  обеспечивается   повышение   его  КПД.  Применение   винтов  этого  типа  может  принести  положительный  эффект  на  судах   с   малой  осадкой   и  относительно  большими   упорами, например, на буксирах и толкачах. На рис.1.21. представлен эскиз расположения туннельного винта.

Все типы современных судовых дизелей выполняют с газотурбинным наддувом. Это позволяет обеспечить подачу воздуха в цилиндры под повышенным давлением, увеличить массовый заряд воздуха в цилиндре, сжечь больше топлива, увеличить среднее эффективное давление и мощность, вырабатываемую двигателем. Применение высокоэкономичных газовых турбин и особенно нагнетателей позволяет использовать для целей наддува не все отработавшие в двигателе газы, а только часть из них – приблизительно 70%. Остающаяся часть газов выбрасывается в выхлопную трубу минуя газотурбонагнетатель. Рассматриваются различные схемы полезного использования отработавших газов, излишних для газотурбинного наддува.

На рис.1.22 представлена одна из таких схем, способная значительно (примерно на 3%) увеличить энергетическую эффективность ПК.

Перспективно применение УГТ в составе комплексных систем  производства и потребления энергии в СДУ. Как видно из рис.1.22, УГТ присоединена к мультипликатору, что позволяет сократить передаточное отношение по линии УГТ. На режимах с достаточно полным производством выхлопных газов мощность УГТ достаточна для покрытия мощности, затрачиваемой на привод валогенератора,  и дополнительные затраты топлива на привод последнего отсутствуют. Более того, возможна передача части мощности УГТ на винт.  

На режиме номинальной МДМ в такой турбине можно получить мощность, достигающую 4% мощности главного двигателя. При отклонении длительного эксплуатационного режима от режима НМДМ располагаемая мощность избыточных газов быстро падает как вследствие уменьшения количества газов, так и от снижения их температуры. На рис.1.23 представлена зависимость мощности утилизационной газовой турбины от нагрузки главного двигателя. Параметры газовой турбины и главного двигателя отнесены к значениям их мощностей на режиме номинальной МДМ.

В связи с тем, что мощность на расчетном эксплуатационном режиме обычно составляет 80 – 90% от МДМ, то от УГТ можно получить до 3%  от номинальной мощности главного двигателя. Как использовать эту мощность, это другой вопрос. В частности, на длительном эксплуатационном режиме её можно направить на привод валогенератора. На режиме спецификационной МДМ мощность УГТ можно использовать для повышения запаса мощности двигателя. Последнее также существенно, так как двигатель выбирается по режиму максимальной мощности. Требуемый запас мощности можно обеспечить частично за счет установки УГТ.

Сама по себе УГТ достаточно простая и дешевая, так как в качестве неё могут использоваться типовые газовые турбины от газотурбонагнетателей. Последние производятся большим количеством производителей в виде развитых типоразмерных рядов. Некоторые проблемы существуют с передачей мощности от высокооборотной газовой турбины к низкооборотному коленчатому валу. Выше был представлен один из способов решения этой проблемы – навешивание УГТ на мультипликатор привода валогенератора.

В настоящем параграфе были рассмотрены наиболее часто применяемые варианты ПК транспортных судов. Эти варианты составляют основную область поиска оптимального ПК для проектируемого судна.

В последние годы начали находить ограниченное применение пропульсивные комплексы с вертикальным расположением вала подвода мощности и движителями, располагаемыми под кормой судна - так называемые азиподы. При таком расположении появляется возможность перенести МКО на главную палубу или платформу, сократить длину МКО в пределах основного корпуса, увеличить объем грузовых трюмов и получить дополнительную прибыль.

На рис.1.24 представлено сравнение расположения на транспортном судне пропульсивных комплексов с обычным винтом и азиподом с винтами противоположного вращения. В первом варианте длина МКО может быть сокращена на величину DL, по-видимому, достаточную для размещения, например, одного ряда стандартных контейнеров.

Безусловно, этот вариант нуждается в дополнительном анализе с учетом энергетической эффективности конических пар редуктора и других факторов. Однако тенденция к сокращению длины МКО имеется.

Разработаны типоразмерные ряды азиподов с различными вариантами их реализации: с простыми и противоположно вращающимися соосными винтами, поворотные и заваливаемые, открытые и в насадке, с ВФШ и с ВРШ, приводимые от дизелей или электродвигателей.

