Мануал для судовых дизелей

                    ББК 39.42
3 38
Рецензенты:
Балтийская государственная морская академия рыбопромыслового
флота, ректор д.т.н., профессор AS. Валишин
Московская государственная академия водного транспорта, заведую¬
щий кафедры СЭУиА д.тм., профессору заслуженный деятель науки и
техники В.И. Толшин
Захаров Г.В.
3 38 Техническая эксплуатация судовых дизельных установок. Учеб¬
ник. М.: ТрансЛит, 2009, - 256 с., ил.
Учебник подготовлен для обучения студентов и курсантов
обучающихся по дисциплинам 180103 «Судовые энергетические
установки» и 180403 «Эксплуатация судовых энергетических установок».
В книге особое внимание уделено освещению таких сложных
тем, как тепловая и механическая напряженность деталей цилиндро¬
поршневой группы; нагрузочные, винтовые и ограничительные
характеристики дизелей; характеристики совместной работы дизеля и
газотурбонагнетателя.
Стиль изложения материала достаточно доступный и легкий для
восприятия. Все главы проиллюстрированы рисунками и графиками,
поясняющими содержание излагаемого материала.
Учебник предназначен для студентов высших и средних учебных
заведений водного транспорта, может быть также использован на курсах
повышения квалификации.
ББК 39.42
ISBN 978-5-94976-967-2
О	Издательство «ТрансЛит», 2009
© Захаров Г.В. 2009

ВВЕДЕНИЕ
Современное судно, независимо от его назначения (пе¬
ревозка грузов по морям и океанам или по внутренним во¬
дным путям, вылов и переработка морепродуктов, добыча
углеводородов или других полезных ископаемых, проведе¬
ние научно-исследовательских работ), представляет собой
сложное инженерное сооружение, предназначенное для дли¬
тельной (автономной) работы, в том числе, в экстремальных
гидрометеорологических и ледовых условиях.
К сожалению, переход на рыночную экономику имел и не¬
гативные последствия: суда и их технические средства начали
эксплуатироваться на «износ» при не всегда оправданном со¬
кращении численности судовых экипажей; крайне сократилось
поступление новых современных судов; большинство судов,
находящихся в эксплуатации, имеют предельный возраст.
Техническая эксплуатация судов с изношенными кор¬
пусными конструкциями и техническими средствами требу¬
ет особой ответственности и внимания для предотвращения
аварийных выходов из строя технических средств и обеспе¬
чения безопасности мореплавания. В связи с этим, в этой
книге большое внимание уделено оценке тепловой и механи¬
ческой напряженности двигателей, вопросам технического
использования, ограничительным характеристикам главных
двигателей различных конструкций, как важнейшему разде¬
лу технической эксплуатации, направленных, в первую оче¬
редь, на предотвращение аварий судовых дизелей.
За последние 20 лет в мировом дизелестроении произош¬
ли резкие качественные изменения, основные из них:
-	дальнейшее форсирование дизелей с повышением
среднего эффективного давления до 30 бар, максимально¬
го давления сгорания до 190 бар, повышение эффективного
КПД двигателей до 50 % и выше;
-	использование в дизелях, в том числе быстроходных,
на всех рабочих режимах только тяжелого топлива (исклю¬
чение - прогулочные суда и яхты);
-	внедрение систем электронного управления и диагно¬
стики двигателей;
-	значительное сокращение разрыва надежности, мото¬
ресурса и экономичности между малооборотными, средне- и
высокооборотными дизелями.
3

Г л а в а 1.
Требования к суповым энергетическим установкам.
1.1.	Развитие и современное состояние судовых энергетиче¬
ских установок,
Современное морское судно - сложное инженерное соо¬
ружение, предназначенное для автономного плавания, в том
числе в экстремальных погодных условиях. Для обеспечения
построечных характеристик, обеспечивающих надежность,
экономичность и безопасность в процессе эксплуатации эки¬
паж судна и береговые службы осуществляют техническое
использование, техническое обслуживание и ремонт, что со¬
ставляет предмет технической эксплуатации.
Применение паровых двигателей на морских судах в на¬
чале XIX столетия положило начало эры движения судов
с помощью механических установок. Движетелями были
гребные колеса, а затем гребные винты. Паровая машина
была проста в управлении и обслуживании, обладала хо¬
рошими тяговыми характеристиками и несмотря на низкий
КПД (10 - 15%) паровые машины более 100 лет были основ¬
ным типом СЭУ. С развитием техники и энергетики на смену
паровым машинам пришли дизеля, паровые и газотурбинные
установки, а также ядерные установки.
К началу 60-х годов благодаря наддуву осуществлялась
дизелизация транспортных судов умеренного и среднего
тоннажа. В 1967 году появились теплоходы с МОД 80%, с
СОД - 13% и 7 % с паротурбинными установками. Закры¬
тие Суэцкого канала потребовало строительства танкеров с
мощностью до 35 мВт., на которых устанавливались паро¬
турбинные установки до 38%. Соответственно снижалось
количество судов с МОД. С открытием Суэцкого канала из¬
быточный танкерный флот поставили на прикол -1000 ед. и
снова доминирующее положение заняли дизеля.
Не только прекратили строить суда с ПТУ и ГТУ, но и на¬
чали переводить скоростные контейнеровозы с ГТУ на ди¬
зельный привод.
4

По способу передачи мощности на гребные винты СЭУ де¬
лятся на установки с прямой передачей, дизель-редукгорные
и дизель-электрические. Наибольшее распространение полу¬
чили установки с прямой передачей на винт фиксированного
шага. Это крейцкопфные МОД со средним эфф. давлением до
1,7 МПА, что втрое превышает ре дизелей без наддува. Появи¬
лись длинноходовые конструкции с отношением S/D до 4,17 и
числом оборотов 70-75 об./мин. В новых дизелях применя¬
ется внутриканальное охлаждение ЦПГ, и тем самым реали¬
зуется принцип независимого уровня механических и тепло¬
вых напряжений. Это позволило значительно увеличить мах.
давление сгорания pz до 19 МПа. Получены рекордно низкие
удельные расходы топлива be = 170 г/квт.ч. и общее повыше¬
ние экономичности дизельных установок на 20 - 30%.
Применение автоматизированного управления, контроля
и средств технической диагностики позволяет более обосно¬
ванно назначать режимы и проводить обслуживание и ре¬
монт по фактическому состоянию. Все большее число уста¬
новок оборудовано не только утилизационными котлами, но
и валогенераторами.
Преимущества МОД: высокие надежность и экономич¬
ность, большой моторесурс (120 тыс.ч.), низкий уровень шума,
широкие возможности использования тяжелого топлива.
При строительстве контейнеровозов, лихтеровозов и др.
типов судов нашли применение дизель-редукторные уста¬
новки, позволяющие сократить МКО по высоте на 50%.
Установку компануют несколькими дизелями. Мощность
передается через редуктор с гидравлическими, электромаг¬
нитными или фрикционными муфтами. В качестве главных
используются 4- тактные СОД с высоким наддувом. Преи¬
мущества - широкие возможности выбора дизелей, обеспе¬
чение оптимального пропульсивного КПД, большая надеж¬
ность, предохранение дизелей от ударов со стороны винта.
Недостатки - потери в редукторе и муфтах, усложнение кон¬
струкции и обслуживания.
Дизель-электрические установки применяют на ледоко¬
лах, судах ледового плавания, паромах и др. КПД ДЭУ на по¬
5

стоянном токе на 15 - 20% ниже КПД силовых установок с
прямой передачей. Применение силовой полупроводниковой
техники позволяют перейти на переменно-постоянный ток, а
также полностью на переменный. На полностью переменном
токе используют синхронные гребные электродвигатели и ре¬
гулирование производят частотой тока.
В современных дизелях для совершенствования систем
регулирования, управления и контроля используют электрон¬
ные системы. Система впрыска топлива и выпускные кла¬
пана имеют гидравлический привод, управляемый электро¬
никой. Фазы топливоподачи, моменты открытия и закрытия
выпускных клапанов зависят от эксплуатационного режима
(скоростной или нагрузочной). Электроника управляет рабо¬
той пусковых клапанов, также как подача масла на смазыва¬
ние цилиндров и моменты его поступления. Для повышения
топливной экономичности устанавливают до 3-х форсунок
на цилиндр. Электроника регулирует систему охлаждения
цилиндров в зависимости от нагрузки.
1.2.	Пропульсивный комплекс.
В эксплуатации пропульсивному комплексу уделяется
наибольшее внимание. С МОД обычно используется одно-
вальная схема с расположением ОМ в корме. Валопровод
передает крутящий момент дизеля на гребной винт, а так¬
же осевые усилия от упора винта, на упорный подшипник
и корпус судна. Валопровод с навешенными механизмами
(детали КШМ, маховик, гребной винт) представляет собой
упругую систему, обладающую инерцией и недостаточной
крутильной и продольной жесткостью и из-за неравномерно¬
го момента дизеля и упора гребного винта испытывает кру¬
тильные, изгибающие и осевые колебания. Устанавливают
критические (резонансные) частоты вращения вала дизеля,
назначают запретные зоны частот вращения, для устранения
опасных крутильных колебаний устанавливают демпферы,
антивибраторы, а для гашения осевых колебаний - осевые
масляные демпферы на носовом торце вала.
6

В эксплуатации обслуживание водопровода сводится к
контролю упорного и опорных подшипников, температуры
и состояния внутренних и наружных уплотнений дейдвуда.
Бакаутовые дейдвудные подшипники смазываются за¬
бортной водой и смолистыми веществами бакаута и поэтому
наружное уплотнение гребного вала не устанавливается. Ча¬
сто вместо бакаутовых устанавливают резино-металлические
или подшипники из древесно - слоистых материалов, а ино¬
гда используют пластмассовые втулки. Для защиты гребного
вала от коррозии устанавливают бронзовую рубашку или об¬
лицовку из нержавеющей стали.
На судах ледового плавания для смазки и охлаждения
дейдвудных подшипников применяют замкнутую систему
пресной воды с использованием специальных внутренних и
наружных уплотнений гребного вала.
Интенсивный износ бакаута и его заменителей возмо¬
жен на мелководье.
Для дейдвудных устройств с заливкой баббитом преду¬
сматривают внутреннее и наружное уплотнение дейдвудной
трубы. Протечки масла не должны превышать 1 кг в сутки.
С использованием ВРШ обслуживание и надежность
усложняются. Контролируется состояние уплотнений по стоку
масла механизма изменения шага (МИШ) и уплотнений дейд¬
вудной трубы, уровень масла в гравитационной цистерне, рабо¬
та масляных насосов и др.
С 1980 г. выпускаются только длинноходовые 2-х такгные
дизели с прямоточно-клапанной продувкой с пониженной
частотой вращения. Часто судовладельцы устанавливают на
судно заниженную мощность (55 - 66%) и частоту вращения
(80 - 70%) с целью экономии затрат на топливо, техническое
обслуживание, ремонт и запчасти. При этом моторесурс меж¬
ду моточистками увеличивается до 20 тыс.час, расход топли¬
ва снижается до 8%, затраты на увеличение первоначальной
стоимости двигателя окупаются за 1 - 1,5 года.
СОД - 4- тактные, - их форсирование также сопровожда¬
ется увеличением отношения S/D, степени сжатия, давления
наддува и среднего эфф. давления. В установках с СОД име¬
7

ется редуктор и разобщительные муфты. Пуск и прогревание
проводятся при отключенных муфтах. Наличие редуктора и
муфт усложняет передачу и вызывают дополнительные по¬
тери в подшипниках, зацепление колес редуктора, требует¬
ся энергия на смазывание редуктора, управления жесткими
муфтами сцепления и подвода рабочего масла к гидродина¬
мическим муфтам сцепления. Гидрозубчатые передачи рабо¬
тают с ВФШ и ВРШ. С ВРШ на ходовых режимах электро¬
снабжение судна обеспечивается валогенераторами, подклю¬
чаемыми через муфту сцепления к редуктору.
В установках с электрической передачей мощности на
гребной винт отсутствует механическая связь дизелей с греб¬
ным валом. Независимость режимов нагружения от частоты
вращения позволяет реализовать большие пропульсивные
мощности гребных электродвигателей и одновременно обе¬
спечивать энергоснабжение судна. Возможность парциаль¬
ного использования дизелей судна позволяет снижать расход
топлива, масла и экономить моторесурс.
Поддержание вспомогательных дизелей в горячем резер¬
ве, ввод в действие, распределение нагрузок и параллельная
работа агрегатов осуществляется автоматически. Примене¬
ние валогенераторов позволяет сократить число и мощность
вспомогательных дизель-генераторов. По опытным данным
время работы валогенератора составляет 50 - 80% времени
работы главного двигателя.
Теплофикация установки и судна в целом осуществляет¬
ся с помощью пара, вырабатываемого вспомогательными и
утилизационными котлами. Пар используется для подогрева
топлива в танках основного запаса, отстойных и расходных
цистернах, подогреве топлива на входе в двигатель. Пар ис¬
пользуется также для подогрева охлаждающей воды в кинг-
стонных ящиках при плавании во льдах.
1.3.	Эксплуатационная надежность и экономичность су¬
довых дизельных установок
Способность установки функционировать и сохранять свои
рабочие параметры в течение требуемого времени зависит от
многих факторов и прежде всего от надежности и экономич¬
8

ности главных двигателей и обслуживающих систем. Надеж¬
ность и экономичность могут быть и противоречивыми.
В 60-е годы внедрение наддува и форсирование мощности,
происходившее без изменений старых конструкций дизелей,
сопровождалось снижением их надежности и даже стоял во¬
прос о бесперспективности дизеля в качестве основного дви¬
гателя для судов средней и большой грузоподъемности. При
умеренной экономичности часто были отказы из-за интенсив¬
ных износов и повреждений ЦПГ, подшипников и деталей
КШМ. В 70 - 80-е годы поставщики дизелей пересмотрели
конструкцию узлов и деталей с точки зрения одновременного
повышения надежности и экономичности.
Современные высокоэкономичные судовые дизели удо¬
влетворяют показателям надежности в отношении работо¬
способности, безотказности, долговечности, ремонтопри¬
годности, ресурса до переборки и капитального ремонта.
Различают внезапные и постепенные отказы. Внезапные -
следствие некачественного изготовления деталей и сборки
дизеля. Накапливающиеся со временем изменения формы
трущихся деталей и структуры металла камеры сгорания,
отложения на поверхностях теплообменных аппаратов и в
газовоздушных трактах, коррозия элементов топливной ап¬
паратуры и многие другие факторы вызывают неисправное
состояние и постепенный отказ в работе. Накопление опыта
по ресурсу поршней, крышек, шатунов, крепежных деталей,
знание их связей с условиями нагружения позволяют так ор¬
ганизовать техническое использование и обслуживание, что¬
бы по возможности исключить снижение надежности дизеля
вследствие отказов.
Перегрузка дизеля и снижение запасов прочности. В усло¬
виях режима полного хода не допускается перегрузка дизеля
по крутящему моменту (указателю нагрузки или индикаторно¬
му давлению), максимальному давлению сгорания и темпера¬
туре выпускных газов за цилиндрами, перед и за турбиной, а
также перегрузка цилиндров. Это реализуется сопоставлением
рабочих параметров с предельными для конкретного дизеля, а
также заданием режимов работы на основе ограничительных
характеристик.
9

Влияниережимов работы с частыми изменениями нагруз¬
ки. Частые и глубокие теплосмены, вызываемые изменением
подачи топлива на маневренных режимах и, особенно, при ра¬
боте во льдах, являются причиной термоусталости материала
и приводит к появлению трещин и разрушению деталей ЦПГ,
особенно при загрязнении поверхностей со стороны охлажде¬
ния и общем повышении температуры деталей.
Влияние режимов работы с частыми изменениями и
колебаниями частоты вращения. Развитию усталости в
материале деталей движения, приводах, механизмах газо¬
распределения способствуют динамические нагрузки, вы¬
зываемые изменениями частоты вращения и сил инерции
при работе в штормовых условиях и неисправном регулято¬
ре частоты вращения, особенно в зоне резонансных частот
или с дефектным демпфером колебаний. Работа с повреж¬
денным демпфером может привести к тяжелой аварии из-за
усталостного разрушения коленчатого вала.
Чувствительность дизеля к эксплуатационным режи¬
мам. Связь тепломеханической напряженности с режимны¬
ми факторами особенно важна для главного двигателя, рабо¬
тающего на винт. Тепловая и механическая напряженность
дизеля имеет кубическую или квадратичную зависимость от
скорости судна (или частоты вращения при работе на ВФШ)
или близкую к ней (при работе на ВРШ). Например, при по¬
вышении скорости на 3,2% тепловые нагрузки дизеля возрас¬
тают на 10% и соответственно сокращается его ресурс. При
работе на малом ходу значительно снижаются температуры
стенок, что ведет к ухудшению условий сгорания, смазыва¬
ния и усиления процесса интенсивного нагарообразования в
камере сгорания, канавках поршневых колец, клапанах, га¬
зовыпускных трактах, турбокомпрессорах. Возникает опас¬
ность задира тронка поршня, зависания клапанов, пожаров и
взрывов в коллекторе и выпускных трубопроводах.
Влияние режима приработки. Соблюдение режима при¬
работки после моточистки и ремонта с заменой основных
деталей является важным фактором и его несоблюдение мо¬
жет привести к интенсивному износу в 2 - 3 раза. В гаран¬
10

тийный период работы судна до завершения приработки его
основных узлов не следует форсировать дизель.
Малооборотные дизели. Наиболее частые отказы по при¬
чине задира в районе выпускных окон. Общим для дизелей с
контурной продувкой является перегрев и поломка верхних
поршневых колец по причинам потери плотности, износа и
задевания за кромки окон (в районе замка). На дизелях типа
Бурмейстер и Вайн проблемным является выпускной клапан.
Изнашивание и эрозионное разрушение посадочных поясов
клапана и седла особенно интенсивно протекает при работе
на тяжелом топливе.
Среднеоборотные дизели. Эксплуатационная надеж¬
ность 4- тактных СОД из-за повышенной частоты враще¬
ния и большого числа цилиндров значительно ниже, чем у
малооборотных. Потери ходового времени у судов с СОД в 8
-	10 раз выше, чем с МОД,- это касается и трудозатрат. Под¬
держание их эксплуатационной надежности требует сни¬
жение построечной мощности до 0,7 - 0,75 номинальной.
Прежде всего недостаточная надежность газораспредели¬
тельного механизма. Для увеличения ресурса клапанов сед¬
ла интенсивно охлаждают и изготавливают из жаростойких
материалов (сплав НИМОНИК и др.). Следующая пробле¬
ма - газовыпускные трубопроводы с импульсным наддувом.
Прогорание компенсаторов и труб, нарушение плотности
фланцевых соединений, потеря энергии газов и снижение
параметров наддува, является следствием высоких темпе¬
ратур газов, вибрации, коррозии и окисления металла воз¬
духом. Компенсаторы разрушаются из-за отложения масла
в них на пониженных режимах с последующим выгоранием
при выходе на режим полного хода.
На форсированных СОД характерным повреждением яв¬
ляется нарушение плотности газового стыка между крыш¬
ками и цилиндрами. Причина - конструктивный недостаток
охлаждения крышек, при котором создается неравномерное
температурное поле по окружности крышки и опорного бур¬
та втулки. Это приводит к деформации крышек, усиливаю¬
щихся на переменных режимах, что приводит к нарушению
11

местной микростыковки и прорыву газов. Иногда обрывают¬
ся отдельные шпильки.
Топливные трубки высокого давления обрываются из-за
вибраций, что может привести к пожару. В смазочных систе¬
мах нередки обрывы масляных шлангов (дюритов). В системах
охлаждения поршней возникает вибрация труб, потеря уплот¬
нения, появление трещин и нарушение подвода охлаждения.
1.4. Требования к маневренным качествам СЭУ.
Показатели маневренных качеств СЭУ:
Возможность производить быстрое и достаточное число
пусков и реверсов главного двигателя
Способность обеспечить требуемую мощность для безо¬
пасного и длительного движения судна задним ходом.
Допущение кратковременной перегрузки и запаса мощ¬
ности для выполнения маневра в тяжелых и экстремальных
условиях (работа во льдах, при снятии с мели).
Устойчивость работы при минимальной частоте вращения
гребного винта и скорости хода судна 3,5 - 4,5 узла для обе¬
спечения швартовки и прохождения каналов, узкостей, слож¬
ных фарватеров.
Отказы при пуске и реверсировании - это невыполнение
требований безопасности маневрирования. Время пуска глав¬
ного дизеля на воздухе и переход на работу на топливе не пре¬
вышает 10-15 сек., а при реверсировании возрастает до 30 сек.
Отказы пуска из-за неудовлетворительного состояния ТНВД и
форсунок, недостаточной продувки и зарядки цилиндров, из¬
носа деталей ЦПГ сопровождаются повторными пусками и по¬
вышенным расходом воздуха. Не менее ответственна операция
реверсирования дизеля, т.к. в установках с ВФШ это единствен¬
ное средство торможения судна и движения задним ходом. При
реверсировании необходимо преодолеть отрицательный мо¬
мент гребного винта, составляющий 0,5 - 0,7 момента полного
хода.
Изменение момента	переходного	процесса	при	ре¬
версировании гребного винта.
12

Рис. 1. / - стационарная зависи¬
мость; 2 - переходный процесс тор¬
можения и заброс параметра.
Мв в отрицательной области, где гребной
винт работает в набегающем потоке в
режиме гидротурбины.
Наиболее благоприятные условия при перемене хода
имеются в установках с ВРШ. Длительный задний ход может
потребоваться, когда утрачена возможность движения судна
передним ходом (повреждения носовой части, заклинивании
лопастей ВРШ в положении заднего хода). Мощность задне¬
го хода должна составлять не менее 80% номинальной.
Тяговая характеристика главных дизелей представляет
собой зависимости момента и мощности от частоты вра¬
щения гребного винта при неизменном положении органа
управления (рис. 2). Тяговая характеристика дизеля адек¬
ватна его внешней скоростной характеристике при активном
ходе плунжера ha = const. Во избежание повышенных тепло¬
вых и механических нагрузок на режимах n < п ном. Вводят¬
ся ограничения подачи топлива h < h ном.
Рис. 2. Тяговые и ограничительные
характеристики судовых дизелей:
1,2 — рабочее и предельное ограниче¬
ния; 3, 4 — характеристики швартов¬
ная и винтовая теоретическая.
Наилучшими тяговыми характеристиками обладают
гребные двигатели установок с электропередачей, применя¬
ющиеся на ледокольных судах (Рис.З). Они имеют идеаль¬
ную тяговую характеристику - мощность сохраняется по¬
стоянной Р = const, а момент с уменьшением оборотов винта
возрастает по закону гиперболы Mn = const.
13

Требования к СЭУ в отношении работы на режимах са¬
мого малого хода (скорость до 4,5 узла) диктуется условиями
прохождения узкостей, каналов и т.д. Регистр требует обе¬
спечить устойчивую работу дизелей при частоте не более
30% номинальной. В соответствии с винтовой характери¬
стикой при п = 0,3 пот. мощность составит 2,7% Р пот., а
подача топлива около 10%. Это условие трудно обеспечить с
винтом ВФШ и главным дизелем 2- тактным с импульсным
наддувом, когда n min. = (0,4 - 0,45) п пот., а минимальная
скорость судна достигает до 9 узлов, т.е. маневрирование со¬
пряжено с большим количеством пусков.
Рис. 3. Тяговые характеристики
гребного электродвигателя постоян¬
ного тока ледокола «Киев»: 1,2— ха¬
рактеристики винтовая свободного
хода и швартовная.

Г л а в а 2.
Основные показатели работы двигателя.
2.1.	Энергетические и экономические показатели.
Для оценки режимов работы двигателей используют пока¬
затели энергетические, экономические и эксплуатационные.
Энергетические показатели: эффективная и индикаторная
мощность Ре и Pj квт, крутящий момент Ме кГм, среднее эф¬
фективное и среднее индикаторное давление ре и р; кГ/см2.
Экономические показатели: удельные эффективный и
индикаторный расходы топлива Ье и Ь* кг/квт и часовый рас¬
ход топлива В, кг/час.
В число эксплуатационных входят показатели тепловой
и механической напряженности двигателя - температура
выпускных газов tr °С , температура и температурные пере¬
пады в деталях ЦПГ, максимальное давление сгорания pz и
движущая сила Р„... а также показатели, характеризующие
работу газотурбонагнетателей, систем охлаждения, смазки и
т.д. Данные фиксируют штатные приборы дизеля.
Эффективная мощность двигателя
Где С - постоянная величина, постоянная для конкрет¬
ного двигателя.
Крутящий момент - М,. = 716,2 Ре / п кГм или
Мс = С| рскГм, т.е. крутящий момент двигателя однозначно
определяется величиной среднего эффективного давления.
В свою очередь,
Pe = Pi у\т кГ/см2.
Индикаторная мощность
Pj = Cpj п и.л.с (и. кВт).
Эффективная мощность
Ре = Сре п э.л.с.(кВт).
Мощность конкретного двигателя зависит от величены
цикловой подачи топлива Ьц, числа оборотов п и эффектив¬
ного к.п.д., т.е. изменение мощности двигателя достигается
изменением числа оборотов и подачи топлива за цикл. Эти
параметры будем рассматривать как переменные.
15

Если в первом приближении принять эфф. КПД посто¬
янным и не зависящим от оборотов и цикловой подачи, то
мощность двигателя может изменяться двумя путями:
-	изменениям числа оборотов при сохранении цикловой
подачи постоянной и тогда Ре = С п;
-	изменением цикловой подачи при сохранении оборотов
постоянными и тогда Ре = С Ьц.
Полученные выражения являются уравнениями прямых
(Рис.4).
Рис. 4, Скоростные и нагрузочные ха¬
рактеристики двигателя.
Прямая АВ и ей подобные - скорост¬
ные характеристики.
Прямая А В и ей подобные - нагру¬
зочные характеристики.
Эти зависимости носят наименование характеристик
двигателя. Под характеристикой двигателя понимается ана¬
литическая или графическая зависимость его параметров от
одного из независимых переменных. При этом, если в каче¬
стве независимого переменного принимается число оборо¬
тов, то характеристика называется скоростной, а если за не¬
зависимое переменное принимается нагрузка (в нашем слу¬
чае Ьц или ре), то характеристика называется нагрузочной.
(По такой характеристике работают дизельгенераторы - в
зависимости от нагрузки судовой электростанции регулятор
изменяет цикловую подачу топлива, поддерживая постоян¬
ство частоты вращения). Скоростные характеристики под¬
разделяются на внешние, винтовые и ограничительные. По
ним работают главные судовые двигатели с непосредствен¬
ной передачей на винт. Кроме этих характеристик находят
применение специальные характеристики - регуляторные,
универсальные многопараметровые и др.
Однако эффективный КПД в действительности при измене¬
нии оборотов и цикловой под ачи топлива не остается постоянным,
тем самым нарушаются линейные зависимости мощности.
16

Механический КПД:
КПД = 1 - Рт/Р; является переменной величиной и за¬
висит от развиваемой двигателем индикаторной мощности
и мощности механических потерь. Мощность механических
потерь почти не зависит от нагрузки двигателя и в основном
определяется его скоростным режимом (Рис.5).
Рис. 5. Качественные зависимости меха¬
нического к. п. д.
/ от числа оборотов при bif,-~const:-.
2 от нагрузки Ьц при n=const.	'	oj
На величину индикаторного КПД влияют нагрузка, число
оборотов и связанное с ними качество протекания рабочего
процесса. Качество рабочего процесса зависит от того, как
с изменением оборотов и цикловой подачи меняется коэф¬
фициент избытка воздуха, влияющий на скорость сгорания
топлива. С уменьшением а (увеличением Ьц) в камере сго¬
рания увеличивается число зон , где коэфф. избытка возду¬
ха меньше 1, в итоге топливо сгорает неполностью, процесс
сгорания затягивается по времени и переносится на линию
расширения, т.е. уменьшается действительная степень рас¬
ширения газов в цилиндре, увеличиваются относительные
потери тепла с выпускными газами и с охлаждающей водой
и, как следствие, снижается индикаторный КПД.
Коэфф. избытка воздуха зависит от коэфф. наполнения и плот-
иосги воздуха перед впускными органами. Характер зависимости
определяется конструктивными особенностями двигателей.
При увеличении оборотов при постоянной цикловой
подаче коэфф. избытка воздуха и индикаторный КПД в 4-
тактных двигателях без наддува должны уменьшаться, в 2-
тактных двигателях остаются неизменными, а в двигателях
с газотурбинным наддувом должны увеличиваться, причем
увеличение будет тем заметнее, чем выше степень наддува.
17

При увеличении цикловой подачи и постоянном чис¬
ле оборотов коэфф. избытка воздуха и индикаторный КПД
уменьшаются, при этом в двигателях с газотурбинным над¬
дувом это падение носит более замедленный характер. Здесь
сказывается увеличение плотности воздуха, подаваемого га-
зотурбонагнетателем.
При увеличении оборотов и постоянной цикловой подаче
эффект КПД для двигателей без наддува должен уменьшаться,
для двигателей с наддувом остается практически постоянным.
При увеличении цикловой подачи и постоянном числе
оборотов эффект КПД должен увеличиваться.
2.2.	Показатели тепловой напряженности.
С понятием тепловой напряженности двигателя связыва¬
ют представления о температурных напряжениях в стенках
теплопередающих деталей, пропорциональных температур¬
ным перепадам в них по толщине или в осевом направлении,
и об уровне самих температур на поверхностях этих стенок
со стороны подвода тепла и со стороны теплоотвода.
Тепловое состояние стенок цилиндра характеризуется
его удельной тепловой нагрузкой q, то есть количеством теп¬
ла, передаваемым охлаждающей жидкости через 1м2 поверх¬
ности охлаждения стенок в единицу времени:
q = Q/F,
где Q - количество тепла, передаваемое охлаждающей
жидкости в единицу времени, кДж/с.
F - суммарная площадь охлаждаемых поверхностей
(днища цилиндровой крышки, поршня и боковой поверхно¬
сти цилиндровой втулки), м2.
Количество тепла, передаваемое охлаждающей жидкости:
Q = bePeuQHqOXJI/3600,
где Ье - удельный расход топлива, кг/(кВт ч);
Рец - эффективная мощность цилиндра, кВт;
QH - низшая теплота сгорания топлива, кДж/кг;
-	доля выделенного в цилиндре тепла, переданная
охлаждающей жидкости.
Тепловую нагрузку можно определить по формулам:
18

q = к, ре п или q = kj ре Cm,
где к„ к2 - постоянные величины;
ре - среднее эффективное давление, кПа;
п - частота вращения колвала;
Ст - средняя скорость порпгая, м/с.
Удельная тепловая нагрузка составляет (кВт/кв м):
4- тактных 87 - 210;
2- тактных 175 - 350 и зависит от форсировки, т.е. от зна¬
чения рс Ст.
Из сказанного можно заключить:
Превышение ре, п и Ст приводит к тепловой перегрузке
цилиндра. Допускается работа двигателя при частоте враще¬
ния, вплоть до 103 % от номинальной с индикаторным дав¬
лением не превышающим , вычисленным по формуле:
Pi ДОП _	Р; „ом (1 + П/Пн()м),
где р; доп - допускаемое значенбие среднего индикатор-
иого давления;
Pi ном - номинальное значение среднего индикаторного дав¬
ления;
п ном - номинальная частота вращения.
Удельную тепловую нагрузку можно вычиелть по формуле:
Я = кЧ<шАпт1,
где, к - постоянная, не зависящая от режима;
Яохл - доля тепла, отдаваемая охлаждающей жидкости;
ha - активный ход плунжера;
п - частота вращения коленчатого вала;
т] - коэфф. подачи топливного насоса.
Относительное изменение теплопотока на различных ре¬
жимах:
q = BhariTsVn/ps
где В - постоянная, не зависящая от режима;
Ts - температура продувочного воздуха;
ps - давление продувочного воздуха.
Допускаемые уровни температур деталей ЦПГ для раз¬
ных типов двигателей различны. В современных дизелях
тепловую нагрузку лимитируют: температура зеркала рабо¬
чего цилиндра, определяющая условия сохранения на нем
19

масляной пленки, температура ручья первого поршневого
кольца, температура днища поршня.
Определение температуры деталей ЦПГ очень трудно и
поэтому оценку теплонапряженности дают по ряду косвенных
показателей: среднему индикаторному давлению, положению
указателя нагрузки (Т.Р.), температурам выпускных газов,
охлаждающей воды и масла, выходящего из головок порш¬
ней. Однако двигателестроительные заводы дают эти данные,
основываясь на результатах стендовых испытаний двигате¬
лей, что снижает практическую ценность этого метода, т.к. на
практике возможны нарушения протекания рабочего процес¬
са, процессов газообмена, топливоподачи и т.д.
В эксплуатации более надежным может быть контроль за
тепловым состоянием двигателя, основывающийся на непо¬
средственном измерении наиболее «горячих» точек ЦПГ.
Температура зеркала цилиндра в районе первого порш¬
невого кольца не должна превышать 175°С, иначе возможно
разрушение масляной пленки и появление сухого трения.
Температура на огневой стороне крышки и днища поршня
МОД не должна превышать 400°С., что определяется жа¬
роупорными свойствами чугунов и сталей. При масляном
охлаждении поршней, температура масла не должна превы¬
шать 190°С. При более высокой температуре образуется лак
и температура с огневой стороны может достигнуть 600°С,
что при использовании тяжелого топлива приводит к бы¬
строй коррозии днища поршня.
Под удельным потоком тепла через стенку понимается
количество тепла, проходящее за единицу времени через
единицу площади поверхности этой стенки.
q = “(tr-tcr) = ^S(tr-tCT)
Удельный тепловой поток обратно пропорционален ко-
эфф. избытка воздуха. Поэтому любое изменение режима
работы двигателя, связанное с уменьшением коэфф. избытка
воздуха по отношению к его значению на номинальном ре¬
жиме может повлечь за собой увеличение тепловой напря¬
женности двигателя.
20

В практике эксплуатации нередко прибегают к оценке те-
плонапряженности двигателя по температурере выпускных
газов из-за того, что она синхронно следует за изменением
режима работы двигателя и легко может быть измерена. Тем¬
пература выпускных газов зависит от коэфф. избытка возду¬
ха при горении а и коэфф. избытка воздуха при продувке <р.
tr = t8 + Cq/a<p
Тепловая напряженность наиболее нагруженной в те¬
пловом отношении детали двигателя - дншца поршня так¬
же зависит от этих параметров, но степень влияния их на
исс различна. Изменение коэфф. избытка воздуха оказывает
па тепловую напряженность большее влияние, чем равное
ему изменение коэфф. избытка воздуха при продувке. Не ис¬
ключена возможность, когда при изменении режима работы
двигателя его тепловая напряженность увеличивается, в то
время как температура газов остается постоянной или даже
падает. Для этого достаточно, чтобы при изменении режима
ко’>фф. избытка воздуха уменьшался, а коэфф. избытка воз¬
духа при продувке увеличивался. При этом произведение их
может оставаться постоянным или даже несколько увеличи¬
ваться (типичный случай работы двигателя с газотурбинным
наддувом по внешней характеристике).
Прямая связь между температурой выпускных газов и
тепловой напряженностью может быть только у 4-тактных
двигателей без наддува, у которых продувка цилиндров не-
нслика и поэтому на температуру выпускных газов и на те¬
пловую напряженность оказывает коэфф. избытка воздуха.
И связи с этим температура выпускных газов для данного
класса двигателей может рассматриваться как некоторая
внешняя характеристика их тепловой напряженности. Это
допущение можно распространить и на 2-тактные двигатели
без наддува.
Однако надо подходить к этому утверждению очень осто¬
рожно. Например, с уменьшением уша опережения подачи
топлива и переносом в связи с этим сгорания на линию рас¬
ширения увеличивается потеря с отходящими газами, растет
их температура, а температура деталей ЦПГ остается неиз¬
менной или даже несколько снижается. Такое повышение
21

температуры выпускных газов представляет опасность для
деталей, непосредственно омываемых выпускными газами
(выхлопные клапана, заслонки, лопатки турбин). С увеличе¬
нием угла опережения подачи топлива увеличивается давле¬
ние сгорания в цилиндре и возрастают температуры стенок
втулки, поршня и крышки, в то время как температура вы¬
пускных газов может снижаться.
2.3.	Показатели механической напряженности.
Механическая напряженность оценивается максималь¬
ными напряжениями и деформациями элементов конструк¬
ции двигателя и вызываются ппавным образом действием
сил давления газов и сил инерции движущихся частей. Кро¬
ме того, дополнительные напряжения вызываются колеба¬
ниями, деформацией корпуса судна при изменении его за¬
грузки или при волнении.
Для оценки напряжений используют косвенные показате¬
ли - максимальное давление сгорания р2 и максимальная дви¬
жущая сила = Р2 - Pj. Всякое изменение режима работы
двигателя, связанное с возрастанием р2 будет сопровождаться
увеличением нагрузок на крышку цилиндра, шпильки ее кре¬
пления, цилиндр, элементы остова, анкерные связи.
Величина максимальной нагрузки деталей ЦПГ пропор¬
циональна максимальной движущей силе
Pm»x = Рг - Pj
Pj = k п кГ
Из формулы видно, что силы инерции движущихся и вра¬
щающихся масс разгружают детали движения от силы Р2. И
если уменьшается число оборотов, то при Pz = const нагрузка
на детали движения может увеличиться.
Скорость наростания давления в цилиндре по ушу пово¬
рота вала и по времени влияет на жесткость рабочего процес¬
са и оказывает влияние на условия работы подшипников.
Нагрузка деталей ЦПГ носит циклический характер по¬
этому коэфф. запаса прочности должен учитывать не только
максимальное значение нагрузки.
22

