Možno, prvý lodný motor sa objavila takto. Náš vzdialený predok, sediaci na kmeni, ktorý spadol do vodného toku, sa rozhodol prejsť na druhú stranu rieky. Naberal vodu dlaňami ako veslami a spojil prvého hýbateľa – do jednej „ľudskej“ sily – a prvého hýbateľa, ktorým boli jeho ruky. Ale postupne ľudia, ktorí študovali zákony prírody, ich dali do svojich služieb. Vietor, voda a napokon aj para čiastočne nahradili svalovú silu. Veslá nahradila plachta a plachty začal nahrádzať stroj.
Myšlienka vytvoriť parný motor vznikla pred viac ako 2000 rokmi. Pôvodný parný stroj navrhol grécky vedec Heron, ktorý žil v Alexandrii. Oveľa neskôr anglický mechanik James Watt vytvoril parný stroj, ktorý bol predurčený stať sa prvou loďou elektráreň.
PARNÉ ČLNY
11. august 1807 sa považuje za narodeniny parníka. V tento deň sa konala skúška parníka, ktorý postavil talentovaný americký inžinier Robert Fulton. Parník« Claremont» spustila pravidelnú dopravu na rieke Hudson medzi New Yorkom a Albany. V roku 1838 Briti parník"" prekročila Atlantik bez zdvihnutia plachiet, hoci bola zmanipulovaná. Rast priemyslu si vyžadoval, aby bez ohľadu na vôľu živlov mohli vykonávať pravidelné lety cez Atlantický a Tichý oceán. V 19. storočí sa veľkosť parných lodí prudko zväčšila a s nimi aj výkon parných strojov. Do 90. rokov sa ich výkon zvýšil na 9 000 koní.
Postupne boli parné stroje výkonnejšie a spoľahlivejšie. Prvé lodné elektrárne pozostávali z piestového parného stroja a veľkých kotlov s nízkym výkonom vykurovaných uhlím.
O sto rokov neskôr koeficient užitočná akcia(účinnosť) parná elektráreň bol už 30 percent a vyvinul výkon až 14 720 kW a počet obsluhujúceho personálu sa znížil na 15 osôb. Nízka produktivita parných kotlov si však vyžiadala zvýšenie ich počtu.
Na hranici dvoch storočí parný motor vybavený hlavne osobné lode A nákladné a osobné lode, existovali len čisto nákladné lode. Bolo to spôsobené nedokonalosťou a nízkou účinnosťou parná elektráreň vtedy.
Použitie kotlov s vodnými rúrami, ktoré sa objavili v 80. rokoch 19. storočia a dnes fungujú na kvapalné palivo, zlepšilo účinnosť parných elektrární. Ale ich účinnosť dosiahla len 15 percent, čo vysvetľuje zastavenie výstavby parníkov. Ale aj dnes nájdete lode poháňané piestovými parnými strojmi. riečny parník« ».
NÁMORNÉ PIESTOVÉ PARNÉ MOTORY
piestový parný stroj
Na lodiach elektrárne Pri parných strojoch sa ako pracovná tekutina používa vodná para. Keďže sladkú vodu možno na lodiach prepravovať len v obmedzenom množstve, v tomto prípade Používa sa uzavretý systém cirkulácie vody a pary. Samozrejme, pri prevádzke elektrárne dochádza k určitým stratám pary alebo vody, ktoré sú však nepatrné a sú kompenzované vodou z nádrže alebo výparníkov. Zjednodušený diagram takejto cirkulácie je uvedený v postava 1.
princíp fungovania parného zariadenia
PRINCÍP PREVÁDZKY PIESTOVÉHO PARNÉHO STROJA
Pracovná para je privádzaná do parného valca cez parné piesty. Rozťahuje sa, vyvíja tlak na piest a spôsobuje jeho skĺznutie. Keď piest dosiahne najnižší bod, cievka distribúcie pary zmení svoju polohu. Čerstvá para sa privádza pod piest, zatiaľ čo para, ktorá predtým naplnila valec, sa vytlačí.
Piest sa teraz pohybuje v opačnom smere. Piest teda počas prevádzky vykonáva pohyby hore a dole, ktoré sa pomocou kľukového mechanizmu pozostávajúceho z tyče, posúvača a ojnice spojenej s kľukovým hriadeľom premieňajú na rotačné pohyby kľukového hriadeľa. Vstup a výstup čerstvej a odvodnej pary je riadený ventilom. Ventil je poháňaný z kľukového hriadeľa pomocou dvoch excentrov, ktoré sú spojené s tyčou cievky cez tyče a ojnicu.
Pohyb ojnice pomocou prenosovej páky spôsobí zmenu množstva pary, ktorá naplní valec pri jednom zdvihnutí piesta, a tým sa zmení výkon a rýchlosť otáčania stroja. Keď je ojnica v strednej polohe, para už nevniká do valca a parný stroj sa zastaví. Ďalším pohybom ojnice pomocou radiacej páky sa stroj opäť uvedie do pohybu, tentoraz v opačnom smere. To spôsobí spätný pohyb lode.
Prvé lodné pohonné systémy používali piestové parné motory, v ktorých expanzia zo vstupného tlaku na výstupný tlak na tlak kondenzátora prebiehala v jednom valci. Princíp činnosti piestového parného stroja je znázornený na Obrázok 2. Postupom času sa začali používať viacstupňové expanzné stroje. Princíp činnosti trojstupňového expanzného stroja je schematicky znázornený na Obrázok 3.
piestový parný stroj
trojexpanzný piestový parný stroj
ELEKTRICKÉ PODPORY
V roku 1838 mohli obyvatelia Petrohradu sledovať malú loď pohybujúcu sa po Neve bez plachiet, vesiel a rúr. Bola to prvá elektrická loď na svete, ktorú postavil akademik B. S. Jacobi. Lodné motory spotrebovávali energiu z batérií. Vynález vedca bol takmer o storočie pred svetovou vedou o stavbe lodí. ale praktické využitie na súdov Tento motor sa používal iba na ponorkách na pohyb pod vodou. K nevýhodám elektrické lode súvisia s relatívnou ťažkosťou elektráreň.
VLASTNOSTI TURBO
loď "Turbinia"
Použitie turbíny ako hlavného motora si našlo cestu loď oprávnený " Turbínia» s výtlakom 45 ton, ktorý v Anglicku uviedol na trh dizajnér Charles Parsons.
Zariadenie viacstupňovej parnej turbíny pozostával z parných kotlov a troch turbín priamo spojených s vrtuľovým hriadeľom. Každý hriadeľ vrtule mal tri vrtule (tandemový systém). Celkový výkon turbín bol 2000 koní. s. pri 200 ot./min. V roku 1896 počas námorných skúšok plavidlo« Turbínia"vyvinul rýchlosť 34,5 uzla.
Vojenskí námorníci ocenili vznik nového elektráreň. Turbína sa začala inštalovať na a a časom sa aj stala hlavný motor takmer všetky osobné lode.
V polovici 20. storočia začala konkurencia medzi parnou turbínou a dieselovými motormi. elektrárne na ich použitie na veľkých plavidlách na prepravu hromadného nákladu vrátane tankerov. Elektrárne s parnými turbínami spočiatku prevládali na lodiach s nosnosťou do 40 000 ton, ale rýchly rozvoj spaľovacích motorov viedol k tomu, že niektoré lode a plavidlá s nosnosťou nad 100 000 ton sú dnes vybavené dieselovým pohonom. rastliny. Inštalácie parných turbín sa zachovali aj na veľkých vojnových lodiach, ako aj na vysokorýchlostných a veľkých kontajnerových lodiach, keď je výkon hlavného motora 40 000 koní. s. a viac.