Применение азиподов с различными типами приводов заслуживают специального рассмотрения. Безусловно, их энергетическая  эффективность снижена по сравнению с обычными мало- и среднеоборотными дизельными установками с горизонтальным валопроводом, однако сокращение размеров МКО увеличивает провозоспособность и получаемая при этом дополнительная прибыль способна превзойти дополнительные расходы на топливо. Азиподы с электроприводом, ввиду дополнительным снижением их энергетической эффективности, скорее пригодны для использования в качестве подруливающих устройств, используемых на кратковременных режимах маневрирования, а не для длительного движения судов с заданной скоростью.  Проблема – в  соотнесении дополнительных потерь и дополнительных преимуществ, которое пока не может быть сделано ввиду отсутствия опыта строительства таких судов.

Выбор альтернативных вариантов главных двигателей

Выбор главных двигателей осуществляется из типоразмерного ряда выбранной фирмы-производителя с использованием следующей методики, одинаково пригодной для МОД и СОД, для одно- и многовальной установки. Агрегатная мощность ГД  Neагр определяется как произведение цилиндровой мощности Neцил на допустимое число цилиндров Zцил в составе агрегата и превышает требуемую мощность Nетреб с учетам навешенных (насосы, валогенераторы) и дополнительных приводных механизмов (утилизационные турбины), приходящуюся на один вал, не более, чем на мощность одного цилиндра данного типоразмера:

 Neагр  =  Neцил Zцил  Nетреб+NнавNут;       Zцил [ Zmin; Zmax];                      (8)

  NeагрNетреб  Neцил.

Поскольку при выборе агрегата ГД варьируются два параметра (Neцил и Zцил), то выбор получается не единичным: на заданную мощность из одного типоразмерного ряда можно подобрать несколько типоразмеров агрегатов, допустимых по ограничениям, но отличающихся Neцил и Zцил, а также другими характеристиками. Заранее нельзя установить предпочтительность того или иного агрегата. Для этого требуется дополнительное исследование. Поскольку агрегатов двигателей может быть много (до 10 – 12), то применение экономического анализа для рассмотрения всех вариантов затруднительно, даже с применением моделей САПР [8], затруднительно. Следует выбрать для экономического анализа 2 – 3 варианта агрегатов ГД, предпочтительных по совокупности показателей качества. В работах [9, 10] приведены методики определения комплексного показателя качества по совокупности отдельных показателей с их коэффициентами значимости (веса).

В работе [9] для анализа сравнительной эффективности выборки агрегатов двигателей, пригодных к установке на суда типа река – море, с помощью «комплексного показателя качества» приняты во внимание следующие частные показатели качества и коэффициенты их весомости, представленные в табл.3.

Таблица 3

Составляющие комплексного показателя качества

Nпп

Наименование показателя

Обозначение

Размерность

К-т веса

1

Удельная мощность

P= Peн/(L B H)

кВт/м3

0,08

2

Удельная масса

m=G/ Peн

кг/кВт

0,07

3

Удельный расход топлива

be

кг/кВт ч

0,24

4

Удельный расход масла

beм

кг/кВт ч

0,11

5

Условная цена двигателя

Ц

-

0,07

6

Удельная цилиндровая мощность

Pп=4 Peн/(pD2 S)

кВт/м3

0,12

7

Средняя скорость поршня

C

м/с

0,07

8

Ресурс до капитального ремонта

R

тыс.час

0,12

9

Среднее эфф. давление

Pme

МПа

0,12

Комплексный показатель рассчитывается с использованием следующих зависимостей: показатели 1, 8 и 9 – максимизируются, а остальные показатели минимизируются.

(9)

Для СЭУ с СОД следует рассмотреть агрегаты в составе двигателей и редукторов. Выбранные предпочтительные варианты следует подвергнуть экономическому анализу с учетом системных связей и с выходом на показатели судна [11, 12].

Оптимизация винта перемещением винтовой характеристики

Малооборотные двигатели применяются в составе установок с прямой передачей, то есть без редуктора, изменяющего частоту двигателя. В этом случае частота двигателя и движителя совпадают. Этот фактор вносит ряд проблем, связанных с согласованием  частоты двигателя и движителя. На рис. 1. представлены варианты расположения винтовой характеристики в координатах мощность – частота. Параметры отнесены к их значениям в точке 1 – на режиме номинальной максимальной длительной мощности (НМДМ).

Представленная на рис.1 номинальная винтовая характеристика В1, проходящая через точку 1, определяет частоту эксплуатационного режима nэ, на котором комплекс будет эксплуатироваться большую часть (до 95%) ходового времени. Именно на этом режиме следует обеспечить наибольшую энергетическую и экономическую эффективность.