ГлаваЗ.
Характеристики двигателей
3.1.	Нагрузочные характеристики.
О 2S 50	15 ЮО р,,х
Рис. 6. Зависимости индикаторной, эффективной мощностей и мощно¬
сти, необходимой для преодоления механических потерь, от нагруз¬
ки при п = const.
Рис. 7. Нагрузочная характеристика двигателя 8NVD36 при п = 360 об/мин.
Аналитическая или графическая зависимость основных
показателей двигателя от развиваемой им мощности или сред-
пего эффект, давления (нагрузки) при постоянном скоростном
режиме (n = const). При стендовых испытаниях эти характери¬
стики снимаются при отключенном регуляторе и постоянство
23

скоростного режима обеспечивается вручную путем последо¬
вательного изменения подачи топлива в соответствии с вновь
устанавливаемой нагрузкой (Рис. 6,7).
Ре = СЬц
В этом выражении в качестве независимого переменно¬
го принята цикловая подача топлива Ьц, поскольку при т|е =
const согласно формуле ре=А Ьц кГ/ см2
Рис. 8. Влияние нагрузки на температуру поршня t„ и удельный тепловой
поток q„ двигателя 2Д100 при п = 850 об/мин.
При этом мощность двигателя прямо пропорциональна
увеличению среднего эффект, давления. С увеличением на¬
грузки (подачи топлива) уменьшается коэфф. избытка воз¬
духа, при этом двигатели с газотурбонаддувом имеют более
пологую кривую. Индикаторный расход топлива с возраста¬
нием ре монотонно увеличивается. Дальнейшее увеличение
нагрузки приводит к тому, что по достижении предельного
ре мощность двигателя, несмотря на увеличенную подачу то¬
плива вследствие резкого ухудшения сгорания резко падает, а
расход топлива продолжает увеличиваться. ЦПГ испытывает
высокие тепловые напряжения, интенсивные нагарообразо-
вания, возможно заклинивание поршней, появление трещин.
Номинальное значение среднего эфф. давления устанавлива¬
ют путем длительных испытаний двигателя на стенде.
Тепловая напряженность двигателя пропорциональна
удельному тепловому потоку:
q = BViih,T,/Vp,Tir
h, прямо пропорциональна цикловой подаче топлива
Ьц и при n =const формула примет вид:
24

q = В Ьц Tg/Vps, т.е. определяющая роль - цикловая пода¬
ча топлива и при увеличении нагрузки возрастает теплона-
пряженность, ухудшается сгорание топлива, увеличивается
тсмпературара цикла, что может привести к трещинам и за¬
клиниванию поршня.
У двигателей, работающих по нагрузочной характеристи¬
ке, температура уходящих газов является надежным эксплуа¬
тационным показателем напряженности цилиндра Рис.8).
Максимум pz достигает на режиме номинальной нагруз¬
ки, поэтому с точки зрения механической напряженности
>тот режим является наиболее тяжелым.
3.2.	Внешние (скоростные) характеристики.
Графическая или аналитическая зависимость основных
показателей двигателя от числа оборотов при строго фикси¬
рованном положении органа управления подачей топливно-
ю насоса (при неизменном ходе плунжера = const). Стро¬
ит сс на стенде завода-строителя. Обычно нагрузку создают
гидравлическим тормозом (Рис.9).
I’m'. 9. К понятию о внешней характеристике двигателя.
25

Практический интерес представляет внешняя номиналь¬
ная характеристика, которую получают при ходе плунжера
соответствующему рен, которое двигатель может развивать
на номинальном скоростном режиме. В практике эксплуата¬
ции двигателей могут быть случаи, когда частота вращения
шивала уменьшается из-за возросшего сопротивления дви¬
жению судна (встречная волна, обрастание корпуса и т.д.).
При этом двигатель переходит на работу по внешней харак¬
теристике, которая показывает; что при данной цикловой по¬
даче топлива для определенной частоты вращения колвала
нельзя получить мощность выше достигнутой, а мощности
меньше достигнутой возможны (Рис 10).
Рис. 10. Внешняя характеристика четырехтактного двигателя без
наддува 8NVD36. Ne = 300 элс, п = 360 об./мин.
В действительности, индикаторный и механический
КПД с изменением числа оборотов меняют свою величину,
не остается постоянным и цикловая подача топлива. Величи¬
на цикловой подачи топливного насоса
b = f т) h ytr|t
у, - плотность топлива
г), - коэфф. подачи топливного насоса
26

Коэфф. подачи т| - отношение действительной подачи к
геометрической, зависит от скорости движения плунжера, а,
следовательно, от числа оборотов двигателя. На коэфф. вли¬
яет ряд факторов: сжимаемость топлива, дросселирование
си) во всасывающих и отсечных отверстиях втулки плунже¬
ра, иотери топлива через неплотности и пр.
Среднее эфф. давление и, соответственно, крутящий
момент большинства 4- и 2-тактных двигателей при умень¬
шении числа оборотов увеличиваются, что определяется
унеличением р{ и r|m. Исключение составляют двигатели с
наддувом и высоким рк. Для них характерно падение рс, вы¬
жимное резким уменьшением давления над дува и плотности
ночдуха.
I’lii'. II. Внешняя характеристика двухтактного двигателя 8ДР 43/61.
/’«■	2000	э.	л.	с,	п	= 250 об./мин.
Эффективная мощность двигателя во всех случаях с па¬
дением п уменьшается по закону, более или менее близкому
к линейному. Наиболее экономичным в области малых обо-
|мнов является 4-тактный двигатель без наддува, т.к. у него
и снязи с ростом коэфф. наполнения увеличивается весовой
шряд воздуха, и, если Ьц не увеличивается, а и т] возрастают.
27

У двигателей без наддува снижение скоростного режима,
как правило, сопровождается возрастанием максимального дав¬
ления сгорания (pz) из-за смещения начала видимого сгорания в
сторону опережения. Возрастание pz обуславливает увеличение
механических напряжений в донышке поршня, крышке, втулке
рабочего цилиндра, анкерных связей (Рис.11).
В двигателях с наддувом pz обычно снижается из-за па¬
дения давления наддува и давления конца сжатия рс. Но во
всех случаях «жесткость» сгорания, степень повышения дав¬
ления и динамичность действия нагрузки возрастает.
Увеличивается Рмах, т.к. с уменьшением числа оборотов
уменьшаются силы инерции, что ведет к увеличению напря¬
жения в деталях движения, а также растет амплитуда кривой
крутящего момента, увеличивается неравномерность враще¬
ния вала и усиление вибрации двигателя.
3.3.	Ограничительные характеристики.
Ограничительная характеристика - аналитическая или
графическая зависимость от числа оборотов энергетических
показателей двигателя, определяющие верхнюю границу об¬
ласти допустимых в эксплуатации режимов (Рис.12).
Рис. 12. Ограничительные характеристики:
1 — внешняя номинальная характеристика; 1 ' — ограничительная харак¬
теристика по топливному насосу; 2 — ограничительная характеристика
ре(Ме) =const; 3 — ограничительная характеристика по тепловой и меха¬
нической напряженности двухтактных двигателей; 4 —ограничительная
характеристика по тепловой и механической напряженности двигателей
с газотурбинным наддувом.
28

Ограничительная характеристика по топливному насо¬
су соответствует работе двигателя с максимально допусти¬
мыми подачами топлива с положением топливной рейки у
упора. В процессе эксплуатации двигатель может выходить
на >ту характеристику лишь в точке перегрузочного режима
l’M1~ 110%, п = 103%. Продолжительность работы на этом ре¬
жиме не более 1 ч.
Ограничительная характеристика по тепловой и меха¬
нической напряженности соответствует работе двигателя
с нгирузками, обеспечивающие сохранение его тепловой и
механической напряженности на уровне номинального или
жеплуатационного режима. Выполнение этого условия га¬
рантирует достаточное значение моторесурса и надежности
днигателя. Все режимы, лежащие выше этой характеристики
относятся к разряду перегрузочных. Следует помнить, что
н а характеристика является чисто условной и переход за ее
пределы конструктивно ничем не ограничен, за исключени¬
ем самонастраивающихся регуляторов числа оборотов.
В качестве ограничительной может быть принята харак¬
теристика, обеспечивающая постоянство удельного тепло-
нот потока, а значит постоянство температур и тепловых
перепадов в ЦПГ:
q = BVn/pg,me
b„ Т,= const, т.к. температура воздуха Т8 мало меняется, а
ет давление р, падает значительно быстрее частоты враще¬
ния двигателя п, то для выполнения условия q = const цикло¬
ну ю подачу топлива необходимо уменьшить.
Часто в качестве ограничительной рекомендуется ис¬
пользовать характеристику, соответствующую работе при
постоянном крутящем моменте, или, то же самое при посто-
мнном среднем эфф. давлении рс= const. Но при этом также
накладываются ограничения на максимальное давление сго¬
рания pz и температуру выпускных газов tr. Пределом повы¬
шения нагрузки двигателя на любом числе оборотов счита¬
йся достижение хотя бы одного из заградительных значений
перечисленных параметров.
29

Однако эти рекомендации применимы толыю для 4-такт-
ных двигателей без наддува, т.к только в этих двигателях при
снижении числа оборотов и сохранения ре = const, тепловая
напряженность не выходит за пределы напряженности на
номинальном режиме, т.к. работа двигателя протекает при
постоянной плотности воздуха, а заряд воздуха с уменьше¬
нием частоты вращения увеличивается вследствие роста ко¬
эфф. наполнения т]н. Процесс сгорания осуществляется без
уменьшения избытка воздуха, что предохраняет двигатель от
тепловых перегрузок. У остальных типов двигателей, осо¬
бенно с наддувом, снижение числа оборотов при рс= пост,
сопровождается увеличением тепловой напряженности и не
может быть заградительной для форсированных двигателей.
У двигателей с над дувом при уменьшении оборотов резко
падает давление продувки и требуется соответственное сни¬
жение подачи топлива, что равносильно снижению среднего
эффективного давления. Причем необходимость снижения
ре тем больше, чем ниже скоростной режим двигателя.
В качестве ограничительной может быть принята харак¬
теристика, обеспечивающая постоянство удельного тепло¬
вого потока, а значит и постоянство температур и тепловых
перепадов в деталях ЦПГ:
q= В Ьц Ts (Vn/ps)= const.
Так как при изменении скоростного режима температу¬
ра воздуха Т8 мало изменяется, а давление его ps падает зна¬
чительно быстрее частоты вращения п, то для того, чтобы
выполнить условие q=const, необходимо цикловую подачу
топлива уменьшить.
Для 2-тактных двигателей без наддува можно было бы
допустить ограничительную характеристику ре= пост., од¬
нако при понижении оборотов увеличивается максимальное
давление сгорания pz и соответственно движущая сила Р^.
Ограничительные характеристики устанавливаются для каж¬
дого типа двигателей на стенде и в судовых условиях, но это не
исключает ее корректировку в зависимости от техническою со¬
стояния, качества применяемого топлива, масла и др. факторов,
влияющих на тепловую и механическую напряженность.
30

3.4.	Винтовые характеристики.
Винтовая характеристика двигателя, непосредственно
работающего на винт, - это зависимость мощности и крутя¬
щего момента, а также других показателей работы двигателя
от частоты вращения коленчатого вала при изменяющейся
цикловой подаче топлива:
P = f(n)Me = f(n)
Риг. 1.1. Область эксплуатационных режимов работы двигателя и греб-
141 к-а винта:
I пинтовая характеристика при работе на швартовых; 2—то же, при
и мпчншI в балласте; 3 — ограничительная характеристика по тепловой
и меитической напряженности; 4 — ограничительная характеристика
ни топливному насосу; 5—6—регуляторные характеристики; точки Н и
I	I чютветствуют номинальному и эксплуатационному режимам.
I) установках с непосредственной передачей мощности
дниппеля на ВФШ режим работы двигателя определяется
•iiu-jiom оборотов п„ и моментом сопротивления Mg гребного
ниша (Рис.13,14,15):
М = Мв/ту,
|де г)в — к.п.д. валопровода
I передаточное отношение редуктора ( при отсутствии
редуктора i = 1);
Момент сопротивления винта:
Мв= к2рп2 D5 кГм,
а создаваемый упор,
Р. = к,р п2 D4 кГм, где,
р плотность воды, кГсек/м;
п число оборотов винта в секунду;
I) диаметр винта, м;
31

к, и к2 - безразмерные коэфф. упора и момента винта,
зависящие от относительной поступи;
Ар = Vp/nD (где vp - скорость набегающего на винт потока
воды, м/сек) и шаговое отношение H/D).
Рис. 14. Изменение энергетических показателей двигателя при работе на ВФШ.
Рис. 15. Изменение основных параметров двигателя 8NVD36U при рабо¬
те его по стендовой винтовой характеристике.
32

1(сремещение винта характеризуется его поступью и вы¬
ражается отношением поступательной скорости винта к ча-
I юте его вращения:
Vp/ns.
()тношение поступи винта к его диаметру называется от¬
носительной поступью:
I = vp/(ns D), где
I) - диаметр винта, м.
Регжость между геометрическим шагом (расстоянием,
проходимым винтом за один оборот в твердой среде) и посту¬
пью (расстоянием, проходимым в жидкой среде) называется
t ншн.жением винта, которое определяется из выражения:
H-Vp/ns, где Н - шаг винта, м.
()тошение скольжения к шагу винта называется относи-
щи.нмм скольжением S:
s = 1 - vp/(nsH), или
\= H/D(l - S).
11ри относительной поступи, равной нулю (судно не дви-
пнчея), скольжение равно максимуму (единице). Это - ре-
мим швартовных испытаний.
Максимального значения можно было бы достигнуть
мри условии, что S равно нулю, но это невозможно, так как
v(> исегда меньше vc (скорости судна) из-за влияния попутно-
"> потока.
11ри неизменных условиях плавания скорость судна на-
чидм гся в прямой зависимости от числа оборотов и поступь
пиш а сохраняет постоянное значение. Если при этом и ша-
мшпе отношение винта остается постоянным, то коэфф. мо¬
мента к2= const. В этом случае момент сопротивления греб¬
ною пинта принимает вид квадратной параболы и подчиня¬
ть следующему выражению:
М = С п2.
Поглощаемая винтом мощность при тех же условиях
подчиняется закону кубической параболы:
Р = М п/716,2 = Сп3 л.с., или
М = М = Сп2Р = Р = Сп3.
33

При изменении поступи винта, т.е. при изменении сопро¬
тивления движению судна, винтовая характеристика меняет
свое положение и вид. При увеличении сопротивления (увели¬
чение осадки судна, усиление встречного ветра и волнения, об¬
растания корпуса, буксировки трала) скорость движения судна
и поступь винта падают, коэфф. момента щ и упора к, возрас¬
тает и поэтому гребной винт при тех же оборотах потощает
больший крутящий момент (Рис. 16). Винтовая характеристи¬
ка, соответствующая новому значению поступи = const), на
графике располагается левее характеристики, полученной при
движении судна на спокойной воде (Х^ = const). Такую характе¬
ристику называют характеристикой «тяжелого» винта. Иными
словами, условия плавания при Х<Хр будут выражаться винто¬
выми характеристиками П. Поскольку для вращения с номи¬
нальной скоростью гребного винта необходим момент М„>Ме,
то машинно-движительный комплекс сбрасывает обороты до
тех пор, пока гидродинамический момент не окажется равным
номинальному вращающему моменту главной машины. Это
равенство будет иметь место, когда п=пв<па и развиваемая дви¬
гателем мощность окажется значительно меньше номинальной,
т.е. двигатель в условиях буксировочных режимов при номи¬
нальном вращающем моменте недогружается по мощности.
Иногда механики, стараясь поддерживать более высокие
обороты двигателя, увеличивают подачу топлива в цилин¬
дры и перегружают его по ре, а, следовательно, по крутящему
моменту. Если увеличение подачи не было чрезмерным, то
двигатель оказывается перегруженным только по крутящему
моменту, не будучи перегруженным по мощности. Перегруз¬
ка двигателя по моменту проявляется в увеличении механи¬
ческих нагрузок на детали ЦПГ и подшипники коленчатого
вала. У уже изношенных двигателей даже небольшая пере¬
грузка по моменту сопровождается стуками в узлах группы
движения. Увеличивается скорость нарастания давления в
процессе впрыска топлива по углу поворота dp/d и совмест¬
но с перегрузкой двигателя по моменту влечет за собой сни¬
жение моторесурса и его преждевременный износ.
34

Сиг. 16. Кривые действия гребного винта. Характеристики машино-
Лпчжшпельного комплекса при различных условиях плавания судна.
I (аиболее опасным для дизеля является одновременная
сю перегрузка как по мощности, так и по моменту, когда и
I силовые, и механические нагрузки существенно возраста¬
ют. Перегрузка по обоим параметрам одновременно может
но шикнуть, если в процессе плавания в расчетных условиях
(X А.р) и при плавании в балласте (А>Хр) подача топлива в дви-
I июль будет больше той, которая обеспечивает номинальные
шачения Ре и Ме. Однако чаще такие перегрузки возникают
при плавании в условиях буксировочных режимов. Разуме¬
ется, что перегрузка главных машин по моменту и тем более
по моменту и мощности одновременно для увеличения тяги
представляет собой опасное отклонение от норм эксплуата¬
ции и поэтому недопустима.
При уменьшении сопротивления движению судна, что
может быть при наличии попутного ветра, уменьшения
осадки, скорость движения судна и поступь винта возрас¬
35

тают, коэфф. момента к2 и упора к„ уменьшается и винто¬
вая характеристика пойдет правее и ниже характеристики
свободного хода в грузу, и называется она характеристикой
«легкого» шага. Винтовая характеристика будет выражена
параболой III. Так как при номинальных числах оборотов
п=пА гребной винт будет потреблять момент Ме=Мс мень¬
ше номинального вращающего момента дизеля Ме=МА, то
он будет набирать обороты до тех пор, пока гидродинамиче¬
ский момент винта не сравняется по значению с номиналь¬
ным вращающим моментом двигателя. Это равенство будет
иметь место в тоске С. Т.е. главный дизель будет перегружен
по мощности (Рс>Ре) и длительная его эксплуатация совер¬
шенно недопустима. Перегрузка двигателя по мощности со¬
провождается увеличением температуры выхлопных газов и '
средней их температуры за цикл, а следовательно, и темпе¬
ратурой поршней, цилиндровых втулок и крышек, из-за чего
появляются трещины, задиры втулок, залегание поршневых
колец и др. Во избежание перегрузки по мощности необходи¬
мо уменьшить подачу топлива в цилиндры, чтобы при новом
значении Ре вращающий момент Мс был бы равен М(. Тоща
мощность двигателя, несмотря на некоторую форсировку
по оборотам, не превысит своего номинального значения, у
современных двигателей число оборотов ограничивается с
помощью предельных регуляторов. В этом случае за преде¬
лами номинальных чисел оборотов двигатель работает не по
нагрузочно-скоростной I, а по регуляторной 3 характеристи¬
ке (параметры точки f). Т.е. в условиях, когда сопротивление
воды движению судна оказывается меньше расчетного, воз¬
никает опасность перегрузки главного двигателя по мощно¬
сти, т.к. гребной винт становится гидродинамически легким
и требует для своего вращения с номинальной скоростью
лишь часть номинального вращающего момента.
36

./.5. Особенности работы двигателя на ВРШ.
Сие. 17. Зависимость к2 ВРШ от шагового отношения. Характеристики
\шшпшш-движительного комплекса с ВРШ.
< )собснностями эксплуатации двигателей в установках с
HI’III являются: возможность работы на номинальном режиме
при неограниченном увеличении сопротивления движению
I v/uia (в том числе и на швартовых), отсутствие реверсов, ча-
«I ни работа на режимах малых нагрузок, коща лопасти винта
v«-1 ановлены в положение «стоп» или близкое к нему (Рис. 17)
I Imifiojicc важным достоинством ВРШ является то, что шаго¬
вое отношение его можно изменять соответствующим разво¬
дном лопастей, в результате чего в любых условиях плавания
щи и а гель будет работать с номинальным числом оборотов и
г номинальной мощностью (при номинальном вращающем
моменте). При работе на буксировочных режимах, когда винт
пиповится гидродинамически «тяжелым», для снятия с дви-
I июля номинальной мощности необходимо «облегчить» винт,
|ш шернув его лопасти в сторону уменьшения H/D. При плава¬
нии в балласте, коща винт становится «легким» и двигатель,
ниОирая обороты, перегружается по мощности, винт следует
н штяжслить», развернув лопасти в сторону увеличения H/D.
1л\ I юдкорректировка шагового отношения в соответствии с
новыми условиями плавания судна дает ему по существу «но¬
ны К» гребной винт. При этом важно, чтобы коэфф. момента
37

к2 «нового» гребного винта каждый раз в новых условиях
плавания равнялся значению гребного винта при расчетном
значении H/D в условиях свободного хода судна. Тоща вин¬
товые характеристики, соответствующие различным усло¬
виям плавания, будут совпадать с винтовой характеристикой
Х=Хр при расчетном шаговом отношении H/D для свободного
хода судна, т.е. в любых условиях плавания работа машинно-
движительного комплекса будет характеризоваться параме¬
трами точки А.
Рис. 18. Расположение линий постоянного удельного расхода топлива bee в
г/э. л. с. ч в зоне ограничительных характеристик дизеля.
Если в выражении MB=ic2pn2D5 число оборотов п счи¬
тать постоянным, то оно примет вид Мв=к2 const, т.е. ги¬
дродинамический момент винта в этих условиях однозначно
определяется коэфф. момента к2. Этот коэфф. ВФШ является
функцией относительной поступи X или условий плавания, а
у ВРШ он зависит еще и от шагового отношения H/D.
Несоответствие шагового отношения ВРШ условиям пла¬
вания может повлечь за собой либо перегрузку двигателя,
либо его работу на режимах долевых нагрузок. Например,
двигатель разовьет номинальные обороты и мощность лишь
при одном значении H/D = 0,7 и рабочей точкой машинно-
движительного комплекса будет точка А, в шторой винтовая
✓
38

характеристика пересекается с нагрузочно-скоростной и ко¬
торая лежит на линии na=nc=const. Если в этих условиях пла¬
ти шя шаговое отношение будет увеличено H/D>0,7, то ВРШ
окажется гидродинамически тяжелым и двигатель не разо¬
мнет своей номинальной мощности (точки В„ В2, В3). Если НУ
1>‘0,7, то при номинальном крутящем моменте Мк=МА=Ме
дшнатсль окажется перегруженным по мощности (точка С).
Ко избежание перегрузки по мощности двигатели с ВРШ
снабжаются предельными регуляторами и за пределами но¬
минальных оборотов они работают по регуляторной харак-
Ц'рмстике С. Если двигатель снабжен предельно режимным
раулятором для поддержания постоянного скоростного ре¬
жима и не связаны с системой управления ВРШ, то при «затя-
жслснии» винта двигатель оказывается перегруженным и по
моменту и по мощности (точка f), т.е. все сказанное относи¬
тельно условий перегрузки с ВФШ полностью относится и к
HIM II, если его шаговое отношение в процессе плавания не
щмсняется.
1*ис. 19. Характеристики часового расхода топлива на режиме свободно¬
го мн)а рыболовного траулера.
39

Важной особенностью является то, что в установках с
ВРШ заданная скорость движения судна может быть полу¬
чена на многих режимах, неравноценных по экономичности.
На этих режимах большим шагам ВРШ соответствуют мень¬
шие числа оборотов дизеля, и наоборот (Рис. 18).
Любая, отличная от номинальной, мощность двигателя с
ВРШ может быть снята при различных сочетаниях вращаю¬
щего момента Ме и числа оборотов (Рис. 19). Это обстоя¬
тельство, при правильной эксплуатации ССУ позволяет по¬
лучать экономию в расходе топлива при работе двигателя на
долевых нагрузках и можно достичь наименьшего значения
расхода топлива на 1 милю пути. Оптимальные режимы ра¬
боты двигателей с ВРШ могут быть определены для любых
условий плавания, но надо учитывать, что на малых оборо¬
тах с вращающим моментом, близким к номинальному, дви¬
гатели работают «жестко», что влечет за собой их интенсив¬
ные износы.
Пуск главного двигателя, соединенного с валопрово-
дом и гребным винтом осуществляется почти без нагрузки
со стороны гребного винта, так как лопасти ВРШ при этом
устанавливаются в положение минимального сопротивления
вращению, условно называемое «стоп».
На швартовом режиме ВРШ позволяет работать при лю¬
бом числе оборотов и с любой мощностью, предусмотренной
для данного двигателя, в то время как винт фиксированного
шага вынужден ограничивать наибольшее число оборотов и
тем самым мощность. Исходя из допустимых тепловых и ме¬
ханических нагрузок двигателя судно с ВРШ гораздо легче,
чем с ВФШ, может самостоятельно сняться с мели.
При страгивании с места и разгоне судна ВРШ дает воз¬
можность сразу же получить от двигателя номинальную
мощность при номинальном числе оборотов, что существен¬
но ускоряет разгон судна.
Наименьшая скорость хода судна с ВРШ не зависит от
минимально устойчивого числа оборотов главного двигате¬
ля, как с ВФШ. Практически судно с ВРШ может двигаться
40

с какой угодно малой скоростью или даже остановиться при
вращающемся винте. В этот момент упор винта равен нулю,
что позволяет прогревать и опробовать двигатель при всех
рабочих числах оборотов.
На буксире с ВРШ натяжение буксирного троса можно
производить плавно, что исключает случаи обрыва троса.
Полная мощность главного двигателя развивается и ис¬
пользуется на любых передних и задних скоростях судна,
гак как лопасти ВРШ могут быть установлены в любое тре¬
буемое для этого положение.
ВРШ дает возможность работать без перегрузки двигате¬
ли как при ходе с возом и тралом, так и порожнем.
Возможность соблюдать постоянную мощность и посто-
ннное число оборотов двигателя на различных нерасчетных
режимах позволяет судну с ВРШ иметь при данном сопро-
птлении движению наибольшую скорость хода.
Благодаря полному использованию мощности главного
двигателя тяга на гаке у судна с ВРШ оптимальна на всех
режимах работы, начиная от швартовного и кончая полным
свободным ходом. На нерасчетных режимах кпд ВФШ ниже
чем ВРШ.
При двух двигателях, работающих на один гребной винт,
на экономических ходах можно идти под одним двигателем.
М >том случае ВРШ также обеспечивает лучшие тяговые ка¬
чества судна.
Вероятность поломки ВРШ при работе во льдах меньше,
чем ВФШ, так как направление вращения ВРШ всегда неиз¬
менно, а возможность изменения шага облегчает освобожде¬
ние винта от льда при заклинивании.
На двухвинтовом судне при отказе одного главного дви¬
гателя ВРШ даст возможность за счет полного использова¬
ния мощности работающего двигателя идти с большей ско¬
ростью, чем если бы судно имело ВФШ.
Но всех случаях применение ВРШ облегчает маневри¬
рование судном и предохраняет двигатель от повышенного
и «носа.
41

При наличии ВРШ можно применять нереверсивный
двигатель и обойтись без реверс-редуктора.
Гибкость в выборе необходимой скорости хода, обеспе¬
чиваемая ВРШ, особенно важна при плавании в гаванях,
вблизи берегов, узкостях, реках, каналах, шлюзах, при дви¬
жении в тумане, буксировке.

Г л а в а 4.
Режимы работы двигателей.
4.1.	Характеристики гребного винта. Совместная ра¬
бота главного двигателя и винта.
Диаметр гребного винта и их количество зависят от обво¬
дов кормовой части корпуса конкретного судна. Увеличение
диаметра винта и соответствующее снижение его оборотов
повышает КПД винта (снижение оборотов винта на 1% по¬
пы шает КПД винта на 0,25 %).
Дисковое отношение в - отношение суммарной спрям¬
ленной площади всех лопастей винта к его площади диска.
’ ) гот показатель связан с числом лопастей и с потребляемой
мощностью при создании заданного упора. Для 4-лопастных
пиктов #=0,55, для 5 - 6-лопастных - 0,8.
Шаговое отношение H/D — выбирается из конструктив¬
ных соображений в зависимости от диаметра винта и часто¬
ты вращения. Обычно лопасть винта имеет переменный шаг
п поэтому измеряется на расстоянии 0,7 радиуса. Обычно
шаговое отношение H/D находится в пределах 0,8 - 1,2.
Полное сопротивление воды движению судна:
R=Rtp+R*+RB
Сопротивление трения можно легко определить расче¬
том, в то время как сопротивление формы и волновое расчет¬
ным методом определить трудно. Потому волновое и сопро-
птление формы (остаточное сопротивление) определяют по
проведении модельных испытаний:
R=Rrp+Ro
Главные двигатели характеризуются или индикаторной
мощностью Pj, или эффективной, иначе называемой тормоз¬
ной мощностью Ре
Индикаторной мощностью Р, называется мощность,
ра шиваемая газами внутри двигателя.
Эффективной мощностью Ре называется мощность на
налу двигателя. Эффективная мощность меньше индикатор¬
ной на величину механических потерь.
Р,=ПМР.
43

Механический КПД колеблется от 0,7 до 0,95.
Величина силы сопротивления воды движению судна R
определяет буксировочная мощность Р„ которую необхо¬
димо затратить для того, чтобы обеспечить движение судна
с заданной скоростью v:
Р4=1У 102 Ш.
Для создания необходимого вращающего момента на
гребном винте и его упора, обеспечивающего преодоление
сопротивления воды движению судна при заданной скоро¬
сти, к винту должна быть подведена пропульсивная мощ¬
ность Рр, которая значительно превышает буксировочную
мощность:
Рр=Мю/102 KBt,
где М — вращающий момент, подведенный к винту,
ш - угловая скорость вращения винта.
Энергия, подведенная к винту, расходуется на создание
упора (Те = R) вращения винта, а также на покрытие потерь,
связанных с взаимодействием винта и корпуса судна. Потери
энергии в движителе идут на закручивание потока жидко¬
сти вращающимся винтом и на преодоление сил внутренне¬
го трения воды. Величина этих потерь зависит от качества
проектирования и изготовления винта и оценивается КПД
изолированного винта. КПД винта определяется отношени¬
ем мощности, требуемой для создания полезной движущей
силы, к мощности, которую необходимо затратить для вра¬
щения винта:
ПР=Р6
Встречает воду не со скоростью движения судна v, а
со скоростью vp, уменьшенной на величину скорости по¬
путного потока Д v.
vp=v - Av.
Коэффициент попутного потока:
q=Av/v,
тоща,
vp=v(l - о).
44

Упор
винта
Рис 20. Изменение упора винта и сопротивления корпуса судна при увели¬
чении скорости хода.
1*ш\ 21. Кривые действия винта.
I) зависимости от размеров корпуса судна, размеров и ко-
ничества винтов а> находится в пределах 0,05-0,3.
Влияние винта на корпус судна проявляется в образова¬
нии силы засасывания, увеличивающей сопротивление воды
дипжснию судна. 6 процессе работы гребной винт, засасы-
IIHH коду из под кормы судна и отбрасывая ее назад, способ-
г шуст уменьшению давления воды на кормовую часть судна
и пот перепад давлений создает силу засасывания ДГ.
Так возрастает
сопротивление
корпуса судна
при увеличении
скорости хода
Так уменьшается
упор винта при
увеличении
скорости хода
Сопротивление
корпуса судна
При этой скорости хода
имеется, избыток упора
и судно набирает скорость
или может буксировать воз
При этой скорости хода
упор равен сопротивлению
корпуса и судно не может
больше набирать скорость
Шкала положительных
лначеиий K.K.q .
Здесь К; 'Ч
стал равен
нулю )
[:Относительная
поступь
Шкала отрица¬
тельных
значений К;. к, .
Здесь К. стал
равен нулю,
потому и

Бели сопротивление воды движению судна при застопо¬
ренном винте и скорости v будет R, то упор, необходимый
для преодоления этого сопротивления, называемый полез¬
ной тягой, будет Т6.
При работающем винте и под действием силы засасыва¬
ния сопротивление движению будет:
R+AT.
Упор винта будет:
T=R+AT или Т=Тб+АТ.
Сила засасывания, выраженная в долях упора, называет¬
ся коэффициентом засасывания:
t=&T/T.
Величина t зависит от формы кормовой части судна, рас¬
положения винта относительно корпуса, режима нагружения
винта и составляет 0,02 - 0,3.
С учетом коэффициента засасывания, винт, спроектиро¬
ванный для судов со скоростью, должен создать упор:
Т = Т/1 - L
Отношение буксировочной мощности, создающей дей¬
ствительную движущую силу в условиях взаимодействия
винта и корпуса судна, к буксировочной мощности, необхо¬
димой для создания движущей силы при изолированном от
корпуса винте, называется коэффициентом влияния корпуса:
Ч=Р/Рв.=Т, у/Т v„ = (1 Ч)/(1 - <о>.
Вывод - увеличение силы засасывания увеличивает энер¬
гетические потери в движителе, а увеличение скорости попут¬
ного потока ведет к их снижению. В зависимости от типа судна
коэффициент влияния корпуса находится в пределах 0,9 -1,2.
I/ - КПД двигателя, работающего за корпусом судна, на¬
зываемый пропульсивным коэффициентом, который учи¬
тывает КПД изолированного винта и коэффициент влияния
корпуса и характеризует качество движительного (пропуль-
сивного) комплекса судна (в пределах 0,3 - 0,8).
il=P/P=Tt v/M a=(Pv/Mm)(l - t)/(l - 0))=tip t/k.
С учетом КПД передачи и валопровода требуемая мощ¬
ность двигателя будет:
Pe=Pj4n
46

Общий КПД движительного комплекса судна:
?об= Р6/Ре И равен 0,5 -0,7.
Итак, между корпусом судна, винтом и главным двига¬
ющем во время движения судна существует взаимосвязь,
нарушение которой оказывает негативное воздействие на
ючиическое состояние главного двигателя и его технико-
•кенлуатационные показатели, а также на эксплуатационные
и жономические показатели судна.
Правильный выбор элементов пропульсивного комплек¬
са, обеспечивающий высокие технико-эксплуатационные по¬
казатели работы судна, необходимо поддерживать в течение
иссн) времени эксплуатации судна. Кроме того, необходимо
учитывать возможные нарушения соответствия элементов
пропульсивного комплекса при изменении условий эксплуа-
ШЦИИ судна в целом и его силовой установки.
Сила упора или тяги, Т гребного винта зависит от массы ю
н скорости v отбрасываемой им воды P=mv. Величина упора
и|Н)морциональна произведению массы отбрасываемой воды
на скорость отбрасывания. Но потери энергии в этой отбра¬
сываемой части воды пропорциональны произведению мас¬
сы >той воды на квадрат скорости отбрасывания. Значит для
нонмшения КПД гребного винта нужно массу отбрасываемой
поды увеличить, а скорость отбрасывания уменьшить. Иными
слонами, для повышения КПД нужно диаметр гребного винта
уиеличить, а число оборотов снизить.
Мощность двигателя
Ре = Tv/102 kBt, где Т - сила тяги (кгс).
v - скорость движения судна (м/сек)
Формула тяги
Т = 102 Р J\. Эта формула позволяет сделать важный вы-
иод: при постоянной мощности двигателя тяга винта умень¬
шается с увеличением скорости хода судна. При трогании с
места тяга, развиваемая винтом, больше, чем сопротивление
судна на этой небольшой скорости, и избыток тяги позволя¬
ет судну разгоняться до его полной скорости. При разгоне
сопротивление судна будет возрастать, а тяга винта умень¬
шаться. На некоторой скорости сопротивление судна и тяга
47

винта станут равны. Дальнейший разгон судна прекратится,
и установится постоянная скорость хода (Рис.20,21).
Главные двигатели являются неотъемлемой частью
сложного комплекса, в состав которого также входят корпус
судна, гребной винт и передача и любое изменение в усло¬
виях работы одного из элементов этого комплекса сразу же
отражается на работе других. Связь между элементами мо¬
жет быть установлена путем совместного рассмотрения их
характеристик.
При наличии ВФШ и прямой передачи все возможные
режимы работы двигателя при ходе в грузу и в спокойную
погоду должны укладываться на винтовую характеристику
свободного хода 1, которая в зависимости от осадки и со¬
стояния корпуса может иметь различную кривизну (Рис.23).
При полной осадке и чистом корпусе эта характеристика
близка к стендовой винтовой и обычно проходит через точки
номинального режима (тока Н). Среднее эфф. давление рав¬
но номинальной величине. Режим полного хода обычно рас¬
полагается ниже номинального режима и лежит на винтовой
характеристике (точка Э). Изменение мощности и крутящего
момента двигателя достигается путем перестановки топлив¬
ной рукоятки на режим меньшего активного хода плунжера.
Рис. 22. При сохранении заданной постоянной мощности дизеля и умень¬
шении числа оборотов, или при сохранении числа оборотов и увеличении
мощности, среднее эффективное давление растет.
48

Рис. 23. Винтовые характеристики свободного хода судна, показывающиезави-
• и\ик vw мощности главного двигателя (а) и крутящего момента (б) от числа
»ни укипав: 1 — винтовая характеристика свободного хода; 2 — ограничитель¬
на in характеристика по тетонапряженносгт; 3 — ограничительная характе-
/»//< тика по топливному насосу; 4 — внешняя номинальная характеристика; 5 и
(\ час тичные характеристики.
При работе на ВФШ область эксплуатационных режи¬
мов двигателя является довольно узкой площадью, ограни¬
ченной кривой минимально-устойчивых оборотов и кривой
1 ко I и iy атационных режимов.
В установках с ВРШ режим работы дизеля определяется
in- только его числом оборотов, но и шагом винта. В резуль-
iMic изменения шага винта в широких пределах изменяется
по коэфф. момента. При шаге номинального режима коэфф.
49

