Массогабаритные показатели. 
Технико-экономическое обоснование выбора главного двигателя и передач

К массогабаритным показателям судового дизеля относятся как абсолютные, так и относительные показатели.

Абсолютные показатели Масса «сухого» дизеля, G, кг, т. е. без воды, масла и топлива, но с учетом массы механизмов, обеспечивающих его работу.

Габариты дизеля определяются тремя основными размерами: длиной L, м, по фундаментной раме, шириной В, м, по фундаментной раме, или общей шириной на уровне коллекторов, высотой И, м, от оси КВ до наиболее высокой точки цилиндровой крышки.

Относительные показатели Удельная масса, т. е. масса дизеля, отнесенная к эффективной его мощности, кг/кВт, она служит показателем металлоемкости дизеля.

m=.

Для оценки конструктивного исполнения дизеля используют литровую массу.

m=.

где V — суммарный объем всех цилиндров, л.

Оценку степени использования габаритов дизеля в условиях МО производят по мощности установки, отнесенной к длине дизеля Ne/L = N_L, кВт/м, площади N_F=, кВт/м², или объему N_V=, кВт/м².

Масса СЭУ оказывает прямое влияние на основные показатели судна (скорость, дальность плавания, полезное водоизмещение), а также характеризует в определенной мере эксплуатационные свойства СЭУ и степень ее технического совершенства.

К абсолютным массовым показателям СЭУ относятся — «сухая» масса установки, т. е. масса всех ее элементов без воды, масла и топлива, т; G_y — масса в рабочем состоянии, т. е. масса установки, приготовленной к действию (с водой, топливом, маслом в элементах и трубопроводах), т; G_a — масса запасов топлива, масла и технической воды для СЭУ, т; G_y.3— полная масса установки с запасами, т;

G_y.3 = Gy + G₃.

Под массой СЭУ понимают сухую массу установки, определяемую в соответствии со стандартной методикой. Массы рабочих сред в элементах СЭУ, а также инструмента, расходных материалов и пр., как правило, отдельно не выделяют, а учитывают в составе аналогичных элементов нагрузки по судну в целом. Массу запасов рабочих сред учитывают отдельно от массы СЭУ, поскольку эти запасы определяются не только типом и мощностью ЭУ, но и дальностью, и автономностью плавания.

Зависимости сухой и удельной (отнесенной к ) массы ДУ с МОД от его мощности приведены на рис. 6.3, а распределение массы МОД между ГД и вспомогательными механизмами — на рис. 6.4.

Ориентированные значения удельной массы современных типов СЭУ приведены ниже:

СЭУт_е,кг/кВт Дизельная с МОД и прямой передачей 80—110.

Дизель — редукторная с СОД и одноступенчатой зубчатой передачей 60—70.

Дизель — редукторная СПК5—7.

Дизель — электрическая ледоколов и судов ледового плавания 90—100.

Рис. 6.3. Зависимости сухой и удельной массы МОД от его мощности:1 — сухая масса; 2 — удельная масса,

Удельную массу, кг/кВт, основных элементов СЭУ можно принимать следующей:

Дизели:

МОД, двухтактные, реверсивные24—50.

тронковые, двухтактные, реверсивные27−32.

тронковые, четырехтактные, нереверсивные10—15.

высокооборотные, четырехтактные2,7—4,0.

среднеоборотные, четырехтактные, реверсивные 12−16.

среднеоборотные, двухтактные, реверсивные9−13.

Дизель-генераторы:

главные12−15.

вспомогательные18−25.

ГЭД14−18.

Зубчатые редукторы:

одноступенчатые7−8.

двухступенчатые5—7.

ДРА22−27.

Массу установки G_{3y, т, на ранних стадиях проектирования можно найти по удельной массе qэу или доле водоизмещения подобных однотипных установок к, (табл. 6.3).}

Gэу = qэу · N · 10−3,.

или G_{эy= к1· D ,}

где D —- водоизмещение, т.

Таблица 6.3 Значения коэффициентов.

Окончательно массу СЭУ определяют в процессе проектирования по результатам суммирования масс всех элементов СЭУ при составлении сводной таблицы нагрузки.

Основными габаритными показателями СЭУ являются площадь F_{MO, M}² и объем V_МО м³, помещений для механизмов и оборудования и протяженность этих помещений по длине судна L_MO, м. Помещение СЭУ расположены в надстройках и рубках. Как правило, при расчете объемно-габаритных показателей СЭУ учитывают в первую очередь площадь помещений.

Объем помещений для СЭУ определяется типом установки и ее мощностью, а также типом главной передачи. Для морских транспортных судов удельный объем помещений СЭУ обычно составляет 0,35−0,7 м³/кВт, для неводоизмещающих он, как минимум, на один порядок меньше.

При определении полного объема помещений, занимаемых СЭУ, необходимо дополнительно учитывать объемы туннелей валопроводов и цистерн запасов топлива, масла и воды, не входящие в объем помещений СЭУ.

Относительными габаритными показателями СЭУ могут служить:

— относительная длина МО.

l_y=L_MO/L_LL;

— энергонасыщенность помещений СЭУ по длине n_L, кВт/м, площади пола n_F кВт/м², и объему, n_v кВт/м³,.

n_L = (+N_cэс)/L_MO; n_F = (+N_cэс)/F_MO;

n_V = (+N_cэс)/V_MO,.

где Li_LL — длина судна между перпендикулярами, м.

Рис. 6.5. Относительная длина МО:

1 — ДУ с одним ДВС, кормовое расположение (КР); 2 — ДРУ с двумя ДВС (КР); 3 — ДУ с одним ДВС, среднее расположение (СР) Определение габаритов СЭУ — процесс весьма трудоемкий и длительный. На начальном этапе проектирования пользуются приближенными зависимостями, позволяющими определять габаритные характеристики с различной степенью точности исходной информации. В этой связи одним из важных показателей является относительная длина МО / = L_MO/L_LL, поскольку длину и высоту судна на участке МО использовать для других целей не удается. Если выбран тип СЭУ, но отсутствуют характеристики ГД, суммарная длина МО определяется как L_MO = l_y · L_LL . Значения l_y находят по графикам на рис. 6.5. Линии 1 и 2 относятся к ДУ с редуктором и без него. Для ДРУ с двумя ДВС при среднем расположении МО l_y является весьма стабильной и составляет 0,13—0,15 при длине судна 75—150 м. Значительные колебания l_y при малой длине и кормовом расположении МО объясняются более сильным влиянием конструкции ГД на длину МО по сравнению с другими типами расположения, поскольку установку необходимо разместить в ограниченном объеме. Для современных сухогрузов относительная длина МО 14,2−16,8 (ДУ с МОД); 20—30 (пассажирские суда); 13,6−15,8 (танкеры); 35−60 (ледоколы, буксиры); 24—28 (суда ледового плавания).

После уточнения мощности СЭУ и выбора ГД уточняют длину МО;

Lмо = L_MO,

где L_MO — расстояние между носовой и кормовой переборками МО на уровне настила двойного дна без учета топливных диптанков и рецесов упорного подшипника гребного вала; Г,_гд — длина ГД (собственно ДВС); а — коэффициент (табл. 6.4).

Как видно, б изменяется в широких пределах, что объясняется особенностями компоновки оборудования СЭУ и его расположения. Табл. 6.4 составлена для установок, мощность которых более 2,2—3,0 МВт. При меньших значениях мощности б в большинстве случаев оказывается выше на 30—50%.

Значения коэффициента, а для СЭУ.