PRINCÍP PREVÁDZKY LODNEJ PARNEJ TURBÍNY
parná turbína s výkonom 20 000 koní. s.
Parná turbína Ide o elektrárne, v ktorých sa tepelná energia privádzanej pary najprv premení na kinetickú energiu a až potom sa využije na prácu.
Parné turbíny sú hydraulické tepelné motory, ktoré na rozdiel od piestových parných motorov a piestových spaľovacích motorov nepotrebujú premieňať vratný pohyb piesta na rotačný pohyb vrtule. Vďaka tomu je dizajn zjednodušený a mnohé technické problémy sú vyriešené. Okrem toho sú parné turbíny, dokonca aj s veľmi vysokým výkonom, relatívne malé, pretože otáčky rotora sú dosť vysoké a v závislosti od typu a účelu turbíny sa pohybujú od 3000 do 8000 otáčok za minútu.
Využitie kinetickej energie na vykonávanie mechanickej práce prebieha nasledovne. Para unikajúca z expanzných zariadení naráža na konkávne profily lopatiek, odchyľuje sa od nich, mení svoj smer a tým pôsobí na rotor tangenciálnou silou. V dôsledku toho vzniká krútiaci moment, ktorý spôsobuje otáčanie rotora turbíny.
Moderné lodné parné turbíny elektráreň zvyčajne pozostávajú z dvoch budov. Jedno puzdro obsahuje rotor vysokotlakovej turbíny a druhé obsahuje rotor nízkotlakovej turbíny. Každá turbína pozostáva z niekoľkých stupňov, ktoré sa podľa typu turbíny označujú ako tlakové stupne alebo rýchlostné stupne. Pracovná para postupne prechádza pevnými okrajmi expanzných zariadení a okrajmi pracovných lopatiek. Keďže objem pary sa počas procesu expanzie neustále zvyšuje, lopatky rotora musia byť pri poklese tlaku dlhšie.
V skrini nízkotlakovej turbíny sú špeciálne lemy pracovných lopatiek reverznej turbíny. Turbíny hlavné elektráreň na lodiach, ktorých vrtule majú premenlivé stúpanie, nepotrebujú reverzné turbíny. Spolu s hlavnými turbínami elektráreň v strojovniach lodí sú inštalované pomocné turbíny, ktoré slúžia na pohon generátorov, čerpadiel, ventilátorov a pod. parná turbína zobrazené na Obrázok 4.
lodná parná turbína
V obchodnej flotile parná turbína uznanie až po jeho uplatnení dňa,“ Mauritánia"A" » postavený v roku 1907. Tieto lode ľahko dosiahli rýchlosť 26 uzlov. Atlantická modrá stuha - " Mauritánia„udržal si ho 20 rokov.
TURBO-ELEKTRICKÉ VLASTNOSTI
Elektráreň, pozostávajúce z parného kotla, turbíny, generátora a elektromotora, boli vybavené turboelektrickými loďami. Sú široko používané v USA. Postupom času boli ťažké elektrické generátory a elektromotory postupne nahradené prevodovkami.
Stavba vzbudila značný záujem turboelektrická loď« Canberra" Ukazovatele hmotnosti dizajnérov nezastavili. Bolo vypočítané, že s výkonom od 75 000 do 100 000 koní. s. straty energie pri použití striedavého prúdu sú porovnateľné so stratami v prevodovke a hydraulickom prevode a eliminácia spätných stupňov dokonca zvýšila ekonomický výkon elektrárne. zvyčajne turboelektrické lode Do úvahy prichádzajú len veľké lode, najčastejšie osobné lode.
Pri nižších výkonoch je vhodnejšie použiť prevodovky, v ktorých sú straty len 1,5 - 4 percentá.
Afrikánčina Albánsky Arabčina Arménčina Azerbajdžančina Baskičtina Bielorusko Bulharčina Katalánčina Čínština (Zjednodušená) Čínština (Tradičná) Chorvátčina Čeština Dánčina Jazyk detekcie Holandčina Angličtina Estónčina Filipínčina Fínčina Francúzština Galícijčina Gruzínčina Nemčina Gréčtina Haitčina kreolčina Hebrejčina Hindčina Maďarčina Islandčina Indonézština Írska Taliančina Japončina Kórejčina Latinčina Lotyština Litva Maltština Macedónčina Nórčina Malajčina perzština poľština portugalčina rumunčina ruština srbčina slovenčina slovinčina španielčina swahilčina švédčina turečtina urdčina vietnamčina waleština jidiš ⇄ afrikánčina albánsky arabčina arménsky azerbajdžanský baskičtina bieloruština bulharčina katalánčina čínština (zjednodušená) čínština (tradičná) chorvátčina dánčina holandská angličtina estónčina filipínčina fínska francúzština haitčina gréčtina gréčtina kreolčina hebrejčina hindčina maďarčina islandčina indonézština írčina taliančina japončina kórejčina latinčina lotyština litovčina macedónčina malajčina maltčina nórčina perzština poľština portugalčina rumunčina ruština srbčina slovenčina slovinčina španielčina svahilčina švédčina thajčina turečtina urdčina vietnamčina waleština jidiš
Angličtina (automaticky rozpoznaná) » ruština
V súlade s rovnomenným programom kurzu, štruktúra, princíp činnosti, konštrukcie, materiály, prevádzkové podmienky celého komplexu lodných strojov, mechanizmov a zariadení, ktoré sú súčasťou hlavnej a pomocnej energie a iných zariadení, zariadenia a systémy lode. Na pochopenie úlohy a vzťahu jednotlivých strojov, mechanizmov a zariadení sú poskytnuté základné informácie o obvodoch, princípoch fungovania, účinnosti a vlastnostiach.
rôzne energetické a iné inštalácie, o fyzikálnej podstate procesov prebiehajúcich v ich prvkoch.
Učebnica je určená pre študentov špecializujúcich sa na technológiu výroby, montáže a inštalácie lodných strojov a mechanizmov.