момента в 4 - 5 раз превышает режим «стоп» при вращаю¬
щемся винте. Вследствие этого область возможных режимов
с ВРШ значительно больше, чем с ВФШ (Рис.24).
Рис. 24. Согласование характеристик двигателя и гребного винта: а —
установка с винтом регулируемого шага; б — установка с электрической
передачей мощности на гребной винт;1 — винтовая характеристика при
работе на швартовых на максимальном шаге ВРШ; 2 — винтовая характе¬
ристика нулевого упора; 3 — ограничительная характеристика по тепловой
и механической напряженности; 4 —ограничиительная характеристика по
топливному насосу; 5—10 — регуляторные характеристики.
Она ограничивается швартовной винтовой характеристи¬
кой максимального шага 1, винтовой характеристикой шага
нулевого упора 2, а также заградительной по топливному
насосу 4 и регуляторной 6 характеристиками дизеля, слева
ограничивается nmin. Область эксплуатационных режимов за¬
штрихована.
При электродвижении может практически использоваться
вся область возможных режимов, заключенных между загради¬
тельной 3 и регуляторными 5 и 10 характеристиками (Рис.24).
При этом, также как и при ВРШ, двигатель может работать как
по винтовой характеристике (при изменении числа оборотов
50

шина и неизменном передаточном отношении трансмиссии),
I iik и по нагрузочной с практически постоянным числом оборо¬
ти hi |с зависимости от числа оборотов винта (при неизменном
ноиожснии органа задания оборотов регулятора и изменении
нг|к\ц;ггочного отношения трансмиссии).
4.2.	Режим пуска.
11уск двигателя с последующим выводом его на полную
мш ручку, равно как и маневрирование, сопряженное с оста-
шшками, реверсированием и сменой нагрузок, относятся к
числу наиболее напряженных режимов работы и этим объяс¬
няется, что значительная часть аварийных повреждений дви-
I	июля происходит в эти периоды.
11апряженность переходных режимов определяется тем.
Mitt н процессе смены режима (нагрузки и числа оборотов)
происходят резкие изменения рабочего процесса, меняются
утопия нагрева и охлаждения цилиндров и поршней. Ве-
имчппа напряжений, возникающих в деталях ЦП Г и КШМ,
рис гет с увеличением скорости смены режима, и наиболь¬
шей нсличины они достигают при пуске холодного двига-
н'ля, резком выведении его на полную нагрузку и при вне-
шпной остановке с полного хода. В этих условиях детали
кии гателя подвергаются деформации и интенсивным изно¬
сим, меняются зазоры и натяги в сопряжениях. В деталях,
испытывающих действия высоких температур, из-за смены
режимов развиваются термоусталостные явления, приводя¬
щие к образованию трещин.
11ри пуске холодного двигателя в цилиндрах создаются
нсГмшгоприятные условия для самовоспламенения топлива.
( горание происходит при чрезмерно высоких давлениях и
с нольшой скоростью нарастания давления по времени. Это
приводит к увеличению механических напряжений в дета-
них ЦПГ и КШМ, возникают большие ударные нагрузки в
подшипниках.
Высокие давления сгорания р2 возникают и при пуске
п|Н)грстого двигателя, если он недостаточно раскручивается
па воздухе, и для создания необходимого ускорения даются
51

большие подачи топлива (топливная рейка устанавливается
на максимальную подачу). Такие жесткие условия пуска дви¬
гателя и разгона следует допускать лишь в аварийной ситуа¬
ции. В нормальных условиях пуска топливная рейка должна
устанавливаться в положение малых подач (ha < ha ном.) и
разгон следует проводить постепенно.
Жесткая работа двигателя при пуске, сопровождающаяся
ростом максимальных давлений цикла, может иметь место
при использовании тяжелых топлив, для которых характер¬
ны худшее распыливание, испарение и замедленное сгора¬
ние. Поэтому зачастую для повышения надежности пуска и
снижения механических нагрузок рекомендуется запускать
двигатель на дизельном топливе. Во избежание заклини¬
вания плунжерных пар последующий переход на тяжелое
топливо должен осуществляться путем постепенного про¬
гревания топливной аппаратуры смешиванием подогрева до
45 - 50 °С дизельного топлива с горячим тяжелым в специ¬
альной смесительной цистерне.
Надежное самовоспламенение топлива в цилиндре дви¬
гателя зависит от температуры сжатого воздуха, которая
зависит от температуры окружающей среды, теплового со¬
стояния двигателя, состояния поршневых колец и пускового
числа оборотов (средней скорости поршня). Поэтому, чтобы
обеспечить легкий пуск двигателя, его нужно предваритель¬
но подогреть. Обычно, прокачивание через двигатель горячей
воды осуществляется от системы охлаждения вспомогатель¬
ных дизелей. При подогреве снижается износ цилиндров в
пусковой период, т.к. уменьшается вязкость масляной плен¬
ки на поверхности втулки цилиндра, а также уменьшается
коррозирующее действие кислот, образующихся при сгора¬
нии топлива. Уменьшение потерь тепла в стенках цилиндра
способствует росту температур и давлений в конце сжатия,
в связи с чем снижается давление, возникающее в цилиндре
при первой вспышке, что снижает механическую напряжен¬
ность деталей цилиндра, и особенно уменьшает нагрузку
на подшипники коленчатого вала. Совершенно обязательно
подогревать двигатель перед пуском в холодное время года,
когда температура воздуха в МО бывает ниже + 8 °С.
52

11ри работе холодного двигателя смазка подшипников и
||< у июв трения недостаточна, т.к. сразу после пуска масло
не успевает прогреться и высокая вязкость затрудняет его
ннижсние в системе смазки. Большая вязкость масла также
препятствует прокручиванию двигателя в пусковой период.
II	спичи с этим, перед пуском двигателей необходимо масло
подогревать, как минимум, до температуры 25 - 35°С.
Детали ЦПГ в период переходных режимов испытывают
«мсокис тепловые нагрузки, из-за чего возникают термиче-
«кис напряжения, деформации, а иногда и термоусталостные
|ш фушения. Условия переходных процессов зависят от тем¬
ой изменения температур на внутренней и наружной поверх¬
ности детали. Наиболее интенсивный прогрев происходит в
ишах камеры сгорания и в местах движения основного пото¬
ки iciuia. В поршне в первую очередь прогревается головка,
ipoiiK же разогревается вяло. Наиболее интенсивный рост
н'мпературы деталей ЦПГ происходит в течение 40 - 60 с
ног не первой вспышки в цилиндре. Весьма ощутима дефор-
мицнн втулок при прогреве (появление воды в контрольных
шнсрстиях). Поршень расширяется быстрее втулки. Умень¬
шение зазора, деформация зеркала цилиндра и недостаточ¬
ное поступление масла на смазку из-за большой вязкости
импиются причиной интенсивного износа.
4.3.	Режимы прогревания и остановки.
Ча периодом пуска следует период прогревания. В этот
период происходит интенсивное повышение температуры
/|с|плсй ЦПГ, повышение температуры и снижение вязкости
miumiu, возрастание температуры охлаждающей воды и изме¬
нение зазоров между сопрягаемыми поверхностями трения.
Не личина тепловых напряжений зависит от скорости прогре-
мннпи, которая определяется скоростью изменения темпера-
I урм деталей по времени. Наиболее интенсивно прогревает-
I и головка поршня. Крышки цилиндра нагреваются неравно¬
мерно. Со стороны воды температура начинает повышаться
через 30 - 40 с после пуска, в то время как со стороны газов
поимшастся на 60 - 80 °С. При нагреве днища крышки на его
53

поверхности возникают напряжения сжатия, а в средней ча¬
сти - напряжения растяжения. Максимума (450 кГ / см. кв.)
тепловые напряжения достигают на поверхности газов через
10	с после пуска, т.е. это наиболее опасный период.
Достигнутый при прогреве уровень температур в основ¬
ном зависит от конечной нагрузки, на которую выводится
двигатель.
В период прогрева вместе с температурой происходит из¬
менение зазоров. Первоначальное сокращение рабочего зазо¬
ра между поршнем и втулкой представляет особую опасность
при обкатке двигателя, у которого были заменены втулки и
поршни. Кроме постепенного прогревания, снижению темпе¬
ратурных напряжений способствует постепенное нагружение
двигателя после пуска. Обычно применяют ступенчатое на¬
гружение. Продолжительность работы на ступенях зависит
от типа двигателя, его размеров, быстроходности и степени
форсировки. Естественно, малооборотные двигатели требуют
для прогрева большего времени. Двигатели, непосредственно
связанные с гребным винтом, после пуска устанавливают обо¬
роты, не превышающие 50% от полного, и лишь после того,
как температура охлаждающей воды и масла поднимется до 40
-	45 °С нагрузку можно увеличивать. Обычно на нагрев мас¬
ла затрачивается 1,5 - 2 часа, в то время как прогрев металла
происходит значительно быстрее. Вывод, продолжительность
вывода двигателя на полную нагрузку следует устанавливать
не по времени стабилизации температур ЦПГ, а по времени
стабилизации температуры масла.
Не менее опасным является и переходный режим резного
снижения нагрузки или внезапной остановки двигателя. При
резком сбрасывании нагрузки и особенно при остановке дви¬
гателя, до этого работавшего на режиме полного хода, в нем,
как и в случае прогревания, появляются высокие тепловые на¬
пряжения. Причина - неравномерное остывание деталей ЦПГ.
Максимум напряжений в первый период после остановки, т.к. в
это время наибольшая скорость падения температуры нагретых
поверхностей.
54

I хли после кратковременной остановки двигатель снова
iiv'icr пущен в ход, то температура внутренних поверхностей
поршня в первый период возрастает и возникнут благоприят¬
ные условия для образования кокса, который препятствует эф¬
фективному охлаждению. Во избежание загрязнения поршня
'ши его охлаждения надо применять масла с моющими при¬
токами, и, что наиболее важно, - после остановки двигателя
продолжать прокачивать поршни маслом по крайней мере не
мп юс 30 мин. Для уменьшения тепловых напряжений, воз¬
никающих при остывании горячего двигателя, необходимо до
ионной остановки двигателя снижать развиваемую им мощ¬
ность. Мощные МОД рекомендуется переводить на режим
с реднего, а затем малого хода по крайней мере за 30- 60 мин.
но начала маневров.
4.4.	Режим малых оборотов и холостого хода.
Главные и вспомогательные двигатели при маневри-
роиании, швартовках, при движении в узкостях довольно
ц школьное время работают на режимах малых оборотов и
нш ру юк. В этих условиях от главного двигателя требует-
(и ус тойчивая работа при возможно малом числе оборотов.
Российский Регистр требует обеспечить устойчивую работу
I намного двигателя при числе оборотов не более 30% от но¬
минального.
Обычно СОД и ВОД устойчиво работают при nroin=
((1,20 - 0,25) nnom, а МОД (0,16 - 0,20) nnom. Однако по мере
и шоса двигателя устойчивость работы на малых оборотах
снижается. Т.к. снижение оборотов главного двигателя про¬
исходит по винтовой характеристике, то одновременно сни¬
жается нагрузка. При nmjn_ = 0,3 nnom эффективная мощность
уменьшается до 2,7% Реп, а среднее эфф. давление до 9% от
ц,„. У вспомогательных двигателей число оборотов остается
постоянным, но цикловая подача снижается в 6 раз, увеличи-
настси коэфф. избытка воздуха, снижаются параметры возду-
чн it конце сжатия. Особенно заметно снижение рс и Тс в газо-
I урбинных двигателях, т.к. на малых нагрузках они переходят
/
55

на режим работы без наддува. Период задержки самовоспла¬
менения задерживается из-за низких давлений и температур
и плохого смесеобразования. Двигатель работает «жестко», а
скорость нарастания давления возрастает в 1,5 раза.
Из-за низких температур процесс сгорания протекает
вяло, часть топлива не успевает сгорать и стекает по стенкам
цилиндра в картер или уносится с отработавшими газами,
топливо плохо смешивается с воздухом, двигатель работает
неустойчиво и нередко сопровождается пропусками вспы¬
шек и повышенным давлением на выхлопе, нередки закоксо-
вания отверстий сопла форсунок. Происходит интенсивное
загрязнение цилиндров и выхлопной системы продуктами
неполного сгорания топлива и масла. Выпускные каналы
крышек цилиндров и выпускные патрубки покрываются
толстым слоем маслянистых веществ и нагара, нередко на
50 - 70% уменьшающих их проходное сечение. В выхлопной
трубе толщина нагара достигает 20 мм. Эти отложения при
повышении нагрузки воспламеняются, вызывая в выхлоп¬
ной системе пожары.
Интенсивное нагарообразование не ограничивается по¬
верхностями камеры сгорания, т.к. смолистые вещества про¬
никают в зону поршневых колец и при переходе на полную
нагрузку происходит их дальнейшая полимеризация, спо¬
собствующая пригоранию колец в канавках, потере их под¬
вижности и уплотняющего действия, увеличивается прорыв
газов в картер, двигатель теряет мощность, увеличивается
расход смазочного масла, нередко случаются поломки колец.
Прорывающиеся по стенкам цилиндра горячие газы сдува¬
ют смазку, вызывают сухое трение, нагрев тронка поршня и
повышенный износ. Следовательно нередки задиры и закли¬
нивания поршней, появление трещин. Для избежания этого,
при появлении в картере дыма надо немедленно принимать
меры по выявлению и устранению причины.
Кроме того, происходит интенсивное загрязнение кар-
терного масла, образуются мазеподобные сгустки и шлам,
забивающие приемные сетки масляных насосов и каналы
подвода масла к узлам двигателя. В тронковых двигателях
56

происходит интенсивное разжижение масла топливом, сни¬
жая вязкость масла и провоцируя взрывы и пожары.
Необходимо следить за состоянием топливной аппарату¬
ры, периодически регулировать ее на равномерность подачи,
начальное давление впрыска, поддерживать тепловой режим
па возможно высоком уровне (повышение температуры в си¬
стеме охлаждения и смазки, температуры всасываемого воз¬
духа, перерегулировки топливной аппаратуры).
4.5.	Режим полного хода.
На режиме полного хода главный двигатель должен рабо¬
тать экономично и д ля сохранения высокой надежности и мо¬
торесурса - без тепловых и механических перегрузок. Дизеле-
( гроительные заводы гарантируют надежную и экономичную
работу на номинальном режиме, однако, это не означает, что
при назначении режима полного хода мощность должна прини¬
маться равной Рсн, т.к. стремление судового состава выдержи-
нать мощность постоянной, как и сохранять неизменное число
1 (Порогов для обеспечения заданной скорости может привести
дннгатель к существенным перегрузкам (Рис.25).
25,26. Возможные отклонения режима полного хода:
/ винтовая характеристика свободного хода в спокойную погоду при
п итании в грузу; 2 — винтовая характеристика при увеличении сопро¬
тивления движению судна; 3 — внешняя номинальная характеристика;
4 «китовая характеристика при плавании в балласте; 5 — ограничи-
ннчышя характеристика.

Номинальный режим (точка Н) стендовой характеристики
1, снимается в период стендовых испытаний при чистом кор¬
пусе и силе ветра до 3 баллов. При усилении ветра, волнения,
обрастания корпуса и др. причин произойдет «утяжеление»
винтовой характеристики и она сместиться влево. При увели¬
чении подачи топлива она сместится в точку А. Для сохране¬
ния номинальных оборотов еще необходимо увеличить подачу
топлива. В точке В. работа двигателя будет связана со значи¬
тельной потерей надежности и моторесурса. Длительная экс¬
плуатация двигателя в этих условиях возможна только в точке
С (пересечение винтовой характеристики 2 и ограничительной
характеристики 5, что возможно при снижении скорости хода,
уменьшения оборотов двигателя и его мощности.
В реальных условиях эксплуатации с течением време¬
ни меняется техническое состояние двигателя, меняются и
внешние условия, особенно при переходе судна из северных
широт в южные. К тепловой перегрузке двигателя может при¬
вести ухудшение работы топливной аппаратуры, загрязнение
продувочно-выпускного тракта и газотурбонагнетателя, па¬
дения давления и повышение температуры и влажности воз¬
духа и др. Поэтому при назначении мощности полного хода
необходимо предусмотреть определенный резерв мощности,
исключающий перегрузку двигателя в реальных условиях.
Дизелестроительные фирмы рекомендуют следующую
градацию мощности:
-	мощность перегрузочная или максимальная кратковре¬
менная (не более 1 часа);
-	максимальная длительная - не ограниченная по време¬
ни (сдаточная при испытаниях головного судна);
-	длительная эксплуатационная мощность (обычно на
5 - 25% меньше номинальной).
В последнее время при проектировании винта заведомо
выбирают условия, приводящие к его облегчению (Рис.27).
Для этого величину буксировочного сопротивления прини¬
мают с запасом в 10 - 25%. Винтовая характеристика 2 рас¬
полагается выше полученной при испытании кривой 1. Благо-
55

царя наличию «легкого» винта двигатель обладает резервом
мощности (отрезок АВ). По мере увеличения сопротивления
корпуса судна резерв мощности будет уменьшаться. Случай
применения облегченного винта не исключает необходимости
пользоваться заградительной характеристикой по тепловой и
механической напряженности. В любом случае при работе дви-
I т еля на режиме полного хода необходимо периодически про¬
мерять значение р; и давление сжатия и сгорания, температуру
и давление наддувочного и продувочного воздуха, температу¬
ру выпускных газов и их окраску, температуры охлаждающей
поды и масла. Кроме того, 1файне необходимо контролировать
ршшомерность распределения мощности по цилиндрам. Допу¬
скаемая разность в %:
-	среднее индикаторное давление Pj - +/- 2,5;
-	максимальное давление сгорания р7 - +/- 5;
-	среднее давление по времени р, - +/- 3,5;
-	давление юнца сжатия рс - +/- 3;
-	температура отработавших газов tr - +/- 6.
Кроме того, необходимо периодически измерять удель¬
ный расход топлива (Ье и bj).
Рис. 27. Проектирование облегченного винта.
Особенно необходим жесткий контроль за МОД, форси-
(ншанных наддувом, т.к. они обладают наиболее высоким
уровнем тепловой напряженности.
/
59

4.6.	Характеристики пропульсивного комплекса с ги¬
дрозубчатой передачей.
В дизель-редукторных установках механические и ги¬
дродинамические муфты работают без изменения переда¬
ваемого момента или с очень малым изменением частоты
вращения, т.е. моменты на входном и выходном валах муфты
равны между собой, а различие в частотах вращения вызы¬
ваются потерями в муфте.
Для гидродинамической муфты, состоящей из роторов
насоса и гидравлической турбины Мн = Мт, т.е. моменты, по¬
требляемые насосом и развиваемые турбиной, одинаковы и
равны эффективному крутящему моменту дизеля.
Мощности же на валу насоса (потребляемая) и турбины
(развиваемая) различны:
Рн = Н Q р/|/и = М я п/30 Нн = Нт -теоретич. напор насо¬
са, равный турбине;
Рт = Н Q p/i/T = Мя п/30 Q - подача насоса;
tfH, цТ - КПД насоса и турбины;
п„, пт - частота вращения насоса и турбины.
Общий КПД гидромуфты Р/Рн = п7/пн = t)H tjT, а потери в
муфте определяются скольжением SrM=(nH - nT)/nH=l - i/rM
При заклинивании гребного винта а,=О, Sra=100%, tim=О,
но частота вращения дизеля не равна 0 и вся подводимая мощ¬
ность поглощается внутренним сопротивлением муфты.
Рис. 28. Гидромуфта 1— рукоятка управления золотниками подвода 5 и
отвода 3 масла; 2, 4 — роторы насоса и турбины; 6, 7 — ведущий и ве¬
домый валы.
60
i

1'ис. 29. Характеристики гидродинамической муфты.
Регулирование частоты вращения винта и скорости судна
осуществляется непосредственно дизелями при постоянном
тиолнении муфт, для муфт имеется только два положения -
«ключено и выключено (Рис.28). При включенном состоянии
муфты золотник подвода масла полностью открыт. Масло из
напорной цистерны поступает на всасывание насоса. Энер¬
гии движения масла используется в турбине, часть масла
через зазоры сливается в сточную цистерну, а оттуда насо¬
сом через фильтр и холодильник направляется в напорную
цистерну. Для опорожнения масла открываются сливные от-
иеретия и закрывается золотник подвода к насосу.
Свойства муфты определяются ее характеристикой - за-
нпсимостью момента, мощности и КПД от частоты враще¬
нии выходного вала (Рис.29).
По оси абсцисс при полном заполнении отложена часто-
iit вращения выходного вала или винта. Кривые Мм (nj по-
кшывают, что при постоянной частоте вращения вала дизеля
момент муфты возрастает во всем диапазоне частот вращения
тшта вплоть до его полной остановки (пв = 0 , Sm = 100%,
Vim ~ 0). Если бы можно было поддерживать номинальную ча-
rwry вращения при всех условиях, то при полном заклинива¬
нии винта муфта мота бы передать максимальный момент,
рннный восьмикратному номинальному моменту дизеля, т.е.
I идромуфта является надежным устройством с точки зрения
сцсилсния вала с винтом. При любых скольжениях момент
61

дизеля полностью передается вишу, что обеспечивает тяго¬
вые и маневровые качества установки.
Кривые Мм (пв) характеризуют изменение на входном
валу при n = const и различных скольжениях. Изменение
мощности Рт = Рв, отдаваемой винту, протекает иначе. С
увеличением скольжения мощность Рт сначала возрастает,
а затем уменьшается. Максимальная мощность Рт, равная
четырехкратному значению номинальной мощности дизе¬
ля, достигается при п„ = 0,66 пном. С уменьшением частоты
вращения дизеля максимальная мощность Рт уменьшается и
смещается к началу координат.
КПД муфты определяется отношением п,/п (кривые 2-4
постоянного КПД = const). Для кривой = const, про¬
ходящей через точку 0, соответствующую режиму полного
хода п = пиом, = 0,97. При неизменных условиях плавания
это КПД сохраняется на всех режимах винтовой характери¬
стики - линия 3. С переходом на характеристику тяжелого
винта (обрастание корпуса и др.) скольжение муфты возрас¬
тает, кривая постоянного КПД (линия 2) располагается ле¬
вее номинальной и падает. При ходе в балласте, наоборот,
уменьшается разность (пт - пв), кривая = const располага¬
ется ниже номинальной и увеличивается (линия 4). Режимы
работы дизеля на винт определяются точками пересечения
кривых Мм с характеристиками 2-4 винта. Допускаемая
нагрузка при снижений частоты вращения вследствие утяже¬
ления винта, как и в установках с прямой передачей, опреде¬
ляется кривой ограничения Редоп (линия 1). При достижении
пв = 0 частота вращения дизеля понижается до минимально
устойчивой, что и приводит к его остановке. С переходом
на «тяжелый» винт требуется снизить частоту вращения, а в
случае заклинивания винта - остановить дизель.
Гидравлические муфты применяются на судах ледового
плавания, т.к. демпфирующие способности муфт снижают ди¬
намические нагрузки на элементы пропульсивного комплекса
и защищают редуктор, дизель и сам винт от ударов об лед.
Но неизбежные гидродинамические потери энергии в муфтах
при плавании на свободной воде снижают КПД установки. На
судах СА-15 в ледовых условиях применяют гидродинамиче¬
скую муфту, на свободной воде - механическую.
62
i

Г л а в а 5.
Влияние эксплуатационных факторов на работу
двигателей.
5.1.	Влияние внешних (метеорологических) условий.
Мощность и удельный расход топлива гарантируется при
температурере воздуха на впуске 15 °С, барометрическом дав¬
лении 760 мм рт. ст. и относительной влажности <р = 0,6. Если
диигатель работает на режимах, близких к внешней характе¬
ристике, то увеличение температуры и влажности воздуха,
снижение барометрического давления может привести к его
I силовой перегрузке. Плотность воздуха уменьшается при
падении атмосферного давления и повышения температуры
жпдуха. Коэфф. избытка воздуха определяется отношением
носового заряда воздуха в цилиндре к теоретически необходи¬
мому для сгорания топлива. Весовой заряд зависит от плотно¬
сти воздуха и с его уменьшением, при постоянной цикловой
подачи топлива, коэфф. избытка воздуха уменьшается. Сни¬
жение коэфф. избытка воздуха сопровождается ухудшением
качества сгорания топлива, увеличивается неполнота сгора¬
ния и догорание на линии расширения, в результате индика-
юрный КПД уменьшается (Рис.30).
1'И4\ 30. Зависимость индикаторной мощности двигателя от барометри¬
ческого давления при переменных значениях а и Ьч.
63

Снижение Р; и Р{ при bu = const повышает индикатор¬
ный расход топлива Ь» а снижение коэфф. избытка воздуха
и увеличение догорания топлива на линии расширения спо¬
собствует росту температуры выпускных газов. Все эти за¬
кономерности в полной мере достоверны для двигателей без
наддува.
В двигателях с наддувом влияние температуры окружаю¬
щего воздуха на энерго-экономические параметры сказывает¬
ся в меньшей степени, т.к. благодаря наличию воздухоохлади¬
теля можно сохранить температуру воздуха за компрессором
на одном уровне. Однако в тропиках температура наружного
воздуха 35 - 40 °С, а в холодильнике температура выходящего
из него воздуха должна быть на 8 - 10 °С выше температу¬
ры воды. Второй причиной, по которой приходится снижать
температуру наддувочного воздуха, является его влажность,
достигающая в тропиках 90% и более. При охлаждении влаж¬
ного воздуха до температуры точки росы происходит вы¬
падение из него влаги, которая вместе с воздухом попадает
в цилиндры, что допустимо при работе на полной нагрузке
двигателя. Но на частичных нагрузках наличие конденсата в
воздухе способствует коррозионному износу втулки и порш¬
невых колец, и особенно при работе на тяжелом топливе с по¬
вышенным содержанием серы.
Влагосодержание d = тут,.,:
-	тп -масса водяного пара;
-	тсв - количество сухого воздуха.
Относительная влажность (%):
-	рп - плотность водяного пара во влажном воздухе;
-	ртах - максимально возможная плотность пара при дан¬
ном давлении и температуре.
Влажный воздух содержит водяной пар, и величина заря¬
да воздуха уменьшается на количество содержащегося в нем
пара. Приняв за 100 % количество поступившего в цилиндры
сухого воздуха, при относительной влажности 40,60,80% на¬
полнение цилиндра составит 96, 94, 92 %. Пропорционально
будет падать индикаторная мощность двигателя.
64

Поскольку изменение внешних условий сопряжено с из¬
менением весового заряда и коэфф. избытка воздуха, то во
тбежание тепловой перегрузки необходимо уменьшать по¬
дачу топлива (Рис.31).
Уменьшение
частоты
вращения ТК
Ухудшение
процесса сгорания
Увеличение тепловой и
механической напряженности
Повышение
температуры в цилиндре
1*ис. 31. Влияние метеорологических условий на работу двигатели.
5.2.	Влияние ветра и волнения.
Постоянство сопротивления движению судна может
иметь место только при плавании в спокойную погоду, при
полном отсутствии качки. В штормовую погоду сопротивле¬
ние меняется по периодическому или непериодическому за¬
кону - увеличиваясь при набегании судна на волну и умень¬
шаясь при сходе с волны (Рис.32). Аналогично меняется
нращающий момент и упор гребного винта, что при жесткой
связи двигателя и гребного винта нарушает стабильное про¬
текание рабочего процесса двигателя.
Колебания нагрузки вызывает изменение во времени
числа оборотов и цикловой подачи топлива. Это отражается
на работе агрегатов наддува, качестве процессов газообмена,
распиливании, смесеобразовании и сгорании топлива, что
65
Барометрическое давление воздуха
(снижение)
Температура воздуха
(снижение)
Влажность воздуха
(повышение)
Снижение мощности двигателя,
уменьшение его КПД
Уменьшение частоты вращения
при постоянной топливоподаче
Двигатель
Метеорологические
факторы
Уменьшение заряда воздуха и снижение
коэффициента избытка воздуха

приводит к увеличению тепловой напряженности двигателя.
Качка судна оказывает также динамическое воздействие на
двигатель (Рис.33). В нем появляются дополнительные инер¬
ционные силы от масс КШМ, особенно существенно в МОД.
При высоте волн 7 - 9 м дополнительные силы, действую¬
щие перпендикулярно на стенки цилиндра достигают 35%
от силы Pz, в рамовых подшипниках 10%, в мотылевых 6%, в
головном 5%. При качке наблюдается также увеличение ме¬
ханических напряжений в фундаментной раме, в коленчатом
и гребном валу, что связано с деформацией корпуса судна.
Во избежание перегрузки двигателя необходимо уменьшить
скорость движения судна, уменьшая число оборотов двига¬
теля (Рис.34,35).
Другим неблагоприятным для шавного двигателя факто¬
ром является работа судна во льдах, характеризуемая частыми
и беспорядочными изменениями нагрузки на двигатель из-за
маневров и резких изменений ледовой обстановки вокруг кор¬
пуса судна. Отмечаются резкие скорости нарастания темпера¬
туры в верхней части втулок, достигающих 50 °С в 1 мин., что
Рис. 32. Влияние ветра на потерю стрости судна.
66
i

Работа винта при качке:
а - при увеличенном сопротивлении;
б - при уменьшенном сопротивлении
Рис. 33. Влияние килевой качки на работу гребного винта.
Рис. 34. Характер изменения сопротивления и частоты вращения винта
« штормовых условиях.
Рис. 35. Выбор режимов работы в штормовую погоду: а — при предель¬
ном регуляторе; б — при всережимнам регуляторе.
67

5.3.	Влияние сопротивлений в системе газообмена.
Весовой заряд воздуха, поступающего в цилиндры дви¬
гателя в процессе газообмена:
G» = Vs7hys-
Коэфф. наполнения i/H и плотность воздуха ys зависят от
сопротивлений впускной и выпускной систем двигателя. Из¬
менение сопротивлений на впуске часто происходит вслед¬
ствие загрязнения маслянистыми отложениями приемных
сеток, всасывающих коллекторов и тушителей на всасыва¬
нии у продувочных насосов и нагнетателей воздуха.
Загрязнение выхлопных коллекторов, выпускных тру¬
бопроводов, глушителей, утилизационных котлов и газовых
турбин турбонагнетателей продуктами неполного сгорания
топлива и полимеризации масла вызывает повышенное со¬
противление выпускной системы двигателя.
Увеличение сопротивленияТйстемы газоообмена может
произойти из-за нарушения работы газообмена (износ ку¬
лачков клапанов, увеличение тепловых зазоров в клапанном
приводе) и закоксования продувочных и выпускных окон
2-тактных двигателей (Рис.36).
Увеличение сопротивлений на впуске 4-тактных двигате¬
лей без наддува приводит к уменьшению плотности воздуш¬
ного заряда и снижению коэфф. наполнения )/„. Коэффици¬
ент наполнения прямо пропорционален давлению ра:
Ра= Ро - ДРо (кг/см2)
Рис, 36. Влияние износа кулачных шайб на а, 1г и be дизеля 6ЧРП 25/34.
68

Сужение проходных сечений под впускными клапанами
вызывает увеличение скорости воздуха под клапанами, что
увеличивает потери и уменьшает давление конца наполнения
и весовой заряд воздуха в цилиндре, приводящий к уменьше¬
нию коэфф. избытка воздуха, ухудшению качества сгорания
топлива, падению индикаторного КПД и индикаторной мощ¬
ности. Одновременно увеличивается температура выпускных
1-азов и тепловая напряженность ЦПГ. При увеличении со¬
противления во избежание тепловой перегрузки необходимо
уменьшить подачу топлива, переводя двигатель на работу при
меньших индикаторных давлениях, которые соответствовали
бы нормальному коэфф. избытка воздуха.
В двигателях без наддува аналогичное влияние на напол¬
нение, мощность и экономичность оказывает сопротивление
I ia выпуске, т.к. с его возрастанием ухудшается очистка цилин¬
дров от отработавших газов и повышения коэфф. остаточных
газов уг. Одновременно с уменьшением коэфф. наполнения,
избытка воздуха а и индикаторного КПД t]I увеличивается
температура выпускных газов, способствующая увеличению
тепловой напряженности двигателя.
В 2-тактных двигателях увеличение сопротивлений
впускного и выпускного трактов также вызывает падение их
мощности и экономичности.
Увеличение сопротивления впускной системы двигате¬
ля, вызванное закоксованием продувочных, окон приводит к
уменьшению расхода воздуха через двигатель, в результате
гидравлическая характеристика нагнетателя смещается вверх.
Режим совместной работы двигателя и нагнетателя нарушает¬
ся, для которого характерно большее падение расхода воздуха
при небольшом увеличении напора. При увеличении напора
(степени повышения давления) компрессоры отбирают от
двигателя большую мощность с увеличением механического
КПД. Уменьшается эффективная мощность и среднее эффек¬
тивное давление, понижается число оборотов винта, падает
производительность нагнетателя и увеличивается удельный
и|)фективный расход топлива снижается коэффициент избыт¬
ка воздуха и увеличивается тепловая напряженность. Если
69

нет возможности очистки продувочно-выпускного тракта, то
необходимо уменьшить подачу топлива и понизить мощность
двигателя.
В двигателях с газотурбинным наддувом изменение со¬
противления впускного тракта приводит не только к сме¬
щению гидравлической характеристики, но и к смещению
линии режимов турбокомпрессора в связи с уменьшением
расхода газа через турбину. Это же распространяется на ре¬
жим совместной работы двигателя и компрессора на случаи
закоксования выпускных окон и увеличения сопротивления
выпускного тракта двигателя. Гидравлическая характери¬
стика смещается вверх и новые режимы совместной работы
двигателя и компрессора аналогичны ранее рассмотренным.
5.4.	Влияние регулировки двигателей на их эксплуата¬
ционные характеристики.
Помимо перегрузок по мощности и моменту, в процессе
эксплуатации могут быть и другие отклонения некоторых па¬
раметров, связанных с нарушением регулировки двигателей.
Особое значение имеют параметры рабочего процесса, откло¬
нение которых приводит к снижению надежности двигателя,
повышению износа его деталей, ухудшению экономичности,
снижению вращающего момента и мощности. В первую оче¬
редь к этим параметрам относятся величина воздушного заря¬
да цилиндра, давление сжатия, максимальное давление цикла
и температура выхлопных газов.
Величина воздушного заряда цилиндра определяет допу¬
стимую цикловую подачу топлива (г/цикп\ а следовательно,
и значение развиваемой двигателем мощности.
Увеличение цикловой подачи топлива сверх определенного
значения приводит к тепловой перегрузке двигателя, которая
является следствием ухудшения процесса сгорания топлива и
роста температур цикла. Предельное соотношение количеств
воздуха и топлива в цилиндре зависит от особенностей дви¬
гателя: качества смесеобразования, величины коэффициента
избытка воздуха при номинальной нагрузке и т.д.
70

Сгорание топлива в цилиндре ухудшается при неизмен¬
ной цикловой подаче топлива, если заряд воздуха Gb умень¬
шится в результате снижения атмосферного давления, уве¬
личения температуры и влажности воздуха.
Снижение мощности и экономичности двигателя сопро¬
вождается повышением теплонапряженности двигателя, т.к.
око связано со снижением коэффициента избытка воздуха
при сгорании. Поддержание в условиях эксплуатации неиз¬
менной теплонапряженности при повышении температуры
и влажности воздуха, а также снижение атмосферного дав¬
ления приводит при неизменной экономичности к значи¬
тельному снижению мощности.
Повышение температуры воздуха на каждые 10 гр. вле¬
чет за собой снижение мощности двигателя на 4 %. Для дви¬
гателя без наддува критерием постоянства теплоналряжен-
иости может служить температура выхлопных газов. При
уменьшении подачи воздуха постоянную температуру вы¬
хлопных газов можно поддерживать только путем снижения
подачи топлива.
Уменьшение атмосферного давления снижает плот¬
ность воздуха, что понижает заряд воздуха в цилиндре. Для
поддержания постоянной теплонапряженности двигателя с
уменьшением давления на 10 мм рт.ст. требуется снизить
мощность двигателя на 1,2 %. Некоторое уменьшение воз¬
душного заряда может быть вызвано изменением фаз и
нрсмясечение газораспределения в процессе эксплуатации.
Оптимальные фазы газораспределения и величины время-
сечения органов газораспределения подбирают опытным
путем при доводке рабочего процесса двигателя. Для глав¬
ных двигателей оптимальные фазы газораспределения уста¬
навливаются для номинального режима работы. На других
скоростных режимах наполнение будет отличаться от опти¬
мального, что приводит к снижению мощности и экономич¬
ности двигателя.
В процессе эксплуатации происходит износ кулачных
шайб и увеличение зазоров у клапанов, что приводит к со¬
кращению продолжительности фазы открытия впускных и
71

выпускных клапанов и уменьшается их времясечение. При
этом растут и гидравлические сопротивления во впускной и
выпускной системах, ухудшается очистка и снижается воз¬
душный заряд цилиндра, что приводит к ухудшению эконо¬
мичности и снижению мощности двигателя. Установлено,
что для 4-тактных тихоходных и средней быстроходности
двигателей износ кулачных шайб до 1,0 -1,5 мм мало влияет
на их мощность и экономичность. У быстроходных двига¬
телей влияние износа кулачных шайб значительно снижает
мощность и экономичность двигателей.
У 2-тактных двигателей с прямоточно-клапанной продув¬
кой влияние износа кулачиов проявляется также как у 4-такт-
ных двигателей. Закоксование продувочно-выхлопных окон
в двигателях с контурными и прямоточно-щелевыми продув¬
ками приводит к снижению время-сечений и уменьшению
коэффициента избытка воздуха на продувку. Качество очист¬
ки и воздушный заряд при этом снижается, что приводит к
большим, по сравнению с 4-тактными двигателями, потерям
мощности и экономичности.
В процессе эксплуатации необходимо систематически
контролировать и регулировать фазы газораспределения,
стараясь устанавливать минимальные рабочие зазоры у кла¬
панов из рекомендованных инструкций по эксплуатации.
Одним № основных параметров регулировки двигателей
является угол опережения впрыска топлива. Оптимальные
значения углов опережения впрыска топлива зависят от рада
факторов (быстроходности, способа смесеобразования, закона
подачи топлива, степени сжатая, размера цилиндра, сорта то¬
плива и др.) и выбираются для каждого типа двигателя опыт¬
ным путем. На этих ушах опережения обеспечиваются лучшие
экономические и мощностью характеристики двигателей при
оптимальных максимальных давлениях сгорания.
В процессе эксплуатации из-за износа топливных кулач¬
ков и других деталей привода ТНВД углы опережения подачи
топлива нарушаются. При корректировке угла опережения
следует выбирать наибольшее значение из рекомендованных
заводом-изгоговителем, чем обеспечивается наиболее эконо¬
72

мичная работа двигателя. В судовых условиях оценка выбо¬
ра опережения подачи топлива проверяется по максималь¬
ным давлениям сгорания рг, температурам выхлопных газов
I, и часовому расходу топлива G. Если эти параметры соот¬
ветствуют инструкции, то углы опережения подачи можно
считать оптимальными.
Периодичность проверки углов опережения 1000 - 1500
часов работы двигателя. Регулировку следует проводить по¬
сле тщательной проверки работы форсунок и насосов высо¬
кого давления.
Очень важным является равномерность распределения
мощности по отдельным цилиндрам на номинальной на¬
грузке. При неравномерном распределении мощности от¬
дельные цилиндры длительно перегружаются, что приводит
к их быстрому износу.
В перегруженных из-за чрезмерной подачи топлива ци¬
линдрах коэффициент избытка воздуха уменьшается и на¬
рушается рабочий процесс: неполностью сгорает топливо,
происходит интенсивное нагарообразование, пригорание
норшневых колец, выхлопные газы приобретают темную
окраску. Другие цилиндры работают с недогрузкой, что в
целом снижает мощность двигателя и увеличивается расход
I	оплива. Работа двигателя сопровождается вибрацией и воз¬
растает минимально устойчивое число оборотов.
Равномерность подачи топлива в судовых условиях мо¬
жет быть проверена ручной прокачкой отдельных насосов в
комплекте с выведенными из цилиндров форсунками. Про¬
ходится одинаковое число прокачиваний при определенном
положении топливной рейки. Цикловая подача определяется
носовым или объемным способом.
Окончательная регулировка проводится на работающем
двигателе путем изменения количества подаваемого топли-
иа. Оценка равномерности распределения мощности про¬
изводится по температуре выхлопа tr, средним по времени
давлениям pt, средним индикаторным давлениям ps и макси¬
мальным давлениям цикла pz.
73

Таким образом, ухудшение внешних характеристик судо¬
вых двигателей связано со всем комплексом регулировочных
факторов. От регулировки в значительной степени зависит
не только экономичность и мощность двигателя, но его мо¬
торесурс и безаварийная работа.

