К. Чайников - Общее устройство судов

Распространенной схемой зубчатой передачи является двойная зубчатая передача для одновинтового судна.

На рис. 74, б изображена размещенная в одном корпусе турбина высокого давления переднего хода, а в другом-турбина Низкого давления переднего хода, на одном валу с турбиной заднего хода. Венцы зубчатой передачи выполняют с косыми зубцами для обеспечения большей плавности зацепления и большей прочности.

Рис. 74. Схема передачи вращающего момента главного судового двигателя на гребной винт: а – прямая передача; б – двойная зубчатая передача (ТВД – турбина высокого давления; ТНД – турбина низкого давления, ТЗХ – турбина заднего хода); в – электрическая передача (ДГ – дизель-генераторы; ЭД – электродвигатель); г – дизель-редукторная передача. 1 – тихоходный двигатель; 2 – линия вала; 3 – дейдвудная труба; 4- упорный подшипник; 5 – турбозубчатый агрегат; 6 – восьмицилиндровые дизели; 7 -редуктор; 8 – гидравлические муфты; 9 – шестицилиндровые дизели.

Для запуска главного турбозубчатого агрегата (ГТЗА) предусматривается валоповоротное устройство с электрическим приводом.

На морских судах с дизельными установками применяют три основных типа передачи вращательного момента на гребной винт: непосредственную (прямую)-от тихоходных дизелей (рис. 74, а); зубчатую (дизель-редукторную – рис. 74, г) и электрическую (дизель- или турбоэлектрическую – рис. 74, в). Установки с непосредственной передачей наиболее экономичны потому, что у них отсутствуют потери в самой передаче и высока экономичность самих малооборотных дизелей. Однако вес таких установок значителен и длина линии вала велика.

Передаточные отношения редукторов приняты в дизель-редукторных установках в пределах от 2 : 1 до 4,5: 1, в одноступенчатых турбозубчатых агрегатах – от 15:1 до 20: 1 и в двухступенчатых турбозубчатых агрегатах 160: 1.

На один гребной вал могут работать один, два, три или четыре двигателя, и наоборот, один двигатель может работать на два вала. В таких случаях валы двигателей соединяются с ведомыми валами редукторов через гидравлические муфты, позволяющие отключать от редуктора любой из двигателей.

Главные судовые установки с электрической передачей на гребной винт имеют существенные преимущества по сравнению с ГССУ с зубчатой передачей, основные из которых: отсутствие турбины заднего хода, значительно более короткий валопровод, большее удобство маневрирования установкой (особенно в установках, работающих на постоянном токе), проще конструкция турбинной установки и т. п. Как в турбо, так и в дизель-электрических установках несколько двигателей могут работать на один гребной вал, и наоборот, один двигатель может работать на несколько гребных валов.

Однако электрические передачи на судне имеют и крупные недостатки. Первый из них – низкий к. п. д. (0,85-0,90), большой относительный вес, сложное и дорогое оборудование и высокая стоимость установки.

Дистанционное управление двигателями, осуществляемое с мостика судна, позволяет ускорить выполнение маневра, с большей надежностью передать и исполнить приказание, уменьшить состав машинной команды и облегчить ее напряженную работу.

Все современные системы дистанционного управления основаны на использовании пневматической, гидравлической и электрической передачи или их различных комбинаций. Эти системы создают возможность производить из рулевой рубки пуск двигателей, изменение их оборотов, реверс и остановку. Приборы, показывающие работу двигателей (число оборотов, температуру смазочных масел, охлаждающей воды и т. д.), размещены также в рулевой рубке.

Управление главным двигателем возможно как из рулевой рубки или с мостика, так и с центрального поста управления (ЦПУ) в машинном отделении или с поста управления двигателем. Число оборотов винта задается машинным телеграфом, к которому подключена электрическая схема. При отклонении параметров от заданных величин на сигнальном щитке загорается сигнальная лампа или раздается звуковой сигнал, автоматически снижается число оборотов и, если положение не изменяется, через некоторое время происходит остановка двигателя.

