Ниже, приведен данный расчет.
Точка 1 и точка 2 соответствуют режимам при одних и тех же условий работы (свободный ход в штиль) - Ne1, 1, H/D1 и Ne2, 2, H/D2.
Точка 3 - соответствует режиму буксировки судна - Ne3, 3, H/D3.
Основные числовые значения для точек 1, 2 и 3 берем из судовых записей, во время ходовых испытаний.
Расчет параметров для точки 1:
Ход судна (свободный) при H/D1 при полной мощности потребляемой судовым движителем:
(H/D)1 = 1,07
где N1 = 2576кВт;
- КПД передачи от ГД к винту;
V1 = 16,1 узлов
Расчет параметров для точки 2:
Свободный ход при (H/D)2 = (0,6ч0,8)•(H/D)1:
(H/D)2 = (0,6ч0,8)•(H/D)1 = 0,8•1,07 = 0,86;
Расчёт параметров для точки 3:
(H/D)3 = 0,7;
V3 = 7 узлов
Рассчитаем степени и :
Для характерного диапазона H/D, вычислим на установившихся режимах работы (0,4ч1,2)•(H/D) к расчетной мощности NB и скорости V.
Для свободного хода:
,
Таблица 1.1
Числовые значения для построения линии А
|
H/D |
0,54 |
0,64 |
0,75 |
0,86 |
0,96 |
1,07 |
1,18 |
|
|
Nв |
3454,12 |
3663,64 |
3885,88 |
4121,60 |
4371,62 |
4636,80 |
4918,07 |
|
|
V |
14,25 |
14,72 |
15,12 |
15,48 |
15,80 |
16,10 |
16,37 |
Для работы в грузу:
,
Таблица 1.2
Числовые значения для построения линии В
|
H/D |
0,54 |
0,64 |
0,75 |
0,86 |
0,96 |
1,07 |
|
|
Nв |
2420,92 |
2605,86 |
2804,93 |
3019,20 |
3249,84 |
3498,10 |
|
|
V |
6,44 |
6,65 |
6,84 |
7,00 |
7,15 |
7,28 |
По полученным данным, строим линию А - для свободного хода, и линию В - для хода в грузу, в координатах Nв-V.
Для расчета линии (H/D)2 = const используем формулу:
где коэффициенты а и b найдем по формулам:
Таблица 1.3
Числовые значения для построения линии (H/D)2 = const
|
V |
5 |
9 |
12 |
14 |
15 |
16 |
|
|
Nв |
2759,20 |
3279,20 |
3669,19 |
3929,18 |
4059,18 |
4189,18 |
1.2.3 Двигатель главный
1.2.3.1 Технические характеристики и эксплуатационные режимы работы главного двигателя
В качестве главных двигателей установлены дизели марки 6ЧН 40/46.
Двигатель 6ЧН 40/46 четырехтактный, рядный, вертикальный, нереверсивный, тронковый, простого действия, с газотурбинным наддувом и промежуточным охлаждением наддувочного воздуха.
Двигатель снабжен системой дистанционного автоматизированного управления частотой вращения, системой аварийно-предупредительной сигнализации и защиты, а также системой автоматического регулирования температуры охлаждающей воды и смазочного масла.
Рисунок 1.3 - построение ходовой характеристики судна (А - ход свободный, В - траление)
Остов двигателя сварной, состоит из промежуточных стенок, отлитых из стали и предназначенных для установки в них рамовых подшипников. Между промежуточными стенками, сверху, вварены опорные плиты, в которые ввернуты шпильки крепления крышек цилиндров. К промежуточным стенкам с обеих сторон приварены боковые листы с отверстиями для смотровых лючков, а к боковым листам - торцевые листы. Корпуса рамовых подшипников крепятся к промежуточным стенкам шпильками. Крышки подшипников прижимаются к корпусам домкратами. Стальные вкладыши рамовых, а также и мотылевых подшипников залиты свинцовистой бронзой и покрыты тонким слоем специального сплава олова и свинца.
Поддон дизеля сварной, силовой, с промежуточными ребрами жесткости.
Крышка цилиндра индивидуальная, чугунная, крепится к остову восемью анкерными шпильками, одновременно прижимая к нему втулку цилиндра с рубашкой. На крышке расположены два впускных и два выпускных клапана, пусковой и предохранительный клапаны, верхний привод и индикаторный кран. Форсунка и корпус выпускного клапана охлаждаются водой. Специальное устройство “Ротокап” обеспечивает проворачивание стержня выпускного клапана в период его открытия.