Г л а в а 6.
Совместная работа двигателя и агрегатов наддува.
6.1.	Характеристики центробежных компрессоров.
Двигатель с турбонаддувом представляет собой соединение
грех самостоятельных агрегатов - компрессора, двигателя и
|урбины - в один силовой двигательный комплекс. Изменение
и режиме работы или техсостояния одного из них скажется на
работе всего комплекса. Поэтому рабочий процесс двигателя с
гурбонадцувом должен рассматриваться как совокупность ра-
(нмих процессов, проходящих в компрессоре, цилиндрах дви-
ипеля и турбине, взаимно влияющих друг на друга и вместе с
гем представляющих единый комплекс. Однако главным зве¬
ном этой единой цепи является дизель, а на агрегаты над дува и
продувки возложены вспомогательные функции.
Загрязнение газовоздушного тракта двигателя в процессе
жеплуатации, увеличивая сопротивление тракта, уменьшает
расход воздуха через дизель и вызывает рассогласование ха¬
рактеристик дизеля и агрегатов наддува.
В качестве агрегатов продувки или наддува двигателя
применяются центробежные компрессоры, роторные воз¬
духодувки, а также поршневые компрессоры простого или
двойного действия.
В турбокомпрессорах для наддува применяются только цен-
гробежные компрессоры. Характеристикой компрессора назы-
пастся график, выражающий зависимость развиваемой компрес¬
сором степени повышения давления тлей его КПД j/k от расхода
ночдуха и числа оборотов компрессора (Рис.37). Применяются
дна типа характеристик - нормальные и универсальные.
Нормальные характеристики выражают зависимость
степени повышения давления и КПД компрессора от расхо¬
да воздуха и числа оборотов при определенных условиях на
«ходе в компрессор. Эти характеристики строят по результа-
гам испытаний на специальной установке. При испытаниях
получают серию кривых изменения степени повышения дав¬
ления як и его КПД i/K в зависимости от расхода воздуха при
разных числах оборотов.
75

Рис. 37. Характеристика центробежного компрессора.
Из характеристик компрессора следует, что КПД и сте¬
пень повышения давления для каждого данного числа обо¬
ротов достигает наибольших значений при некотором опре¬
деленном расходе воздуха. Всякое отклонение от оптималь¬
ных режимов будет сопровождаться увеличением гидравли¬
ческих потерь (на входе в колесо и в лопаточный диффузор),
а следовательно и снижением КПД.
У всех наддувочных агрегатов воздух поступает на рабочее
колесо под углом 90°, т.е. осевой вход воздуха. При изменении
угла атаки, т.е. при уменьшении или при увеличении расхода
воздуха по сравнению с расчетной величиной возникают до¬
полнительные потери энергии. При определенном для каждого
типа компрессора уменьшении расхода воздуха и неизменной
скорости вращения угол атаки достигает такой критической
величины, что срыв потока достигает максимума. Это вызы¬
вает резкое местное понижение давления и обратное течение
потока воздуха. Работа компрессора становится неустойчи¬
вой, поток на выходе из компрессора начинает пульсировать,
возникает вибрация лопаток и всего компрессора. Это явление
называется помпажом. Пульсирующий (неустойчивый) харак¬
76

тер подачи воздуха нарушает нормальную работу двигателя,
мощность его снижается и длительная эксплуатация в режиме
помпажа может привести к серьезной аварии.
Причины помпажа: занос лопаточного диффузора и вы¬
ходной улитки, отложение масла на лопатках рабочего коле¬
са и на воздухозаборной сетке, закоксование продувочных
п выхлопных окон двигателя, выключение цилиндров дви-
сггсля из работы. Линия, соединяющая на характеристике
компрессора точки, соответствующие началу помпажа при
различных числах оборотов называется границей помпажа.
При всех режимах работы двигателя режимы компрессора
должны располагаться справа от границы помпажа.
Универсальные характеристики выражают зависимость
степени повышения давления як и КПД от расхода воз¬
духа и числа оборотов при различных значениях давления и
температуры воздуха на входе в компрессор.
Максимальные стендовые значения КПД компрессора
составляют 80 - 85%, а степень повышения давления до 5.
< >диако КПД компрессора в составе двигателя с наддувом
может оказаться меньше максимальных величин и его харак¬
теристика должна быть согласована с расходной характери¬
стикой дизеля.
6.2.	Расходная характеристика двигателя.
Расход воздуха через двигатель при постоянных давле¬
нии наддува и числе оборотов зависит от объема цилиндров
н сопротивления газозоздушного тракта. Расходная (гидрав-
ничсская) характеристика двигателя - зависимость пропуск¬
ной способности двигателя с определенным числом цилин¬
дров и площадью проходных сечений на различных числах
оборотов при соответствующих параметрах продувочного
иоздуха и выхлопных газов. Для двигателей с наддувом
характеристика является функцией повышения давления в
компрессоре яК, его КПД tjK, КПД турбины г/Т и отношения
температур: Т/Гт.
77

G„ = |xF5KB qyyBiVRT кг/сек, где
|j,F3KB - эквивалентное проходное сечение впускных и вы¬
пускных трактов и газораспределительных органов двигате¬
ля, зависящее от продолжительности их открытия, степени
загрязнения;
ц - коэффициент расхода эквивалентного проходного се¬
чения;
(р - скоростная функция;
Те - абсолютная температура воздуха в продувочном ре¬
сивере;
R - газовая постоянная;
ув - удельный вес воздуха в продувочном ресивере, кг/м3;
i - число цилиндров.
При постоянном числе оборотов двигателя и эквивалент¬
ной площади проходных сечений впускных и выпускных
трактов расход воздуха является только функцией степени
повышения давления в компрессоре, все остальные величи¬
ны также влияют на значение коэфф. повышения давления як.
Так, при снижении КПД компрессора i/K для обеспечения по¬
стоянного JtK потребуется большая мощность турбины. А т.к.
обороты двигателя и температура газа перед турбиной посто¬
янны, то мощность турбины увеличиться не может и поэтому
падение КПД компрессора приведет к снижению степени по¬
вышения давления як и расхода воздуха через дизель. Такое
же влияние оказывает снижение температуры газов, которое
приводит к падению мощности турбины, давления наддува и
уменьшению расхода воздуха, также как и другие эксплуата¬
ционные факторы (противодавление на выхлопе, загрязнение
трактов и др.).
°во = f (^э»; Тт)
Расход воздуха увеличивается или уменьшается в соот¬
ветствии с изменением числа оборотов двигателя с учетом
влияния эквивалентного сечения цРээк степени повышения
давления як, кпд компрессора j/k, температуры газов Тт, ко¬
торые меняют свои значения при изменении числа оборотов
двигателя.
78
j

6.3.	Характеристики турбины.
Мощность, развиваемая турбиной турбокомпрессора:
РТ = Gt Ьад i/T /102 kWt,
где Gt - расход газа через турбину, кг/с;
Ь11Л - адиабатная работа расширения, кГм/кг;
-	эфф. КПД турбины.
При работе турбины на газе постоянного давления КПД
турбины выше, чем с импульсным подводом газа, т.к. в пер-
luiii условная скорость остается неизменной.
Нагарообразование на лопатках и диске турбины, в вы¬
хлопном тракте приводят к снижению КПД.
Для импульсных турбин КПД - 0.6 - 0.7.
Для турбин постоянного давления 0.7 - 0.8.
'Зависимость расхода газа через турбину, степень расши¬
рения и температура называются расходными характеристи¬
ками турбины (Рис.38).
GT = f (jrt, Tt), где
nt - степень расширения газов в турбине;
77 - температура газов.
1*111*. 38. Расходная характеристика турбины при различных темпера¬
турах газа.
Обычно характеристики турбины и компрессора совме-
11	икот на одном графике (Рис.39). Для этого на характеристику
компрессора наносят линии постоянных температур газа и в
Iочках а, в, с пересечения кривых числа оборотов турбоком¬
прессора с линиями изотерм будет соблюдаться условие ба¬
79

ланса мощностей турбины и компрессора и получим пинию
рабочих режимов турбокомпрессора. Каждой точке этой ра¬
бочей линии отвечает вполне определенная эфф. мощность
турбины и, следовательно, компрессора.
Рис. 39. Совместная работа турбины и компрессора.
6.4.	Совмещение характеристик двигателя и агрега¬
тов наддува.
Для обеспечения высокой экономичности и надежности
двигателя его гидравлическая характеристика должна быть
согласована с характеристиками компрессора и турбины.
Для этого необходимо выполнение следующих основных
условий:
-	на основном эксплуатационном режиме работы дизеля
компрессор и турбина турбонагнетателя должны развивать
максимальный КПД,
-	линия рабочих режимов центробежного компрессора
должна находиться на достаточном удалении от зоны помпа-
жа и проходить через зону максимальных КПД,
-	КПД турбины и компрессора в широком диапазоне из¬
менения оборотов дизеля должен изменяться незначительно.
Совместная работа двигателя и компрессора при чисто
газотурбинном и механическом наддуве. В этом случае расход
воздуха через компрессор практически равен расходу воздуха
через двигатель, а давление за компрессором равно давлению в
продувочном ресивере, т.е. линия рабочих режимов турбонаг-
80

I итатсля совпадает с гидравлической характеристикой двигаге-
и>| и отвечает трем указанным выше требованиям (Рис. 40).
%.(Ps/ftc)
Гис. 40. Согласование характеристик двигателя и турбокомпрессора
п/т газотурбинном наддуве:
I. ■’ гидравлическая характеристика двигателя и линия рабочих ре¬
жимов турбокомпрессора; 3 —граница пампажной зоны.
На режиме номинальной мощности (точка А на гидрав-
икчсской характеристике) компрессор работает с макси¬
мальным КПД и достаточно удален от зоны помпажа. При
переходе на частичный режим (точки Б, В, Г) компрессор
иноке будет работать с максимально возможным КПД, т.к.
пиния возможных режимов, совпадающая с гидравлической
характеристикой, проходит через зону максимальных КПД
компрессора.
Совместная работа двигателя и компрессора при после-
<итателъной схеме наддува. Первая ступень - повышение дав-
ИП1ИЯ продувочного воздуха в компрессоре турбонагнетателя
(тчка Б). Сжатый в компрессоре воздух поступает в проду-
иочпый насос, являющийся второй ступенью (точка А). При
пом через обе ступени проходит одинаковое количество воз¬
духа Gbh, а давление воздуха повышается последовательно
от яв до (Рис. 41).
Гидравлическая характеристика двигателя располагается
имше линии рабочих режимов турбокомпрессора. По мере
81

увеличения числа оборотов ( из точки А’ в точку А) степень
повышения давления в первой ступени (газотурбинный над¬
дув) увеличивается (ВБ > В’Б’), а во второй - уменьшается
(Б’А’ > БА), т.е. уменьшаются затраты мощности на привод
продувочных насосов, а основная затрата энергии на сжатие
ложится на турбокомпрессор.
Если произойдет закоксование окон, то расход воздуха че¬
рез двигатель уменьшится и гидравлическая характеристика
сместится влево, соответственно уменьшится расход воздуха
через компрессор, в связи с чем линия рабочих режимов тур¬
бонагнетателя также сместится влево, т.е. ближе к линии пом-
пажа, аналогично при плавании в тропиках из-за повышения
температуры воздуха, поступающего в компрессор.
Совместная работа двигателя и компрессора при па¬
раллельной системе наддува. При этой системе воздух в
продувочный ресивер поступает одновременно от двух ис¬
точников при одинаковом давлении: от турбокомпрессора и
подпоршневых полостей (Рис.42).
Рис. 41. Согласование характеристик двигателя у турбокомпрессора при
последовательной схеме наддува:
1 — гидравлическая характеристика двигателя; 2— линия рабочих режи¬
мов турбокомпрессора.
Необходимое количество воздуха, которое требуется в
соответствии с гидравлической характеристикой двигателя
на номинальном режиме работы (точка A), GBH = GK = Gn.
В этом случае линия рабочих режимов турбокомпрессора
располагается левее гидравлической характеристики двига-
82

юли. Рабочие точки турбокомпрессора по мере уменьшения
числа оборотов двигателя и сокращения расхода воздуха
оудут удаляться от гидравлической характеристики и при¬
ближаться к зоне помпажа. Это объясняется увеличением
производительности подпоршневых полостей (дополни-
к'льных насосов) вследствие увеличения с уменьшением
числа оборотов их коэфф. подачи. При пусках и на режимах
милого хода (за точкой б) компрессор переходит в область
неустойчивой работы, для устранения помпажа надо страв-
нпнать давление за компрессором в атмосферу (линия аб).
1*ис. 42. Согласование характеристик двигателя и турбокомпрессора при
гицншлельной схеме наддува:
/ гидравлическая характеристика двигателя; 2—линия рабочих режи¬
мов турбокомпрессора.
6.5.	Влияние эксплуатационных факторов на совмест¬
ную работ^двигателя и агрегатов наддува.
Влияние увеличения сопротивления на выхлопе из тур-
шш. На выхлопе из турбины всегда существует определен¬
ное противодавление, обусловленное сопротивлением котла
н выхлопного тракта. В процессе эксплуатации происходит
отложение продуктов сгорания в тракте между турбиной и
котлом, а также в самом котле, что приводит к увеличению
по сопротивления. Увеличение противодавления за турби¬
ной уменьшает ее мощность и снижает давление наддувоч¬
ною воздуха (Рис.43). Режим совместной работы в нормаль¬
ных условиях определяется точкой пересечения А гидравли¬
ческой характеристики 1 двигателя и кривой приведенного
83

числа оборотов п,Л/Т^ компрессора. При увеличении проти¬
водавления мощность турбины падает и уменьшается ее чис¬
ло оборотов, линия совместной работы двигателя и турбины
сместится влево (кривая 1’) и проходит через точку Б, отли¬
чающейся меныпим расходом воздуха и меньшей степенью
повышения его давления. Это обуславливает уменьшение
весового заряда воздуха, падения экономичности и роста те¬
пловой напряженности двигателя.
У 2-тактных двигателей с последовательной системой
наддува увеличение противодавления на выхлопе турбины
вызовет снижение давления на выходе из компрессора пер¬
вой ступени наддува (Рис.44). Рабочая точка компрессора
переместится в точку Г (исходная точка Б) с меньшим рас¬
ходом и давлением и лежащую на новой линии V рабочих
режимов компрессора. Параметры воздуха в продувочном
ресивере характеризуются точкой В, лежащей ниже исхо¬
дной точки А. При этом смещается также и гидравлическая
характеристика двигателя 1*. При увеличении цикловой по¬
дачи можно вернуться к исходным точкам А и Б, но темпера¬
тура выхлопных газов существенно возрастет.
Рис. 43. Влияние увеличения сопротивления на выхлопе у турбины и за¬
грязнения ее проточной части на режим совместной работы двигателя
и турбокомпрессора при чисто газотурбинном наддуве:
1; 2 и Г; 2'—гидравлические характеристики двигателя и линии рабочих
режимов турбокомпрессора при чистом и загрязненном выхлопном трак¬
те: 3 — граница помпажной зоны.
84

Рис. 44. Влияние повышенного сопротивления на выхлопе у турбины при
последовательной схеме наддува на режим совместной работы двигателя
и 11,'регатов наддува:
/. Г	гидравлические характеристики двигателя; 2, 2* — линии рабочих
^сжимов турбокомпрессоров; 3 — граница пампажпой зоны.
Рис. 45. Влияние загрязнения проточной части компрессора на его харак¬
теристику:
— характеристика компрессора при чистой проточной части; — •—ха¬
рактеристика компрессора при загрязнении проточной части; 1 — гидрав-
тисская характеристика двигателя; 2,2'—границы помпажной зоны.
У 2-тактного двигателя с параллельным наддувом увели¬
чение противодавления на выхлопе также приведет к умень¬
85

шению расхода воздуха и снижению суммарного давления
наддува.
Влияние сопротивления на входе в компрессор. При за¬
грязнении фильтров уменьшается площадь проходного сече¬
ния, увеличится дросселирование воздуха и его давление на
входе упадет, соответственно упадет давление и на выходе
компрессора и уменьшится расход воздуха, эфф. мощность
двигателя будет падать и совместная работа двигателя и ком¬
прессора определится точкой В, отличной от начальной точ¬
ки А. (Рис. 46).
Рис. 46 Влияние увеличения сопротивления на входе в компрессор при газо¬
турбинном и механическом наддуве на режим совместной работы двига¬
теля и компрессора:
1; 2 — гидравлическая характеристика двигателя и линия рабочих режимов
турбокомпрессора при расчетных условиях; 3—граница помпажной зоны
При газотурбинном наддуве увеличение сопротивления на
входе в компрессор вызывает снижение давления и уменьше¬
ние удельного веса воздуха, поступающего в двигатель. Умень¬
шается коэфф. избытка воздуха и возрастает температура вы¬
хлопных газов. Увеличение температуры выхлопных газов
вызовет некоторое повышение мощности турбины. В случае
чисто газотурбинного наддува увеличение сопротивления на
входе в компрессор приведет к тому, что совместная рабо-
56

I а двигателя и турбокомпрессора переместится из точки А
н точку А’, характеризующуюся меньшим расходом воздуха
через двигатель меньшим давлением наддува, что приведет
к уменьшению эфф. мощности двигателя.
Влияние загрязнения проточной части компрессора. От-
ножение продуктов сгорания на лопатках и в выходной улит¬
ке компрессора приводит к снижению его КПД, что приводит
к снижению давления наддува и расхода воздуха (Рис.45).
Линия помпажа смещается вправо (кривая 2’), а кривые
постоянных КПД - влево. Работа компрессора при том же
числе оборотов будет характеризоваться точкой А’, для ко¬
торой характерен меньший КПД, меньшее давление наддува
и производительность, что приводит к снижению коэфф. из¬
бытка воздуха и повышению температуры выхлопных газов.
11ри сильном загрязнении компрессора рабочая точка может
попасть в помпажную зону.
Влияние загрязнения проточной части турбины. Отло¬
жения на лопатках турбины приводят к уменьшению пло¬
щади проходного сечения, что влечет за собой увеличение
давления газа в выхлопном трубопроводе перед турбиной
(Рис.43). Чем выше давление газа перед турбиной, тем боль¬
ше располагаемый теплоперепад, мощность и число обо¬
ротов турбины. Однако для каждого двигателя существует
вполне определенное отношение давлений (p/pj, при кото¬
ром обеспечиваются наилучшие условия работы комплекса:
компрессор - дизель - турбина. Увеличение р, может приве¬
сти к ухудшению процесса продувки и наполнения цилиндров
н увеличению температуры выхлопных газов. Точка совмест¬
ной работы двигателя и турбокомпрессора переместится в по¬
ложение Б’, отличающейся от исходной (точка А) большим
давлением наддува и большими оборотами турбокомпрессо¬
ра. Гидравлическая характеристика двигателя и линия рабо¬
чих режимов турбокомпрессора расположатся ближе к зоне
помпажа. Таким образом, признаком загрязнения проточной
части турбины является одновременное повышение давле¬
ния наддува, числа оборотов турбокомпрессора и темпера¬
туры выхлопных газов.
87

Г л а в а 7.
Правила эксплуатации двигателей.
7.1.	Выбор режима работы.
Дизелестроительные заводы, назначая номинальную
мощность, оставляют очень небольшие резервы на случай
возможного ее превышения в эксплуатации или изменения
технического состояния двигателя и параметров окружаю¬
щей среды, что обуславливает наличие незначительного раз¬
рыва между рабочими уровнями тепловой и механической
напряженности двигателей на номинальном режиме и их
предельными значениями. Поэтому большое значение имеет
правильный выбор режима работы, особенно в условиях по¬
вышенного сопротивления судна, обуславливающих умень¬
шение числа оборотов (Рис.47).
Назначать режимы двигателю необходимо исходя из при¬
сущей ему ограничительной характеристики, под которой
понимается аналитическая или графическая зависимость
энергетических показателей двигателя, определяющая
верхнюю границу области допустимых в эксплуатации ре¬
жимов, от числа оборотов.
Заградительная характеристика по топливному на¬
сосу соответствует работе двигателя с максимально до¬
пустимыми подачами топлива, величина которых опре¬
деляется положением рейки топливного насоса у упора.
В процессе эксплуатации двигатель может выходить на эту
характеристику лишь в точке перегрузочного режима, кото¬
рый соответствует Ре = 110%Penom и п = 103% ntlom. Продол¬
жительность работы на этом режиме не более 1 часа.
Ограничительная характеристика по тепловой и
механической напряженности соответствует работе
двигателя с такими нагрузками, которые обеспечивают
сохранение его тепловой и механической напряженности
на уровне номинального или эксплуатационного режима.
Все режимы, лежащие выше этой характеристики, являют¬
ся перегрузочными и, как исключение, допускается лишь
88

кратковременная работа при выполнении судном маневров.
Ограничительная характеристика является чисто условной
и переход двигателя за ее пределы конструктивно ничем не
ограничен.
Рис. 47. Ограничительные характеристики:
I внешняя номинальная характеристика; 7 ’— заградительная характе¬
ристика по топливному насосу; 2 — ограничительная характеристика ре
(Мее) = const; 3 — ограничительная характеристика по тепловой и меха¬
нической напряженности для двухтактных двигателей; 4—для двигателей
г газотурбинным наддувом.
Для всех двигателей без наддува, исключая малообо¬
ротные, ограничительной может служить характеристика
Мкр = пост или ре = пост. В этом случае при любой частоте
иращения среднее эффективное или среднее индикаторное
давление рабочего цикла не должны выходить за пределы
шачений, установленных для номинального режима. Об
уровне тепловой и механической напряженности в первом
приближении, при отсутствии индикаторного привода, мож¬
но судить по температурам выпускных газов и максимально¬
му давлению цикла р2, которые также должны укладываться
и пределы номинального режима.
Для форсированных двигателей с газотурбинным над¬
дувом выбирать режим работы сложнее, т.к. характеристика
1>с = const, особенно при оборотах, меньших 90% п**,, не га¬
рантирует работу двигателя без перегрузки, и поэтому при
снижении оборотов двигателя требуется уменьшить подачу
топлива и переходить на режим более низких рс.(Рис.48).
Чтобы иметь достаточный запас мощности и этим обеспе¬
89

чить работу двигателя в реальных условиях без перегрузок,
большинство фирм предлагает проектировать гребные винты
таким образом, чтобы при полной осадке и номинальном чис¬
ле оборотов двигатель загружался на 75 - 90% от номиналь¬
ной мощности. В этом случае в зависимости от состояния кор¬
пуса, погодных условий и загрузки судна эксплуатационный
режим полного хода будет укладываться в зону А. (Рис.49).
Если максимальную длительную мощность принять за но¬
минальную, то при чистом корпусе и полной осадке, при номи¬
нальном числе оборотов двигатель будет загружаться на 93%
Реном (точка Б). При этом область эксплуатационных режимов
располагается ниже стендовой винтовой характеристики и ха¬
рактеристики ре^ = const В случае чрезмерного обрастания
корпуса, повреждения гребного винта, при работе во льдах,
снятия с мели следует уменьшить число оборотов, поддержи¬
вая среднее индикаторное или эфф. давление на уровне, соот¬
ветствующем эксплуатационной длительной мощности.
Рис. 48. Ограничительные характеристики для двигателей «Зульцер» RD
и RND;
1 —стендовая винтовая характеристика (Ре=спЗ)1 — точка номиналь¬
ного во времени эксплуатационных режимов; С — граница максимальных
оборотов, допустимых только на ходовых испытаниях; D — зона мощно¬
стей, развиваемых двигателем на ходовых испытаниях в спокойную пагоду
при полностью загруженном судне и чистом корпусе.
90

1’ис. 49. Выбор режимов полного хода двигателей МАН - Бурмейстер и
Ihiiin.
■I область рекомендуемых режимов полного хода, Б - режим полного
ин)(/ при чистом корпусе и полной осадке.
Поскольку ограничительная характеристика по тепловой
и механической напряженности является чисто условной и
им ход двигателя за ее пределы ничем не ограничен, то при
работе двигателя на режиме полного хода необходимо пери¬
одически проверять значения р; (ре), максимальное давление
с жатия и сгорания рс и pz, давление и температуру продувоч¬
ною воздуха ps, Ts, температуру выпускных газов ter и их
окраску, температуры охлаждающей воды и масла на входе
н нмходе. Следить за равномерным распределением мощно¬
сти по цилиндрам.
При возникновении ненормальных шумов:
-	резкий металлический звук чаще всего появляется в
подшипниках из-за их чрезмерного износа или подплавки, а
также из-за ослабления затяжки шатунного болта;
-	звонкие металлические удары прослушиваются в го-
иовном подшипнике при положении поршня у в.м.т. при
«жестком» сгорании топлива;
-	рамовые подшипники издают более глухой звук и при
их подплавке одновременно с появлением стуков снижается
число оборотов;
91

-	заедание поршня сопровождается также падением чис¬
ла оборотов и глухим, постепенно усиливающимся звуком;
-	чрезмерный зазор между поршнем и втулкой цилиндра
вызывает металлический звук постоянной силы, прослуши¬
вающийся по всей высоте цилиндра.
При появлении ненормальных стуков и шумов двигатель
необходимо немедленно остановить и после определения
причины его ненормальной работы можно запустить при
условии, что это не угрожает аварией и если работа двигате¬
ля необходима для спасения экипажа, судна и груза.
7.2.	Интенсивный износ цилиндро-поршневой группы.
Для большинства случаев интенсивных износов харак¬
терно следующее:
-	увеличение скорости износа наступает внезапно, чаще
всего без видимой связи с изменением параметров, характе¬
ризующих работу двигателя, и проходит незаметно для об¬
служивающего персонала;
-	наибольшему износу подвергаются верхние пояса вту¬
лок на уровне расположения колец при положении поршня
вблизи ВМТ;
-	чрезмерные износы происходят на режимах полного
хода, при нагрузках, близких к номинальным.
Рис. 50. Изменение средней температуры верхней части ци¬
линдра.
Установлено, что появление интенсивного износа цилин¬
дров связано с повышением их теплового состояния, у которых
верхний допустимый предел температуры зеркала цилиндра
92

находится на уровне 170-180 °С. При высоких температурах
снижается смазывающая способность масла, масляная пленка
хуже противостоит высоким удельным нагрузкам, возникаю¬
щим при трении колец о втулку, ускоряется полимеризация
масла и нагарообразование (Рис. 50). Кроме того, рост теплона-
иряженности втулки цилиндра вызывает деформацию и пере¬
мещение втулки в осевом и поперечном направлении, усугу-
Гшястся асимметрия температурного поля в поясе выпускных
окон. Неравномерные осевые и радиальные перемещения втул¬
ки в блоке вызывают искривление оси и уменьшение диаметра
н верхнем посадочном поясе и в поясе окон, что иноща приво¬
дит к прихватыванию и задиру поршней.
Искажение цилиндрической формы зеркала цилиндра
приводит к местному увеличению давления поршневых ко¬
нец, одновременно через образовавшиеся просветы усили¬
вается прорыв газов, происходит разрыв масляной пленки,
н трение пары кольцо - втулка переходит от граничного к
сухому, что приводит к быстрому истиранию втулки. При¬
знаками интенсивного износа является появление на рабо¬
чей поверхности втулки и кольцах вертикальных темных по¬
нос и рисок, срабатывание «тельняшки» и фасок на кольцах,
появление металлической стружки в отработанном масле,
с текающем в фонарь подпоршневого пространства. Отрабо¬
танное масло приобретает темную окраску.
Для определения содержания металлической стружки в
отработанном масле надо каждую вахту брать его на анализ.
Масло в стеклянный сосуд и после отстоя при помощи маг¬
нита определить наличие стружки. Для приостановления ин¬
тенсивного износа нужно снизить нагрузку на цилиндр или
полностью его отключить на 5 - 8 часов и увеличить подачу
масла. Затем вскрыть цилиндр и тщательно промыть дизто¬
пливом детали движения, зачистить появившиеся на втулке
риски и наработок и запилить фаски на кольцах.
Для предотвращения интенсивных износов следующие
рекомендации:
-	следить за нагрузкой дизеля и отдельных цилиндров,
не допуская работы за пределами ограничительной характе¬
ристики;
93

-	строго соблюдать рекомендуемый фирмой режим охлаж¬
дения;
-	поддерживать температуру воздуха перед цилиндрами
на 5 - 6 °С выше точки росы, на долевых режимах повышать
температуру воздуха, вплоть до полного отключения возду¬
хоохладителя;
-	смазывать цилиндры высокощелочными маслами, про¬
верять величину подачи масла каждым штуцером;
-	для поддержания давления наддува (а следовательно и
коэфф. избытка воздуха) на соответствующем уровне, очи¬
щать воздушные фильтры, периодически промывать турбо¬
компрессоры;
-	избегать установки резиновых уплотнительных колец
повышенной жесткости, а также большего диаметра, подгон¬
ка втулки по посадочному поясу блока должна быть такой,
чтобы втулка опускалась под действием собственного веса без
резиновых колец.
7.3.	Оптимальные режимы обкатки двигателей.
Условия приработки ЦПГ являются принципиально об¬
щими для двигателей всех размеров и типов. Период при¬
работки можно условно разделить на две фазы:
-	первые несколько часов, в течение которых сминают¬
ся шероховатости контактирующих поверхностей, наряду с
износом происходит пластическая деформация поверхност¬
ных слоев;
-	последующий период, во время которого достигается ге¬
ометрическое соответствие контактирующих поверхностей;
В двигателях небольших размеров первая и вторая фазы
сравнительно кратковременны и между ними трудно про¬
вести четкую границу, в то время как в больших машинах
первый период занимает 30 - 50 часов, а второй - несколько
сотен часов. Длительность второй фазы связана большими
линейными размерами и деформацией цилиндров и колец.
Кроме того, при нагружении двигателя отмечается асимме¬
трия температурного поля, вызывающая искривление его
оси и деформацию зеркала цилиндра.
94

В первый период приработки в местах контакта пластич¬
ные деформации металла сопровождаются интенсивным
тепловыделением и ростом температур в поверхностных
слоях. Это вызывает фазовые превращения с образованием
мкалочных структур, обеспечивающих минимальные изно¬
ем в последующий период эксплуатации. Одна из основных
шдач приработки состоит в снижении шероховатости
трущихся поверхностей, в сминании и стирании неров¬
ностей и создании твердого износоустойчивого слоя.
Однако в процессе приработки двигатель форсируется,
нагрузки быстро увеличиваются, растут удельные давления,
исчезает масляная пленка и происходит интенсивный нагрев
ме талла. Закалочные структуры переходят в структуру белого
слоя - светлых пятен и полос, которые слабо связаны с основ¬
ным металлом и в процессе трения происходит отлущивание
крупными блоками, оказывая сильное абразивное действие, в
|к.чультате происходит интенсивный износ цилиндров и колец
и процессе приработки и в последующий период.
В первый период приработки рекомендуется для смазки
цилиндров использовать минеральное масло типа МС-20, но
по второй фазе обкатки используются высококачественные
щелочные масла, обладающие более высокой термической
с тойкостью и моющими свойствами. Новые двигатели про¬
ходят обкатку на стенде завода в период швартовных и хо¬
довых испытаний, но она не всегда достаточна, поэтому в
первый период эксплуатации судна требуется еще довольно
длительный процесс обкатки на пониженных оборотах.
7.4.	Пожары \ продувочном поясе цилиндров двигателя
и подпоршневых пространствах.
При эксплуатации двигателей с импульсно-параллельной
схемой наддува при повышенном сопротивлении движению
судна, особенно в тропиках часто воспламеняются масляные
осадки в продувочных поясах рубашек цилиндров. Горение
масла начинается в наиболее плохо вентилируемой зоне
продувочного пояса. Пожары приводят к возникновению
трещин в цилиндровых втулках и поршнях или к заклинива¬
нию поршней и повреждению блоков. Для тушения пожара
95

сбавляют обороты или останавливают двигатель. Сброс мас¬
ла через продувочные окна происходит на режимах малых
оборотов и нагрузок. Вторым источником попадания масла в
продувочный пояс является картер, откуда масло через саль¬
ники поршневых штоков проникает в подпоршневые поло¬
сти, а затем с продувочным воздухом заносится в ресивер
и продувочный пояс. Воспламенение вызывается забросом
газов в ресивер и наличием высоких температур метал¬
ла втулки цилиндра в поясе окон. Газы через открывшиеся
продувочные окна с большой скоростью устремляются из
цилиндра в ресивер («заброс газов»). Горячие газы несут с
собой частицы горящего топлива и раскаленные частицы
кокса, которые поджигают масло. При чистых окнах заброс
происходит интенсивнее, поэтому пожары чаще происходят
после чистки окон при выходе на режим полного хода, осо¬
бенно после длительного режима на малых нагрузках.
Один из способов борьбы с этим явлением, повышение
максимального давления цикла pz и одновременно нужно
поддерживать температуру воздуха после холодильника, не¬
много превышающем точку росы. Для своевременного об¬
наружения пожара рекомендуется в подпоршневых полостях
размещать датчики температуры, которые при повышении
температуры сверх 120 гр. давали бы предупредительный
сигнал. Для тушения пожара следует подавать в ресивер (в
подпоршневые полости) углекислоту, пар или мелкораспы¬
ленную воду.
7.5.	Аварийный режим работы дизеля с выключенным
цилиндрам.
В практике эксплуатации двигателей возможны случаи
самопроизвольного отключения цилиндров вследствие за¬
висания плунжера топливного насоса или иглы форсунки,
загорания сопловых отверстий, разрыва трубки высокого
давления, возникновения в ТНВД воздушных или газовых
пробок и др. Признаком самопроизвольного отключения ци¬
линдра является понижение температуры выпускных газов и
падение числа оборотов двигателя и турбокомпрессора, по¬
явление вибрации двигателя и помпажа в компрессоре.
96

В зависимости от характера повреждения при отключе¬
нии цилиндра либо ограничиваются выключением топлив¬
ною насоса, либо, кроме того, приходится разбирать детали
днижения аварийного цилиндра.
Если двигатель снабжен регулятором предельного типа,
мри выключении цилиндра топливная рукоятка (ТР) оста¬
ется в прежнем положении и снижение мощности сопрово¬
ждается падением числа оборотов (Рис.51).
1'ис. 51. Режимы работы двигателя при отключении цилиндров.
1’ис. 52. Определение ре при отключении цилиндра: А — регуляторная и В—
ч.'/шничительнаяхарактеристики по топливному насосу.
97

Новый режим установится в точке 2, мощность Рр, а ве¬
личина суммарного среднего эфф. давления оставшихся в
работе цилиндров р’е, число оборотов п\ Рабочий процесс
действующих цилиндров будет изменяться в соответствии с
внешней характеристикой (Рис.52).
Среднее эфф. давление:
Ре= А Ьц щ Пш = Р. Чт кгс/см.
Выражение pj при выключении цилиндра и падении обо¬
ротов в зависимости от изменения Ьц и 17, может увеличивать¬
ся (4-тактные двигатели без наддува), уменьшаться (4-такт-
ные двигатели с наддувом) или остаться на прежнем уровне
(2-тактные двигатели). Среднее эфф. давление во всех случа¬
ях уменьшается, т.к. увеличивается величина механических
потерь Рт/Р, и механический КПД падает.
Для двигателей без наддува увеличивается максимальное
давление сгорания р2 и механические напряжения в деталях.
При уменьшении скоростного режима двигателей с над¬
дувом снижается pz, но возникает опасность роста тепловых
напряжений в деталях ЦПГ.
При прочих равных условиях у двигателей с наддувом
мощность падает больше из-за снижения р(.
Если на двигателе установлен всережимный регулятор
или однорежимный (дизель-генератор), то при отключении
цилиндра для поддержания n = const регулятор будет увели¬
чивать подачу топлива до момента, пока рейка топливных на¬
сосов не упрется в ограничитель подачи. С ростом цикловой
подачи увеличивается и среднее эфф. давление, а изменение
рабочего процесса подчиняется закономерности нагрузоч¬
ной характеристики. Когда число оборотов и среднее эфф.
давление достигнут точки 2, двигатель начнет работать по
ограничительной характеристике (haw) и его новый режим
будет соответствовать точке 3.
При отсутствии ограничителя режим будет восстанавли¬
ваться по регуляторной характеристике, пока увеличение ре
(точка 4) не восстановит номинального крутящего момента,
что может привести к существенной перегрузке цилиндров и
повреждению двигателя.
98

Избежать перегрузки главных двигателей можно умень¬
шением подачи топлива и снижения числа оборотов, чтобы
среднее индикаторное давление не выходит за пределы но¬
минального.
Кроме того следует учитывать, что при отключении ци¬
линдра и особенно при разборке движения нарушаются ди¬
намические свойства двигателя. Увеличивается степень не¬
равномерности вращения, изменяется уравновешенность,
но1можно усиление крутильных колебаний, усиливается
ннбрация двигателя и корпуса судна, что может потребовать
дальнейшего снижения оборотов.