Обычно частота nэ больше частоты оптимального винта наибольшего допустимого диаметра. Возникает дилемма: либо эксплуатировать винт наибольшего диаметра при повышенной частоте, либо уменьшать диаметр в соответствии с зваисимостью (4). В обеих случаях КПД винта снизится. В первом случае за счет необходимого уменьшения относительной поступи, во втором за счет увеличения удельной нагрузки P/Fд – отношения упора к площади диска винта. Возможен третий вариант представленный на рис.1 – перемещение винтовой характеристики в область пониженных оборотов – смещение ее влево. На рис.1 представлен предельный вариант такого смещения – точка  «и’» для этой характеристике расположена на пересечении линии постоянной скорости vи =const и линии максимального pe, то есть на границе диапазона допустимых МДМ, отмеченного жирной линией.

На характеристике В2, проходящей через эту точку, получена мощность на режиме «о» наименьшая из возможных при сохранении скорости vэ =const, то есть эта точка является оптимальной по показателю энергетической эффективности – скорость достигается при наименьшей затрате мощности.

В последнее время, как видно из базы данных по современным судам, этой проблемой обычно не занимаются, просто повышают эксплуатационную скорость по номинальной винтовой характеристике до достижения требуемого значения коэффициента запаса мощности 10 – 15%. Критерий эффективности судна в районе оптимальной скорости имеет  экстремум с довольно плавным падением в обе стороны от оптимальной точки, так, что эффективность снижается не сильно, а объем прибыли возрастает. В то же время располагаемая мощность двигателя используется полностью.

Обеспечение реверса пропульсивной установки

Основное назначение реверсивного устройства – остановка судна на прямом ходу. Современные суда имеют настолько отработанный, выглаженный корпус, что при движении прямо после выключения главного двигателя они способны за счет инерции пройти еще не один десяток километров. Из-за опасности такого явления и возможности гибели судов последние должны обязательно иметь средства остановки на длине, не превышающей расстояния, на котором может быть обнаружено препятствие.

Основным способом остановки судна является выход на циркуляцию. Схема движения судна на циркуляции представлена на рис. 1.30. При перекладке руля на борт корма под действием гидродинамических сил на руле отклоняется от направления движения судна в сторону, противоположную направлению отклонения руля. Судно начинает двигаться лагом – под углом к направлению движения. Это приводит к возникновению в носовой оконечности судна поля сил, поворачивающих его в этом же направлении. В результате судно выходит на циркуляцию – движение по кругу, диаметр которого не превышает двух длин корпуса. Вместе с тем многократно возрастает сопротивление движению, что может быть использовано для остановки судна.

Выход на циркуляцию – эффективный способ остановки судна при обнаружении опасного препятствия. Однако он не всегда возможен, например, при движении в узкостях. В таких условиях неизбежна остановка на прямом ходу, возможная только при наличии реверсивного устройства. Именно поэтому в соответствии с требованиями Правил регистра РФ наличие на судне реверсивного устройства является обязательным.

Пропульсивный комплекс с ДВС, в принципе, реверсивен. Следует только раскрутить двигатель в обратную сторону и в требуемые моменты подвести воздух, впрыснуть топливо и отвести газы. Винт, вращаемый в противоположную переднему ходу сторону, создает обратный упор, тормозящий судно. Торможение двигателя и его раскрутка в обратном направлении осуществляются сжатым воздухом, подаваемым в цилиндры через пусковые и выпускаемого через выхлопные клапаны. После достижения минимальной частоты обратного вращения, допустимой при работе на топливе, осуществляется переход на топливо. Впуск продувочного воздуха в цилиндры производится поршнем, кромкой открывающим продувочные окна, и в регулировании не нуждается.

Управление моментами впрыска топлива и отвода газов производится распределительным валом. Двухтактный двигатель весьма просто готовится к реверсу – распределительный вал нужно повернуть в сторону ВМТ (верхней мертвой точки) на удвоенный угол опережения впрыска топлива в цилиндр. В энергетической установке с двухтактным малооборотным двигателем именно двигатель обычно является средством, обеспечивающим реверс.

Четырехтактный двигатель для работы на задний ход должен иметь отдельный комплект кулачковых шайб, размещаемых на распределитель-ном валу вместе с комплектом шайб для переднего хода. Для подготовки  четырехтактного двигателя к работе на задний ход необходимо поднять толкатели с шайб переднего хода, продвинуть распределительный вал в направлении его оси на расстояние, равное расстоянию между шайбами переднего и заднего хода, и опустить толкатели ни комплект шайб заднего хода.