Predslov
Akceptované skratky
Úvod
Kapitola 1. Úloha a použitie strojov a mechanizmov na lodiach
§ 1.1. Lodná elektráreň, jej účel a zloženie
§ 1.2. Typy hlavných lodných strojov a elektrární
§ 1.3. Lodné pomocné stroje a mechanizmy a ich použitie
§ 1.4. Umiestnenie strojov, mechanizmov a iných zariadení na lodi
§ 1.5. Technické a ekonomické ukazovatele lodných strojov, mechanizmov a elektrární
Kapitola 2. Lodné spaľovacie motory a dieselové zariadenia
§ 2.1. Konštrukcia, princíp činnosti a klasifikácia lodných spaľovacích motorov
§ 2.2. Cykly, indikátor a efektívne indikátory prevádzky nafty
§ 2.3. Zvyšovanie výkonu a preplňovanie motorov
§ 2.4. Tepelné a energetické bilancie a využitie tepelných strát lodných dieselových motorov
§ 2.5. Konštrukcia hlavných a pomocných lodných dieselových motorov
§ 2.6. Návrhy komponentov jadra dieselových motorov
§ 2.7. Návrhy agregátov a častí dieselových motorov
§ 2.8. Niektoré prvky prívodu paliva, rozvodu plynu, štartovacích a spätných zariadení
§ 2.9. Dieselové inštalácie, ich typy a umiestnenie
§ 2.10. Oblasť a perspektívy využitia dieselových agregátov
Kapitola 3. Morské parné a plynové turbíny
§ 3.1. Všeobecné informácie o tokoch plynu a mriežkach lopatkových strojov
§ 3.2. Konštrukcia a princíp činnosti turbínového stupňa
§ 3.3. Premena energie vo viacstupňových turbínach
§ 3.4. Energetické straty, práca a účinnosť stupňa a turbíny
3,5 dolára. Návrhy lodných parných a plynových turbín
§ 3.6. Dizajn a materiály hlavných prvkov
§ 3.7. Potrubia pre pomocné lodné stroje
Kapitola 4. Lodné čerpadlá, ventilátory a kompresory
§ 4.1. Účel a klasifikácia čerpadiel, ventilátorov a kompresorov
§ 4.2. Odstredivé čerpadlá a ventilátory
§ 4.3. Axiálne čerpadlá a ventilátory
§ 4.4. Piestové a rotačné čerpadlá
§ 4.5. Odstredivé kompresory
§ 4.6. Axiálne kompresory
§ 4.7. Piestové kompresory
§ 4.8. Skrutkové a rotačné kompresory
§ 4.9. Vortexové čerpadlá a kompresory
§ 4.10. Prúdové čerpadlá a kompresory
Kapitola 5. Inštalácie lodných turbín
§ 5.1. Schéma, princíp činnosti, cyklus a zloženie jednoduchej inštalácie parnej turbíny
§ 5.2. Charakteristiky a vlastnosti moderných lodných odborných technických zariadení
§ 5.3. Hlavné turboprevodovky a ich komponenty
§ 5.4. Schéma, princíp činnosti a cyklus najjednoduchšej inštalácie plynovej turbíny
§ 5.5. Schémy a cykly moderných zariadení s plynovou turbínou
§ 5.6. Spaľovacie komory motorov s plynovou turbínou
§ 5.7. Návrh a usporiadanie motorov s plynovou turbínou
§ 5.8. Kombinované turbínové elektrárne
§ 5.9. Umiestnenie turbínových jednotiek na lodiach
§ 5.10. Oblasť a perspektívy použitia turbínových jednotiek
Kapitola 6. Lodné parné kotly, zariadenia na prenos tepla a hmoty, filtre a odlučovače SPP
§ 6.1. Princíp činnosti, konštrukcia, klasifikácia a tepelná bilancia parných kotlov
§ 6.2. Typy a konštrukcie hlavných parných kotlov
§ 6.3. Pomocné, rekuperačné a kombinované vykurovacie kotly
§ 6.4. Kondenzátory
§ 6.5. Ohrievače, chladiče, odvzdušňovače
§ 6.6. Odparovacie a odsoľovacie zariadenia
§ 6.7. Filtre a separátory
Kapitola 7. Lodné ozubené kolesá a hriadeľ
§ 7.1. Účel a typy ozubených kolies
§ 7.2. Spojovacie a spojovacie-rozpojovacie spojky
§ 7.3. Mechanické prevody
§ 7.4. Hydraulické prevodovky
§ 7.5. Elektrické prevody
§ 7.6. Kombinované prevody
§ 7.7. Účel, štruktúra a umiestnenie hriadeľových vedení na lodi
§ 7.8. Konštrukcia a dizajn hlavných prvkov hriadeľa
Kapitola 8. Námorné chladiace stroje a zariadenia
§ 8.1. Účel, princíp činnosti a typy chladiacich strojov
§ 8.2. Námorné parné kompresorové chladiace stroje
§ 8.3. Konštrukčné vlastnosti lodných chladiacich kompresorov
§ 8.4. Návrhy výparníkov, kondenzátorov, agregácie chladiacich strojov
§ 8.5. Inštalácia mraziacich jednotiek a generátorov ľadu
§ 8.6. Potrubia, pomocné zariadenia a armatúry
§ 8.7. Chladiace systémy a chladiace zariadenia pre skladovacie priestory a zásobovacie komory
§ 8.8. Schémy lodných chladiacich jednotiek a umiestnenie chladiacich zariadení
Kapitola 9. Systémy, stroje a prístroje na klimatizáciu a inertné plyny na lodiach
§ 9.1. Komfortná a technologická úprava vzduchu, zmesí dýchacích plynov a inertných plynov
§ 9.2. Typické schémy palubných komfortných klimatizačných systémov a zmesí na dýchanie plynov
§ 9.3. Dizajn lodných klimatizácií
§ 9.4. Námorné klimatizačné zariadenia a ich prvky
§ 9.5. Rozdeľovače vzduchu, tlmiče hluku a vzduchovody
§ 9.6. Systémy a zariadenia pre technickú klimatizáciu a inertné plyny na lodiach
Kapitola 10. Mechanizmy lodných zariadení
§ 10.1. Účel a klasifikácia lodných zariadení
§ 10.2. Mechanizmy riadenia a pohonu
§ 10.3. Navijaky a veže kotevných a kotviacich zariadení
Bibliografia
LEGENDA
VL - vodoryska
CVS - nastaviteľná vrtuľa
VFS - vrtuľa s pevným stúpaním
GVL - zaťaženie vodorysky
GNU - plynová vykurovacia jednotka
Hlavný rozvádzač - hlavný rozvádzač
GTZA - hlavná turboprevodovka
GTU - jednotka plynovej turbíny
DAU - diaľkové automatické ovládanie
ICE - spaľovací motor
DG - dieselový generátor
DP - stredová rovina
DU - dieselová jednotka; diaľkové ovládanie
ZX - spätný chod
KO - oddelenie kotlov
KPU - veliteľské riadiace stanovište
MISH - mechanizmus zmeny výšky tónu
MO - strojovňa
MKO - strojovňa a kotolňa
OL - hlavná línia
OP - hlavná rovina
PPU - jednotka na výrobu pary
PU - kontrolná stanica; ťahač
PH - pohyb vpred
SPGG - generátor plynu s voľným piestom
HPT - vysokotlaková turbína
TVDZH - reverzná vysokotlaková turbína
TVDPH - dopredná vysokotlaková turbína
TG - turbogenerátor
TZD - reverzná turbína
LPT - nízkotlaková turbína
TNDZH - reverzná nízkotlaková turbína
TSD - stredotlaková turbína
TSDPH - dopredná stredotlaková turbína
CPU - centrálna riadiaca stanica
NEU - jadrová elektráreň
V. m.t. - horná úvrať
n. m.t. - dolná úvrať
B - teoretická šírka plavidla
Dy - menovitý priemer
F - výška voľného boku
H - praktická výška bočnice
L - praktická dĺžka plavidla
Lib - maximálna dĺžka plavidla
Ru - podmienený tlak
T - plný ponor plavidla
Tk - ponor plavidla kormou
Tpr - praktický ponor plavidla
00 - rovina stredného rámu
ÚVOD
Smernice XXIV. zjazdu KSSZ o päťročnom pláne na roky 1971-1975. predpokladá sa ďalšie zvýšenie obratu nákladu námornej dopravy (1,4-násobok) a doplnenie prepravnej flotily o vysoko ekonomické univerzálne a špecializované plavidlá s komplexnou automatizáciou riadenia lodných mechanizmov a systémov. Pred staviteľmi lodí zároveň stojí množstvo úloh, ako zlepšiť kvalitu výrobkov, znížiť ich náklady, zvýšiť produktivitu práce na základe komplexnej mechanizácie a automatizácie výroby, modernizovať zastarané zariadenia a zavádzať vyspelé technologické postupy. Zadané úlohy môžu splniť len kompetentní, vysoko kvalifikovaní stavitelia lodí, ktorí sú schopní využívať najnovšie výdobytky vedy a techniky pri stavbe lodí.