Поршень, охлаждаемый маслом. Поршень имеет верхнее уплотнительное кольцо, три компрессионных и два маслосъёмных. Рабочая поверхность уплотнительного кольца хромирована и покрыта слоем олова. Верхнее компрессионное кольцо выполнено с молибденовым пояском, третье и четвертое - с медным покрытием. Маслосъёмные кольца имеют по две хромированные маслосбрасывающие кромки и монтируются с эспандером. Три канавки в головке поршня закаливаются током высокой частоты. Поршневой палец изготовлен из легированной стали, цементированный, плавающего типа.
Шатун двутаврового сечения изготовлен из легированной стали. Нижняя головка имеет косой разъём. Втулка головного подшипника залита свинцовистой бронзой. В стержне шатуна выполнено сверление, по которому поступает масло на смазку головного подшипника и охлаждение поршня (через поршневой палец, имеющий специальную вставку и бобышки поршня).
Коленчатый вал цельный, кованый из легированной стали, с противовесами на щеках коленчатого вала.
Наддув дизеля обеспечивается одноступенчатым центробежным газотурбокомпрессором.
Система смазки - циркуляционная, под давлением. Автономный насос подает масло через фильтр и охладители в коллектор и оттуда по трубкам на смазку всех элементов дизеля. Сток масла из поддона дизеля в циркуляционную цистерну - свободный.
Система охлаждения дизеля двухконтурная с автономными насосами пресной и забортной воды.
Пуск дизеля осуществляется сжатым воздухом.
Технические характеристики дизеля ЧН 40/46:
|
Параметр |
Значение |
|
|
Диаметр цилиндра, мм |
400 |
|
|
Ход поршня, мм |
460 |
|
|
Число цилиндров |
6 |
|
|
Номинальная мощность, кВт |
2576 |
|
|
Частота вращения, об/мин |
520 |
|
|
Среднее эффективное давление, МПа |
1,72 |
|
|
Степень сжатия |
14 |
|
|
Максимальное давление сгорания, МПа |
12,25 |
|
|
Давление наддувочного воздуха, МПа |
0,220 |
|
|
Средняя скорость поршня, м/с |
8,0 |
|
|
Удельный расход топлива RMG180, г/(кВтч) |
207 |
|
|
Удельный расход масла, г/(кВтч) |
1,9 |
|
|
Сорт применяемого топлива |
RMG180 |
|
|
Сорт применяемого масла |
М14Г2ЦС |
|
|
Ресурс до капитального ремонта, ч |
60000 |
|
|
Порядок работы цилиндров |
1-2-4-6-5-3 |
1.2.3.2 Расчет рабочего процесса главного двигателя
Таблица 1.4
Основные параметры
|
№ |
Наименование |
Расчетная формула |
Значение |
|
|
1 |
Мощность двигателя, Ne, кВт |
Задано |
2570 |
|
|
2 |
Число цилиндров |
Задано |
6 |
|
|
3 |
Частота вращения, n, об/мин |
Задано |
520 |
|
|
4 |
Коэффициент тактности, z |
Задано |
0,5 |
|
|
5 |
Схема наддува |
Задано |
г/т |
|
|
6 |
Тип продувки |
Задано |
клапанная |
|
|
7 |
Давление окружающей среды Ро, МПа |
Задано |
0,1013 |
|
|
8 |
Температура окружающей среды Т0, К |
Задано |
300 |
|
|
9 |
Давление наддува, Pk, МПа |
Задано |
0,257 |
|
|
10 |
Действительная степень сжатия, е |
Задано |
12,7 |
|
|
11 |
Коэффициент избытка воздуха, б |
Задаемся |
1,70 |
|
|
12 |
Коэффициент продувки, цa |
Задаемся |
1,05 |
|
|
13 |
Доля хода, потер. на продувку, ш |
Задаемся |
0 |
Рисунок 1.4 - поперечный разрез главного двигателя 6ЧН40/46
Таблица 1.5
Расчет процесса наполнения
|
№ |
Наименование |
Расчетная формула |
Значение |
|
|
13 |