В процессе реверса двигатель претерпевает перегрузки, и его ресурс снижается. Учитывая, что ресурс среднеоборотного двигателя, обычно четырехтактного, недостаточно велик, а также дополнительную стоимость комплекта шайб заднего хода и системы перестановки толкателей, для четырехтактных среднеоборотных дизельных установок предусматриваются также и другие способы реверса, а именно реверс движителем, передачей (редуктором) или муфтой. На рис.1.31 представлена конструктивная схема реверсивного редуктора с паразитным колесом.

Мощность подводится к входному валу 3, на котором жестко закреплены шестерни 1 и 2. Реверсивная муфта 7 способна перемещаться вдоль ведомого вала 9 на шлицах. С помощью механизма управления реверсом 6 она может быть присоединена влево к колесу переднего хода 8 или вправо к колесу заднего хода 5.

В зависимости от того, в каком месте присоединена реверсивная муфта, мощность направляется по линии 1879 или 124579. Каждая зубчатая пара изменяет направление крутящего момента на противоположное. Наличие на линии заднего хода дополнительного зубчатого колеса 4 позволяет получить на выходном валу вращение, обратное переднему ходу, т.е. получить реверс момента. На винте это позволяет получить обратный упор и осуществить реверс судна.

Реверсирование с ВРШ рассмотрено выше, см. рис. 1.12. Винты регулируемого шага проектируются так, чтобы был возможен поворот лопастей из положения переднего хода на задний ход через нулевой шаг. Для этого ширина лопастей доводится до размера, предотвращающего задевание лопастей друг за друга в положении нулевого шага. Как следствие уменьшено и дисковое отношение винта, что может снизить его энергетическую эффективность.

В положении заднего хода 3 меняется положение рабочих сторон профиля  по сравнению с передним ходом: передняя (плоская или слабоизогнутая) нагнетающая сторона становится засасывающей и наоборот.

Это несколько снижает эффективность винта, но вследствие кратковременности этого режима данный параметр не является существенным. Более существенно то, что возможность вращения винта при реверсе засасывающей стороной вперед учитывается при проектировании винта на передний ход и это снижает общую эффективность винта и на этом длительном режиме.

Более подробное сравнение ВФШ и ВРШ было рассмотрено выше, где  выполнен анализ и других причин, обуславливающих применение ВРШ, в частности на судах ледового плавания. Там же был рассмотрен способ обеспечения реверса для водометного движителя.

Прочие типы движителей либо не находят применения на транспортных судах, либо с их помощью нельзя получить отрицательный упор. Поэтому они здесь не рассматриваются.

Обратное вращение ВФШ может быть получено также с помощью реверсивной муфты. Рассмотрим вариант реверсивной муфты с коническими парами, находящей применение на судах с динамическим поддержанием, а также, возможно, в составе колонковых передач механических азиподов. Её конструктивная схема представлена на рис. 1.33. Как видно из рис. 1.33, мощность, подводимая от двигателя по входному валу 3, через ведущую коническую шестерню 2 передается на ведомое  колесо 1. От последнего мощность передается на ведомый шлицевой вал 6 – вертикальный вал  Z –образной колонковой передачи.

Блок зубчатых конических колес объединен в единое целое при помощи шлицевой втулки 5. Втулка и связанные с ней колеса переднего и заднего хода имеют возможность  перемещаться вертикально по направлениям указанным двухсторонней стрелкой по шлицевому валу 6.

При верхнем положении блока колес в зацеплении с ведущей шестерней находится колесо 1 и вал вращается в направлении переднего хода. При перекладке блока колес в нижнее положение в зацепление с шестерней 2 входит колесо заднего хода 4. Так может быть получен реверс. Безусловно, ударное включение конической пары приведет к поломке зубьев, поэтому необходима синхронизирующая фрикционная муфта наподобие рассмотренной в предыдущем разделе.

Рассмотренная коническая реверсивная муфта является одним из узлов Z-образной колонковой передачи. Сама колонковая передача может быть выполнена полноповоротной, очевидно, что в этом случае необходимость в реверсивной муфте отпадает.