Г л а в а 8.
Правила эксплуатации систем охлаждения двигателей.
8.1.	Выбор режима охлаждения.
Для современных двигателей характерен высокий уро¬
вень тепловой напряженности ЦП Г, обусловленный форси¬
ровкой их рабочего процесса. Это требует технически гра¬
мотного ухода за системой охлаждения.
Количество воспринимаемого водой тепла составляет 15
-	35 % от всего количества тепла, выделяющегося при сгора¬
нии топлива и определяется по формуле:
Q, = G„ (Тв.вых - Тв.ю) ккст/час,
где G, - количество воды, прокачиваемой через двигатель
в течение часа, кг/ час.
Тв.ВЬ|Х - температура воды на выходе из двигателя, (град).
Тв.вх - температура воды на входе в двигатель, (град ).
Необходимый теплоотвод от нагретых поверхностей дви¬
гателя можно достигнуть либо увеличением разности темпе¬
ратур воды ДТ = Тв.вь1Х - Тв.ю, либо увеличением ее расхода.
Большинство дизелестроительных фирм рекомендуют для
МОД ДТ = 5 - 7°С, для СОД и ВОД ДТ = 10 - 20®С. Ограни¬
чение перепада температур воды вызвано стремлением сохра¬
нить минимальные температурные напряжения цилиндров и
втулок по их высоте. Интенсификация теплоотдачи осущест¬
вляется благодаря большим скоростям движения воды.
При охлаждении забортной водой максимальная тем¬
пература 50 °С. Лишь замкнутые системы охлаждения по¬
зволяют использовать преимущества высокотемпературного
охлаждения. При повышении температуры охл. воды умень¬
шаются потери на трение в поршневой группе, которые со¬
ставляют около 60% от общих механических потерь двига¬
теля, и несколько увеличивается эфф. мощность и экономич¬
ность двигателя, при увеличении Тв температурный гради¬
ент по толщине втулки уменьшается, снижаются и тепловые
напряжения. Однако надо иметь ввиду, что с повышением
температуры масла оно хуже удерживается на поверхности
100

юркала цилиндра, усиливаются окислительные процес¬
сы, ускоряются процессы, связанные с образованием смол,
лаков и других продуктов полимеризации на поверхности
цилиндро-поршневой группы, что негативно сказывается на
подвижности поршневых колец, износа трущихся деталей
двигателя (Рис.53). При уменьшении температуры охлажда¬
ющей воды усиливается химическая коррозия из-за конден¬
сации на цилиндре серной кислоты, особенно при сжигании
сернистых топлив. Однако, есть ограничение температуры
коды по причине ограничения температуры зеркала цилин¬
дра (180°С) и ее дальнейшее повышение может привести к
нарушению прочности масляной пленки, ее исчезновению и
появлению сухого трения. Поэтому большинство фирм огра¬
ничивают температуру пределами 50 -60°С и лишь при сжи¬
гании высокосернистых топлив допускается 70 -75°С.
Рис. 53. Влияние температуры охлаждающей воды на износ втулок ци-
пшдров.
/ двухтактные двигатели, 2 - четырехтактные двигатели.
В системе охлаждения поршней температурный перепад
К 12°С. Температура воды на выходе из телескопии 55 - 60°С,
и сели маслом не более 55°С - во избежание интенсивного
окисления.
Для избежания застойных зон давление составляет
1,5 - 2,8 кгс/см.
Температура выходящей воды на всех режимах поддер¬
живается постоянной терморегулятором.
Htt
101

При подаче в горячий двигатель большого количества хо¬
лодной воды возможна деформация втулок и заклинивание
поршней, а также образование трещин во втулках и крышках
цилиндров.
При резком сбрасывании нагрузки и особенно при оста¬
новке двигателя, работавшего полным ходом, в нем из-за не¬
равномерного остывания деталей ЦПГ появляются высокие
тепловые напряжения. После остановки двигателя охлажда¬
ющий насос должен работать не менее 30 мин.
Особое внимание системе охлаждения надо уделять при
плавании в битом льду. Необходимо перейти на днищевой
кингстон, а еще лучше перейти на охлаждение из балласт¬
ного танка.
Для предотвращения контакта с морской водой не только
зарубашечного пространства двигателей, но и разветвленной
сети трубопроводов мореной воды, различных холодильни¬
ков, компрессоров, кондиционеров и др. аппаратов при¬
меняется централизованная система охлаждения (Рис.54).
Практически все оборудование охлаждается пресной водой,
вместо морской очень коррозионно- активной и не всегда
чистой. Пресная вода циркулирует в замкнутых контурах и
отдает воспринятое от охлаждаемого оборудования тепло в
центральном холодильнике морской воды. Система морской
воды состоит из центрального охладителя, насосов морской
воды, фильтров, кингстонов и довольно коротких труб мор¬
ской воды.
Система центрального охлаждения может быть разделена
на три главные части: контур морской воды, высокотемпера¬
турный контур пресной воды и низкотемпературный контур
пресной воды.
Контур морской воды.
Насосы морской воды F берет воду из кингстона и про¬
качивает ее через центральные охладители Е и далее за борт.
Обычно один насос обслуживает один холодильник, а дру¬
гой насос находится в резерве. В охладителе температура
морской воды повышается примерно на 10°С.
102

Высокотемпературный контур.
Насосы пресной воды С подают воду в зарубашечное
пространство главного двигателя А и вспомогательного
двигателя В. При выходе из двигателей вода направляется
н опреснитель морской воды (тепло для испарения мореной
поды). Из опреснителя нагревающая пресная вода вновь воз¬
вращается к насосам С. Входящая температура воды в дви¬
гатель около 50°С и нагревается в двигателе на ТС. Уровень
температур зависит от типа двигателей.
fresh water pumps
—	fresh watcrbw temperature
—	sea water
—	fresh water-high temperature
Рис. 54. Централизованная система охлаждения.
I главный двигатель; В - вспомогательные двигатели; С - насосы пре¬
сной воды; D - регулировочный клапан; Е - центральные охладители;
/-' насосы забортной воды.
< ompressors ~ компрессора; Fuel oU cooler - холодильник топлива; Air
cotuL plant - кондиционер воздуха; Fresh water distiller - опреснитель; Air
coolers aux. engines - воздухоохладители вспомогательных двигателей;
Lube oil coolers main engine - маслоохладитель главного двигателя; Lube
oil aux. engines - маслоохладители вспомогательных двигателей; Fresh
water distiller - горячая вода на подогрев опреснителя.
Низкотемпературный контур.
Пресная вода выходит из центрального охладителя с темпе-
ршурой 35°С и распределяется на две группы вспомогательных
механизмов.
Первая группа состоит из компрессоров, холодильника
шил ива, станции кондиционирования и конденсатора пре¬

сной воды опреснителя. Ко второй группе относятся холо¬
дильник масла и воздуха главного и вспомогательных дви¬
гателей. Затем большая часть пресной воды возвращается в
центральный охладитель.
Контроль температуры охлаждения цилиндров двигателя.
Вода контура высокотемпературного охлаждения смеши¬
вается с водой низкотемпературного контура в точке Н. Тем¬
пература регулируется клапаном D, где вода при температуре
44° С низкотемпературного контура (точка G) смешивается с
температурой 65° С от двигателей.
При плавании в канале, заходе в порт или устье реки необхо¬
димо переключиться на бортовой кингстон, чтобы не засосать ил,
песок и тд.
8.2.	Коррозионно-кавитационные повреждения двига¬
телей.
При эксплуатации двигателей на поверхностях охлажде¬
ния нередко образуются мелкие раковины, а иногда и сквоз¬
ные свищи. Чаще всего это случается снаружи втулок цилин¬
дров, посадочных поясов блоков и в охлаждаемых полостях
выхлопных коллекторов. Причина - электрохимическая
коррозия и кавитационная эрозия, происходящая в полостях
охлаждения двигателей.
Кавитационная эрозия в основном развивается в верхней
части втулок за сравнительно короткий период работы (300
-	1000 ч) в виде воронкообразных раковин.
Процесс электрохимической и газовой коррозии проте¬
кает менее интенсивно, при этом повреждению, связанному
с образованием окислов, подвергается значительная часть
омываемых поверхностей.
Коррозия происходит в результате окисления металла,
вызываемого воздействием хлоридов и растворенного в воде
кислорода, а также вследствие электрохимических процес¬
сов. При этом разнородные металлы, находясь в воде, игра¬
ющей роль электролита, образуют гальванический элемент,
электродвижущая сила которого определяется разностью
потенциалов этих металлов. Разрушается металл, обладаю*
104
1

щий меньшим электродным потенциалом и, поэтому, в паре
пыполняющий роль анода. Коррозия может возникнуть при
наличии в металле примесей с различным физическим со¬
стоянием, обусловленным нарушениями в кристаллической
решетке, в которых образуются очаги возбуждения электро¬
химических процессов.
Для ослабления электрохимической коррозии прибегают
к протекторной защите, в полость охлаждения помещают с
(юлее высоким отрицательным потенциалом, чем железо,
который принимает на себя функции анода, который сам раз¬
рушается, защищая основной металл.
Кавитационная эрозия заключается в том, что под влияни¬
ем вибрации деталей дизеля, и прежде всего втулки цилиндра,
и охлаждающей воде появляются гидроакустическик колеба¬
ния, при которых силы возмущения и силы инерции направле¬
ны в разные стороны. При отрыве жидкости от колеблющейся
поверхности возникает разряжение и образование парогазо-
Hi.ix пузырьков. Затем возмущающая сила и сила инерции на¬
правлены навстречу друг друга и происходит местное сжатие,
под действием которого пузырьки лопаются. При захлопыва¬
нии пузырьков-каверн развиваются очень высокие давления
десятки и сотни тысяч атмосфер, температура на поверхно¬
сти металла повышается до сотен градусов. Происходит меха¬
ническое и эрозионное разрушение металла под действием в
шгии тысяч атмосфер, температура на поверхности металла
попытается под действием сил гидравлического удара.
Борьба с кавитационной эрозией сводится к уменьшению
пибрации и изменению частотного диапазона колебания втулок
«I счет увеличения их толщины, повышения жесткости посад¬
ки и блоке (дополнительный посадочный пояс), установления
минимального зазора между поршнем и цилиндром, удлинения
поршней для устранения их перекосов в период перекладок и
пр. Кавитационные разрушения блоков и втулок чаще всего
происходит в тронковых двигателях при увеличении зазоров
между поршнем и втулкой и ослаблении посадки втулок в бло-
кнх под влиянием коррозии посадочных мест. Иногда снижают
скорость течения воды на 20 - 30% или расширяют проходное
(гчение дня воды между втулкой и блоком.
105

8.3.	Присадки к охлаждающей воде, контроль за ее ка¬
чеством.
Пресная вода содержит растворенные примеси, способ¬
ствующие коррозии металла и дающие отложения накипи.
Поэтому воду предварительно обрабатывают в соответствии
с требованиями эксплуатации ДВС.
Жесткость определяется количеством миллиграмм-
эквивалентов солей кальция (Са) и магния (Mg), растворен¬
ных в 1 литре воды (мг-экв - масса вещества в миллиграм¬
мах, численно равная эквивалентной массе данного веще¬
ства). Различают карбонатную временную), некарбонатную
(постоянную) и общую жесткость.
Карбонатная жесткость - содержание бикарбонатов каль¬
ция Са (НС03) и магния Mg (НС03), которые при нагреве
воды ниже температуры кипения разлагаются с выделением
осадков. Наличие солей карбонатной жесткости - основная
причина образования накипи в системах охлаждения.
Некарбонатная жесткость определяется содержанием
в воде сернокислых и хлористых солей кальция и магния
(CaS04, MgS04, CaCl2, MgClj), которые переходят в накипь
при кипении и испарении воды.
Общая жесткость - сумма карбонатной и некарбонатной
жесткости. 1 мг-экв жесткости соответствует содержанию 20
мг/л кальция или 12,2 мг/л магния.
Вода в зависимости от величины жесткости может быть
(в мг-экв/л):
-	очень мягкой - ниже 0,7;
-	мягкой - (0,7 - 2);
-	средней жесткости - (2 - 4);
-	жесткой - (4 - 8,6);
-	очень жесткой - выше 8,6.
Общая жесткость воды системы охлаждения должна бьггь
в пределах 1,5 - 3,0 мг-экв/л. При жесткости более 3 мг-экв/л
разрушается защитная масляная эмульсия с выпаданием из¬
вестковых мыл, загрязняющих полости охлаждения. При
жесткости же воды менее 1,5 мг-экв/л усиливается образова¬
ние пены и коррозия металла.
106

Содержание хлоридов (сопи Nacl, MgCl и др.) — количество
хлор-иона (в мг), растворенного в воде. Хлористые соли явля¬
ются наиболее коррозионно-активными и определяют агрес¬
сивные свойства воды. Предельная норма - не более 200 мг/л.
Общее солесодержание - суммарное количество мине¬
ральных веществ (в мг), растворенных в 1 л воды, показатель
интенсивности коррозийной активности. О величине обще¬
го солесодержания можно судить по количеству хлоридов в
иоде, которые являются частью общего солесодержания.
Щелочность (щелочное число) - присутствие в воде со¬
единений гидроокиси натрия, карбоната натрия и фосфата
на трия и численно соответствует количеству щелочей, экви¬
валентных содержанию в воде едкого натра (мг/л NaOH).
При отсутствии щелочи в воде может возникнуть кислот¬
ность, разрушающую защитную пленку и способствующую
развитию коррозии. Поэтому охлаждающая вода должна
омть нейтральной или слегка щелочной.
От кислотности воды избавляются добавлением неболь¬
шого количества кальцинированной соды до появления сла¬
бощелочной реакции.
Водородный показатель - концентрация ионов водоро¬
да в воде и обозначается pH, показывает склонность воды к
кислой или щелочной реакции. При pH = 7 - вода нейтраль¬
на, при более низких значениях pH вода склонна к кислой
реакции, а при более высокой - к щелочной. Для охлаждаю¬
щей воды рекомендуется pH = 7 - 8 (при 20 °С).
Содержание органических веществ - наличие в воде
живых и растительных организмов и определяется количе¬
ством 02 (в мг), затрачиваемого на окисление органических
нсществ, содержащихся в 1 л воды. Обычно содержание ор¬
ганических веществ в пресной воде незначительно.
Содержание взвешенных веществ - количество нерас¬
творимых минеральных и органических веществ в 1 л воды.
' )ти вещества увеличивают накипеобразование на поверхно¬
стях охлаждения. Их удаляют с помощью фильтров.
Показатели качества охлаждающей воды определяют в
судовых лабораториях CKJ1AB-1.
107

Предварительная обработка воды на судне включает:
-	дистилляцию воды, обеспечивающую ее обессоливание;
-	кипячение воды, при которой соли карбонатной жестко¬
сти выпадают в осадок, удаляемый фильтрацией или отстаи¬
ванием;
-	химическую обработку воды щелочами и фосфатами
для удаления солей жесткости в осадок.
Если вода слишком мягкая, ее смешивают с более жест¬
кой водой для получения необходимой жесткости.
После предварительной обработки в воду добавляют
присадки, предохраняющие от коррозии и накипи. Присадки
делятся на эмульсионные и химические.
Введенные в воду антикоррозионные масла образуют
устойчивую эмульсию, которая создает на охлаждаемых по¬
верхностях тонкую маслянистую пленку, которая препят¬
ствует коррозии и отложениям твердой накипи.
Применяются следующие антикоррозионные масла: Экс-
трал, Дромус Ойл В, Донакс С, Дикул 1, Сольвак 1535 и другие.
Проверю качества масел производится путем ввода не¬
скольких капель в стеклянный сосуд и после перемешивания
должна образовываться стойкая эмульсия.
Количество вводимого масла составляет от 0,5 до 3 % (в
зависимости от марки антикоррозионного масла) от общего
объема охлаждающей воды. Предварительно масло смеши¬
вают с 5 -ти кратным объемом пресной воды и вводят через
расширительную цистерну при непрерывной циркуляции
охлаждающей воды в системе.
В процессе эксплуатации минимально допустимая концен¬
трация антикоррозионного масла не должна быть ниже 0,3%.
Концентрацию масла определяют с помощью контрольной
колбы. В контрольную колбу наливают 100 мл охлаждающей
воды из системы охлаждения и добавляют 30 мг 20 -ти про¬
центного раствора соляной кислоты (деэмульгатора), пере¬
мешивают и отстаивают до просветления воды. Количество
масла определяют по делениям на горлышке колбы, которое
выделяется в результате деэмульгации. Анализы выполняют
один раз в неделю.
108

Достоинства антикоррозионных масел - высокая сте¬
пень защиты от коррозии и отсутствие шламообразования в
охлаждающей воде.
Недостатки: возможность коррозии металла при недо¬
статке концентрации масла или замасливание при повышен¬
ной концентрации, что может ухудшить теплопередачу и по¬
требуется промывка системы охлаждения.
Пресную охлаждающую воду можно обрабатывать хи¬
мическими препаратами (Бихромат калия и натрия, Нитрат
иатрия - азотнокислый натрий, Кальцинированная сода), ко¬
торые образуют на защищаемых поверхностях прочные ок¬
сидные пленки, препятствующие развитию коррозии. Кроме
тою, эти присадки способствуют переходу в шлам содержа¬
щихся в воде солей, препятствуя накипеобразованию и ней¬
трализуют возможную кислотность воды.
Предварительно обработанная вода должна иметь жест¬
кость не более 0,5 мг-экв/л и солесодержание не более 10 мг/л.
liojiee низкое качество воды не рекомендуется, т.к. в результа¬
те реакции вводимых щелочей и, находящихся в воде солей
жесткости, выпадает большое количество шлама, который,
шбивая систему охлаждения, может вызвать нарушение цир¬
куляции воды.
Перед вводом химических препаратов в охлаждаемую
иоду необходимо удалить цинковые протектора.
Концентрация химических препаратов 0,1 - 0,5% от
общего количества охлаждающей воды. Приготовленную
смесь (15 - 20 - ти кратный раствор с водой) вводят в охлаж¬
дающую воду при ее непрерывной циркуляции в системе.
В процессе эксплуатации концентрацию присадки следу-
с т контролировать, не допуская уменьшения концентрации
ниже минимума, что может привести к исчезновению защит¬
ной пленки и усилению коррозии.
Для определения концентрации бихромата калия или на-
фия в воде пробу сравнивают по цвету с эталонными про¬
бами известной концентрации.
Концентрацию кальцинированной соды проверяют с по¬
мощью судовых лабораторий CKJIAB-1 методом определе¬
ния щелочного числа (мг/л NaOH).
109

Повышенные концентрации бихроматов приводят к раз¬
рушению защитных пленок и к усиленной коррозии.
Достоинства химических присадок - отсутствие посто¬
ронних отложений на поверхности охлаждения.
Недостатки: возможность усиления коррозии при непра¬
вильной концентрации смеси, накопление шлама в охлажда¬
ющих полостях и вредное воздействие препаратов на обслу¬
живающий персонал при работе с присадками.
В процессе эксплуатации в системе охлаждающей воды
накапливаются шлам и продукты коррозии, маслянистые от¬
ложения, которые ухудшают условия теплообмена, а иногда
приводят к нарушению циркуляции пресной воды.
Для удаления отложений систему периодически очищают
с использованием химических препаратов. В качестве раство¬
рителя накипи и продуктов коррозии используют 3 - 5% рас¬
твор ингибированной соляной кислоты.
Для удаления накопившихся отложений в процессе экс¬
плуатации используют моющие препараты ОП-7 или ОП-Ю.
Обычно очистку производят ежегодно.
20 - ти процентный моющий раствор порциями вводят
через расширительную цистерну до создания в системе 2%
концентрации при непрерывной циркуляции чистой воды.
Циркулирующий раствор нагревают до 50 - 60 °С. Раствор
циркулирует в течение суток, а затем систему промывают
чистой водой.
Обслуживание систем охлаждения.
В систему охлаждения забортной воды входят кингстон-
ные (ледовые) ящики с кингстонами, фильтры, центробеж¬
ные насосы.
Система пресной воды состоит из циркуляционных насо¬
сов, охладителей пресной воды, расширительной цистерны.
В состав обеих систем входят трубопроводы, арматура и
контрольно-измерительная аппаратура.
Использование бортовых или днищевых кингстонов
зависит от условий плавания судна. При плавании на мел¬
ководье и на стоянке рекомендуется пользоваться борто¬
вым кингстоном для предотвращения засорения приемного
110

участка системы илом, песком, водорослями. При плавании
и открытом море, в битом льду и в балласте используют дни-
щекой кингстон.
Эксплуатация кингстонов сводится к периодическому
расхаживанию привода и контролю за состоянием сальников
(поджатие, добавление или замена). Неплотности посадоч¬
ною места устраняют в процессе ремонта.
В системе охлаждения используют грубые сетчатые
фильтры с низким гидравлическим сопротивлением. Обслу¬
живание сводится к контролю степени их загрязнения и сво-
енременной очистке. Состояние фильтра контролируют по
им ходу воды из воздушного краника на крышке фильтра и
по показаниям мановакуумметра на всасывающем патрубке
насоса забортной воды. Прекращение выхода воды из воз¬
душного краника и увеличение вакуума свидетельствует о
шеорении фильтра.
Перед очисткой фильтра систему переводят на чистый
фильтр, разбирают и очищают засорившийся.
Обслуживание охладителей пресной воды сводится к:
-	контролю плотности трубок охладителя (утечка пре¬
сной воды, давление которой больше, чем давление заборт¬
ной воды);	/
-	контроль загрязнения полости забортной воды через
смотровые лючки на крышках;
-	поддержание температурного режима в системе охлаж¬
дения.
Техническое обслуживание включает глушение дефект¬
ных трубок, очистку полости забортной воды от загрязне¬
ний, очистку или замену протекторов.
Обслуживание расширительной цистерны сводится к ее
очистке, учету количества добавляемой воды в систему, на¬
блюдение за чистотой воды. Учет расхода воды необходим
для расчета требуемой концентрации присадок и обнаруже¬
ния утечек.
Подготовка системы охлаждения к действию заключается в
проверке уровня воды в расширительной цистерне, при необхо¬
димости пополнения ее водой, проверке исправности устрой¬
ства автоматического поддержания уровня воды в цистерне.
111

Подготовка водоохладителей заключается в удалении
воздуха путем открытия контрольных краников и установке
в рабочее положение клапанов на трубопроводе.
Пускаются в работу насосы и удаляется воздух из системы.
Двигатель прокачивают пресной водой в течение всего
периода подготовки его к действию и прогревают его с по¬
мощью подогревателей или использования системы пресной
воды вспомогательных двигателей. Пресная вода подогрева¬
ется до температуры 45 - 55 °С.
Затем приводится в рабочее состояние система заборт¬
ной воды: открыть кингстоны и необходимые клапаны, воз¬
душные краники на фильтрах и охладителях воды и масла,
пустить насос забортной воды, удалить воздух из системы.
Затем насос забортной воды останавливают и пускают
снова после достижения верхнего предела температуры пре¬
сной воды и масла плавного двигателя.
Проверяется работа всех контрольно-измерительных
приборов.
Во время работы двигателя контролируются следующие
параметры системы охлаждения:
-	температура пресной воды до и после водоохладите¬
лей, на выходе из каждого цилиндра;
-	температура забортной воды до и после охладителей
масла, пресной воды и продувочного воздуха;
-	давление после насосов пресной и забортной воды и
разряжение на их всасывающих патрубках;
-	уровень в расширительной цистерне пресной воды.
Температуру пресной воды следует регулировать коли¬
чеством охлаждающей забортной воды, проходящей через
водоохладитель.
Температура воды на выходе из цилиндров не должна от¬
личаться более, чем на 3 °С. В случае превышения требуется
понизить или совсем отключить подачу топлива и понизить
нагрузку на других цилиндрах.
При низкой температуре забортной воды часть ее следу¬
ет перепускать на всасывание, прикрыв отливной забортный
клапан.
112

При резком падении давления или повышения темпера¬
туры охлаждающей воды необходимо понизить нагрузку и
мключить резервный насос. Если параметры не восстано-
ия гея, необходимо остановить двигатель, не прекращая про-
кичивание его водой. Давление охлаждающей пресной воды
неегда следует держать выше, чем забортной.
Периодически следует выпускать воздух из фильтров
п водяных полостей охлаждения. Каждую вахту следить за
уровнем воды в расширительной цистерне.
Пробы для проверки качества воды необходимо отбирать
п проводить анализ еженедельно.
При понижении температуры пресной воды необходимо
прекратить подачу забортной воды на охладители.
Прокачивание дизеля пресной водой можно прекратить,
когда разность ее температур на входе и выходе будет равна
пулю.
Если двигатель остановлен на длительное время и темпе¬
ратура воздуха в машинном отделении ниже + 5 °С, необхо¬
димо спустить воду из полости охлаждения двигателя и всей
системы охлаждения и продуть систему воздухом давлением
2-3 кгс/кв.см.

Г л а в а 9.
Эксплуатация систем сжатого воздуха.
9.1.	Применение сжатого воздуха на судах.
Назначением системы является получение, хранение и
подача к потребителям сжатого воздуха (Рис.55).
Главное назначение сжатого воздуха - пуск и реверси*
рование главных двигателей, пуск вспомогательных двига¬
телей. Кроме того, воздух используется в системах пневмо¬
автоматики, контрольной и аварийно-предупредительной
сигнализации, в гидрофорах пресной и забортной воды, в
системах продувания кингстонов, фильтров и нагреватель¬
ных поверхностей.
Широкое применение сжатый воздух находит в судовых
тифонах, пневмоинструментах, станциях жидкостного и
углекислотного тушения пожаров, воздушно-пенных аппа¬
ратах прочих устройств.
Рис. 55. Система сжатого воздуха.
1 - главный двигатель, 2 - главные компрессора, 3 - водомаслоотделитель,
4 - вспомогательный дизель-генератор, 5 - первичный компрессор, 6 - пу¬
сковые баллоны, 7 - трубопровод, 8 - пусковые баллоны главного двигате¬
ля, 9 - трубопровод, 10 - невозвратный клапан, 11 - тифон, 12, 13 - не¬
возвратные клапана, 14 - распределительная станция, 15 - редукционные
клапана.
114

В состав системы сжатого воздуха компрессоры, возду-
м >хранители, водомаслоотделители, трубопроводы, армату¬
ра, контрольно-измерительные приборы и автоматика.
Сжатый воздух получают в компрессорах, которых на су¬
дах неограниченного района плавания должно быть не менее
днух, кроме того, устанавливается аварийный ручной ком¬
прессор или дизель-компрессор с ручным пуском двигателя.
При автоматизированном управлении главным двигате¬
лем предусматривается автоматическое пополнение балло¬
нов высокого давления, на остальных судах рекомендуется
шггоматическое пополнение баллонов.
Пусковые баллоны главного двигателя должны иметь
емкость, обеспечивающую не менее 12 пусков реверсивного
днигателя или 6 пусков нереверсивного двигателя без под¬
качки воздуха. Запас сжатого воздуха главных двигателей
должен храниться не менее, чем в 2-х баллонах. Каждый из
пусковых баллонов должен иметь возможность заполняться
or основного компрессора.
Пусковые баллойы вспомогательных двигателей должны
обеспечивать не менее 6-ти пусков одного из вспомогательных
двигателей.
Для обеспечения воздуха тифонов в системе может быть
установлен специальный баллон, который наполняется от
компрессоров или из пусковых баллонов главного двигателя.
9.2.	Получение сжатого воздуха.
На судах для получения сжатого воздуха применяют
поршневые компрессоры различных конструкций и произ-
«одительности. Наиболее распространены воздушные ком¬
прессоры среднего давления 25 - 30 кг/см.кв.
Обслуживание компрессора состоит из подготовки его
н пуску, ввода в действие, контроля за работой и остановку
in регата.
Перед пуском компрессора проверяют уровень масла в
картере, открывают клапана продувания 1-й и 2-й ступени,
проворачивают вал компрессора вручную для проверки сво¬
бодного хода и смазки подшипников. Непосредственно пе¬
ред пуском подают воду в систему охлаждения.
115

Первые 4-5 мин. компрессор должен работать с откры¬
тыми продувочными клапанами для удаления скоплений
влаги из цилиндров. Затем открывают запорные вентили на
воздушной магистрали 2-й ступени и закрывают продувоч¬
ные клапана обеих ступеней.
Во время работы компрессора следят за параметрами мас¬
ла, охлаждающей воды и сжатого воздуха. Давление масла не
должно быть ниже 1,5 бар, а температура его не выше 60 °С.
Температура воздуха после холодильников должна быть в пре¬
делах 40-60 °С.
Во время работы периодически открывают продувочные
клапана водомаслоотделителей.
Для остановки компрессора открывают продувочный
клапан 2-й ступени и закрывают запорный воздушный кла¬
пан, затем открывают продувочный клапан 1-й ступени и
выключают компрессор, затем закрывают подачу охлаждаю¬
щей воды.
Для обеспечения нормальной работы компрессора пери¬
одически разбирают, очищают от нагара, промывают и про¬
веряют керосиновой пробой всасывающие и нагнетательные
клапана.
9.3.	Очистка и хранение сжатого воздуха.
Вместе с сжатым воздухом компрессор может подавать
в баллоны влагу и пары масла. Влага может стать причиной
коррозии системы пуска и управления двигателем, а попав¬
шее в систему масло может вызвать взрыв его паров.
Для исключения этого в процессе работы компрессора
вода и масло периодически удаляются через продувочные
клапана. Однако, поступающий из компрессора сжатый воз¬
дух быстро охлаждается, и при температуре ниже точки
росы происходит дальнейшее отделение воды и масла. Для
предотвращения попадания воды и масла в баллоны устанав¬
ливают на нагнетательном трубопроводе перед баллонами.
Водомаслоотделители (Рис. 5 6).
Принцип отделения основан на многократном измене¬
нии направления движения воздуха и действия инерционных
116

и ли центробежных сил внутри водомаслоотделителя. Кроме
того, внутри цилиндра отделителя устанавливают фильтру¬
ющий элемент объемного типа.
Обслуживание маслоотделителей сводится к периоди¬
ческому продуванию (спуску) осадков, очистки и замены
фильтрующего элемента.
Воздушные баллоны располагают вертикально или на¬
клонно и в наиболее низкой части устанавливают клапана
продувания для удаления влаги и масла.
Внутренние и наружные поверхности баллонов покры-
иают антикоррозионными покрытиями.
1*ис. 56. Водамаслоотделитель.
I крышка, 2 - корпус, 3 - штуцер, 4 - стакан, 5 - отбойное кольцо, 6 -
патрубок продувки, 7 - перфорированный стакан, 8 - сетка, 9 - труба,
10 активированный уголь, И-штуцер.
Часто для размещения арматуры на баллоне устанавли-
иают стальную головку, которая крепится к баллону при по-
7/7

мощи шпилек или наворачивают на корпус с помощью резь¬
бы (баллоны малых диаметров).
Каждый новый баллон подвергают следующим испыта¬
ниям:
-	первоначальное освидетельствование;
-	гидравлические испытания на прочность давлением,
равным 1,5 рабочего;
-	воздушное испытание давлением, равным рабочему в
течение 4 часов.
После установки на судне баллоны, трубопроводы и ар¬
матуру подвергают воздушному испытанию в течение 34 ча¬
сов. Давление не должно снизится более, чем на 12 %.
На корпусе баллона наносят маркировку: номер чертежа,
товарный знак завода-изготовителя баллона, заводской но¬
мер баллона, дату изготовления, рабочее давление, пробное
гидравлическое давление, емкость баллона в литрах, массу
баллона в сборе и клеймо Регистра.
На каждый баллон заводят шнуровую книгу, в которую
заносят данные маркировки, размерах, материалах, швах, ар¬
матуре. Заносятся сведения о начальных и последующих ис¬
пытаниях, имеющих периодичность: ежегодно — воздушные
испытания, каждые 4 года - внутреннее освидетельствование,
каждые 8 лет—гидравлические испытания. В шнуровую книгу
заносят сведения о ремонте, замене арматуры и о дефектах.
В процессе эксплуатации баллонов их наполняют возду¬
хом и расходуют его. При этом надо осторожно обращаться
с запорной и другой арматурой, затягивать ее от руки, чтобы
не повредить рабочие поверхности клапанов и гнезд.
При расходовании воздуха желательно брать воздух из
баллона, который в данный момент не подключен к компрес¬
сору, для понижения вероятности попадания воды и масла в
трубопровод расхода.
Необходимо периодически продувать баллоны для уда¬
ления влаги и масла, особенно во время их пополнения ком¬
прессором.
При проведении технического обслуживания баллонов осо¬
бое внимание следует уделять предохранительному клапану.
118

В процессе эксплуатации некоторое количество масла от¬
кладывается в трубопроводах, в том числе и в пусковой систе¬
ме, что может явиться причиной пожара или взрыва в случае
сброса газов или пламени через неплотно закрытые пуско-
ныс клапана двигателей.
Для предупреждения взрывов необходимо:
использовать для смазки компрессоров специальные
масла, стойких против окисления;
обеспечивать оптимальную величину подачи масла для
смазки цилиндров компрессора;
своевременно продувать холодильники компрессоров,
нодомаслоотделители и баллоны;
периодически подавать воздух в бездействующие тру¬
бопроводы для снятия процесса аккумуляции тепла;
периодически очищать трубопроводы от масляных от-
ножсний с использованием химических препаратов и пропа¬
ривания.
При подготовке воздушной системы перед пуском двига-
юля необходимо:
продуть воздушные баллоны с целью избавления от
йоды и масла;
проверить давление в баллонах;
подготовить к работе и пустить компрессор, проверив его
рботу;
проверить в работе автоматизированное управление
компрессором;
наполнить баллоны воздухом;
-	продуть пусковой трубопровод при закрытом стопор¬
ном клапане дизеля.
Непосредственно перед пуском двигателя открывают
(. топорные клапаны на пусковых баллонах и трубопроводе
гжатого воздуха.
После пуска двигателя и периодически во время его ра¬
боты проверять на ощупь температуру трубопроводов пу¬
скового воздуха, подходящих к пусковым клапанам. В слу¬
чае нагрева трубы двигатель надо остановить или отключить
цнлиндр из работы до устранения дефекта.
119

Во время маневров компрессор должен постоянно по¬
полнять баллоны воздухом.
После остановки двигателя пусковые баллоны попол¬
няют сжатым воздухом до номинального давления, что не¬
обходимо для постоянной готовности пусковой системы к
действию.