Všetky práce na stavbe plavidla možno rozdeliť na obstaranie trupu, montáž trupu, zváranie, inštalatérske a montážne práce, vybavovacie a dokončovacie práce a kotvenie, prevádzkovanie a preberacie skúšky plavidla. S modernými metódami stavby lodí sú tieto druhy práce úzko prepojené. Napríklad inštalatérske a inštalačné práce začínajú a vykonávajú sa súbežne s montážnymi prácami trupu až do spustenia a potom pokračujú na vode súčasne s vybavovaním a dokončovacími prácami. Približné poradie inštalačných prác pri výstavbe sériového tankera s výtlakom 16 000 ton je uvedené v grafe. Toto poradie práce môže výrazne zvýšiť pripravenosť plavidiel na spustenie. Vyššie uvedený graf tiež ukazuje, aké pestré a časovo náročné sú inštalatérske a inštalačné práce.
Vodoinštalatérske a inštalačné práce zahŕňajú nielen prípravu základov pre montáž, montáž rôznych strojov a mechanizmov na ne s následným odskúšaním v prevádzke, ale aj rôzne klampiarske a mechanické práce na výrobe jednotlivých častí strojného zariadenia lode, šachtovanie. , potrubia a zariadenia.
| Názov diel | Mesiace | ||||||||||||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | |
| Ošetrenie základov pre hlavnú jednotku | + | + | |||||||||||||
| Vyvrtávanie kormidla, montáž vrtuľový hriadeľ a predbežná inštalácia hlavnej jednotky | + | + | + | ||||||||||||
| Konečná inštalácia hlavnej jednotky a hriadeľa | + | + | |||||||||||||
| Montáž pomocných mechanizmov strojovní a kotolní | + | + | |||||||||||||
| Inštalácia a inštalácia mechanizmov v celom plavidle | + | + | + | + | + | ||||||||||
| Inštalácia riadiacich a kotviacich zariadení | + | + | |||||||||||||
| Inštalácia nákladných mechanizmov a zariadení | + | + | |||||||||||||
| Výroba rúr v dielni podľa výkresov a technologických náčrtov | + | + | + | + | + | + | |||||||||
| Inštalácia potrubí v korme plavidla | + | + | + | + | |||||||||||
| Inštalácia potrubí v prednej časti plavidla | + | + | + | + | |||||||||||
| Hydraulické skúšky potrubí a systémov | + | + | |||||||||||||
| Príprava na skúšky kotvenia | + | + | |||||||||||||
| Kotviace skúšky | + | ||||||||||||||
| Skúšky na mori a výstup kontroly | + | + | |||||||||||||
Inštalatér lode musí mať dobré znalosti o lodi, umiestnení jej priestorov, nákladných priestorov, oddelení, hlavných a pomocných mechanizmov a musí byť schopný čítať inštalačné výkresy a schémy; poznať dizajn a účel strojov a mechanizmov, ktoré inštaluje, mať predstavu o ich vzťahu k iným mechanizmom, zariadeniam a potrubiam. Pri vykonávaní inštalačných prác musí prísne dodržiavať potrebné tolerancie a vôle v spojovacích častiach jednotiek a mechanizmov. Musí byť schopný udržiavať pomocné mechanizmy a nastavovať ich v rôznych režimoch práce vykonávanej počas skúšok kotvenia, chodu a spúšťania lodí. Kvôli nasýteniu moderných lodí rôznymi elektronickými a automatickými zariadeniami musí poznať účel týchto zariadení, ich princíp fungovania. A napokon, lodný montér musí mať dôkladné znalosti pokročilej montážnej a inštalačnej technológie a šikovne ju aplikovať, aby mohol vykonávať vysokokvalitnú prácu v časových rámcoch stanovených plánmi stavby a inštalácie lode.
Na lodiach boli inštalované parné stroje s horizontálnymi, šikmými a vertikálnymi valcami. Pre zmenšenie rozmerov elektrárne a zjednodušenie konštrukcie pohonu lopatkového kolesa sa trochu rozšírili parné stroje s kmitajúcimi valcami.
Túžba zvýšiť efektivitu prevádzky elektrárne viedla koncom 19. storočia k vytvoreniu parných strojov s troj- a štvornásobnou expanziou.
Prvý valec pozdĺž dráhy pary sa nazýva vysokotlakový valec (HPC), posledný valec je nízkotlakový valec (LPC) a medziľahlé valce sa nazývajú HPC. I, c.s.d. II atď. Potrubie alebo komora spájajúca valce sa nazýva prijímač.
C.v.d. má vždy najmenší objem a každý nasledujúci valec je väčší ako predchádzajúci. Je to potrebné práve kvôli viacnásobnej expanzii pary – nasledujúci valec musí pojať objem pary, ktorý zaberal predchádzajúci valec, a ešte mu dať možnosť expandovať.
Teoreticky nie je rozdiel, ako zväčšiť objem nasledujúceho valca – vzhľadom na jeho priemer či dĺžku, ale v praxi je výhodnejšie vyrobiť všetky valce rovnakej dĺžky (rovnaké zdvihy piestov, rovnaká dĺžka kľúk ). Preto sú priemery valcov rôzne. Objemy všetkých valcov sa zväčšujú priamoúmerne so zväčšovaním objemu expandujúcej pary, t.j. zväčšením priemerov valcov. (Priemer valca sa zväčšuje nepriamo úmerne k poklesu tlaku expandujúcej pary.)
Parné motory neprodukovali viac ako štvortaktné rozšírenie.
Na prvých parných lodiach stroje pracovali pri tlaku pary nie viac ako 5-6 atmosfér. Spotrebovaná para sa uvoľnila do atmosféry. Neskôr sa para začala vypúšťať do chladničky (kondenzátora), v ktorej sa premieňala na kondenzát – napájaciu vodu do kotlov. Používanie chladničiek výrazne zlepšilo chod parného stroja, pretože parné kotly nemožno napájať slanou vodou morská voda kvôli veľkosti, ktorá sa tvorí, čo ich robí nefunkčnými. Preto sa na lodiach používa sladká voda ako rezerva na pohon kotlov, nie je vhodné ju strácať spolu s unikajúcou parou.
Najväčší parný stroj bol vyrobený v roku 1903 v Nemecku pre parník Kaiser Wilhelm II. Jeho výkon bol 22 300 koní, dĺžka 22,5 m, výška 12,75 m.
Parné stroje ako súčasť SPP sa vyznačujú závideniahodnou životnosťou. Parný stroj verne slúžil na lodiach viac ako 150 rokov. Toto je vysvetlené:
Jednoduchosť dizajnu, dlhá životnosť a vysoká spoľahlivosť počas prevádzky;
Dobrá odozva plynu a schopnosť pracovať s výrazným preťažením;
Jednoduchosť spätného chodu a plynulá zmena otáčok kľukového hriadeľa v širokom rozsahu.
Bohužiaľ, parný stroj mal aj významné nevýhody:
Veľké rozmery, hmotnosť a výrazné nerovnomerné otáčanie kľukového hriadeľa;
Nízka účinnosť, u najlepších nepresiahla 20%.
Bolo potrebné nájsť motory s vyššou účinnosťou, nižšou hmotnosťou, rozmermi a väčším agregovaným výkonom.
Zákazka:
1 . Preštudujte si schému zariadenia a princíp činnosti navrhovaných tepelných motorov.
2. Nakreslite všeobecný diagram parného stroja s uvedením jeho hlavných častí a účelu každého z nich.
3. Nakreslite cestu pary v trojnásobnom expanznom stroji.
4 . Znázorniť Rôzne druhy parné stroje: horizontálne, šikmé, s vertikálnymi valcami, s oscilačnými valcami, „kombinovaný stroj“
5. Odpovedzte na bezpečnostné otázky:
Aký objav sa spája s ďalším krokom vo vývoji technológie motorov?
Čo je podstatou vývoja parného stroja Jamesa Watta;
Uveďte podstatu zlepšovania konštrukcie parných strojov rôznymi vynálezcami;
Kto navrhol a kto postavil „zložený stroj“, jeho konštrukčnú schému a princíp činnosti;
Ako Kalašnikov prispel k zavedeniu zložených strojov?
