1.7. Характеристики винта фиксированного шага

Работу ВФШ отображают различные характеристики:

Работа винта в более лёгких условиях, отображает облегчённая характеристика, при которой коэффициент, учитывающий гидродинамические условия работы винта, меньше единицы (Кв < 1).

Работа винта в более тяжёлых условиях (тяжёлый винт) или швартовная характеристика, при котором коэффициент, учитывающий гидродинамические условия работы винта больше единицы (Кв > 1).

Работа винта при нормальных условиях (штатных) или нормальная характеристика, при которой коэффициент, учитывающий гидродинамические условия работы винта равен единице (Кв = 1).

При швартовной характеристике работы ВФШ, судно неподвижно и при этом, номинальная эффективная мощность главного двигателя достигается уже при 50 – 60% от номинальной частоты вращения коленчатого вала двигателя.

По формуле (12), рассчитаем долевую эффективную мощность ГД при различных условиях.

, (12)

где: Кв – коэффициент, учитывающий гидродинамические условия работы винта;

Ре – номинальная эффективная мощность главного двигателя, кВт;

- отношение долевой частоты вращения коленчатого вала, к номинальной частоте вращения коленчатого вала.

Облегчённые условия (Кв=0,8):

,

,

,

,

,

Нормальные условия (Кв=1):

,

,

,

,

,

Швартовные условия (Кв=3):

,

,

,

,

,

Полученные значения характеристик ВФШ при различных условиях, приведём в графической зависимости отношения долевой эффективной мощности ГД к номинальной эффективной мощности ГД, от долевой частоты вращения коленчатого вала ГД к номинальной частоте вращения коленчатого вала и отобразим их на рис. 2.

Рисунок 2 - Характеристики ВФШ при различных условиях

Вывод: После расчёта пункта 1.7, выяснилось, что при швартовной характеристике работы винта, номинальная эффективная мощность ДГ, достигается при 70% от номинальной частоты вращения коленчатого вала.

1.8. Обоснование оптимального режима работы главного двигателя

Оптимальный режим работы ГД, должен обеспечивать: скорость, безопасность, экономичность. Требуемую частоту вращения коленчатого вала, назначают из прямой зависимости скорости судна от частоты вращения коленчатого вала. Безопасность обеспечивается при непосредственном контроле: механических, тепловых, технических состояний дизелей, косвенных параметров: таких как температура выпускных газов,

использование ограничительных характеристик: таких как зависимость мощности ГД от частоты вращения коленчатого вала, при сохранении тепловой и механической напряжённости двигателя в допуске.

По формуле (13), рассчитаем ограничительные характеристики по крутящему моменту.

, (13)

где: Ре – номинальная эффективная мощность главного двигателя, кВт; - отношение долевой частоты вращения коленчатого вала, к номинальной частоте вращения коленчатого вала.

,

,

,

,

,

Для выбора конкретного режима работы ГД, необходимо соблюдать дополнительные требования:

Рассчитаем по формуле (14), эффективный кпд главного двигателя.

(14)

где: - Удельная теплота сгорания топлива, ; – минимальный удельный расход топлива ГД, который определяется графически, из рис.3, .

По формуле (15), произведём расчёт эффективной мощности ГД.

, кВт (15)

где: – отношение эффективной мощности к номинальной мощности двигателя, определяется графически, из рис.3; Ре – номинальная эффективная мощность ДГ, кВт.

,кВт

По формуле (16), рассчитаем эффективную частоту вращения коленчатого вала ГД.

, (16)

где: nэф – отношение эффективной частоты вращения коленчатого вала к номинальной

частоте вращения коленчатого вала, определяется графически, рис.3; – номинальная частота вращения коленчатого вала, .

,

По формуле (17), рассчитаем средне эффективное давление ГД.

, кПа (17)

где: Тт- Тактность ГД, выбранный двигатель марки 6ВД26/20АЛ, является четырёхтактным (Тт=4); Рэ – эффективная мощность ГД, кВт; – Число цилиндров, шт.; S – ход поршня, см; D – диаметр поршня, см; - эффективная частота вращения коленчатого вала ГД, .

,кПа

По формуле (18), рассчитаем эффективный часовой расход топлива ГД.

, (18)

где: – минимальный удельный расход топлива ГД, ;

Рэ - эффективная мощность ГД, кВт.

,

По формуле (19), рассчитаем обеспечение минимального расхода топлива ГД.

, (19)

где: be -удельный расход топлива ГД, кг/кВт*ч; - механический кпд ( ; - долевая частота вращения коленчатого вала, ; nн – номинальная частота вращения коленчатого вала ГД, - адаптивная поправка ( = ), табл.5.

,

,

,

,

,

Главный энергетический комплекс работает по закону движителя, а следственно потребность мощности определяется характеристиками винта. Для оценки работы ГЭК, воспользуемся рис.3, где точки О, Э, Р, Р’, А – это область эксплуатационных режимов ГД. Таким образом, при работе ГД в штатных условиях, только на номинальном режиме имеется баланс мощностей. На других режимах до номинального, наблюдаются недогрузка, а после перегрузка. Область образуемая точками А, О, Э, Б, А на рис.3 – это область безопасных режимов работы двигателя.

Рисунок 3 - Обоснование оптимального режима работы

По формуле (20), рассчитаем экономию топлива главного двигателя.

(20)

где: Вэ - эффективный часовой расход топлива ГД, ; Ре –номинальная эффективная мощность главного двигателя, кВт; be -удельный расход топлива ГД, кг/кВт*ч.

Вывод: После расчётов и выбора оборудования ГЭК, выяснилось, что при использовании ГД на эффективных режимах, можно добиться экономии топлива на 48,8%, что существенно снизит затраты на доставку грузов. Данные выбранного оборудования занесем в табл.6.

Таблица 6 – Сводная таблица принятого оборудования

наименование и количество	марка и размерность
Главный двигатель, 2 шт	6ВД26/20АЛ
Главная передача, 2 шт.	RR640
Диаметр гребного вала, 2 шт.	170, мм
Диаметр промежуточного вала, 2 шт.	145, мм
Тип движителя, 2 шт.	ВФШ