2.4 Энергетические установки с винтами регулируемого шага

На всех современных средне- и крупнотоннажных промысловых судах в качестве движителей установлены винты регулируемого шага (ВРШ). Это обусловлено рядом преимуществ ВРШ перед винтами фиксированного шага (ВФШ).

Гребные винты фиксированного шага могут использовать полную мощность двигателя только на одном режиме движения. На всех других режимах такие винты работают с меньшим КПД, не используя полную мощность машины. Винт фиксированного шага подбирают для судна таким образом, чтобы внешняя и винтовая характеристики пересекались в точке А, которая должна соответствовать номинальному режиму двигателя, т. е. при номинальной частоте вращения вся мощность, которую дает двигатель (и которую гарантирует завод-изготовитель), должна потребляться гребным винтом.

Промысловое судно не может постоянно работать в каком-то одном режиме. Например, при буксировке трала, движении против ветра или обрастании корпуса сопротивление движению судна и мощность, потребляемая гребным винтом, при тех же частотах вращения возрастают. В этих условиях винт становится, как принято говорить, гидродинамическим тяжелым. Зависимость в этом случае между мощностью, потребляемой винтом, и частотами его вращения выразится линией 2. Если по-прежнему эксплуатировать двигатель с номинальной частотой вращения (пп), то винт, будет потреблять мощность №1 (точка С), намного превышающую номинальную, т. е. двигатель будет перегружен. В этом случае необходимо снизить частоту вращения до пт и эксплуатировать двигатель на мощности NT, т. е. ниже номинальной, что экономически невыгодно. Действительно, при тралении, когда требуются наибольшие тяговые усилия, двигатель не даст мощность, гарантируемую заводом-изготовителем.

При плавании в балласте или по ветру гребной винт будет потреблять при номинальной частоте вращения мощность меньшую, чем номинальная мощность двигателя (точка D). В этих условиях винт окажется гидродинамически легким и винтовая характеристика расположится ниже расчетной, т. е. двигатель окажется недогруженным на величину AD. Таким образом, винт фиксированного шага не позволяет эффективно использовать энергетические возможности главного двигателя во всех условиях плавания судна, что является основным его недостатком.

Главные двигатели промысловых судов около 80 % времени работают в режимах, отличных от номинальных, а так как на этих режимах винты фиксированного шага не могут эффективно использовать энергетические возможности главного двигателя, на современных промысловых судах устанавливают винты регулируемого шага (ВРШ).

Сущность ВРШ состоит в том, что его лопасти с помощью специального приводного механизма могут поворачиваться, т. е. изменять величину своего шага на ходу судна в процессе работы двигателя от положения, соответствующего полному переднему ходу, до положения, отвечающего заднему ходу.

Изменять скорость хода судна при наличии ВРШ можно регулированием шага винта путем поворота лопастей. При этом частоту вращения главного двигателя не изменяют. В необходимых случаях лопасти можно развернуть на такой угол, при котором действительный шаг гребного винта станет равным нулю и, несмотря на работу двигателя и вращение гребного вала, судно будет стоять на месте.

Винты регулируемого шага позволяют регулированием положения лопастей изменять скорость хода от номинальной до максимальной, что очень важно для выполнения различных промысловых операций и наиболее эффективного использования мощности двигателя. Применение таких винтов меняет системы управления и обслуживания энергетических установок, исключает необходимость частых пусков и реверсов, в результате чего увеличивается ресурс главных двигателей и появляется возможность отказаться от системы непосредственного реверсирования дизеля и реверс-редукторов.