Потеря давления воздуха на всасывании ДР0, МПа |
Задаемся |
0,001 |
|
|
14 |
Давление воздуха перед компрессором, , МПа |
0,1003 |
||
|
15 |
Потеря давления воздуха в воздухоохладителе, ДРохл, МПа |
Принимаем |
0,002 |
|
|
16 |
Давление воздуха за компрессором, |
0,259 |
||
|
17 |
Степень повышения давления в компрессоре, рк |
2,5823 |
||
|
18 |
Адиабатный КПД компрессора, зак |
Из паспортных данных |
0,84 |
|
|
19 |
Температура воздуха за компрессором, , K |
411,318 |
||
|
20 |
Понижение температуры воздуха в воздухоохладителе, ДТохл, K |
Задаемся |
100 |
|
|
21 |
Температура воздуха перед ДВС, Тк, K |
311,318 |
||
|
22 |
Подогрев заряда от стенок цилиндра, ДТа, K |
Задаемся |
5 |
|
|
23 |
Температура воздуха в цилиндре, , К |
316,318 |
||
|
24 |
Температура остаточных газов, Тг, К |
Задаемся |
600 |
|
|
25 |
Коэффициент остаточных газов |
Задаемся |
0,01 |
|
|
26 |
Температура заряда в начале сжатия, Та, К |
319,127 |
||
|
27 |
Давление в выпускном коллекторе за двигателем Рг = Рт, МПа |
0,9•РК |
0,231 |
|
|
28 |
Давление заряда в начале сжатия Ра, МПа |
0,92•РК |
0,249 |
|
|
29 |
Коэффициент наполнения, зн |
1,017 |
||
|
30 |
Коэффициент избытка продувочного воздуха |
1,068 |
||
|
31 |
Суммарный коэффициент избытка воздуха |
1,785 |
Таблица 1.6
Расчёт процесса сжатия
|
№ |
Наименование |
Расчетная формула |
Значение |
|
|
32 |
Уравнение мольной средней изохорной теплоемкости воздуха, , кДж/(Кмоль•К) |
|||
|
33 |
Уравнение мольной средней изохорной теплоемкости чистых продуктов сгорания (при = 1,0), кДж/(Кмоль•К) |
|||
|
34 |
Уравнение мольной средней изохорной теплоемкости смеси воздуха и остаточных газов на ходе сжатия , кДж/(Кмоль•К) |
|||
|
35 |
Средний показатель политропы сжатия, |
1,375 |
||
|
36 |
Давление в конце сжатия, Рс, МПа |
8,225 |
||
|
37 |
Температура в конце сжатия, Тс, К |
829,09 |
Таблица 1.7
Расчет процесса сгорания
|
№ |
Наименование |
Расчетная формула |
Значение |
|
|
38 |
Массовый состав топлива |
С = 0,86; Н = 0,113; S = 0,023; О = 0,005; W = 0 |
||
|
39 |
Низшая теплота сгорания топлива, кДж/кг |
40900 |
||
|
40 |
Теоретически необходимое количество воздуха для сгорания , кмоль/кг |
0,4769 |
||
|
41 |
Действительное количество воздуха для сгорания, , кмоль/кг |
0,8107 |
||
|
42 |
Химический коэффициент молекулярного изменения, |
1,035 |
||
|
43 |
Действительный коэффициент молекулярного изменения, |
1,0347 |
||
|
44 |
Коэффициент использования теплоты в точке Z, |
Задаемся |
0,80 |
|
|
45 |
Коэффициент использования теплоты к концу сгорания, |
Задаемся |
0,90 |
|
|
46 |
Доля топлива, сгоревшего в т. Z, |
0,8889 |
||
|
47 |
Коэффициент молекулярного изменения в точке Z, |
1,0308 |
||
|
48 |
Изменение количества молей при сгорании, |
0,0284 |
||
|
49 |
Уравнение средней мольной изохорной теплоемкости смеси в точке Z,,кДж/ (кмоль•К) |
|||
|
50 |
Уравнение средней мольной изохорной теплоемкости смеси точке В, , кДж/ (кмоль•К) |
|||
|
51 |
Уравнение средней мольной изобарной теплоемкости смеси точке Z, , кДж/(кмоль•К) |
|||
|
52 |
Степень повышения давления, |
1,3 |
||
|
53 |
Максимальная температура при сгорании, , К |
1774,64 |
||
|
54 |
Макс. давление сгорания, , МПа |
10,693 |