 


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

76371. Международное движение капитала. Сущность и формы движения капитала 121 KB
  Международное движение капитала Сущность и формы движения капитала Вывоз капитала зарубежное инвестирование представляет собой процесс изъятия части капитала из национального оборота в данной стране и перемещение его в товарной или денежной форме в производственный процесс и обращение другой страны. Важнейшими причинами вывоза капитала являются: 1. Более низкие экологические стандарты в принимающей стране чем в странедоноре капитала. В зависимости от собственника вывоз капитала делится на 3 вида: 1 частный вывоз капитала крупные...
76372. Международная миграция трудовых ресурсов. Проблемы оптимального размещения трудовых ресурсов в мировой экономике 106.5 KB
  Проблемы оптимального размещения трудовых ресурсов в мировой экономике Миграция рабочей силы переселение трудоспособного населения из одних государств в другие сроком более чем на год вызванное причинами экономического и иного характера. Различают внутреннюю миграцию рабочей силы происходящую между регионами одного государства и внешнюю миграцию затрагивающую несколько стран. силы – утечка мускулов перемещение высококвалифицированной раб. силы – утечка умов Первая форма получила свое развитие еще при рабовладельческом строе...
76373. Международные валютно-финансовые и кредитные отношения 87 KB
  Цена единицы национальной валюты выраженная в единицах иностранной валюты называется валютный обменный курс exchnge rte. Валютный курс играет важную роль в развитии международной торговли и движении капитала. Таким образом с помощью валютных курсов производители и потребители приводят цены на товары в сопоставимый вид и формируют на этой основе международные потоки товаров. Фиксирование курса национальной денежной единицы по отношению к иностранным денежным единицам принято называть валютной котировкой currency quottion.
76374. Платежный баланс. Понятие и структура платежного баланса 75.5 KB
  В этом случае итальянская фирма осуществила продажу а Сбербанк – покупку российских активов банковского депозита на сумму в 1000 долл и эта сделка будет отражена в российских счетах движения капитала. Такая операция создает две компенсирующие бухгалтерские записи в платежном балансе РФ: Кредит Дебет Покупка принтера текущий счет российский импорт 1000 долл Продажа банковского депозита осуществляемая Сбербанком счет движения капитала экспорт российских активов 1000 долл 2. Поэтому когда вы расплачиваетесь за свой обед за...
76375. Мировой рынок. Конъюнктура мирового рынка. Ценообразование в международной торговле 64.5 KB
  В зависимости от уровня конкретной цены на конкретный товар зависит решение тех или иных проблем возникающих у продавца: возмещение понесенных издержек производства и обращения товара доходность производства данного товара и его реализации появление новых стимулов для расширения внешнеэкономических связей или их свертывания. Цены в международной торговле как и внутри страны зависят от конкретной рыночной ситуации соотношения спроса и предложения но здесь оказывает влияние более широкий круг участников влияющих на конъюнктуру и...
76376. Мировое хозяйство и международные экономические отношения 50.5 KB
  Международные экономические отношения МЭО система хозяйственных связей между национальными экономиками отдельных стран соответствующими субъектами хозяйствования. МЭО особая сфера деятельности основанная на международном разделении труда. МЭО объективно вытекают из процесса разделения труда международной специализации производства и науки интенационализации хозяйственной жизни. Становление и развитие МЭО определяются усилением взаимосвязи и взаимозависимости экономик отдельных стран.
76377. Формирование мирового хозяйства и МРТ 78.5 KB
  Финикийские и греческие торговцы не только торговали по всему Средиземноморью собственными и приобретенными в других странах товарами но и оказывали услуги перевозя чужие грузы и иноземных пассажиров. Район Средиземноморья и Черного моря вместе с прилегающими странами Западной Азии стал тем регионом мира где еще в глубокой древности зародилось ядро МХ. Экономика различных стран становилась более открытой: в 1913 экспорт европейских стран составлял 14 их ВВП против 55 в 1830г. Тогда впервые возникла мировая система мирохозяйственных...
76378. Теория международной торговли с позиции предложения товаров и услуг 221.5 KB
  Теория международной торговли Тема 4. Теория международной торговли с позиции предложения товаров и услуг Торговля является традиционной и древнейшей формой МЭО. Меркантилизм Экономическая мысль на протяжении по крайней мере трех последних столетий пытается теоретически осмыслить проблемы международной торговли и ответить на следующие вопросы: Почему страны торгуют А точнее что определяет какие товары следует импортировать и какие экспортировать Как международная торговля влияет на производство и потребление в каждой стране Как...
76379. Взаимодействие спроса и предложения в международной торговле. Формирование мировой цены 80 KB
  Теория международной торговли в частности теория сравнительных преимуществ утверждает что в результате развития внешнеторговых отношений все участвующие в них страны получают выигрыш в виде прироста общего благосостояния. С другой стороны выигрыш от внешней торговли который получает страна в целом распределяется внутри страны между потребителями и производителями экспортерами и импортерами также не поровну. Выигрыш от внешней торговли Распределение выигрыша от международной торговли как внутри страны так и между странами в конечном...