При переходе на ручное управление система автоматически отключается от источника питания.

Применение на судах электрической энергии в корне изменило условия их эксплуатации, намного облегчив трудоемкие судовые работы, улучшило условия судовождения и управляемость судна, сделало возможным постоянную радиосвязь судна, находящегося в море, с отдаленными на большие расстояния объектами, а также определение местонахождения судна при отсутствии видимости. Появились новые эффективные средства сигнализации и намного улучшились условия обитаемости судна в целом.

Рис. 75. Принципиальная схема электроэнергетической системы. 1 – источники электроэнергии; 2 – главный распределительный щит; 3 – электрические сети; 4-групповые распределительные щиты; 5 – потребители электрической энергии.

Использование ядерной энергии для движения судов, развитие автоматизации судовождения и управления судовыми машинами и механизмами стало осуществимо только при электрификации судов.

Для получения электрической энергии, передачи ее и распределения по потребителям на судах предусмотрена электроэнергетическая система.

Основными элементами всякой судовой электроэнергетической системы являются (рис. 75):

1) источники электроэнергии, состоящие из генераторов постоянного или переменного тока и аккумуляторных батарей; кроме того, судовые электроэнергетические системы имеют различные преобразователи рода тока, его напряжения и частоты;

2) распределительные устройства, состоящие из щитов с аппаратами, распределяющими электроэнергию, и с приборами для управления работой электроустановок и контроля за ней;

3) электрические сети, состоящие из кабелей и проводов, передающих электрическую энергию от источников к потребителям;

4) потребители электрической энергии, представляющие собой различные электродвигатели, преобразующие электроэнергию в механическую работу, а также приборы и аппараты, преобразующие ее в другой вид энергии – тепловую, световую, электромагнитную и пр.

Во время эксплуатации должна быть обеспечена быстрая и надежная защита всех элементов судовых электроэнергетических систем от ненормальных режимов работы (от короткого замыкания или перегрузки). Защита сетей от таких режимов осуществляется автоматическими выключателями (автоматами) или предохранителями.

Основными параметрами судовой электроэнергетической системы считаются: род тока, его напряжение и частота.

Род судового тока выбирается в зависимости от требований потребителей. В судовых электроэнергетических системах применяются как постоянный, так и трехфазный переменный ток. Двигатели постоянного тока обладают следующими преимуществами, делающими их в ряде случаев незаменимыми в эксплуатации:

Двигатели постоянного тока обладают следующими преимуществами, делающими их в ряде случаев незаменимыми в эксплуатации:

а) возможность значительных перегрузок машин при больших пусковых моментах;

б) возможность плавного регулирования числа оборотов двигателей, осуществляемого при помощи реостатов, а также быстрое изменение направления вращения и возможность торможения;

в) относительная простота управления электроприводами.

Но электрические установки постоянного тока имеют и значительные недостатки: большие габариты и вес; сложность конструкций, влияющую на надежность работы машин; относительно низкий к. п. д.

Двигатели переменного тока с пусковой аппаратурой значительно проще по конструкции и надежнее в эксплуатации

Напряжение судового тока в электроэнергетических системах находится в прямой зависимости от мощности и расстояния, на которое передается электроэнергия от источника до потребителя.

На судах напряжение тока, в зависимости от его применения, регламентируется в пределах:

для постоянного тока 12-230 в;

для переменного тока 12, 24, 127, 230 и 400 в.

По требованию техники безопасности считается безопасным напряжение 12 в переменного тока и 24 в постоянного тока.

Наименьшая частота переменного тока в судовых электроэнергетических системах принимается равной 50 гц. В связи со стремлением уменьшать габариты и веса электрических двигателей переменного тока появилась тенденция к повышению номинальной частоты тока с 50 до 400 гц.

Установленное на судах электрооборудование работает в особых условиях, которые должны быть учтены при монтаже оборудования на судне. Эти условия вынуждают предъявлять к изготовлению судового электрооборудования особые требования, отличающиеся от требований к однотипным промышленным образцам.