Глава 10.
Повреждение подшипников двигателя.
10.1.	Подплавка и выплавление подшипников.
1‘ис. 57. Величины ударной нагрузки в подшипнике в зависимости от за-
шра.
Все многообразие повреждений подшипников в основ¬
ном связано с растрескиванием и выкрашиванием антифрик¬
ционного сплава, а иногда с его подплавкой (выплавкой) или
интенсивным износом. Следствием могут оказаться задиры
шеек и поломка коленчатого вала, обрывы рамовых шпилек
и шатунных болтов. В последнем случае происходит разру¬
шение поршня, шатуна, рабочей втулки, блока, фундамент¬
ной рамы, и двигатель полностью выходит из строя.
Подплавка и выплавление подшипников, как правило,
инляется упущением обслуживающего персонала. Даже при
своевременном обнаружении такого повреждения, особенно
рамовых подшипников вызывает одну из наиболее тяжелых
поломок двигателя, выхода из строя шеек коленчатого вала
Надиры, риски, наволакивание).
121

Причиной этих дефектов не может быть конструктивный
недостаток, т. к. он всегда обнаруживается и устраняется в
процессе доводки головного образца двигателя на стенде
завода-строителя.
Ненадежная работа подшипников двигателя, находяще¬
гося в эксплуатации, зависит от грубого нарушения правил
технической эксплуатации и ремонта.
Подплавка или выплавление подшипников может прои¬
зойти вследствие:
-	неправильной установки масляных зазоров при ремон¬
те или профилактическом осмотре;
-	неправильной сборки подшипников;
-	плохой очистки деталей и полости картера двигателя
после его ремонта;
-	нарушения режима обкатки двигателя после его ремон¬
та и сборки;
-	нарушения сроков профилактических осмотров подшип¬
ников;
-	нарушения правил ухода за двигателем во время его
длительной стоянки.
10.2.	Интенсивный износ подшипников.
Интенсивный износ трущихся поверхностей подшипни¬
ков зависит от тех же причин, что и подплавка, но при менее
значительном и только длительном воздействии на условия
смазки. Подшипники изнашиваются быстрее при режиме
полужидкостного трения, когда вместе с наличием гидроди¬
намического давления в слое смазки происходит зацепление
микровыступов шейки и вкладыша. Минимальная толщина
гидродинамического слоя смазки зависит от вязкости масла,
скорости вращения шейки и внешней нагрузки.
Причиной интенсивного износа подшипников может ока¬
заться любой внешний эксплуатационный или конструктив¬
ный фактор, приводящий к изменению следующих величин:
уменьшение вязкости масла, увеличение масляного зазора,
появление дополнительных пиковых нагрузок, плохое каче¬
ство ремонта шеек (Рис.57). Эллиптичность, несоосность

рамовых шеек, деформация постели подшипника, а также
резкие изменения режима работы двигателя вызывают до¬
полнительные ударные нагрузки, отрицательно влияющие
на устойчивость жидкостного режима трения. Также при¬
чиной интенсивного износа подшипников может быть при¬
сутствие механических примесей в масле и неправильная
жсплуатация масляной системы двигателя.
10.3.	Растрескивание и выкрашивание антифрикци¬
онного слоя подшипников.
Разрушение антифрикционного слоя подшипников мо¬
жет зависеть от случайных причин, например, при наруше¬
нии их заливки и монтажа.
Систематический характер разрушений подшипников
на многих двигателях одной серии говорит о недостатках
конструкции двигателя и технологии его изготовления или
сборки.
Причинами растрескивания и выкрашивания подшипни¬
ков могут быть:
несоответствие прочностных характеристик антифрик¬
ционного материала действующим нагрузкам;
неправильная технология заливки вкладышей при их
ремонте или изготовлении, подгонке вкладышей и монтажа
подшипников;
неправильная укладка коленчатого вала и способ ее
контроля;
неточная центровка коленчатого вала с валом потреби¬
теля мощности;
-	малая жесткость постелей подшипников и поперечных
опор фундаментной рамы;
-	вертикальная вибрация (перекладка) шеек в подшип-
пиках;
-	большие масляные зазоры и чрезмерная овальность шеек
нала.
К дефектам технологии заливки вкладышей подшипни¬
ков относятся плохая подготовка поверхности вкладыша под
шливку и несоблюдение температурного режима расплав¬
123

ления баббита перед заливкой. В первом случае во время
работы подшипника отдельные участки баббита выкраши¬
ваются вместе с полудой. Во втором случае изменяется со¬
став баббита, что ухудшает его механические качества: при
работе появляются сетки трещин и происходит выкраши¬
вание баббита. Это же может случиться, если используется
баббит не соответствующего качества, требуемого заводом-
строителем.
Вкладыш подгоняют по шейке вала, контролируя плот¬
ность прилегания на краску, с ручной шабровкой. Затем
вкладыш подгоняется по постели с ручной опиловкой спин¬
ки вкладыша на краску. Установка масляного зазора прово¬
дят опиловкой плоскости разъема вкладышей.
Неправильная укладка коленчатого вала вызывает изгиб
его оси, появление дополнительных напряжений, приводящие
к неравномерному распределению нагрузки на отдельные ра-
мовые подшипники. К этому же приводит и неправильная
центровка с валом потребителя мощности. Изгиб вала и не¬
равномерное распределение нагрузки по отдельным цилин¬
драм вызывает отрыв шеек ненагруженных подшипников и
перегрузку соседних, в результате разрушается антифрикци¬
онный слой. Контроль за укладкой и центровкой коленчатого
вала осуществляется снятием раскепов и их анализа.
Недостаточная жесткость фундаментной рамы, постелей
и поперечных балок фундаментной рамы, на которых лежат
постели рамовых подшипников, являются конструктивными
недостатками двигателя, трудно устраняемыми.
10.4.	Повреждения головных подшипников.
Одной из существенных причин разрушения головных
подшипников является малая жесткость цапф крейцкопфа.
Из-за этого изгиб цапф под действием сил сгорания умень¬
шает рабочую поверхность вкладышей, резко увеличивая
удельную нагрузку, приводящую к разрушению баббита.
Причиной разрушения головных подшипников может быть
высокое давление сгорания. Отсутствие запаса по удельной
нагрузке на головные подшипники приводит к появлению
124
Ж

ряда причин их разрушения, связанных с различными откло¬
нениями от номинального режима работы двигателя: много¬
кратные пуски двигателя при швартовках, эксплуатация дви¬
гателя на низких оборотах с ясными стуками в цилиндрах,
пуски холодного и недостаточно непрогретого двигателя,
повышение давления сгорания сверх номинального.
Рекомендации по продлению срока службы головных
подшипников:
-	новый способ заливки вкладышей подшипников баб-
оитом, нагрев вкладыша до 180-300 °С, нанесение баббита
разбрызгиванием с помощью инертного газа, и уплотнение
елоя давлением (протяжкой или накаткой);
переход на конструкцию трехслойного подшипника
е использованием фирменных вкладышей и армирующей
оронзовой решетки, притаенной к вкладышу и залитой
елосм бронзы, получается тонкий слой заливки (0,5 мм) и
предотвращается выпадение кусочков баббита в случае по¬
явления в нем замкнутых трещин;
увеличение толщины рабочей части головной втулки
(нкладыша) наплавкой слоя из того же материала. Наплавка
проводится по дуге 120°;
-	поворот втулок на 90 - 94° после появления в них тре¬
щин, что увеличивает срок службы в два раза.

Глава 11.
Усталостные разрушения деталей двигателя.
11.1.	Усталостное разрушение металла.
Усталость металла объясняется образованием в наиболее
«слабом» месте микроскопической трещины, растущей под
влиянием знакопеременной нагрузки и достигающей види¬
мых размеров. В вершине появившейся трещины резко по¬
вышается напряжение, которое обуславливают ее дальнейшее
распространение и прогрессирующий рост напряжений в его
сечении. Когда напряжения превысят предел прочности мате¬
риала, деталь быстро разрушается.
Обычно в деталях имеются понизители циклической
прочности, значительно снижающие их предел усталости.
Это всевозможные резкие изменения формы (переходы, гал¬
тели), в которых местные напряжения в несколько раз пре¬
вышают средние расчетные напряжения.
Не менее опасны повреждения на поверхности деталей,
появившихся в процессе ее изготовления или эксплуатации
(риски, царапины, надрезы), а также флокены, неметалличе¬
ские включения в стали, микротрещины, которые образова¬
лись при термической обработке, коррозионные повреждения
и пр. В месте расположения понизителя прочности напряже¬
ние может оказаться очень большим и с течением времени под
влиянием циклической нагрузки деталь разрушается.
Усталостные разрушения деталей двигателя возникают
при резонансных колебаниях кручения, напряжения изгиба
коленчатого вала при неравномерной просадке рамовых под¬
шипников, напряжения изгиба в стержне шатуна при закли¬
нивании головного соединения и др.
Изломы следует изучать по таким признакам: характер
излома, глубина развития усталостной трещины, степень и
характер наклепа поверхности излома, число очагов, из кото¬
рых началось развитие усталостной трещины, характер линии
фронта усталостной трещины, частота следов линии фронта.
В любом усталостном изломе всегда имеются две зоны
(Рис.58). Одна имеет мелкозернистое или тонковолокнистое
126
I

строение, волокна металла направлены по радиусам круга
к часто образуют небольшие складки (зона усталостного
разрушения), здесь происходит зарождение и последующее
развитие усталостной трещины). Иногда эта зона отшлифо-
нана до блеска. Другая зона - с крупнозернистым строением
хрупкого излома (зона статического разрушения). Эта зона
образуется быстро (за один или два цикла), поломка проис¬
ходит без остаточной деформации, а потому излом приоб¬
ретает хрупкий характер.
1*ис. 58. Усталостный излом вала: а—высокое и б —умеренно-номинальное
ттряжения.
Скорость развития усталостной трещины определяется
иеличиной напряжения, действующего в детали. Если зоны
усталостного и статического напряжения резко отличаются
друг от друга, это значит, что трещина развивалась медленно
и действовавшие в детали напряжения были невелики. Чем
меньше действующее напряжение, тем дальше будет разви-
нлться усталостная трещина и тем меньше будет зона ста¬
тического разрушения. Если наклеп наиболее отчетливо вы¬
ражен на границе зон - свидетельство о большой цикличе¬
ской перегрузке. Если номинальные напряжения невелики,
то трещина развивается медленно и максимальный наклеп
получается у наружной поверхности, где образуются первые
очаги усталостной трещины.
Если номинальные напряжения высоки, то усталостное
разрушение может начаться сразу в нескольких местах и нэ¬
пом будет состоять из нескольких сросшихся зон усталост¬
ных разрушений.
127

11.2.	Причины и виды усталостных разрушений ко¬
ленчатых валов.
Разрушения коленчатых валов вызываются действием
напряжений кручения и изгиба. Разрушения от кручения:
-	происходят при возникновении дополнительных на¬
пряжений от крутильных колебаний, вызываемых наличием
зоны резонансных оборотов в диапазоне рабочих скоростей
двигателя и периодической эксплуатацией двигателя в пре¬
делах этой зоны;
-	чаще всего начинается в месте концентрации напряже¬
ний от кручения (кромки масляного отверстия, галтели щек)
и развивается в виде усталостной трещины, направленной
по диагонали поверхности мотылевой или рамовой шейки;
-	происходят в колене, расположенном вблизи узла коле¬
баний;
-	образуются в начальный период эксплуатации двигателя.
Разрушения от изгиба:
-	начинаются в местах больших концентраций напряже¬
ний (галтели шеек) и развиваются в виде усталостной тре¬
щины, пересекающей щеку коленчатого вала или направлен¬
ной под углом 90 гр. к оси шейки;
-	могут происходить в любом колене, но чаще всего воз¬
никают в щеках, расположенных вблизи середины коленча¬
того вала;
-	могут возникать в любое время и чаще всего в двигате¬
лях, находящихся длительное время в эксплуатации.
Причина возникновения больших изгибных напряжений
и трещин заключается в недостаточной жесткости щек, осо¬
бенно при резком переходе сечения в месте соединения шеек
со щеками, и малой жесткости картера двигателя, в резуль¬
тате чего под действием внутренних неуравновешенных мо¬
ментов происходит значительный прогиб вала.
Перечисленные причины относятся к дефектам конструк¬
ции двигателей. В эксплуатации чаще встречаются поломки,
вызванные циклическими изгибными напряжениями, возни¬
кающими из-за неравномерного износа рамовых подшипни¬
128

ков или неправильной укладкой вала. По статистике в 75%
случаев поломки валов происходит вследствие искривления
их оси. 70% изломов колвалов происходит по щекам, 20% -
но мотылевым шейкам, 10% - по рамовым подшипникам.

Г л а в а 12.
Повреждения, вызванные нарушением правил
технической эксплуатации.
12.1.	Задиры цилиндро-поршневой группы.
Задиры рабочей втулки и поршня возникают вследствие
любых причин, приводящих к исчезновению зазора между
их трущимися поверхностями, нарушению режима смазки
этих поверхностей или к появлению между ними твердых
механических частиц. Такими причинами могут быть:
-	недостаточный монтажный зазор между поршнем и
втулкой, между кольцами и опорными плоскостями поршне¬
вых канавок, в посадочных поясах блока и втулки;
-	недостаточный тепловой зазор в замках поршневых колец;
-	чрезмерный износ или поломка поршневых колец;
-	неравномерный износ втулки и тронка поршня;
-	увеличенный диаметр уплотнительных колец между
втулкой и блоком;
-	некачественная сборка деталей движения;
-	использование несоответствующего сорта цилиндрово¬
го масла;
-	перегрев головки поршня;
-	попадание воды, нагара и твердых механических ча¬
стиц на зеркало цилиндра;
-	нарушение программы обкатки двигателя после уста¬
новки новых поршней и втулки.
-	перегрузка двигателя или рабочего цилиндра.
У 4-тактных двигателей различных мощностей и чисел
оборотов случаи задиров происходят очень редко и только при
явном нарушении правил технического обслуживания. Чаще
всего задиры случаются в 2-тактных двигателях либо новой
конструкции, либо после установки в них новых пар втулка
-	поршень. При этом в районе выпускных окон втулки имеют
повышенную температуру, район «высушивается» высоко¬
скоростным потоком горячих выпускных газов, подвергается
термической деформации и работает в условиях абразивного
износа, связанного с большим количеством нагара на поверх-
130

I юсти трения и при любом отклонении от правильного техни¬
ческого обслуживания могут привести к задирам.
12.2.	Аварийные повреждения газотурбонагнетателей.
Загрязнение проточной части. При длительной работе
двигателя на малых нагрузках и большим количеством ма¬
невров, а также при нечеткой работе топливной аппаратуры,
недостаточном подогреве тяжелого топлива, неудовлетвори¬
тельном состоянии деталей ЦПГ и в силу иных причин ча¬
стицы несшревшего топлива, масла и продукты его полиме¬
ризации заносятся с выхлопными газами в сопловой аппарат
и на лопатки турбокомпрессоров. Уменьшается проходное
сечение проточной части турбины, нарушаются условия со-
нмсстной работы комплекса двигатель - турбокомпрессор,
ухудшается снабжение двигателя воздухом.
Часть отложений отрывается и уносится с выхлопными
I а чами, приводящая к расбалансировке роторов и появлению
сильных вибраций. Признак - рост температуры газов перед
турбиной. Иногда турбокомпрессоры выходят из строя из-
ia коксования масла в лабиринтовом уплотнении турбины,
проникающие в него из масляной ванны, в этом случае при
пуске двигателя ротор остается неподвижным.
Выход воздуха с небольшой примесью газов свидетель¬
ствует о нормальной работе уплотнения. Об интенсивном
прорыве газов можно судить по быстрому потемнению сма-
чочного масла и увеличению его расхода.
Помпаж компрессоров. Явления помпажа связаны с
уменьшением расхода воздуха через компрессор. При дости¬
жении минимально допустимого (критического) расхода воз¬
духа для каждого скоростного режима на передних кромках
лопаток рабочего колеса происходит срыв потока воздуха.
’ >го приводит к резкому местному понижению давления и об¬
ратному направлению движения воздуха. Работа компрессора
с тановится неустойчивой, поток на выходе пульсирует, возни¬
кает вибрация лопаток и корпуса турбокомпрессра, что может
привести к обрыву лопаток, повреждению проточной части
компрессора, лабиринтовых уплотнений и подшипников.
131

В эксплуатации помпаж чаще всего возникает при за¬
грязнении масляными отложениями лопаточного диффузора
компрессора и проточной части турбины при отложении мас¬
ла на лопатках рабочего колеса и на воздухозаборной сетке,
при закоксовании продувочных и выхлопных окон двигателя
и уменьшении сечения его выхлопного тракта.
Помпаж происходит также при нарушении работы то¬
пливной аппаратуры одного из цилиндров (зависание плун¬
жерной пары, клапанов топливного насоса, игл форсунок,
закоксование сопловых отверстий и нарушение качества рас¬
пиливания), вызывающей уменьшение мощности цилиндра
или его полное отключение.
Это приводит к резкому падению мощности турбины.
Неравномерное распределение нагрузки по отдельным ци¬
линдрам также приводит к помпажу.
Промывка турбокомпрессора. Загрязненную проточную
часть турбокомпрессора периодически промывают водой.
Частицы воды заносятся с воздухом в его проточную часть и
там происходит механическое отделение отложений. Одно¬
временно пары воды и мелкие капли, проходя во время про¬
дувки через цилиндр, поступает в проточную часть турбины,
очищая ее сопловой и лопаточный аппараты от отложений
масла и топлива.
Более эффективная очистка турбины происходит при впры¬
скивании воды не только в компрессор, но и непосредственно
в выхлопной тракт - на переднюю стенку предохранительной
решетки, установленной перед патрубками турбины.
Рекомендуется осуществлять промывку чистой пресной
водой, заливать ее в небольшую емкость и подавать под дав¬
лением, создаваемым ручным насосом или сжатым возду¬
хом. Использовать большие емкости и подключать систему
пресной воды к ТК не рекомендуется, т.к. при этом трудно
контролировать поступление воды и возможны повреждения
проточной части.
Промывка должна осуществляться при работе двигателя
на режиме полной мощности. Продолжительность промыв¬
ки-4-10 сек. Количество промывочной воды зависит от
мощности компрессора и составляет от 0,2 л до 3 л.
132

Более эффективна промывка специальными жидкостя¬
ми, в том числе с использованием дизельного топлива, но
и последнем случае возможно образование в наддувочном
коллекторе взрывоопасной смеси.
Сущность метода непрерывной очистки воздухоохла¬
дителей, впускных и выпускных окон цилиндровых втулок,
поршней и газового тракта заключается в периодическом
нпрыскивании в воздушный канал работающего двигателя
полного раствора специального моющего препарата (Рис.59).
Моющий эффект основан на ударном эмульгирующем и рас¬
ширяющем действии на смолистые и зольные отложения.
11оступая в цилиндры вместе с продувочным воздухом, жид¬
кость впитывается в нагар через трещины, расклинивает его
н способствует его отделению от поверхности деталей. Вме¬
сте с продуктами сгорания пары препарата направляются в
газовый тракт двигателя и разрыхляют нагар. Эффект очист¬
ки зависит от типа моющей жидкости, выбора места ее под-
иода, качества распыливания, дозировки и частоты ввода.
Рис. 59. Принципиальная схема непрерывной очистки дизеля.
I цилиндро-поршневая группа, 2 - ресивер продувочного воздуха, 3 - воздухо-
о\ладитель, 4 - форсунка, 5 - распределительный коллектор, б - трубо¬
провод сжатого воздуха, 7 - дозатор, 8 - расходный бак, 9 - турбоком¬
прессор, 10- защитная решетка, 11 - дроссельная шайба, 12 - трубопро-
«(>() слива жидкости.
133

В зависимости от конструкции двигателя в воздушный
тракт может быть установлено несколько распыливающих
форсунок:
-	перед компрессором (в фильтр-глушитель) или перед
диффузором;
-	перед воздухоохладителем, по возможности, на рас¬
стоянии не менее 1,5 м;
-	непосредственно в ресивер продувочного воздуха.
Препарат ЧИСТРА - трудногорючая, взрывобезопасная
жидкость, содержащая около 90 % воды. Количество пода¬
ваемой жидкости - 1 - 3 л в зависимости от мощности и кон¬
структивных особенностей двигателя. Промежуток времени
подачи жидкости в турбокомпрессор - не более 24 час, в воз¬
духоохладитель - не более 48 час работы двигателя. Через 0,5
час после подачи препарата впрыскивают дистиллированную
или питьевую воду в количестве 1 л.
Механические повреждения проточной части. Меха¬
нические повреждения лопаток турбин возникают при по¬
падании в турбину вместе с выпускными газами обломков
поршневых колец, экранных стаканов выхлопных клапанов,
частиц распылителей и др. Стержни защитных решеток (в
выхлопном патрубке перед турбиной) под влиянием пульси¬
рующего потока газов и ударов обломков поршневых колец
и других деталей, нередко заносимых в выхлопной тракт по¬
током воздуха и газов, подвергаются деформации и частично
разрушаются. Часто в решетках застревают отдельные куски
поршневых колец, которые в дальнейшем могут попасть в
турбину и вызвать ее повреждение. Поэтому при осмотре за¬
стрявшие обломки нужно удалять, одновременно проверяя
прочность решетки и особенно затяг стяжных связей.
12.3.	Правила монтажа деталей крепления и послед-
ствия их нарушения.
Аварии судовых двигателей часто происходят в результа¬
те неправильного монтажа деталей крепления, а также из-за
отсутствия контроля за их состоянием во время эксплуата¬
ции двигателя и при профилактических осмотрах его узлов.
134

Детали крепления основных узлов всегда работают в
условиях больших переменных нагрузок. В процессе экс¬
плуатации двигателя, с многократными разборками узлов,
детали крепления изнашиваются и вытягиваются, теряют
свои механические качества из-за усталостных структурных
ишенений в поверхностном слое материала и возникнове¬
ния усталостных трещин. Кроме того, от постоянной ви¬
брации могут отвертываться гайки, разрушаться стопорные
устройства.
При плохой пригонке опорных поверхностей обычно
ношикает значительная вибрация в местах неплотного сое¬
динения, что может привести к обрыву болтов и появлению
грещин в соединительных фланцах. Для надежности соеди¬
нения нельзя устанавливать прокладки под опорные поверх¬
ности таких ответственных деталей остова, как блоки ци¬
линдров, картеры, стойки, отдельные цилиндры. Плотность
соединения этих деталей достигается шабровкой опорных
поверхностей при помощи плиты и краски. Опорные по-
нсрхности должны быть пригнаны так, чтобы по всей длине
соединения собранных в стык, но не скрепленных болтами
поверхностей, не входил щуп толщиной 0,05 мм. Зазор в 0,05
мм и выше должен быть устранен.
Для уплотнения мест соединения частей остова допуска¬
ется покрывать опорные поверхности тонким слоем олифы
или лака. Уплотнительные прокладки разрешается ставить
только в тех соединениях, где скрепляемые детали не под-
нсргаются нагрузкам от давления газов, а только на крышки
картеров, кожух привода распределительного вала, выхлоп¬
ной и всасывающий коллекторы и др.
Под действием переменных нагрузок, даже если они не
превышают предел упругости, соединительные болты вы¬
тягиваются, т.е. в начальный период эксплуатации двига¬
теля плотность соединения нарушается и появляется зазор,
при котором возникают динамические силы, нагружающие
Оолты. При определенных условиях и если нет контроля за
жесткостью соединения, часть болтов может оторваться.
Дополнительные нагрузки на соединительные болты также
135

могут увеличиться при неравномерной их затяжке, что при¬
водит к их вытяжке и обрыву.
Для предупреждения обрыва, особенно в первый период
эксплуатации двигателя, необходим тщательный контроль за
состоянием деталей крепления. При контрольных обжатиях
болтов прорезь в коронке гайки может не совпадать с отвер¬
стием под шплинт, и гайку придется несколько довернуть
или ослабить. Болтовые соединения остова двигателя обыч¬
но не стопорят и можно вовремя обнаружить и устранить их
ослабление.
Ослабленные гайки крепления фундаментной рамы,
установленной на клиньях (крупные двигатели) к судовому
фундаменту надо обжимать, только проверив плотность по¬
садки ослабленного участка рамы на клиньях. При контроль¬
ных обжатиях необходимо тщательно проверять состояние
крепежных деталей. Внешним признаком прогрессирующей
вытяжки является систематическое ослабление гаек, кото¬
рые необходимо заменять.
12.4.	Чрезмерная затяжка шпилек крепления крышек
цилиндров и последствия их нарушения.
К числу характерных аварий судовых двигателей отно¬
сятся обрывы опорных фланцев втулок цилиндров, а ино¬
гда и появление трещин в цилиндровых блоках по причине
чрезмерной или неравномерной затяжки шпилек крепления
крышек цилиндров (Рис.60).
Момент затяжки можно определить по выражению:
Мз = 0,147 К d DVi,
где i - количество шпилек;
d - наружный диаметр резьбы шпилек;
D - средний диаметр опорной поверхности буртика
крышки;
К = 1,2 - 2 - коэффициент затяжки.
Трещины в опорных фланцах втулок или их обрывы объ¬
ясняются тем, что в большинстве конструкций оси симме¬
трии опорного буртика рабочей крышки и посадочной по¬
верхности блока не совпадают.
136

Рис. 60. Схема сил, действующих в опорном фланце втулки рабочего ци-
■шндра:
ii - типовая конструкция; б — конструкция для двигателя NVD - 36 и
NVD -48.
При креплении крышек особое внимание уцеляется по¬
рядку обжатия гаек, что необходимо для их равномерной за¬
тяжки. Гайки необходимо обжимать за три - четыре приема
и попарно по диагонали. Для контроля следует измерять рас¬
стояние между нижней плоскостью цилиндровой крышки и
верхней плоскостью цилиндра. Медную прокладку перед
постановкой на место отжигают. Уплотнительный буртик
крышки и медная прокладка должны лежать в канавке сво¬
бодно, с некоторым зазором.
Наиболее тяжелые последствия вызывает обрыв опорно-
ю фланца втулки, что приводит к разрушению блока, фун¬
даментной рамы и деталей движения. Черезвычайно важно
своевременно обнаружить начавшийся процесс обрыва.
Признаками появления водотечной трещины являются:
поступление воды в рабочую полость цилиндра, обводнение
масла, а также прорыв горячих газов в охлаждающую воду. В
лом случае дефектный цилиндр необходимо вскрыть и про¬
верить состояние втулки и блока в районе посадочного бурта.
Трещины в опорном фланце втулки и в рубашке цилин¬
дра появляются не только вследствие чрезмерной затяжки
крышечных шпилек или неудачной конструкции этого узла,
но и при резком переохлаждении цилиндров и быстром уве¬
личении нагрузки на непрогретый двигатель.
137

12.5.	Обрывы шатунных болтов и их предупреждение.
При осмотрах и ремонтах особое внимание следует об¬
ращать на состояние шатунных болтов, обрыв которых свя¬
зан с тяжелыми авариями двигателей.
К основным причинам обрыва шатунных болтов отно¬
сятся: большие зазоры в мотылевых подшипниках, перегрев
нижней головки шатуна вследствие подплавки подшипни¬
ка, недостаточная или чрезмерная затяжка гайки шатунного
болта, ослабление гайки болта в работающем двигателе, не¬
равномерное прилегание гайки или головки болта к опорной
поверхности головки шатуна (перекос), неплотная посадка
болта в отверстии, чрезмерная овальность мотылевой шей¬
ки, заедание поршня, разнос двигателя.
Перегрев нижней головки шатуна, чрезмерная затяжка,
разнос двигателя или заедание поршня вызывают в шатун¬
ных болтах остаточную деформацию (вытяжку). В результа¬
те нарушается плотность стыка половинок нижней головки
шатуна и появляются ударные нагрузки. Последние возни¬
кают также при больших зазорах в мотылевом подшипнике,
чрезмерной овальности мотылевой шейки и недостаточной
затяжке шатунного болта. Ударная нагрузка на шатунные
болты резко увеличивает в них напряжения растяжения, что
приводит к обрыву болта.
При неравномерном (одностороннем) прилегании гайки
или головки шатунного болта сила, действующая на стер¬
жень, стремится его изогнуть, напряжения в материале болта
значительно возрастают, превышая допустимые. Перекосы
получаются при неудовлетворительной обработке опорных
поверхностей болтов и шатуна или из-за неправильного рас¬
пределения прокладок в разъеме нижней головки шатуна,
перекос бывает из-за неплотной посадки болта в отверстии.
Для предупреждения обрыва шатунных болтов необхо¬
димо:
-	при каждом осмотре полости картера проверять состоя¬
ние стопорных устройств и затяжку гаек шатунных болтов,
обнаруженные дефекты немедленно устранить;
138

-	если гайка затянута недостаточно или частично отвер¬
нулась, проверить, не вытянулся ли шатунный болт, осла¬
бленный шатунный болт снять и проверить его состояние;
-	при каждой разборке мотылевого подшипника тща¬
тельно проверять шатунные болты: состояние резьбы, вы¬
тяжку стержня, наличие в резьбе и на стержне трещин, за¬
боин, надрывов и др. дефектов.
Для обнаружения трещин, надрывов и др. дефектов тща¬
тельно осматривают промытый шатунный болт, особенно
его резьбу и гантели через лупу с 5 - 6 кратным увеличением
при сильном освещении или при помощи магнитной дефек¬
тоскопии. При сборке мотылевого подшипника проверяет¬
ся плотность прилегания поверхностей головки шатуна и
плотность посадки стержня болта в отверстия и необходимо
обеспечить равномерную затяжку гаек. Болты в отверстия
должны входить туго, но без сильных ударов. В каждом ком¬
плекте прокладок разъема шатуна должно быть одинаковое
количество прокладок.
Шатунный болт вместе с гайкой должен быть заменен
при следующих дефектах: вытяжка или повреждение резь¬
бы болта или гайки, остаточная деформация стержня болта,
превышающая допустимый предел или равный ему, трещи¬
ны, забоины, заедания поршней, их значительные задиры,
сильная подплавка мотылевого подшипника, работа двига¬
теля вразнос.
При обрыве болта его нижняя часть стремится выпасть в
картер. Нагрузка полностью передается на второй болт, ниж¬
няя крышка мотылевого подшипника отходит, а второй болт
изгибается и разрывается, затем происходит заклинивание
шатуна между валом и фундаментной рамой или станиной,
что приводит к скручиванию и изгибу вала, разрушению ста¬
нины или фундаментной рамы, изгибу или разрыву шатуна,
разрушению втулки, поршня.
12.6.	Нарушение правил стопорепия крепежных деталей.
Крепежные детали, применяемые для соединения дета¬
лей и узлов двигателя, стопорят устройствами различной
конструкции: контргайки, стопорные фигурные шайбы, пру¬
139

жинящие шайбы, вязальная проволока, стопорные винты,
шплинты. Особенно важно хорошо стопорить резьбовые со¬
единения подвижных деталей, в первую очередь шатунных
болтов. Гайки шатунных болтов обычно стопорят шплинта¬
ми, надежность которого обеспечивается, если шплинт по
диаметру равен отверстию в шплинтуемой резьбовой паре.
У корончатых гаек ширина пазов должна быть равна диа¬
метру шплинта. При нарушении этих требований создаются
условия для перетирания и срезания шплинта, а затем и рас¬
соединения деталей под влиянием вибрации двигателя.
Такие же требования предъявляются к вязальной прово¬
локе при стопорении болтов крепления маховика, шестерни,
фланцевых соединений и др.
Контргайки и стопорные шайбы используют для малоот¬
ветственных соединений неподвижных деталей, т. к. не обе¬
спечивают надежного стопорения при постоянной сильной
вибрации деталей.
Все стопорные детали, за исключением контргаек, можно
использовать только один раз, т. к. вследствие пластической
деформации теряют свои механические качества.
12.7.	Взрывы паров масла в картерах двигателя.
Взрывы паров масла в картерах и ресиверах продувочного
воздуха двигателей по своим последствиям и величине раз¬
рушений относятся к наиболее тяжелым и нередко трагично
заканчивающимся случаям и аварийным повреждениям дви¬
гателей. По данным иностранной печати за 20 лет зарегистри¬
ровано 180 случаев взрывов, погибло более 200 человек.
Наряду с человеческими жертвами взрывы приносят
большой материальный ущерб, помимо двигателей разруша¬
ются механизмы и трубопроводы МО и происходят пожары.
Развитию взрывов паров в картере двигателя всегда пред¬
шествует появление там «горячей точки» (общий или мест¬
ный перегрев из-за ненормальной работы поршня, головного
или мотылевого подшипников, втулки рабочего цилиндра,
сальника и штока поршня, рамового подшипника, подшип¬
ников распределительного вала и валов привода навешен¬
ных механизмов и др).
140

В картере работающего двигателя постоянно находится
смесь воздуха и мелю распыленных частиц масла и при по¬
падании этих частиц на горячую поверхность происходит их
интенсивное испарение с разложением углеводородов масла
на легко воспламеняющиеся продукты окисления - перекиси
и альдегиды. В результате вокруг горячей точки создается мас¬
ляный туман, распространяющийся по всему объему картера.
Концентрация масла в воздухе увеличивается и может достичь
взрывоопасного предела (50 мг масла на 1 л воздуха).
Вторым необходимым условием для воспламенения сме¬
си является достижение ею температуры от 270 до 400 гр.С.
1хли концентрация масла в воздухе достаточно высока (бо¬
гатая смесь), то тепловыделение идет с большой скоростью,
давление газов мгновенно увеличивается до нескольких ат¬
мосфер.
Прорыв газов наружу происходит на участках осто¬
ва двигателя, имеющих наименьшую прочность (закрытия
лючков картера, торцевых стенок двигателя). За волной дав¬
ления следует частичное разрежение и через разрушенную
поверхность в картер врывается атмосферный воздух, снова
образуется взрывоопасная смесь и происходит второй и, как
правило, значительно более мощный взрыв.
Для предотвращения взрывов надо соблюдать следую¬
щие требования:
-	содержать двигатель в хорошем техническом состоя¬
нии, особенно ЦПГ и группы движения, не допускать ра¬
боты двигателя с предельно изношенными цилиндрами и
уплотнительными кольцами, с трещинами в поршнях и пр.;
-	следить за регулировкой двигателя, состоянием топлив¬
ной аппаратуры, системы смазки и охлаждения;
-	не допускать перегрузки двигателя и отдельных его ци¬
линдров;
-	не допускать чрезмерного нагрева масла и его разжи¬
жения топливом;
-	при обнаружении перегрева деталей движения, а также
появления дыма в картере снизить число оборотов и нагруз¬
ку, а если дефект не устраняется - двигатель остановить;
141

-	вскрывать картер не ранее, чем через 15-20 мин. после
его остановки.
Средство предупреждения - установка приборов сигна¬
лизации масляного тумана, которые срабатывают при до¬
стижении концентрации в 1,25 - 2 мг масла на 1 л воздуха.
При поступлении сигнала двигатель необходимо остановить
и дать ему остьггь. Регистр и другие классификационные
общества требуют устанавливать на картерах двигателей на
лючках предохранительные клапаны.
142

Г л ав а 13.
Повышение экономичности судовых энергетических
установок.
13.1.	КПД энергетической установки и пропульсивно-
.'о комплекса.
Для общего представления об экономичности СЭУ вво¬
дятся понятия КПД энергетической установки цу и КПД
иропульсивного комплекса 1/прк, определяемые отношени¬
ем полезной энергии к подведенной. Исходным положени¬
ем является разделение СЭУ по назначению на главные и
испомогательные. Главные дизели обеспечивают движение
судна. Подводимая к ним энергия выражается произведе¬
нием расхода топлива на его теплоту сгорания, т.е. Вга QHra
затраты энергии на главные потребители.
Для транспортных судов характерно также потребление
шсктрической и тепловой энергии на вспомогательные нуж¬
ды: электрическая энергия Ви QHm и тепловая - вспомога¬
тельными котлами Ввк QHBK.
Общие затраты на установку:
Ву Qy = Вга QHIl + BM QM + Ввк QHBK
Расход топлива на установку:
ВУ = ВД + ВЕД + В»К
В оценке КПД собственно энергетической установки у
•псргетический баланс замыкается в контуре МО без учета
преобразования энергии на гребных винтах м влияния внеш¬
ней среды. Следовательно, КПД энергетической установки
равно отношению мощности на винтах к общим затратам
энергии на всю установку:
*7У = Рв З600/Ву QHy.
КПД пропульсивного комплекса:
>/прк = Рб3600/ВгдОнгд,
где Рб - буксировочная мощность
Общую экономичность СЭУ с учетом теплотехнических,
гидродинамических факторов и условных потерь энергии на
испомогательные нужды можно выразить через обобщен¬
ный КПД отношением буксировочной мощности к затратам
143

энергии на установку	= Рб З600/Ву QHy или в виде произ¬
ведения = *1У Ц
Конкретными показателями экономичности установ¬
ки могут служить и удельные расходы топлива на единицу
мощности:
на винтах Ьу = 3600/цу Q = Gy /Рв;
буксировочный в составе пропульсивного комплекса:
Ьу = 3600/т|у QHy = Gy/PB;
буксировочный в составе СЭУ = ЗбОО/ц^щ QHy = Gy/P6.
Анализ экономичности СЭУ сводится к рассмотрению
входящих в КПД сомножителей с точки зрения их абсолют¬
ных значений и связей между ними. Эффективность топли-
воиспользования определяется достигнутыми значениями
КПД главных двигателей, главной передачи, пропульсивно¬
го комплекса, а также возможностями системы утилизации
обеспечить ходовые режимы без затрат энергии на вспомо¬
гательные потребители.
13.2.	Повышение КПД пропульсивного комплекса. Со¬
гласование характеристик двигателя и гребного винта.
Наибольшее влияние на экономичность СЭУ оказывает
КПД пропульсивного комплекса = ти.дЛшдЛ- В последние
годы удалось снизить удельные расходы топлива с 0,22 до
0,17 кг/кВт ч и ниже и достигнуть КПД 50% и выше.
Основными направлениями повышения т]ад являются:
дальнейшее форсирование мощности дизелей наддувом и
повышение КПД турбонагнетателей, создание конструкций,
допускающих рабочий процесс с высокими максимальны¬
ми давлениями сгорания pz, применение длинноходовых и
сверхдлинноходовых дизелей (Рис.61).
Длительное время турбонаддув как средство повышения
мощности при умеренном давлении (ps < 0,2 МПа) не сопро¬
вождался существенным улучшением экономичности дизе¬
лей. Однако с ростом давления наддува и мощности ТК в
изобарных системах удалось снизить потери энергии в трак¬
тах и агрегатах наддува. У современных ТК КПД увеличился
с 55 до 65 - 70%. Воздухоснабжение дизеля обеспечивается
144