Typy lodných parných strojov, ich výhody a nevýhody;
K čomu viedla túžba zvýšiť účinnosť elektrárne?
keď bolo možné využiť latentnú energiu pary na vykonanie užitočnej práce;
Aký problém sa Fulton pokúsil vyriešiť ako prvý, ktorého riešenie následne získalo plné uznanie;
Prvá parná loď, jej tvorca;
Stavba prvého ruského parníka;
Kto vypracoval projekt prvej vojnovej lode v histórii s mocou, prvá bitka parných lodí;
Prvý parník, ktorý prekonal Atlantik;
Dôvody názoru námornej správy na výlučne pomocný účel parnej flotily;
Kedy bolo možné využiť latentnú energiu pary na užitočnú prácu;
Aká bola výhoda motora Watt oproti motoru Newcomen;
Prečo sa éra dopravného inžinierstva začína v roku 1781?
Hlavné výhody a nevýhody parných strojov
Literatúra:
1. Tatarenkov „História lodného pohonu“ s.50-57
2. Akimov „História rozvoja SPP“
"Prvé tepelné motory", s. 17-31
H. Poznámky k prednáške
P.S. Vyplňte body 2,3,4 tejto laboratórnej práce a odpovedzte na kontrolné otázky, odošlite formou abstraktu na tému: "Štúdia tvorby, princípu činnosti a konštrukčných schém parných strojov rôznych typov."
Obsah článku
LODNÉ ELEKTRÁRNE A POHONY, zariadenia na zabezpečenie pohybu lodí, člnov a iných plavidiel. K pohonom patrí vrtuľa a lopatkové koleso. Ako lodné elektrárne sa spravidla používajú parné stroje a turbíny, plynové turbíny a spaľovacie motory, najmä dieselové. Veľké a výkonné špecializované plavidlá, ako sú ľadoborce a ponorky, často využívajú jadrové elektrárne.
Zdá sa, že Leonardo da Vinci (1452 – 1519) ako prvý navrhol využitie parnej energie na pohon lodí. V roku 1705 T. Newcomen (Anglicko) patentoval prvý pomerne účinný parný stroj, ale jeho pokusy využiť vratný pohyb piestu na otáčanie lopatkového kolesa boli neúspešné.
TYPY INŠTALÁCIÍ LODÍ
Para je tradičným zdrojom energie na pohon lodí. Para sa vyrába spaľovaním paliva vo vodotrubných kotloch. Najčastejšie sa používajú dvojbubnové vodorúrkové kotly. Tieto kotly majú ohniská s vodou chladenými stenami, prehrievače, ekonomizéry a niekedy aj predhrievače vzduchu. Ich účinnosť dosahuje 88%.
Dieselové motory sa prvýkrát objavili ako lodné motory v roku 1903. Spotreba paliva v lodných dieselových motoroch je 0,25–0,3 kg/kWh a parné motory spotrebujú 0,3–0,5 kg/kWh v závislosti od konštrukcie motora, pohonu a iných konštrukčných prvkov. Diesely, najmä v kombinácii s elektrickým pohonom, sú veľmi vhodné na použitie na trajektoch a remorkéroch, pretože poskytujú vysokú manévrovateľnosť.
Piestové parné stroje.
Časy piestových motorov, ktoré kedysi slúžili na rôzne účely, sa skončili. Z hľadiska účinnosti sú výrazne horšie ako parné turbíny, ako aj dieselové motory. Na tých lodiach, ktoré ešte majú parné stroje, sú to zložené stroje: para expanduje postupne v troch alebo dokonca štyroch valcoch. Piesty všetkých valcov pracujú na rovnakom hriadeli.
Parné turbíny.
Morské parné turbíny sa zvyčajne skladajú z dvoch kaskád: vysokotlakovej a nízkotlakovej, z ktorých každá otáča hriadeľom vrtule cez redukčnú prevodovku. Na námorných plavidlách sa často dodatočne inštalujú malé turbíny pre cestovný režim, ktoré sa používajú na zvýšenie účinnosti a keď maximálne rýchlosti zapínajú sa výkonné turbíny. Vysokotlaková kaskáda sa otáča rýchlosťou 5000 ot./min.
Na moderných parných lodiach sa napájacia voda z kondenzátorov privádza do ohrievačov cez niekoľko stupňov ohrevu. Ohrev je produkovaný teplom pracovnej tekutiny turbíny a výfukových spalín prúdiacich okolo ekonomizéra.
Takmer všetky pomocné zariadenia sú poháňané elektricky. Elektrické generátory poháňané parnými turbínami bežne vyrábajú jednosmerný prúd 250 V. Používa sa aj striedavý prúd.
Ak sa výkon prenáša z turbíny na vrtuľu cez prevodovku, potom sa na zabezpečenie spätného chodu (reverzné otáčanie vrtule) použije prídavná malá turbína. Výkon na hriadeli pri spätnom otáčaní je 20–40 % hlavného výkonu.
Elektrický pohon z turbíny na vrtuľu bol v 30. rokoch veľmi populárny. V tomto prípade turbína otáča vysokorýchlostný generátor a generovaná elektrina sa prenáša do nízkorýchlostných elektromotorov, ktoré otáčajú hriadeľ vrtule. Účinnosť ozubeného prevodu (reduktora) je približne 97,5 %, elektrického pohonu asi 90 %. V prípade elektrického pohonu sa spätné otáčanie dosiahne jednoduchým prepnutím polarity.
Plynové turbíny.
Plynové turbíny sa objavili na lodiach oveľa neskôr ako v letectve, pretože prírastok hmotnosti pri stavbe lodí nie je taký dôležitý a tento prírastok neprevážil vysoké náklady a zložitosť inštalácie a prevádzky prvých plynových turbín.
Plynové turbíny sa na lodiach používajú nielen ako hlavné motory; Používajú sa ako pohony pre požiarne čerpadlá a pomocné elektrocentrály, kde je výhodná ich nízka hmotnosť, kompaktnosť a rýchly nábeh. V námorníctve sú plynové turbíny široko používané na malých vysokorýchlostných plavidlách: pristávacie plavidlá, mínolovky, krídlové lode; na väčších lodiach sa používajú na získanie maximálneho výkonu.
Moderné plynové turbíny majú prijateľnú úroveň spoľahlivosti, prevádzkových a výrobných nákladov. Vzhľadom na ich nízku hmotnosť, kompaktnosť a rýchly štart sú v mnohých prípadoch konkurencieschopné dieselovým motorom a parným turbínam.
Dieselové motory.
Prvýkrát bola nafta ako lodný motor nainštalovaná na Vandal v Petrohrade (1903). Stalo sa to len 6 rokov po tom, čo Diesel vynašiel svoj motor. Vandal, ktorý sa plavil po Volge, mal dve vrtule; každá vrtuľa bola namontovaná na rovnakom hriadeli s elektromotorom s výkonom 75 kW. Elektrickú energiu vyrábali dva dieselové generátory. Trojvalcové naftové motory s výkonom 90 kW každý mali konštantné otáčky (240 ot./min.). Sila z nich nemohla byť prenášaná priamo na hriadeľ vrtule, pretože neexistoval spätný chod.
Skúšobná prevádzka Vandala vyvrátila všeobecný názor, že dieselové motory nemožno na lodiach používať pre nebezpečenstvo vibrácií a vysokého tlaku. Okrem toho spotreba paliva predstavovala iba 20 % spotreby paliva na lodiach s rovnakým výtlakom.
Zavedenie dieselových motorov.
Za desať rokov od inštalácie prvého dieselového motora na riečnu loď prešli tieto motory výraznými vylepšeniami. Ich výkon vzrástol v dôsledku zvýšenia počtu otáčok, zväčšenia priemeru valca, predĺženia zdvihu piestu, ako aj vývoja dvojtaktných motorov.
Otáčky existujúcich dieselových motorov sa pohybujú od 100 do 2000 ot./min.; Vysokorýchlostné dieselové motory sa používajú na malých vysokorýchlostných člnoch a v systémoch pomocných dieselových generátorov. Ich výkon sa mení v rovnako širokom rozsahu (10–20 000 kW). V posledných rokoch sa objavujú preplňované naftové motory, čo zvyšuje ich výkon asi o 20 %.
Porovnanie dieselových motorov s parnými strojmi.
Dieselové motory majú výhodu oproti parným strojom na malých lodiach vďaka svojej kompaktnosti; navyše sú ľahšie s rovnakým výkonom. Naftové motory spotrebujú menej paliva na jednotku výkonu; Je pravda, že motorová nafta je drahšia ako vykurovací olej. Spotrebu nafty možno znížiť dodatočným spaľovaním výfukových plynov. Typ plavidla ovplyvňuje aj výber elektrárne. Dieselové motory štartujú oveľa rýchlejšie: nemusia sa predhrievať. To je veľmi dôležitá výhoda pre prístavné lode a pomocné alebo záložné energetické jednotky. Prednosti však majú aj zariadenia s parnými turbínami, ktoré sú v prevádzke spoľahlivejšie, schopné prevádzky po dlhú dobu bez bežnej údržby a majú nižšiu úroveň vibrácií v dôsledku absencie vratného pohybu.
Námorné dieselové motory.
Lodné dieselové motory sa líšia od ostatných dieselových motorov iba pomocnými prvkami. Priamo alebo cez prevodovku otáčajú hriadeľ vrtule a musia poskytovať spätnú rotáciu. V štvortaktných motoroch to robí prídavná spojka spätného chodu, ktorá sa zapojí, keď je potrebné otáčanie dozadu. V dvojtaktných motoroch je spätné otáčanie jednoduchšie, pretože poradie ventilov je určené polohou piestu v príslušnom valci. V malých motoroch sa spätné otáčanie dosahuje pomocou spojky a ozubeného kolesa. Na niektorých hliadkové lode a obojživelníky s dĺžkou menšou ako 60 m sú vybavené reverzibilnými vrtuľami ( Pozri nižšie). Aby otáčky motora neprekročili bezpečnú hranicu, všetky motory sú vybavené obmedzovačmi otáčok.
Elektrická trakcia.
Pojem „lode s elektrickým pohonom“ sa vzťahuje na lode, v ktorých jedným z prvkov systému na premenu energie paliva na mechanickú energiu otáčania hriadeľa vrtule je elektrický stroj. Jeden alebo viac elektromotorov je pripojených k hriadeľu vrtule priamo alebo cez prevodovku. Elektromotory sú poháňané elektrickými generátormi poháňanými parnou alebo plynovou turbínou alebo dieselovým motorom. Na ponorkách, keď sú ponorené, sú elektromotory poháňané batériami, a keď sú na hladine, dieselovými generátormi. Elektrické stroje na jednosmerný prúd sú zvyčajne inštalované na malých a vysoko manévrovateľných plavidlách. AC stroje sa používajú na zaoceánskych lodiach.
Turboelektrické lode.
Na obr. Obrázok 1 znázorňuje schému turboelektrického pohonu s inštaláciou kotla na výrobu pary. Para roztáča turbínu, ktorá zase roztáča elektrický generátor. Vyrobená elektrina je dodávaná do elektromotorov, ktoré sú pripojené k hriadeľu vrtule. Typicky je každý turbogenerátor poháňaný jedným elektromotorom, ktorý roztáča jeho vrtuľu. Táto schéma však umožňuje jednoducho pripojiť niekoľko elektromotorov, a teda niekoľko vrtúľ, k jednému turbogenerátoru.
Morské AC turbínové generátory môžu produkovať prúd s frekvenciou v rozsahu od 25 do 100 % maxima, ale nie viac ako 100 Hz. Generátory striedavého prúdu vyrábajú prúd s napätím do 6000 V, jednosmerný prúd do ~900 V.
Diesel-elektrické vozidlá.
Dieselelektrický pohon sa v podstate nelíši od turboelektrického pohonu, až na to, že kotolňu a parnú turbínu nahrádza dieselový motor.
Na malých lodiach je zvyčajne jeden dieselový generátor a jeden elektromotor na vrtuľu, ale v prípade potreby môžete jeden dieselový generátor vypnúť, aby ste ušetrili peniaze, alebo zapnúť ďalší na zvýšenie výkonu a rýchlosti.
Efektívnosť. Jednosmerné elektromotory produkujú viac krútiaceho momentu pri nízkych otáčkach ako turbíny a dieselové motory s mechanickou prevodovkou. Okrem toho motory na jednosmerný aj striedavý prúd majú rovnaký krútiaci moment pri otáčaní dopredu aj dozadu.
Celková účinnosť turboelektrického pohonu (pomer výkonu na vrtuľovom hriadeli k energii paliva uvoľnenej za jednotku času) je nižšia ako účinnosť turbínového pohonu, aj keď je turbína spojená s vrtuľovým hriadeľom cez dve redukčné prevodovky. Turboelektrický pohon je ťažší a drahší ako mechanický turbínový pohon. Celková účinnosť diesel-elektrického pohonu je približne rovnaká ako pri mechanickom turbínovom pohone. Každý typ pohonu má svoje výhody a nevýhody. Preto je výber typu pohonného systému určený typom plavidla a jeho prevádzkovými podmienkami.
Elektroindukčná spojka.
V tomto prípade sa výkon prenáša z motora na vrtuľu elektromagnetickým poľom. V princípe je takýto pohon podobný bežnému asynchrónnemu elektromotoru s tým rozdielom, že stator aj kotva elektromotora v elektromagnetickom pohone sú rotačné; jeden z nich je pripojený k hriadeľu motora a druhý je pripojený k hriadeľu vrtule. Prvok spojený s motorom je budiace vinutie, ktoré je napájané externým jednosmerným zdrojom a vytvára elektromagnetické pole. Prvok pripojený k hriadeľu vrtule je skratované vinutie bez externého napájania. Oba prvky sú oddelené vzduchovou medzerou. Rotujúce magnetické pole vybudí prúd vo vinutí druhého prvku, ktorý spôsobí, že sa tento prvok otáča, ale vždy pomalšie (so sklzom) ako prvý prvok. Výsledný krútiaci moment je úmerný rozdielu otáčok týchto prvkov. Vypnutie budiaceho prúdu v primárnom vinutí „odpojí“ tieto prvky. Frekvencia otáčania druhého prvku sa dá nastaviť zmenou budiaceho prúdu. S jedným dieselovým motorom na lodi použitie elektromagnetického pohonu znižuje vibrácie v dôsledku absencie mechanického spojenia medzi motorom a hriadeľom vrtule; pri viacerých dieselových motoroch takýto pohon zvyšuje manévrovateľnosť plavidla prepínaním vrtúľ, keďže smer ich otáčania sa ľahko mení.
Jadrové elektrárne.
Na lodiach s jadrovými elektrárňami je hlavným zdrojom energie jadrový reaktor. Teplo uvoľnené pri štiepení jadrového paliva slúži na výrobu pary, ktorá následne vstupuje do parnej turbíny. S m. JADROVÁ ENERGIA.
Reaktorová elektráreň, podobne ako bežný parný kotol, obsahuje čerpadlá, výmenníky tepla a ďalšie pomocné zariadenia. Zvláštnosťou jadrového reaktora je jeho rádioaktívne žiarenie, ktoré si vyžaduje špeciálnu ochranu obsluhujúceho personálu.