при меньшем предварении открытия выпускных органов и
большей степени расширения газов в цилиндре. Снизилась
температура и потери энергии с уходящими газами. Увели¬
чение полезного хода поршня выражается в приращении
площади (заштрихована) нижней части индикаторной диа¬
граммы, т.е. возрастает среднее индикаторное давление р{,
индикаторный Ц; и эффективный це КПД.
Для организации высокоэкономичного рабочего цик¬
ла в новых дизелях используют и традиционные способы
повышения КПД: увеличение максимального давления
сгорания pz и динамичности цикла. Давление pz связано
с давлением ps соотношением pz = ps е" X, - наддув, таким
образом, способствует повышению давления pz. Раньше по
констуктивным соображениям рост pz при наддуве сдержи¬
вался ограничением степени сжатия и степени повышения
давления, что и служило причиной малого изменения цид.
1’ис. 61. Индикаторные диаграммы дизелей МАН — Бурмейстер и Войн
K-GF (1) и K-GF6 (2):
о, Hat — начало выпуска при импульсном и изобарном наддувах.
Повышение давления pz потребовало изменения кон¬
струкции дизеля, особенно ЦПГ, испытывающие большие
тепловые нагрузки. Для снижения температурр, темпера¬
турных перепадов и напряжений введено внутриканальное
охлаждение цилиндровых втулок, крышек, поршней, вы-
145

пускных клапанов, что при увеличенной толщине стенок
позволяет осуществить принцип независимого управления
уровнями механических и тепловых напряжений. Эти изме¬
нения наряду с улучшением подшипниковых узлов и остова
позволили повысить р2 с 7 до 1,7 МПа.
Влияние р2 на экономичность объясняется большой пол¬
нотой расширения газов в цилиндре и уменьшением потерь
теплоты с уходящими газами, увеличение площади индика¬
торной диаграммы в ее верхней части.
Влияние pz на динамичность рабочего цикла использу¬
ют и с целью оптимизации Ье на эксплуатационных режимах
полного хода. В судовых дизелях новых типов специальная
регулировка ТНВД позволяет с уменьшением нагрузки уве¬
личивать угол опережения подачи топлива на 2-3 гр. и обе¬
спечить постоянство давления р2 в диапазоне изменения
мощности от 100 до 75%. Условие pz = const при пониженной
частоте вращения сопровождается повышенной динамично¬
стью рабочего цикла и ведет к снижению Ье на длительных
эксплуатационных режимах, но они ведут к возрастанию ме¬
ханических нагрузок.
Эффект применения длинноходовых дизелей связан с
повышением эффективного КПД дизеля 1]егд и пропульсив¬
ного коэффициента t). МОД традиционно имели отношение
S/D =1,8 - 2,2 и работали непосредственно на винт с ниж¬
ним значением частоты вращения 110 - 120 об/мин. В соот¬
ветствии с этим выбирались характеристики винта: диаметр,
дисковое и шаговое отношение. Но, известно, что КПД винта
увеличивается с увеличением его диаметра и уменьшением
оборотов (50 - 80 об/мин.). Однако простое снижение обо¬
ротов ведет к уменьшению мощности дизеля. Решение было
найдено в увеличении хода поршня S/D, что при сохранении
средней скорости поршня См = Sn/ЗО или рабочего объема
(Vh п) отвечает условию сохранения мощности при пони¬
женной частоте вращения.
При применении винтов большого диаметра и снижен¬
ной частоте вращения увеличивается пропульсивный КПД,
который возрастает в среднем на 0,25% на каждый 1% сни¬
жения частоты вращения.
146

В результате совместного влияния показателей i]cm и q на
КПД пропульсивного комплекса расходы топлива на судах с
длинноходовыми дизелями на 12 - 15% ниже, чем на одно¬
типных судах с дизелями такого же класса, но с обычным
отношением S/D.
Рис. 62. Выбор спецификационной мощности дизеля.
Благоприятное влияние пониженной частоты вращения
на параметры и КПД винта дало возможность пересмотреть
концепцию согласования характеристик винта и дизеля
(Рис.62). Новая концепция расширяет область задаваемых
частот вращения и мощностей дизеля в сторону понижен¬
ных значений. Каждому выбранному в границах области
режиму соответствуют свои значения спецификационных
параметров Ре и п, которые принимаются в качестве 100%
мощности и 100% частоты вращения.
Таким образом, дизель одного и того же типа может удо¬
влетворять заданной скорости и оптимальному расчетному КПД
винта в любой точке области спецификационных режимов.
Контрактная мощность Рек, скорость vK и частота враще¬
ния пк (точка РД) являются исходными параметрами расче¬
та гребного винта и винтовой характеристики 1 при полной
осадке, чистом корпусе и нормальных внешних условиях.
При увеличении сопротивления движения судна (обраста¬
ние корпуса и винта, ветроволновые нагрузки) учитывается
назначение морского запаса мощности (обычно 15%). Утя¬
желенная винтовая характеристика 2.
147

13.3.	Влияние главной передачи на экономичность СЭУ.
Передача мощности главных двигателей на винт характе¬
ризуется своим КПД цпгд = РуРид и таким образом оказывает
влияние на КПД пропульсивного комплекса и КПД установ¬
ки. Выбор типа передачи зависит от типа судна и типа ГД.
Наиболее высокой надежностью и экономичностью облада¬
ют передачи с МОД, где потери на трение в упорном, дейд-
вудном и опорных подшипниках валопровода не превышают
1,5% и цпгд = 0,985 - 0,995. Эта передача также требует мини¬
мальных затрат на обслуживание.
На ролкерах, контейнерах и других судах с ограниченной
осадкой и высотой МО в качестве ГД используют СОД, ра¬
ботающие на винт через понижающий редуктор. Двигатели
с редуктором соединяются через разобщительные муфты, до¬
пускающие работу на парциальных режимах. Потери на тре¬
ние в подшипниках редуктора и зацеплении колес - 2,5 - 3%.
Нашли применение жесткие механические муфты и ги¬
дродинамические муфты скольжения. Жесткая муфта рабо¬
тает без скольжения, мощность дизеля полностью передается
редуктору. В гидродинамической муфте в контуре циркуляции
масла в роторах насоса и турбины возникают гидродинамичк-
ские потери энергии, обуславливающие скольжение валов и
снижение частоты вращения на выходе пвых по сравнению с
частотой вращения на входе пвх. Т.к. муфта передает подво¬
димый момент без изменения, т.е. Мвх = М^, то скольжение
вызывает снижение мощности на выходе Рвых и КПД муфты
определяется отношением частот вращения:
Муф = Рвых/Рвх = М„ых пвых/Мвх пвх = пвых/пвх.
Скольжение муфты S = (пвх - пвых)/пвх = 1 -	также явля¬
ется мерой потерь энергии в муфте и необходимым услови¬
ем ее работы. Без скольжения нет и передачи мощности. На
номинальном режиме гидродинамическая муфта работает со
скольжением S = 2,5 -3% и соответственно ее КПД равно 97
-	97,5%, С учетом потерь в валопроводе, редукторе и муфтах
общие потери в главной гидрозубчатой передаче составля¬
ют 5 - 5,5%, а ее КПД не превышает 95%. В этих передачах
148

усложняется конструкция и возрастают затраты на смазыва¬
ние редуктора, подачу и охлаждение масла, циркулирующе¬
го в насосном и турбинном колесах гидромуфты.
Гидродинамические муфты являются надежным устрой¬
ством сцепления валов дизеля и редукторов и работают
без срыва подводимого момента при скольжении до 100%
включительно. Эти свойства муфты важны для силовых
установок судов ледового плавания. Благодаря скольжению,
достигающему во льдах 30% и более, муфта демфирует ди¬
намические нагрузки на валопровод, редуктор и дизель. Но,
при плавании в свободной воде скольжение 2,5 -3% является
причиной снижения КПД передачи. На судах СА-15 эти по¬
тери устраняются использованием дополнительной жесткой
муфты сцепления, работающей без скольжения на свобод¬
ной воде. Некоторый выигрыш в экономичности СЭУ с ре-
дукторной передачей обеспечивается понижением частоты
вращения гребного винта (45 - 50 об/мин.) и оптимальным
согласованием его характеристик с параметрами двигателя и
корпуса судна.
Для ледоколов и судов ледового плавания обеспечению
высокой маневренности СЭУ наилучшим образом отвечают
электрические передачи постоянного тока. Однако потери
на постоянном токе в главных генераторах, кабелях и греб¬
ных электродвигателях достигают 15 - 20% мощности ГД
и КПД передачи не превышает 85%. С развитием полупро¬
водниковой техники в последние годы в электропередачах
используют двойной род тока: главные генераторы выраба¬
тывают переменный ток, преобразуемый в постоянный для
нитания гребных электродвигателей постоянного тока. КПД
электропередач на двойном токе повышается до 90 - 92%.
I !аконец, применение электронных систем частотного авто¬
матического регулирования мощности гребных электродви¬
гателей позволило полностью перейти на переменный ток,
что существенно понижает стоимость передачи, упрощает
обслуживание и позволяет обеспечить КПД электрических
передач до 94 - 95%.
149

13.4.	Утилизация тепловых потерь дизелей.
В судовых дизельных установках часть теплоты выпуск¬
ных газов ГД обычно отбирается в утилизационном котле и
преобразуется в водяной пар давлением 0,5 -1,0 МПа. В зави¬
симости от степени охлаждения газов и способа использова¬
ния пара различают схемы частичной и глубокой утилизации
теплоты выпускных газов.
Замещение вспомогательного котла утилизационным.
Это наиболее простая схема частичной утилизации. Пар, вы¬
рабатываемый утилизационным котлом во время хода суд¬
на, направляется в системы подогрева топлива, масла, воды,
калориферного, парового отопления и др. нужды. Теплота
выпускных газов ГД преобразуется в энергию пара. В ути¬
лизационном котле происходит обычный теплообмен между
газами и пароводяной смесью. Незначительная часть тепло¬
ты газов 3 - 4% передается через стенки наружной обшивки
котла в атмосферу и КПД котла т|ук = 0,96 - 0,97%.
Утилькотел вводится в действие открытием газовой за¬
слонки и пуском циркуляционного насоса с выходом на ре¬
жим Ре >50%. В этой схеме используется только часть распо¬
лагаемой теплоты газов, поэтому она называется системой
частичной утилизации. Но, на танкерах, судах ледового пла¬
вания, где потребность пара велика, стремятся использовать
всю располагаемую теплоту газов.
Производительность регулируется газовой заслонкой с
байпасным паропроводом или же сбросом излишков пара на
атмосферный конденсатор. Насыщенный пар из утилькотла
направляется в сепаратор пара и далее на общий паропро¬
вод, соединяющий паровой и утилькотел. С переходом ГД на
мощность менее 50% в действие вводится вспомогательный
котел, циркуляционные насосы останавливаются и утилько¬
тел отключается.
При эксплуатации утилькотлы загрязняются со стороны
газов, отложение частиц неполного сгорания топлива и мас¬
ла особенно интенсивно происходит на режимах малого хода.
Возникает опасность возгорания осадков и взрывов паров,
150

отсюда ограничения его работы на малых ходах и целесоо¬
бразность перепуска газа по байпасному газопроводу помимо
котла. Для очистки поверхностей нагрева применяют сажеоб-
дувку влажным паром и сжатым воздухом.
Замещение вспомогательных дизелей утилизационным
турбогенератором. В схемах глубокой утилизации основ¬
ная часть пара, вырабатываемого утилькотлом, использует¬
ся в утилизационной паротурбинной установке. Тепловая
энергия в турбогенераторе преобразуется в электрическую и
расходуется на привод вспомогательных механизмов, осве¬
щения и др. Из-за низкого КПД паросилового цикла требует¬
ся большой расход пара и повышенная производительность
утилькотла.
В ССУ повышенной мощности Ре более 10 тыс. кВт на
режимах полного хода турбогенератор обычно обеспечива¬
ет полностью потребности в электроэнергии, т.е. полностью
чамещает ВДГ.
В системах глубокой утилизации усложняется конструк¬
ция утилькотла и возрастают его габариты. Применяют
прямоугольную компоновку корпуса, в котором размещены
испарительные секции, пароперегреватель и экономайзер.
И схему установки дополнительно входит вакуумный кон¬
денсатор, эжектор, конденсатный насос. Применяется авто¬
матическое регулирование паропроизводительности и ввода
» действие ВДГ при изменении режимов работы. Предусма¬
тривается отбор насыщенного пара на хозяйственно-бытовые
нужды, подогрев ГСМ.
Замещение вспомогательного котла и вспомогательных
дизель-генераторов. Условие полного замещения применя¬
ют в установках большой мощности с относительно малыми
расходами энергии на вспомогательные нужды. Эта схема
усложняется применением трехсекционного воздухоохла¬
дителя (воздушного экономайзера) и вакуумного деаэратора
для лучшего удаления воздуха из питательной воды.
Совместная работа валотурбогенератора с главными
дизелями на винт. В зависимости от типа винта вапотур-
богенератор связан с редуктором главной передачи через
151

обычный редуктор (ВРШ в режиме постоянных оборотов)
или через редуктор с гидростатическим приводом, обеспе¬
чивающим n = coast в области режимов полного хода (при
работе на ВФШ). Таким образом, избыток мощности тур¬
богенератора передается на винт, а ее недостаток, наоборот,
покрывается отбором мощности от главной передачи. При
этом стабилизируется частота вращения турбогенератора и
повышается надежность энергоснабжения на переменных
режимах.
Применение дизелей с турбокомпаудными системами и
валогенераторами. С применением высокоэкономичных ГД
с низкой температурой выпускных газов (250 - 270°С) реа¬
лизация схем глубокой утилизации с турбогенераторами за¬
трудняется. Использование теплоты газов в утилькотле воз¬
можно только для подогрева воды, ГСМ. Электроэнергия во
время хода вырабатывается валогенераторами ГД, а при эф¬
фективных агрегатах наддува часть энергии газов (до 10%)
утилизируется в силовой турбине. Т.е. утилькотел работает
на замещение вспомогательного котла, а утильтурбина отда¬
ет мощность на винт или совместно с валогенератором удо¬
влетворяет потребность установки в электроэнергии.
В последнее время занялись и утилизацией ВДГ, в основ¬
ном для обеспечения теплоснабжения в период стоянки суд¬
на без ввода в действие вспомогательного котла. Но это воз¬
можно на судах с большими энергетическими затратами на
обслуживание груза (рефрижераторные и промысловые), в
которых расходы топлива на ВДГ составляют 20 - 25% от
общих расходов топлива на установку. Теплота выпускных
газов преобразуется в утилькотлах.
13.5.	Располагаемая теплота выпускных газов.
Под располагаемой теплотой выпускных газов понима¬
ется максимальная теплота, которую можно отнять от газов
в утилизационном котле при их охлаждении до минимально
допустимой температуры Тг^, исключающей коррозию по¬
верхностей нагрева (Рис.63). При известном расходе газов
Gr кг/час, общая располагаемая теплота определится разностью
152

энтальпий газа на входе и выходе из котла Qp = Gr (iBX - ц^), а ее
удельное значение, кДж/кг,
Aip = Qp/Gr = IBX-IHbIX,
Для расчета располагаемой теплоты получаем :
1р = Ср(Тг.вх-Тг.вых).
Рис 63. Зависимость точки росы газов от содержания серы в топливе.
Т.е. определение располагаемой теплоты газов сводится
к нахождению температур на входе и выходе. Минимальная
температура на выходе Tr min должна быть выше темпера¬
туры точки росы Ттр из-за недопустимости сернистой кор¬
розии хвостовых поверхностей утилькотла.
Температура точки росы:
Ттр = tk = 273 = 98,5 S,
где tk - температура конденсации водяного пара.
На температуру точки росы влияет влажность воздуха,
наличие в топливе воды и особенно серы.
Значение Trmin = 170 - 175°С и возрастает до 190 - 200°С
при работе ГД на высокосернистом топливе (3 - 4%). Мини¬
мальная температура газов имеет особое значение для утиль¬
котлов в системах глубокой утилизации, имеющих развитые
хвостовые поверхности, в которых велика вероятность кис¬
лотной коррозии.
В котлах без экономайзера условие Trmin > Ттр удовлет¬
воряется выбором рабочего давления пара, температура газа
па выходе:
Тг.ВЬИ1 = ta + 273 + At, + At^,
где tH - температура насыщенного пара при его рабочем
давлении рн;
153

At, - возможное повышение температуры из-за загрязне¬
ния поверхности;
Atgj, - минимальный температуный напор между стенкой
и газом (15-20).
В расчетах обычно принимается At, + At^ > 25 °С.
С повышением давления рн возрастает температура пара
tH, стенки tCT = tH и газа на выходе, эффективность теплооб¬
мена снижается и располагаемая теплота выпускных газов
уменьшается.
Повышение давления (рн = 0,7 -1,0 МПа) пара, подаваемого
в первые ступени турбины, совместно с перегревом его повыша¬
ет КПД турбины, а пониженное давление (рн=0,4 - 0,5 МПа) по¬
зволяет использовать всю располагаемую теплоту газа и тем
самым увеличить мощность турбогенератора и выход пара в
системы подогрева ГСМ и воды.
На значение располагаемой теплоты Ai,, влияет также тем¬
пература газа на входе в утилькотел. На полном ходу: 2- тактныс
дизели с прямоточным газообменом - 300 -350°С, 2-тактные с
контурным газообмене»* 250 - 300°С, 4-такгные 400 - 450°С.
В длинноходовых 2-тактных дизелях tr.BX понижается до
230 - 270°С и возникает проблема использования выпуск¬
ных газов из-за малой располагаемой теплоты.
13.6.	Особенности эксплуатации утилизационных котлов.
На действующих теплоходах эксплуатируются утилькот¬
лы разнообразных типов: газо- и водотрубные, с естествен¬
ной и принудительной циркуляцией, оборудованные полным
или частичным газовым перепуском и без него, с использо¬
ванием котла на жидком топливе в качестве сепаратора пара
и с автономным сепаратором пара.
Регулирование давления пара. В утилькотле давление
пара регулируется с целью: обеспечения заданных параме¬
тров производимого пара, согласования производительности
утилькотла и потребности защиты его от сернокислотной
коррозии. Способы регулирования:
-	сброс излишков пара в конденсатор - наиболее распро¬
страненный и простой. Иногда сброс пара производят в кон¬
154

денсатор турбогенератора или донный танк котельной воды.
Недостатки способа - необходимость установки конденсато¬
ра, расход энергии на прокачивание его охлаждающей водой,
на подачу в котел питательной воды для производства пара,
сбрасываемого в конденсатор, опасность засоления воды в
случае повреждения конденсатора;
-	перепуск газов мимо котла - применяют полный или
частичный перепуск газов. Достоинство - возможность ре¬
гулирования давления пара в широком диапазоне нагрузок,
недостаток - необходимость установки обводного газохода,
газонаправляющих заслонок и системы управления ими;
-	частичное отключение поверхностей нагрева - рас¬
пространенный способ для грубого регулирования паропро-
изводительности утилькотлов с принудительной циркуля¬
цией, поверхность нагрева которых состоит из нескольких
секций. Этот способ часто дополняется сбросом излишков
к конденсатор.
Регулирование уровня воды. Применяют, как правило,
системы стабилизации уровня воды в сепараторах пара, кол¬
лекторах и барабанах, по тем же принципам как и в вспо¬
могательных паровых котлах, т. к . часто вспомогательный
котел используется в качестве сепаратора пара утилысотла.
Регулирование расхода пара. Совместная работа вспомо¬
гательного и утилькотлов характерна для многих эксплуа¬
тационных режимов и практически предусмотрена на всех
судах, где установлены эти котлы (Рис.64). При работе кот¬
лов на общую паровую магистраль распределение нагрузок
между ними и поддержание рабочего давления пара обеспе¬
чивается путем периодического подключения вспомогатель¬
ного котла.
При малом потреблении пара работает утилькотел, дав¬
ление в котором поддерживается штатной системой регули¬
рования (линия ab). С увеличением нагрузки (точка с) при
совместной работе давление пара поддерживается системой
регулирования вспомогательного котла на уровне cd, а по¬
требная паропроизводительность D определяется суммой
I) = Dy + Db.
155

Рис. 64. Совместная работа вспомогательного и утилизационного котлов.
Пожары в утилизационных котлах. Пожары - следствие
отложения на поверхностях нагрева неполного сгорания про¬
дуктов топлива и масла, температура воспламенения которых
140 - 150 °С. Взрывы и пожары в утилькотлах происходили
после длительной работы ГД с пониженной нагрузкой, а затем
на полной нагрузке попадание горящего топлива способно
вызвать воспламенение отложений. Горение углерода проис¬
ходит при очень высокой температуре и вызывает нагревание
труб до температуры превышающей 700 °С, в результате вы¬
горают и расплавляются участки труб и ребра на них, коро¬
бятся кожухи и т.д.
Борьба с пожарами ведется путем уменьшения отложе¬
ний и скопления их в котле, раннего обнаружения пожаров,
разработка методов их тушения и предотвращения разруше¬
ния котла.
Для предотвращения отложения и скопления сажи ско¬
рость движения газов доводят до 12 - 15 м/с, при которых
происходит самообдув поверхности нагрева, важен также
выбор геометрии ребер и шипов для труб.
Вероятность пожара уменьшается путем регулярной
очистки поверхности нагрева со стороны газов и применяют
полный газовый перепуск при работе дизеля на долевых на¬
грузках, а также регулирование подачи цилиндрового масла
в зависимости от нагрузки ГД.
Для обнаружения загорания осадков предусматривается
сигнализация о высокой температуре газов на выходе из кот¬
ла. Развитию высокотемпературного пожара может способ*
156

ствовать недостаточный расход воды, прокачиваемой через
котел. Циркуляционный насос должен работать в течение
нескольких часов после остановки двигателя, пока котел не
охладится до температуры ниже 150 °С. Некоторые фирмы
рекомендуют мокрое хранение котла с постоянно работаю¬
щим циркуляционным насосом.
Для тушения пожаров в утилькотлах используют спосо¬
бы прекращения подвода воздуха к очагу пожара (останов¬
ка двигателя, тушение углекислотой или паром), а также
охлаждение котла. Для охлаждения очага пожара чаще всего
используют холодную воду, т.к. ее испарение требует боль¬
шого количества теплоты.

Глава 14.
Экологические проблемы эксплуатации судовых
энергетических установок.
14.1.	Виды экологически опасных веществ, образую-
щихся при эксплуатации СЭУ.
Как и все другие объекты деятельности человека, мор¬
ские и речные суда являются источником экологической
опасности для окружающей среды и еще на стадии проек¬
тирования должны решаться задачи предотвращения эколо¬
гической опасности судов - недопущения или минимизации
количества веществ, выбрасываемых в окружающую среду.
Прием ГСМ в судовые емкости сопровождается испаре¬
нием легких компонентов в атмосферу. Возможна опасность
загрязнения водной среды ГСМ в виде их разливов. Судовые
танки запаса и другие емкости для ГСМ являются открыты¬
ми системами, находящимися под атмосферным давлением
и поэтому избежать испарения продуктов ГСМ невозможно.
Выброс в атмосферу нефтяных испарений происходит и в
процессе очистки емкостей от отложений, т. е. процесс экс¬
плуатации судов обязательно сопровождается выбросом наи¬
более опасных загрязнений в атмосферу в виде паров ГСМ.
К категории наиболее опасных загрязнителей относятся
также газоообразные вещества, выбрасываемые с выпуск¬
ными газами: окислы азота NOx, образующиеся в цилиндрах
дизеля при температуре выше 1500 °С, окись СО и двуокись
углерода СО, сернистый и серный ангидриды SO и SO, обра¬
зующиеся в результате окисления присутствующей в топливе
серы, продукты неполного сгорания топлива СНх, частицы не
полностью сгоревшего масла, сажи и др.
Образование окислов азота NOx сопровождает рабочий
процесс любой энергетической установки, если температура
этого процесса выше 1500 °С. В этих условиях атомы азота
становятся химически активными из-за потери электронов.
Смесь топлива и воздуха переходит в полуплазменное состоя¬
ние. Одновременно с процессом образования ионизирован¬
ных атомов и молекул идет захват свободных электронов эти¬
ми атомами и молекулами. В конце рабочего процесса поток
158

свободных электронов уходит через стенку камеры сгорания
и создаются условия образования химически активного азота.
Однако в случае интенсификации процесса сгорания и умень¬
шения содержания кислорода образование окислов азота за¬
медляется. Таким образом, для уменьшения содержания в вы¬
пускных газах окислов азота необходимо: создание в камере
сгорания условий, препятствующих интенсификации процес¬
са образования химически активного азота, обеспечение мак¬
симально допустимой интенсификации процесса окисления
углеводородов (топлива) в камере сгорания.
Окись углерода СО образуется в результате неполного
сгорания топлива, т. е. недостаточно эффективное протека-
иие процесса в камере сгорания дизеля.
Образование окиси углерода и окислов азота связаны
между собой прямо пропорционально, т.е, чем больше со¬
держание в выпускных газах окиси углерода, тем больше со¬
держание и окислов азота. Окись углерода при нормальном
рабочем процессе, правильном выборе топлива и хорошем
техническом состоянии дизеля не образуется и в выпускных
газах не присутствует.
Сернистый и серный ангидриды образуются в процес¬
се сгорания топлива, содержащего серу. Окисление серы в
сернистый и серный ангидриды происходит с выделением
теплоты, т.е . они участвуют в выработке полезной энергии
в дизеле. Однако выбрасываемые ангидриды являются опас¬
ными веществами для окружающей среды.
При температуре ниже 110 °С серный ангидрид, соединя¬
ясь с параметрами воды, образует химически активную серную
кислоту H2S04.
Смолисто-твердые вещества не могут полностью окис¬
литься и превращаются в твердые агломераты, выбрасывае¬
мые в виде сажи с выпускными газами.
Двуокись углерода СО является конечным газообразным
веществом, выбрасываемым в составе выпускных газов и
исключить содержание в них двуокиси углерода невозможно
и се опасное воздействие состоит в разрушении озонового
слоя и создание «парникового» эффекта.
159

14.2.	Предотвращение образования экологически опас¬
ных веществ.
Обработка топлив и масел. Одним из путей решения
проблемы является применение присадок к топливам, сни¬
жающих испаряемость последних полностью или до безо¬
пасного уровня. Рекомендуется присадка ЧАС-9 - прозрач¬
ная жидкость желтого цвета, растворима в топливе и не рас¬
творима в воде. Присадка обладает высокими поверхностно
-	активными свойствами, которые затрудняют процесс пере¬
движения легких фракций вверх. Присадка в дизельном то¬
пливе в количестве 0,3% снижает испаряемость в 4 - 5 раз.
Процесс сгорания топлива и работа масла в цилиндрах
дизеля. Экологически опасные вещества - газообразные
(окислы азота, окись и двуокись углерода, сернистый и сер¬
ный ангидриды) и твердые (агломераты неполного сгорания
топлива, нагары и др.) химические вещества выбрасываются
из цилиндров в составе выпускных газов.
Одним из направлений предотвращения образования эко¬
логически опасных веществ является обеспечение его полного
и интенсивного сгорания. Техническое решение: применение
ВТЭ и присадок, улучшающих процесс сгорания.
14.3.	Нейтрализация экологически опасных веществ.
В основу очистки выпускных газов от экологически
опасных веществ положены: создание условий для образо¬
вания в парах воды азотной кислоты (Н О + NOx = HNO ),
нейтрализация азотной кислоты в фильтрующих элементах,
механическая очистка от твердой фазы (сажи). Газ из дизеля
поступает в очистительное устройство, в котором размеще¬
ны: орошающее устройство, нейтрализующие пакеты, цир¬
куляционная система с охладителем и насосом.
Нейтрализация и очистка производится во время работы
дизеля непрерывно.
14.4.	Утилизация отходов топлив и масел на судах.
Эксплуатация дизельных установок сопровождается
накоплением отходов от: очистки топлив от механических
160

примесей и вода, отработавшие масла, очистки масел от
механических примесей и воды. Отходы сепарации могут
быть использованы путем их добавки в топливо для вспо¬
могательных котлов. Это же относится и к отходам масел.
Иногда масла сдаются на берег для регенерации на нефтепе¬
рерабатывающих заводах.
14.5.	Предотвращение вредных выбросов с выпускны¬
ми газами.
При сжигании топлива в судовых дизелях наряду с без¬
вредными газами (кислород, азот и водяной пар) в атмосферу
выбрасываются также экологически вредные вещества. Без¬
вредные или нейтральные (СО) вещества составляют 99,75%
объема отработавших газов, остальные 0,25% включают в
себя окислы азота NOx, серы SOx, окись углерода СО, углево¬
дороды СхНу и частицы (сажа, зола).
Доля окиси азота и серы в отработавших газах дизелей
составляет более 80% объема всех вредных выбросов, по-
>тому снижение эмиссии этих веществ составляет основу
проблемы создания экологически чистых дизелей.
Окись азота образуется в зонах топливного факела с тем¬
пературой 1227 °С. Окислы азота образуются также из-за на¬
личия азота в топливе, который более активен в химических
|)сакциях окисления по сравнению с атмосферным азотом.
Комиссия по защите морской среды при ИМО разрабаты¬
вает международные правила по ограничению допустимых
вредных выбросов с отработавшими газами дизелей.
В настоящее время действующее законодательство
но выбросам морского транспорта имеет местный харак¬
тер. В России с 1983 г. введен государственный стандарт
(ГОСТ 24585-81), ограничивающий выбросы NOx и СО
для судовых, тепловозных и промышленных дизелей:
eNOx = 14-29 г/кВтч,
СО = 10 г/Квтч.
Выбросы Sox обусловлены содержанием серы в топливе.
Снизить этот выброс можно провести снизив содержание
серы в топливе или очистку отработавших газов.
161

Первичные методы снижения эмиссии окислов азота
можно разделить на две группы:
-	требующие изменения конструкции дизеля, реализуе¬
мые при разработке новых дизелей (модернизация систем
впрыска и смесеобразования дизеля, системы турбонаддува,
выбор оптимальных газораспределения, степени сжатия, ча¬
стоты вращения коленчатого вала и др.);
-	не требующие изменения конструкции, реализация ко¬
торых возможна при незначительной модернизации дизеля
(перевод дизеля на работу на ВТЭ, изменение фаз топливо-
подачи, рециркуляция части отработавших газов и др.).
Существенный эффект дает рециркуляция части отрабо¬
тавших газов из выпускной системы на всасывание компрес¬
сора, которая способствует уменьшению кислорода в смеси
газов в цилиндре, возрастает теплоемкость и, как следствие,
уменьшается температура газов в цилиндре при сгорании
топлива, что уменьшает количество окислов азота, образую¬
щихся в цилиндре. Однако перепуск газов ведет к снижению
коэфф. избытка воздуха при сгорании и этот метод допустим
при достаточном запасе по воздуху. При работе на сернистых
топливах, этот способ неприемлем, т.к. в перепускаемых га¬
зах содержится большое количество Sox.
К первичным методам можно отнести также выбор опти¬
мального режима работы дизеля. Так, для судна с ВРШ сниже¬
ние эмиссии окислов азота для малого и среднего хода рекомен¬
дуется проводить при постоянной частоте вращении и изменять
шаг винта. Это позволяет снизить выброс окислов азота на
10	- 20% по сравнению с комбинированным режимом.
Из вторичных методов предлагается селективная катали-
ческая очистка отработавших газов. Газы пропускаются через
реактор, содержащий катализатор. В реактор подается аммиак
и в результате реакции с окислами азота появляются безвред¬
ные продукты - азот и водяной пар. Недостаток - большие
размеры системы и высокая стоимость.
162

Г л ав а 15.
Автоматизированные средства безразборной
технической диагностики дизелей.
Автоматизированные средства и системы позволяют ве¬
сти разносторонний контроль за рабочим процессом и состо¬
янием важнейших узлов и деталей двигателя. Эти средства
иринято называть безразборной технической диагностикой.
В основу систем технической диагностики (СТД) заложе¬
но сравнение фактического состояния параметра с исходным
(эталонным). СТД решают следующие задачи: контроль теку¬
щих параметров и узлов, оценку тенденции изменения этого
состояния, прогнозирование времени отказов определенно-
ю узла. Современные СТД обеспечивают контроль и выда¬
чу данных следующих систем двигателя: воздушный тракт
(воздушные фильтры, ГТН, воздухоохладители), цилиндро-
моршневая группа (рабочий процесс, цилиндровые втулки,
поршневые кольца, цилиндровые крышки), топливоподача
(ТНВД, форсунки). Использование СТД, особенно для диагно¬
стирования рабочего процесса дает значительную экономиче¬
скую эффективность: увеличение периодов между вскрытием
цилиндров, уменьшение расходов на обслуживание и ремонт
(до 25%), уменьшение расхода топлива.
Современные СТД и системы автоматизации ДВС бази¬
руются на микропроцессорной и вычислительной технике.
15.1.	Автоматизированная система контроля пара¬
метров дизеля.
Функциональная схема аппаратуры контроля и регистра¬
ции параметров работы двигателей состоит из следующих
трех элементов (Рис.65):
-	блока питания,
-	первичных источников информации: датчиков давления
(ДЦ) газов в цилиндрах двигателей, устанавливаемых на инди¬
каторные краны всех цилиндров, датчиков хода поршня (Д ХП),
присоединенных к свободному торцу колвала двигателя,
-	вторичных приборов: блока индикации параметров,
блока регистрации режимов (продолжительности работы
163

двигателя на различных нагрузках, количество пусков и из¬
менений режима).
Рис. 65. Функциональная схема контроля и регистрации параме¬
тров работы двигателя:
ДЦ - датчик давления; ДХП - датчик хода поршня; Пк - переклю¬
чатель; Ш, П2 - перемножители; И1,И2 - интеграторы; Т - тум¬
блер. ТЭ - электронный тахометр; ССО - суммирующий счетчик
оборотов; ЭВМ - элемент выдержки импульсов; ЭВВ - элемент
выдержки времени; ЭЛТ - электронный осциллограф; СП - счет¬
чик продолжительности работы; КЗ - электронный коммутатор;
СКИ - счетчик количества изменения нагрузки; ЛЗ-линия задержки; СКИ
- счетчик количества пусков двигателя; РП-реле питания.
Схема расположения датчиков давления (1), температу¬
ры (2,3), степени износа (4), состояния поршневых колец (5).
Система работает следующим образом: первичная инфор¬
мация о текущих значениях давления от датчиков ДД черс»
переключатель Пк и усилитель подается на выход перемно-
164

жителя П, на другой вход которого подается напряжение от
датчика ДХП. Тумблер Пк служит для переключения того
или иного контролируемого цилиндра. Выходное напряже¬
ние перемножителя П проходит через интегратор И, тумблер
Г и подается на стрелочный прибор, показывающий усред¬
нение р за несколько десятков циклов.
Индикация р осуществляется тем же стрелочным прибо¬
ром и достигается подключением его к амплитудному воль¬
тметру АВ при помощи тумблера Т. При выключенной подаче
топлива замеряют р.
Параллельно перемножителю П подключен вход элек¬
тронного тахометра ТЭ, выходное напряжение которого про¬
порционально числу оборотов п. Это напряжение подается
на стрелочный прибор индикации оборотов и на один из вы¬
ходов перемножителя П. Второй вход последнего подклю¬
чен к выходу перемножителя П.
Перемножение сигналов, пропорциональных р{ и п, обе¬
спечивает решение зависимостей:
жк
Pi = 0,5 fp(sin ф + 0.5 X sin 2<p)dcp,
-жк
pi = cp,n,
где p - текущее давление газов в цилиндрах,
Pi и Pj - среднее индикаторное давление и индикаторная
мощность в цилиндре;
-	угол поворота коленчатого вала (от положения порш-
нм в ВМТ) = R/L - отношение радиуса кривошипа к длине
шатуна;
п - частота вращения коленчатого вала;
с - постоянная двигателя, учитывающая его конструк¬
тивные особенности;
к - коэффициент тактности двигателя (к = 1 для 2-такт-
нмх двигателей и к = 2 для 4-тактных двигателей).
Выходное напряжение перемножителя П прходит через ин-
reiparrop И и подается на стрелочный прибор, показывающий
шачение индикаторной мощности Р;. Для точного измерения
оборотов двигателя за эталонную единицу времени (2 мин.)
I	|рсдусмотрен суммирующий счетчик оборотов ССО и элемент
выделения импульсов ЭВИ, включаемый на строго опреде¬
165

ленное время элементом выдержки времени ЭВВ после на¬
жатия кнопки К.
Блок регистрации предназначен для накопления инфор¬
мации о режимах нагрузки. На его счетчиках продолжитель¬
ности работы СП с нарастающим итогом подсчитывается
время работы двигателя.
15.2.	Многофункциональное электроизмерительное
устройство К-748.
Система дает возможность оценить качество рабочего
процесса в цилиндрах, определить равномерность распреде¬
ления нагрузки по цилиндрам и нагрузочный режим дизеля по
среднему индикаторному давлению. С помощью параметров,
измеряемых устройством К-748, можно оценить состояние га¬
зовоздушного тракта дизеля и топливной аппаратуры.
Устройство рассчитано для работы с 2-и4-тактными дизелями
с числом цилиндров до 20, частотой вращения 150 -1500 об/мин.
и максимальным давлением до 16 МПа. Измерения выводятся на
цифровое табло и есть вывод на электронный осциллограф.
15.3.	Система СИЛДЕТ непрерывного контроля пара¬
метров рабочего процесса и состояния ЦПГ.
Разработана шведской компанией АСЕА. Позволяет
определять ре, р,, pz, рс, давление продувочного воздуха, ча¬
стоту вращения двигателя, угол опережения подачи топлива
(Рис.66).
Система состоит из датчиков давления в цилиндрах, им¬
пульсных датчиков положения поршня, мультиплексора, ми¬
кропроцессора, основного процессора, блока отображения и
пульта управления. Датчик давления преобразует давление в
цилиндре изменяющийся аналоговый сигнал. Давление дей¬
ствует через мембрану, что вызывает изменение магнитной
проницаемости и напряжения во вторичной обмотке. Сигнал
передается на мультиплексор. Импульсные датчики 5 уста¬
навливаются на выходном валу двигателя. Первый датчик по¬
дает 1 сигнал, а второй - 40 сигналов за 1 оборот коленчатого
вала. Сигналы идут на мультиплексор 6, который вычисляет
166

положение поршня и передает в блок основного процессора.
1>лок основного процессора 7 производит расчеты по задан¬
ной с пульта управления 3 программе и результаты сообщает
на блок отображения. Среднее индикаторное давление ото¬
бражается на экране осцилографа 1 в форме кривой или на
цифровом дисплее 2.
Рис. 66. Схема системы СИЛДЕТ- МИЛ.
I осциллограф, 2 - цифровой дисплей, 3 - пульт управления, 4 - датчик
(kтления, 5 - импульсный датчик положения поршня, б - мультиплика¬
тор, 7 - микропроцессор.
Рис. 67. Схема расположения датчиков.
/ датчик давления, 2,3- датчик температуры, 4 - датчик степени из¬
носа, 5 - датчик состояния поршневых колец.