Bezpečnosť.
Okolo reaktora musí byť nainštalovaná masívna biologická ochrana. Bežné materiály tienijúce žiarenie sú betón, olovo, voda, plasty a oceľ.
Vzniká problém skladovania kvapalných a plynných rádioaktívnych odpadov. Tekutý odpad sa skladuje v špeciálnych kontajneroch a plynný odpad je absorbovaný aktívnym uhlím. Odpad sa potom prepravuje na breh do recyklačných zariadení.
Lodné jadrové reaktory.
Hlavnými prvkami jadrového reaktora sú tyče so štiepnym materiálom (palivové tyče), riadiace tyče, chladivo (chladivo), moderátor a reflektor. Tieto prvky sú uzavreté v utesnenom kryte a usporiadané tak, aby zabezpečili riadenú jadrovú reakciu a odvádzanie vytvoreného tepla.
Palivom môže byť urán-235, plutónium alebo zmes oboch; tieto prvky môžu byť chemicky viazané s inými prvkami a môžu byť v kvapalnej alebo tuhej fáze. Na chladenie reaktora sa používa ťažká alebo ľahká voda, tekuté kovy, organické zlúčeniny alebo plyny. Chladivo sa môže použiť na prenos tepla do inej pracovnej tekutiny a výrobu pary, alebo sa môže použiť priamo na otáčanie turbíny. Moderátor slúži na zníženie rýchlosti produkovaných neutrónov na hodnotu, ktorá je pre štiepnu reakciu najefektívnejšia. Reflektor vracia neutróny do jadra. Moderátor a reflektor sú zvyčajne ťažká a ľahká voda, tekuté kovy, grafit a berýlium.
Všetky námorné plavidlá, prvý ľadoborec s jadrovým pohonom „Lenin“, prvá nákladno-osobná loď „Savannah“ majú elektrárne vyrobené podľa dvojokruhovej konštrukcie. V primárnom okruhu takéhoto reaktora je voda pod tlakom do 13 MPa a preto nevrie pri teplote 270 °C, obvyklej pre chladiacu cestu reaktora. Voda ohriata v primárnom okruhu slúži ako chladivo na výrobu pary v sekundárnom okruhu.
V primárnom okruhu je možné použiť aj tekuté kovy. Táto schéma bola použitá na ponorke amerického námorníctva Sea Wolf, kde chladivom je zmes tekutého sodíka a tekutého draslíka. Tlak v systéme takejto schémy je pomerne nízky. Rovnakú výhodu je možné dosiahnuť použitím organických látok podobných parafínu - bifenylov a trifenylov - ako chladiacej kvapaliny. V prvom prípade je nevýhodou problém s koróziou a v druhom s tvorbou živicových usadenín.
Existujú jednookruhové schémy, v ktorých pracovná tekutina ohrievaná v reaktore cirkuluje medzi ňou a hlavným motorom. Plynom chladené reaktory pracujú s jednookruhovou konštrukciou. Pracovnou tekutinou je plyn, napríklad hélium, ktoré sa zahrieva v reaktore a potom roztáča plynovú turbínu.
Ochrana.
Jeho hlavnou funkciou je chrániť posádku a vybavenie pred žiarením emitovaným reaktorom a ďalšími prvkami, ktoré prichádzajú do kontaktu s rádioaktívnymi látkami. Toto žiarenie je rozdelené do dvoch kategórií: neutróny, ktoré sa uvoľňujú počas jadrového štiepenia, a gama žiarenie, ktoré vzniká v jadre a v aktivovaných materiáloch.
Vo všeobecnosti majú lode dve ochranné škrupiny. Prvý je umiestnený priamo okolo nádoby reaktora. Sekundárna (biologická) ochrana zahŕňa zariadenia na výrobu pary, čistiace systémy a nádoby na odpad. Primárny štít absorbuje väčšinu neutrónov a gama žiarenia reaktora. Tým sa znižuje rádioaktivita pomocných zariadení reaktora.
Primárnou ochranou môže byť dvojplášťová utesnená nádrž s priestorom medzi plášťami naplnenými vodou a vonkajším oloveným štítom s hrúbkou 2 až 10 cm Voda pohltí väčšinu neutrónov a gama žiarenie je čiastočne pohltené stenami puzdra. voda a olovo.
Hlavnou funkciou sekundárnej ochrany je zníženie radiácie rádioaktívneho izotopu dusíka 16 N, ktorý vzniká v chladive prechádzajúcom reaktorom. Na sekundárnu ochranu sa používajú nádoby na vodu, betón, olovo a polyetylén.
Účinnosť lodí s jadrovými elektrárňami.
Pre vojnové lode sú náklady na konštrukciu a prevádzkové náklady menej dôležité ako výhody takmer neobmedzeného cestovného dosahu, väčšieho výkonu a rýchlosti lodí, kompaktnej inštalácie a zníženia počtu pracovníkov údržby. Tieto výhody jadrových elektrární viedli k ich širokému použitiu na ponorkách. Opodstatnené je aj využitie atómovej energie na ľadoborcoch.
POHON LODI
Existujú štyri hlavné typy lodného pohonu: vodný pohon, lopatkové kolesá, vrtule (vrátane tých s vodiacou tryskou) a krídlový pohon.
Pohon vodným lúčom.
Vodný prúd je v podstate len piestové alebo odstredivé čerpadlo, ktoré nasáva vodu cez otvor v prove alebo na dne lode a vytláča ju tryskami na korme. Vytvorený ťah (ťahová sila) je určený rozdielom v rozsahu pohybu vodného prúdu na výstupe a vstupe do vrtule. Pohonný systém s vodným lúčom bol prvýkrát navrhnutý a patentovaný Toogoodom a Hayesom v Anglicku v roku 1661. Neskôr mnohí navrhli rôzne verzie takéhoto motora, ale všetky návrhy boli neúspešné kvôli nízkej účinnosti. Vodný prúdový pohon sa používa v niektorých prípadoch, keď je nízka účinnosť kompenzovaná výhodami v iných ohľadoch, napríklad pri plavbe v plytkých alebo zanesených riekach.
Lopatkové koleso.
V najjednoduchšom prípade je veslárske koleso široké koleso s lopatkami inštalovanými po jeho obvode. V pokročilejších prevedeniach je možné lopatky otáčať voči kolesu tak, aby vytvárali potrebnú hnaciu silu s minimálnymi stratami. Os otáčania kolesa je umiestnená nad hladinou vody a len malá časť je ponorená, takže ťah v každom okamihu vytvára len niekoľko lopatiek. Účinnosť lopatkového kolesa sa vo všeobecnosti zvyšuje so zvyšujúcim sa priemerom; Hodnoty priemeru 6 m alebo viac nie sú nezvyčajné. Rýchlosť otáčania veľkého kolesa je nízka. Nízka rýchlosť zodpovedala schopnostiam prvých parných strojov; Postupom času sa však autá zdokonaľovali, ich rýchlosť sa zvýšila a nízke otáčky kolies sa stali vážnou prekážkou. V dôsledku toho lopatkové kolesá ustúpili vrtuľám.
Vrtule.
Dokonca aj starí Egypťania používali skrutku na zásobovanie vodou z Nílu. Existujú dôkazy, že v stredovekej Číne sa na pohon lodí používala ručne poháňaná vrtuľa. V Európe bola lodná skrutka prvýkrát navrhnutá ako lodný pohon R. Hooke (1680).
Dizajn a vlastnosti.
Moderná vrtuľa má zvyčajne niekoľko zhruba eliptických lopatiek rovnomerne rozmiestnených na centrálnom náboji. Povrch čepele smerujúci dopredu, smerom k prove nádoby, sa nazýva sanie, zatiaľ čo povrch smerujúci dozadu sa nazýva výboj. Nasávacia plocha lopatky je vypuklá, výtlačná plocha býva takmer rovná. Na obr. Obrázok 2 schematicky znázorňuje typický list vrtule. Axiálny pohyb špirálovej plochy za otáčku sa nazýva stúpanie p; súčin kroku a počtu otáčok za sekundu pn– axiálna rýchlosť listu vrtule s nulovou hrúbkou v nedeformovateľnom médiu. Rozdiel ( pn- v 0), kde v 0 – skutočná axiálna rýchlosť skrutky, charakterizuje mieru deformovateľnosti média, nazývanú sklz. Postoj ( pn - v 0)/pn– relatívny sklz. Tento pomer je jedným z hlavných parametrov vrtule.
Najdôležitejším parametrom určujúcim výkonové charakteristiky vrtule je pomer stúpania vrtule k jej priemeru. Ďalej je dôležitý počet lopatiek, ich šírka, hrúbka a tvar, tvar profilu a pomer disku (pomer celkovej plochy lopatiek k ploche kruhu, ktorý ich obklopuje) a pomer náboja. priemer k priemeru vrtule. Rozsahy variácií týchto parametrov, ktoré poskytujú dobré výkonové charakteristiky, boli experimentálne určené: pomer stúpania (pomer stúpania vrtule k jej priemeru) 0,6–1,5, pomer maximálnej šírky listu k priemeru vrtule 0,20–0,50, pomer maximálnej hrúbky listu blízko puzdier k priemeru 0,04–0,05, pomer priemeru puzdra k priemeru skrutky 0,18–0,22. Tvar čepele je zvyčajne vajcovitý a tvar profilu je hladko aerodynamický, veľmi podobný profilu krídla lietadla. Veľkosti moderných vrtúľ sa pohybujú od 20 cm do 6 m alebo viac. Výkon vyvinutý vrtuľou môže byť zlomok kilowattu alebo môže presiahnuť 40 000 kW; podľa toho sa rýchlosť otáčania pohybuje od 2000 ot./min pre malé skrutky do 60 pre veľké skrutky. Účinnosť dobrých vrtúľ je 0,60–0,75 v závislosti od pomeru stúpania, počtu listov a ďalších parametrov.
Aplikácia.
Lode sú vybavené jednou, dvoma alebo štyrmi vrtuľami v závislosti od veľkosti plavidla a požadovaného výkonu. Jediná vrtuľa poskytuje vyššiu účinnosť, pretože nedochádza k žiadnemu rušeniu a časť energie vynaloženej na pohon plavidla je rekuperovaná vrtuľou. Toto zotavenie je vyššie, ak je vrtuľa inštalovaná v strede brázdy tesne za kormou. Určité zvýšenie hnacej sily je možné dosiahnuť pomocou deleného kormidla, pri ktorom sa horná a spodná časť kormidla mierne vychýli do opačných smerov (zodpovedá otáčaniu vrtule), aby sa využila priečna zložka rýchlosti prúdu po vrtule na vytvorenie ďalšej zložky sily v smere pohybu plavidla. Použitie niekoľkých vrtúľ zvyšuje manévrovateľnosť plavidla a schopnosť otáčania bez použitia kormidiel, keď vrtule vytvárajú dôraz v rôznych smeroch. Obrátenie ťahu (zmena smeru pôsobenia hnacej sily na opačný) sa spravidla dosahuje reverzáciou otáčania vrtuľových motorov, existujú však aj špeciálne reverzibilné skrutky, ktoré umožňujú obrátiť ťah bez zmeny smeru. rotácia hriadeľov; to sa dosiahne otáčaním lopatiek vzhľadom na náboj pomocou mechanizmu umiestneného v náboji a poháňaného cez dutý hriadeľ. Vrtule sú vyrobené z bronzu, odliate z ocele alebo liatiny. Bronz z mangánovej zliatiny je preferovanou zliatinou pre aplikácie so slanou vodou, pretože je vysoko brúsiteľný a má dobrú odolnosť voči kavitácii a napadnutiu slanou vodou. Boli navrhnuté a vytvorené vysokorýchlostné superkavitačné vrtule, v ktorých celú saciu plochu zaberá kavitačná zóna. Pri nízkych otáčkach majú takéto vrtule o niečo nižšiu účinnosť, no pri vysokých otáčkach sú oveľa efektívnejšie ako klasické.
Skrutka s vodiacou tryskou.
Skrutka s tryskou - bežná skrutka inštalovaná v krátkej tryske - bola vynájdená nemeckým inžinierom L. Kortom. Tryska je pevne spojená s trupom plavidla alebo je s ním vyrobená ako jeden kus.
Princíp fungovania.
Uskutočnilo sa množstvo pokusov nainštalovať skrutku do potrubia na zlepšenie jeho výkonu. V roku 1925 Cort zhrnul výsledky týchto štúdií a výrazne zlepšil dizajn: z potrubia urobil krátku trysku, ktorej priemer na vstupe bol väčší a tvar zodpovedal profilu krídla. Cort zistil, že táto konštrukcia poskytuje podstatne väčší ťah pre daný výkon v porovnaní s bežnými vrtuľami, keďže prúd urýchľovaný vrtuľou je v prítomnosti trysky zúžený v menšom rozsahu (obr. 3). Pri rovnakých prietokoch rýchlosť za skrutkou s tryskou ( v 0 + u u). V tomto ohľade sú vrtule s tryskou častejšie inštalované na remorkéry, trawlery a podobné plavidlá, ktoré ťahajú ťažké bremená pri nízkej rýchlosti. Pre takéto plavidlá môže zisk na jednotku výkonu vytvorenej vrtuľou s tryskou dosiahnuť 30–40%. Na vysokorýchlostných plavidlách nemá vrtuľa s dýzou žiadnu výhodu, pretože malé zvýšenie účinnosti sa stráca v dôsledku zvýšenia odporu dýzy.
Krídlové vrtule.
Takéto hnacie zariadenie je disk, na ktorom je pozdĺž obvodu kolmo na rovinu disku umiestnených 6–8 lopatiek v tvare lopatiek. Disk je inštalovaný v jednej rovine s dnom lode a do prúdu sa spúšťajú iba listy vrtule. Kotúč s lopatkami sa otáča okolo svojej osi a lopatky navyše vykonávajú rotačný alebo kmitavý pohyb vzhľadom na svoju pozdĺžnu os. V dôsledku rotačných a kmitavých pohybov lopatiek sa voda zrýchli v požadovanom smere a vytvorí sa doraz pre pohyb nádoby. Tento typ pohonu má výhodu oproti vrtuľovému a lopatkovému kolesu, pretože môže vytvárať ťah v ľubovoľnom požadovanom smere: dopredu, dozadu a dokonca aj do strán bez zmeny smeru otáčania motora. Preto na ovládanie lodí s lopatkovým pohonom nie sú potrebné žiadne kormidlá ani iné mechanizmy. Hoci lopatkové vrtule nemôžu nahradiť vrtule z hľadiska všestrannosti, sú dosť účinné v niektorých špeciálnych aplikáciách.
Literatúra:
Akimov R.N. atď. Príručka lodného inžiniera. M., 1973–1974
Samsonov V.I. atď. Lodné spaľovacie motory. M., 1981
Ovsyannikov M.K., Petukhov V.A. Námorné dieselové závody(sp.). L., 1986
Artyushkov L.S. atď. Lodné pohony. L., 1988
Batyrev A.N. atď. Lodné jadrové zariadenia cudzích krajín. Petrohrad, 1994