Непрерывный контроль за состоянием ЦПГ достигается
измерением температуры втулки на ее рабочей поверхности
и глубине, определением степени износа втулки, а также па¬
раметров, характеризующих состояние поршневых колец
(Рис.67). Чрезмерное повышение температуры на поверх¬
ности втулки и на некоторой ее глубине (10-12 мм) может
быть следствием ухудшения смазки цилиндра, что приводит
к интенсивному износу или задирам, поломкам поршневых
колец, нарушениям режима водяного охлаждения цилиндра.
Температура измеряется термопарой, допускаемый износ ко¬
торой составляет 3 мм. Значение температуры отражается на
панели цифровой индексации. Если отклонение температу¬
ры достигнет допустимый предел, регистрируется импульс
задирообразования и сигнал подается на систему аварийно¬
предупредительной сигнализации.
Степень износа втулки определяется с помощью рези¬
сторного датчика 4, устанавливаемого заподлицо с поверх¬
ностью втулки в месте предполагаемого наибольшего из¬
носа. Датчик изнашивается с той же интенсивностью, что и
поверхность втулки. По мере износа резисторного элемента
его сопротивление изменяется, вследствие чего изменяется
и ток, протекающий через резистор. Показания в микроме¬
трах отображаются блоком цифровой индикации. Состояние
(износ, поломка или заедание) поршневых колец контроли¬
руется с помощью индуктивного датчика 5, который монти¬
руется во втулке цилиндра. При перемещении поршневого
кольца относительно датчика изменяется магнитное поле и
на выходе датчика возникает импульсный сигнал, амплитуда
которого обратно пропорциональна зазору между кольцом и
втулкой. Сигнал выводится на экран осциллографа, форма
которого позволяет судить о состоянии поршневого кольца.
Если кольцо изношено или его заело, амплитуда импульса
уменьшается. Своеобразную форму имеет импульс, если в
поле датчика попадает замок кольца или кольцо выкрошено
(выщерблено). Форма импульсов сравнивается с эталонной
осциллограммой.
168

15.4.	Электронное управление двигателями.
Электронное управление позволяет автоматизировать
процессы управления и контроля двигателей, повысить их
жономичность и надежность и улучшить чистоту выхлопа.
Система электронного управления включает микропроцес¬
сор с программным обеспечением, позволяющий решить
комплекс задач по управлению двигателем.
Микропроцессор выполняет функции:
-	электронного регулятора скорости(скоростной и нагру¬
зочный режим);
-	управления подачи топлива в соответствии с заданным
режимом;
~ фиксирования и мониторинга параметров двигателя и
сю систем;
-	аварийно-предупредительной сигнализации, при необ¬
ходимости сбрасывание оборотов или остановку двигателя;
-	вне зависимости от срока давности фиксирование в па¬
мяти процессора всех нарушений в работе двигателя;
-	диагностика двигателя по известным кодам с помощью
компьютера.

Г л а в а 16.
Топливная аппаратура судовых дизелей.
16.1.	Назначение и основные требования.
Топливная система дизеля состоит из насоса высокого
давления (ТНВД) и форсунки, соединенных между собой
нагнетательным трубопроводом, которая должна обеспечить
процесс сгорания топлива, от которого в большой степени
зависят энергетические, эксплуатационные и экономические
показатели работы двигателя.
Основным назначением топливной системы (системы
впрыска) дизеля является:
-	дозирование цикловой подачи топлива;
-	своевременный вприск отмеренной порции топлива;
-	качественное распиливание топлива в рабочем цилиндре.
Подача точно отмеренной порции топлива в цилиндр
двигателя в соответствии с его нагрузкой - одна из главных
функций топливной системы. Величина цикловой подачи со¬
ставляет 30 - 40 грамм для МОД и несколько сотых грамма
для быстроходных дизелей малой мощности. На холостом
ходу цикловая подача составляет 1/5 -1/10 от номинальной.
Процесс сгорания можно разбить на четыре периода:
подготовительный, воспламенения и начального горения,
основного горения, догорания (Рис. 68).
Рис. 68. Индикаторная диаграмма и осциллограмма процесса впрыска топша;
I — давление газов в цилиндре двигателя; 2 — давление топлива у насоса;
3 — давление топлива в форсунке; 4 - подъем иглы форсунки.
170

Первый период - период задержки самовоспламенения
т, - соответствует времени от момента начала подачи топлива
(точка d) до момента отрыва линии сгорания от линии сжа¬
тия (точка с1). В этот период происходят подготовительные
физико-химические процессы, необходимые для самовос¬
пламенения топлива. На этот период влияют многие факторы,
п том числе зависящие от конструкции и регулирования то¬
пливной аппаратуры: тонкость распыливания топлива, равно¬
мерное распределение факелов топлива в камере сгорания, а
также начало и количество подаваемого топлива.
Второй период - период воспламенения и начально¬
го горения - занимает время от начала видимого сгорания
(точка с) до момента достижения максимального давления
(точка z). В этот период продолжается интенсивный впрыск
соплива, но в процессе сгорания в основном участвует доля
цикловой подачи, впрыскнутая за первый период. Процесс
сгорания во второй период носит взрывной характер и опре¬
деляет динамичность рабочего процесса, определяемая сте¬
пенью повышения давления и величинами средней и макси¬
мальной скоростью нарастания давления газов.
pz' - максимальное давление сгорания;
= pz‘ / рс‘ рс‘ - давление в момент начала видимого сго¬
рания.
Средняя скорость нарастания давления к углу поворота
коленчатого вала Ж:
(Др/А<р)ср = (р2‘ + рс')/(<рс + ф,).
Степень повышения давления и средняя скорость нараста¬
ния давления в основном зависят от количества топлива, по¬
данного в цилиндр за период задержки самовоспламенения.
Одним из наиболее важных параметров, определяющих
плияние характеристики подачи топлива на процесс сгора¬
ния, является фактор динамичности:
qt - количество топлива, поданное за время т.;
°т= ЧУЧц Чц- цикловая подача.
Скорость нарастания давления определяет плавность
процесса сгорания: при малой скорости двигатель работает
мягко, без стуков, а при большой скорости - жестко со стука¬
171

ми, что вызывает выкрашивание подшипников и х приводит
к уменьшению моторесурса двигателя.
Третий период - период основного горения - время от
момента достижения максимального давления рг до момен¬
та достижения максимальной температуры газа, условно
обозначенной точкой г’. В этот период полностью сгорает
топливо, поданное за второй период и частично сгорает то¬
пливо, поданное в третьем периоде. Из-за уменьшения коэф.
избытка воздуха в третьем периоде важное значение приоб¬
ретает качество распыливания и дальнобойность струи то¬
плива, которые можно повысить увеличением давления то¬
плива перед сопловыми отверстиями.
Четвертый период - период замедленного горения или
догорания - продолжается от момента достижения макси¬
мальной температуры газов в цилиндре до конца процесса
сгорания. Этот период должен быть по возможности коро¬
че, т.к. выделяемое при этом тепло используется с малой
эффективностью. Необходимо обеспечить быструю отсеч¬
ку подачи.
Важное значение при организации рабочего процесса
имеют фазы (начало и конец) подачи топлива в цилиндр на
всех режимах работы дизеля. Ранняя подача топлива приво¬
дит к повышению скорости нарастания давления и макси¬
мального давления сгорания, что снижает надежность рабо¬
ты двигателя и его моторесурс. Поздняя подача уменьшает
скорость нарастания давления и максимальное давление
сгорания, но при этом падает экономичность двигателя, т.к.
сгорание в значительной мере происходит в процессе рас¬
ширения.
В организации процесса сгорания большую роль играют
не только закон и фазы подачи топлива в цилиндр, но и под¬
готовительные процессы, связанные со смесеобразованием
-	распределение топлива по объему камеры сгорания (рас¬
положение, количество и форма топливных факелов). Давле¬
ние топлива перед сопловыми отверстиями, форма и размер
сопловых отверстий, а также их состояние во время эксплуа¬
тации (степень износа и закоксования).
172

Топливная система должна обеспечивать качественное
риспыливание топлива на всех режимах, в том числе на ма¬
лых оборотах, т.к. это обычно режимы швартовок или про¬
хода судном узкостей и фарватеров.
16.2.	Принцип действия ТНВД и способы регулирова¬
ния цикловой подачи топлива.
ТНВД подает топливо в цилиндр только на определен¬
ной части хода плунжера. На остальной части топливо пе¬
репускается в приемную полость насоса. Ход плунжера, в
течение которого происходит подача топлива к форсунке,
называют активным ходом. Устройство, перепускающее
топливо в приемную полость насоса, называют отсечным.
М клапанных насосах для перепуска топлива устанавлива¬
ют отсечной и перепускной клапаны. В насосах золотни¬
кового типа перепускное окно находится во втулке и от¬
крывается отсечной кромкой плунжера-золотника. ТНВД
конструктивно изготавливают с регулированием количе¬
ства подаваемого топлива изменением момента начала по¬
дачи, изменением момента конца подачи или изменением
начала и конца подачи. В ТНВД с регулированием начала
нодачи при изменении количества подаваемого топлива
антоматически изменяется угол опережения подачи то¬
плива. В ТНВД с регулированием конца подачи при из¬
менении цикловой подачи, угол опережения впрыска то¬
плива не изменяется.
В СОД и ВОД , работающих на винт, ТНВД с регули¬
рованием начала подачи обеспечивает мягкую работу на
нсех режимах за счет автоматического уменьшения угла
опережения подачи топлива при уменьшении частоты
«ращения.
В МОД, работающих с малым углом опережения по¬
дачи топлива, на режимах малого и среднего хода насосы
с регулированием количества подаваемого топлива за счет
п шенения начала подачи, начинают подавать топливо за
ПМТ, что приводит к снижению экономичности цикла. В
конце подачи скорость плунжера близка к нулю, поэтому
173

конец впрыска вялый с неудовлетворительным распили¬
ванием топлива.
Для дизельгенераторов, работающих с постоянной ча¬
стотой вращения, наиболее пригодны ТНВД с регулирова¬
нием конца подачи, у которых угол опережения впрыска
топлива остается постоянным на всех режимах.
Работа ТНВД клапанного типа с регулированием нача¬
ла подачи (Рис.69). Активный ход плунжера начинается с
момента посадки перепускного клапана 21 на гнездо, когда
правый конец рычага 26, опускаясь, перестанет нажимать на
толкатель 25. С этого момента топливо будет сжиматься в
рабочей полости насоса, откроет нагнетательный клапан 18
и по трубопроводу 16 поступит к форсунке. Подача топлива
будет продолжаться до выхода ролика на вершину кулачко¬
вой шайбы. Следовательно, активный ход плунжера в этих
ТНВД происходит от момента посадки перепускного клапа¬
на на гнездо до прихода плунжера насоса в ВМТ.
Наполнение рабочей полости ТНВД топливом происхо¬
дит при движении плунжера вниз, под действием пружины
11, когда ролик скатывается с кулачка. В начале всасываю¬
щего хода клапан 21 откроется давлением топлива, поступа¬
ющего из трубы 20, т.к. в начале хода между штоком клапана
21 и толкателем 22 есть зазор. При дальнейшем опускании
плунжера зазор исчезнет и толкатель будет поддерживать
клапан в верхнем положении, т.е. вначале клапан 21 рабо¬
тает как автоматический, а затем как управляемый. Количе¬
ство топлива, подаваемое насосом за одну подачу, зависит от
продолжительности активного хода плунжера. Чем раньше
сядет на гнездо клапан 21, тем больше будет активный ход
плунжера, тем больше топлива будет подано в цилиндр.
Производительность всех насосов одновременно изменя¬
ется с помощью общей тяги и эксцентрика 27. При этом под¬
нимается или опускается правый конец рычага 26 и тем самым
изменяется момент посадки клапана 21 на гнездо. Произво¬
дительность одного насоса регулируется изменением длины
толкателя 25 с помощью регулировочного винта 24. При удли-
174

пении толкателя клапан 21 садится на гнездо позже, полезный
ход плунжера уменьшается и уменьшается цикловая подана
юплива, при этом автоматически уменьшается угол опереже¬
ния. При необходимости изменить только угол опережения по¬
дачи топлива, без изменения цикловой подачи, поворачивают
кулачковую шайбу. Если повернуть кулачковую шайбу на валу
и сторону вращения вала, то угол опережения увеличится, т.к.
кулачок раньше набежит на ролик толкателя ТНВД. Для умень¬
шения угла опережения подачи топлива кулачковую шайбу
надо повернуть против хода.
5
1*ис. 69. Схема топливного насоса высокого давления с регулированием
начала подачи топлива.

Рис. 70. Схема топливного насоса золотникового типа.
1 — кулачковая шайба; 2—ролик толкателя; 3 — толкатель; 4 — корпус
толкателя; 5 — тарелка пружины; 6 — пятка пружины; 7 — пружина;
8 — нижний корпус насоса; 9 — поворотная втулка; 10 — зубчатая реи
ка; 11 — стопорный болт; 12 — плунжерное пространство; 13 — капни
подвода топлива; 14 — окно во втулке; 15 — гнездо клапана; 16 — корпус
клапана: 17 — штуцер; 18 — трубка высокого давления; 19 — пружина
клапана; 20 — нагнетательный клапан; 21 — корпус насоса; 22 — втулка
плунжера; 23 — впускное окно; 24 — пробка; 25, 26 — винтовые канавки:
27— плунжер; 28 — крестовина плунжера; 29 — отверстие в рычаге <)лм
ручной прокачки; 30—ось рычага; 31 — рычаг для ручной прокачки; 32
распределительный вал; 33 — шпонка; 34 — нижняя половина кулачковой
шайбы; 35 — шпилька; 36 — верхняя половина кулачковой шайбы; 37
сухарь; 38 — кулачковая шайба переднего хода; 39 — кулачковая шайба
заднего хода.
На графике кривая 1-5 изображает изменение хода
плунжера ТНВД в зависимости от угла поворота коленчато¬
го вала. В процессе регулирования Ьц ее начало может со¬
ответствовать точкам 2, 3,4, а конец не изменяется и всегда
176

находится в точке 5. Полный ход плунжера равен высоте ор¬
динаты 5-6. Полезный ход плунжера при различных подачах
соответственно равен высоте ординат ha2, ha3, ha4.
Кривая 1-5 показывает изменение скорости плунжера
и зависимости от угла ПКВ. Начало подачи (точки2, 3,4) про¬
исходит при достаточной скорости плунжера, в конце подачи
( точка 5) скорость равна нулю, что снижает качество распыли-
нания.
16.3.	ТНВД клапанного типа с регулированием подачи
топлива за счет изменения начала и конца подачи.
Отличается наличием двух клапанов всасывающего 12
н отсечного 13, которые приводятся в действие от рыча¬
га 18. Толкатели клапанов расположены по обе стороны от
оси качания рычага, при положении ролика 2, толкателя 3
на цилиндрической части кулачковой шайбы правый конец
рычага находится в верхнем положении и через открытый
исасывающий клапан 12 продолжается заполнение топли-
ном надплунжерного пространства насоса. Клапан 13 в это
ирсмя закрыт. При набегании кулачковой шайбы на ролик
толкателя, правый конец рычага 18 начнет опускаться и
пружина 11 опускает клапан 12. Подача топлива начнется
и момент посадки клапана 12 на гнездо. По мере подъема
плунжера 6 и поворота рычага 18 будет уменьшаться зазор
между шпинделем 17 и штоком клапана 13. В момент от¬
крытия отсечного клапана 13 прекратится подача топлива,
н оно из надплунжерного пространства станет перетекать в
отсечную полость насоса. В момент отсечки скорость плун¬
жера достаточно высокая, что обеспечивает хорошее распы-
ишшние топлива в конце впрыска.
Угол опережения подачи регулируют поворотом кулач¬
ковой шайбы: по ходу - угол увеличивают, против хода -
уменьшают. Цикловую подачу у всех насосов изменяют по¬
поротом эксцентрикового валика 19.
Если при повороте эксцентрикового валика рычаг 18
поднимается, то цикловая подача уменьшается за счет более
поздней посадки на гнездо клапана 12 и более раннего от¬
177

крытия клапана 13. Угол опережения подачи при этом умень¬
шается. Регулировочным винтом 15 можно регулировать Ьа
одного насоса с одновременным изменением угла опереже¬
ния. Такой же регулировочный винт толкателя клапана 13
позволяет изменять Ьц за счет изменения конца подачи.
Рис. 71. Топливный насос клапанного типа с комбинированным регулиро¬
ванием подачи топлива двигателя фирмы «Зульцер» МН-42:
1 — кулачковая шайба; 2 — ролик толкателя; 3 — толкатель; 4 — корпус
привода насоса; 5,9,11,14—пружины; б—плунжер; 7—втулка; 8—нагне¬
тательный клапан; 10—пробка; 12 — всасывающим клапан; 13 — отсечной
клапан; 15 —болт регулировочный; 16 — контргайка; 17 — шпиндель тол¬
кателя клапана; 18 —рычаг регулировочный; 19 — эксцентриковый валик.
178

16.4.	Топливные насосы золотникового типа.
В этих насосах регулирование цикловой подачи осущест¬
вляется с помощью плунжера-золотника (Рис.70). Для регули¬
рования цикловой подачи на наружной поверхности плунже¬
ра в верхней части отфрезерованы две наклонные канавки 25,
26. Осевыми и радиальными сверлениями винтовые канавки
соединены с надплунжерным пространством. Канавка 25 - ра¬
бочая. Вторая - 26 - служит для разгрузки плунжера от боко¬
вых усилий. Топливо заполняется через окно 23 во втулке. Для
регулирования Ьц необходимо поворачивать плунжер. Поворот
осуществляется рейкой 10 и поворотной втулкой 9 с зубчатым
венцом. Плунжер приводится в действие от кулачной шайбы 1,
закрепленной на распределительном валу 32.
Рис.72. Схема плунжеров топливных насосов золотникового типа: а — с
регулированием по концу подачи; б — с регулированием по началу подачи;
в — со смешанным регулированием.
Начало подачи насоса всегда происходит в точке 1, конец
подачи - в точках 2, 3, 4. Полезные ходы плунжера при раз¬
личных Ьц равны ha2, ha,, ha4.
Кривая а’-2’-3’-4’-5’ показывает изменение скорости
плунжера. Точка 1 ’ - начало подачи топлива, точки 2’, 3’, 4’ -
конец подачи. Все порции топлива подаются насосом при вы¬
соких скоростях плунжера, что способствует хорошему рас¬
пиливанию топлива.
Золотниковые ТНВД для высокооборотных двигателей
выполняют блочного типа. Отдельные насосные элементы
устанавливают в одном корпусе. По конструкции ТНВД зо¬
лотникового типа проще, чем клапанные (Рис.72). Наличие
только одного нагнетательного клапана делает их надежны¬
179

ми в эксплуатации. Недостатки - меньшая равномерность
подачи топлива по цилиндрам на режимах, отличных от но¬
минального, т.к малейшая неточность в обработке винтовой
отсечной кромки плунжеров приводит к различным актив¬
ным ходам плунжера.
16.5.	Автоматическое управление углом опережения
подачи топлива.
Примером может служить система изменения начала по¬
дачи топлива, как функции величины подачи, осуществляе¬
мая косыми кромками верхнего торца плунжера ТНВД.
В качестве широко используемых систем автоматическо¬
го управления может быть рассмотрена система VIT (Vari¬
able Injection Timing), которая по заданной программе мо¬
жет изменять угол опережения и продолжительность топли-
воподачи дизеля с топливными насосами плунжерного типа
(Рис.73).
Рис. 73. Автоматическое управление углом подачи.
Плунжер имеет две пары симметрично расположенных
регулирующих кромок и, соответственно, два рабочих окна
во втулке. Верхняя кромка ABC формирует характеристику
начала подачи топлива, а нижняя DE - характеристику конца
подачи. Расстояние между кромками по вертикали определя¬
ет активный ход плунжера. Для повышения экономичности,
с поворотом плунжера на уменьшение активного хода, верх*
няя кромка сначала поднимается, угол начала подачи растет
(участок С), затем остается на одном уровне (участок В), к
на средних и малых нагрузках кромка опускается, уменьшая
угол начала подачи (участок А). Такое управление началом
подачи топлива обуславливает снижение Ье при pmax = const,
180

При таком профиле плунжера выбросы оксида азота бу¬
дут увеличены, т.к. большее количество топлива будет сго¬
рать в фазе кинетического сгорания. С уменьшением нагруз¬
ки судового дизеля удельные выбросы, как правило, растут.
Для снижения выбросов оксидов азота на частичных на¬
грузках, может быть использован профиль, показанный пун¬
ктирной линией, позволяющей уменьшить угол опережения
при уменьшении частоты вращения (при работе дизеля по
винтовой характеристике). При этом экономичность на этих
режимах может несколько ухудшиться.
16.6.	Износы и повреждения ТНВД.
Износу подвергаются плунжерные пары, клапаны насо¬
сов, стенки отсечных каналов. Причина - истирание трущих¬
ся поверхностей, абразивный износ, вызванный попаданием
механических частиц в рабочий зазор пары, коррозионный
износ от действия сернистых соединений и морской воды,
гидроэрозия и кавитация.
Местный износ проявляется в виде истирания отдель¬
ных участков поверхностей плунжерной пары, почернения
и сыпи на рабочих поверхностях. Износ сопровождается
нмкрашиванием отсечных кромок плунжеров ТНВД золот¬
никового типа. В результате всех видов износа нарушается
плотность плунжерных пар и клапанов, увеличивается не¬
равномерность цикловых подач ТНВД по отдельным ци¬
линдрам, что приводит к неравномерной нагрузке рабочих
цилиндров.
16.7.	Проверка герметичности.
Износ деталей топливного насоса приводит прежде все¬
го к нарушению его плотности. Потеря герметичности мо¬
жет произойти вследствие пропусков в плунжерных парах,
соединениях (штуцерах, фланцах и т.д.) и в местах посадки
шулок и гнезд, клапанов.
Наибольшее внимание следует уделять состоянию плун¬
жерных пар (плунжера и втулки) и клапанных пар (седла и
клапана). Зазор в плунжерных парах равен 0,0015 - 0,003
181

мм. При большем зазоре значительно увеличивается утечка
топлива. Величина эллиптичности плунжера и уменьшение
его диаметра - 0,01 мм, конусности - 0,008 мм. Износ на¬
гнетательного клапана приводит к увеличению зазора между
разгрузочным пояском и отверстием седла, что искажает
процесс впрыска топлива. ТНВД опрессовывают на двига¬
теле, провернув двигатель так, чтобы ролик топливного на¬
соса не касался кулачной шайбы, на нагнетательный штуцер
устанавливают манометр и прокачивают до давления 200
бар. Насос должен сохранить это давление (15-20 сек. для
новых плунжерных пар и 5-7 сек. для старых).
При нарушении герметичности насоса следует проверить
плотность посадки втулки в корпусе насоса, нагнетательного
клапана и пары плунжер - втулка. Если не удается устранить
неплотность посадки втулки поджатием нажимной гайки,
насос надо разобрать и торец втулки притереть. Плотность
нагнетательных (а также впускных) клапанов проверяют с
помощью керосина. Плотность плунжерных пар проверяют
в специальном приспособлении путем опрессовки кероси¬
ном на давление 600 бар. Разность в плотности пар установ¬
ленных на дизеле не должна превышать 15 % для новых пар
и 20% для изношенных.
16.8.	Проверка и регулировка зазора между роликом
привода и цилиндрической частью кулачной шайбы.
Величина зазора под роликом оказывает влияние на мо¬
мент его набегания на рабочий профиль кулачка, кроме того,
отсутствие зазора приводит к повреждению кулачной шайбы
и ролика.
Величина зазора обычно составляет 0,15 - 0,5 мм и заме¬
ряется щупом. В большинстве случаев зазор регулируют при
помощи нажимного болта, имеющегося в корпусе насоса.
16.9.	Проверка и установка нулевой подачи ТНВД.
Цель регулирования топливного насоса - получить одно¬
временное выключение всех насосов при остановке двигате¬
ля. Для надежной остановки дизеля привод ручного управле-
182

н ия насосом должен иметь некоторый свободный ход в сто¬
рону уменьшения подачи. Для гарантии нулевое положение
устанавливают несколько раньше - на одно -два деления до
нулевого положения рукоятки.
Нулевую подачу насоса с регулированием начала подачи
устанавливают: коленчатый вал устанавливают в положение,
при котором ролик проверяемого насоса будет находиться
на вершине кулачной шайбы, т.е. плунжер насоса займет
крайнее верхнее положение (конец подачи). Затем привод
ручного управления насосом ставят на 1-2 деление от нуля.
В таком положении насос не должен подавать топливо, т.е.
между нижней направляющей частью впускного клапана и
штоком не должно быть зазора. Если это не так, то регулиро¬
вочным болтом устраняют зазор.
Нулевое положение для насосов с регулированием по
концу подачи: вынув нагнетательный клапан, ставят привод
управления на полную нагрузку и прокачивают насос до пол¬
ного удаления воздуха. Ставят заглушку на нагнетательный
клапан. Рычаг управления насосом переводят на 1/4 нагрузки
и создают давление ручной прокачкой. Привод управления
насосом медленно переводят на меньшую нагрузку, наблю¬
дая при этом за моментом срыва. В момент срыва (момент
открытия отсечного клапана) измеряют величину свободно¬
го хода до нулевого деления шкалы. При отсутствии свобод¬
ного хода насос регулируют, чтобы стрелка указателя стояла
между нулевым и первым делением шкалы. Между роликом
и кулачком устанавливают зазор (0,15 - 0,5 мм).
16.10.	Проверка и регулирование распределения топли¬
ва между отдельными цилиндрами.
Неравномерная нагрузка цилиндров приводит к тому,
что уменьшается мощность дизеля, перегружаются отдель¬
ные цилиндры, повышается расход топлива и ухудшаются
условия работы, которые могут привести к преждевремен¬
ному выходу дизеля из строя. Равномерная подача топлива
по отдельным цилиндрам определяется работой не только
топливного насоса, но и форсунки. Равномерное распреде¬
183

ление мощности по цилиндрам обеспечивается одинаковы¬
ми порциями впрыскиваемого топлива (цикловой подачи).
Производительность блочных многоплунжерных насосов
регулируют на стенде. Топливные насосы судовых дизелей
проверяют непосредственно на дизеле.
Рычаг управления насосом устанавливают на полную пода¬
чу, отсоединяют от насоса нагнетательную трубку, удаляют из
насоса воздух, прокачкой насоса собирают в мензурку 10-15
полных подач топлива из каждого насоса. После отстоя в тече¬
ние 10 -15 мин. определяют средний объем топлива, поданно¬
го за один ход плунжера.
Отклонение не должно быть более 2,5 %. При большем
отклонении насосы необходимо регулировать.
16.11.	Форсунки.
В настоящее время используют закрытые форсунки, у
которых выходное отверстие в момент прекращения подачи
топлива в цилиндр закрывается иглой.
Важной деталью форсунки является ее распиливающее
устройство-распылитель (Рис.74). Распылитель изготавлива¬
ют многодырчатыми, однодырчатыми и штифтовыми, причем
штифт может быть коническим или цилиндрическим. Углы
запорного конуса клапанного распылителя делают равными
60, 90 или 180 градусов. Наиболее распространены распыли¬
тель с углом запорного конуса 60 гр. Каждая форсунка имеет
строго определенное регулирование давления впрыска, опре¬
деленное количество и диаметр выходных отверстий, что обе¬
спечивает впрыскиваемой струе топлива необходимую форму,
направление, скорость, диаметр капель и т.п.
Количество распыленного топлива зависит от давления
впрыска, регулируемого соответствующим натяжением пру¬
жины. Открытие иглы форсунки при меньшем давлении, чем
это установлено заводом-строителем, вызывает плохое распи¬
ливание топлива и чрезмерный его расход. Повышенное дав¬
ление может привести к попаданию топлива на стенки камеры
сгорания и неполного его сгорания. Кроме того, при этом уве¬
личивается количество топлива, подаваемого в цилиндр.
184

Однородность и степень распиливания топлива влияют
на время задержки воспламенения, так как чем больше диа¬
метр капель, тем больше времени требуется на их нагрев и
подготовку к самовоспламенению. При плохом распылива-
нии топлива дизель плохо запускается, а при работе дымит,
т.е. происходит повышенное нагарообразование.
Рис. 74. Распылители закрытых форсунок:
а — клапанный многодырчатый; б — клапанный однодырчатый; в
штифтовый конический; г — клапанный многодырчатый с плоской
иглой.
В случае подтекания форсунки, часть топлива, попадая в
цилиндр, не распыливается, что способствует отложению на¬
гара на соплодержателе и в камере сгорания. Причины подте¬
кания форсунки: отсутствие должного уплотнения запорного
конуса иглы, заедание (зависание) иглы в ее направляющей,
часто вызванный механическими примесями, попавшими
вместе с топливом, нарушение регулировки пружины форсун¬
ки и герметичности нагнетательного клапана ТНВД.
При зависании иглы в открытом положении закрытая
форсунка работает как открытая. В этом случае цилиндр
двигателя дымит, не развивает полной мощности, а при на¬
личии в ТНВД негерметичного клапана возможно прекраще¬
ние подачи топлива всеми форсунками из-за попадания газа
из камеры сгорания в насос и систему топливоподачи.
Причиной неудовлетворительной работы дизеля может
быть засорение сопловых отверстий форсунки, из-за плохой
очистки топлива или неплотности посадки иглы, что приво¬
дит к подтеканию топлива с образованием нагара на конце¬
вой части сопла.
185

Засорение форсунки во время работы обнаруживается
по усиленным ударам и нагреванию трубки высокого давле¬
ния, а также по понижению температуры выпускных газов и
максимального давления сгорания. Работа с неисправными
форсунками может привести к перегреву ТНВД и разрыву
нагнетательного трубопровода.
Форсунки через определенные промежутки времени не¬
обходимо инспектировать и регулировать.
Регулирование форсунок состоит из трех этапов:
-	проверка и регулирование давления открытия иглы фор¬
сунки;
-	проверка герметичности форсунки;
-	проверка и регулирование качества распиливания то¬
плива.
Все проверки и регулировки производят на специаль¬
ном прессе (насосе высокого давления) с манометром со
шкалой деления 500 - 1000 бар. Отклонение величины дав¬
ления иглы от нормы + /- (5 - 10 бар). Подъем иглы изме¬
ряют при помощи свинцовой выжимки. Величина подъе¬
ма игл форсунок различных судовых дизелей находится в
пределах 0,3 - 1,2 мм. Герметичность форсунки считается
нормальной, если понижение давления от 180 до 100 бар
происходит не менее, чем через 4 мин.
Износ запорных поверхностей увеличивает поверхность
уплотнительного пояска на запорном конусе иглы и подъем
ее. Увеличение ширины уплотнительного пояска нарушает
герметичность (уменьшает удельное давление) и способ¬
ствует подтеканию форсунки. Предельная ширина уплотни¬
тельного пояска должна составлять не более 0,8 - 1,0 мм.
Степень износа направляющей иглы и распылителя оце¬
нивают по количеству просочившегося топлива через отво¬
дной штуцер. Допустимая утечка 1 - 4 % от поданного то¬
плива. Повышенная плотность иглы в направляющей также
нежелательна, т.к. может способствовать заеданию.
Форсунки, охлаждаемые топливом или водой, дополни¬
тельно опрессовываются на 5 бар (полость охлаждения).
Распыленное топливо должно быть в туманообразном
состоянии и равномерно распределяться по поперечному се¬
186

чению струи, в факеле топлива не должно быть отдельных
струй в виде сплошных нитей и капель.
Для обеспечения нормального смесеобразования требу¬
ется определенная дальнобойность струи и угол распили¬
вания. Для этого используют бумажный экран и по числу и
расположению пятен топлива определяют качество распы-
ливания и число засоренных сопловых отверстий.
Закупорку и износ сопловых отверстий проверяют специ¬
альными проволочными калибрами. Если калиброванная прово¬
лока соответствующего диаметра свободно проходит в сопловое
отверстие, то сопло бракуется. Увеличение диаметра на 10 -12%
по сравнению с первоначальным является предельным.
Во время прокачки топлива распыл форсункой должен
сопровождаться звенящим звуком и иметь резкую отсечку
(посадку иглы).
Если в результате испытаний обнаружено подтекание
топлива, плохой распыл, форсунку разбирают и тщательно
осматривают посадочные места гнезда, иглы и ее направля¬
ющую. При отсутствии дефектов детали промывают топли¬
вом и вторично проверяют.
16.12.	Форсунки с гидравлически запираемыми иглами.
Форсунки с гидрозапором отличаются от обычных тем,
что в них отсутствуют детали механизмов запирания иглы 3
(пружина 5, шток 6, регулировочный винт4 и т.д.), а игла при¬
жимается к седлу давлением жидкости, заполняющей про¬
странство над ней (Рис.75). Уплотняющими поверхностями
являются торцевые поверхности иглы и упорной плитки 1, а
не цилиндрические поверхности иглы и направляющей, как
у обычных форсунок.
Гидрозапорная система
Принцип действия форсунки: когда давление топлива на
нижнюю коническую площадку будет равно давлению гидрос¬
меси сверху на торцевую поверхность ишы (р = 0,785 d2), по¬
следняя начнет страгиваться с места (Рис.76). После начала
подъема суммарные силы резко возрастут за счет дифференци¬
ального эффекта и игла резко придет в крайнее верхнее поло-
187

жение. С посадкой иглы торцевой поверхностью на упорную
плитку пояс уплотнения площадью, равной 0,785 (d2 - d,2), ис¬
ключается из зоны давления гидросмеси.
Рис. 75. Форсунка дизеля 8NVD36.
Рис. 76. Система гидрозапора форсунок.
В конце подачи топлива игла начинает садиться. За счет
дифференциального эффекта суммарные силы запирания
резко возрастут и игла быстро опустится в свое нижнее по*

ложение. Резкое опускание иглы практически полностью ис¬
ключает фазу свободного истечения топлива в конце подачи,
т.е. «насосный» эффект; протекающий при низких давлениях
топлива и высоких плотностях продуктов сгорания в цилин¬
дре, приводящий к плохому распылу топлива, неполному
сгоранию, увеличению нагарообразования, к уменьшению
экономичности и моторесурса дизеля.
Гидросмесь протекает между иглой и направляющей
распылителя. Наличие повышенного зазора между иглой и
направляющей (5-8 мк) и наличие масляной ванны резко
снижают силы трения и обеспечивают большой срок служ¬
бы форсунки.
Для обеспечения работы форсунок с гидрозапором на
двигателе устанавливают специальную систему, состоящую
из бака гидросмеси, насоса, гидроаккумулятора, перепуск¬
ного клапана и автомата.
Бак 5 гидросмеси предназначен для хранения, расхода
и приема жидкости. Давление гидросмеси проверяют по
манометру 3. Насос 1 служит для создания необходимого
давления гидросмеси в системе и пополнения ее при работе
дизеля. Насосом обычно служит старый топливный насос,
приводимый в действие от кулачка распредвала. Гидроакку¬
мулятор 6 - баллон емкостью 1 л. с давлением 250 бар. Слу¬
жит для гашения колебаний давления. Перепускной клапан
7 поддерживает постоянное давление гидросмеси. Автомат
2	служит для аварийной остановки дизеля при резком паде¬
нии давления гидросмеси в системе.
Гидросмесь - смазочное масло с дизтопливом в пропор¬
ции 4:1. Расход гидросмеси в сутки 0,2 - 0,3 кг. Гидросистема
считается плотной при падении давления с 250 до 200 бар.
составляет не менее 10-15 сек. Натяжение пружины пере¬
пускного клапана 150 -160 бар. При обслуживании системы
гидрозапора наблюдают за давлением гидросмеси и уровнем
жидкости в расходном баке.
Величину давления гидросмеси определяют по формуле:
Рг = Рвлр (d,2 - d22)/d кгс/см,
189

где рвпр - рекомендованное давление начала открытия
иглы форсунки;
d, - диаметр иглы;
dj - диаметр посадочного пояса нижнего уплотнитель¬
ного узла.
16.13.	Схемы топливных систем судовых дизелей.
Топливная система судовых дизелей предназначена для
приема топлива с берега и хранения его в цистернах основ¬
ного запаса, перекачки топлива из одних емкостей в другие,
подачи топлива в расходные цистерны, подачи топлива из
расходных цистерн к главному двигателю, вспомогательным
двигателям и вспомогательному котлу.
Прежде чем попасть в рабочие цилиндры двигателя,
топливо должно пройти подготовку, которая должна спо¬
собствовать надежной и экономичной работе двигателей.
Необходимо отделить воду, которая часто содержится в то¬
пливе, очистить топливо от механических примесей, а при
сжигании тяжелого топлива подогреть его, чтобы облегчить
перекачку по трубопроводам и снизить вязкость до заданно¬
го значения перед поступлением топлива к форсункам. В со¬
став топливной системы входят: цистерны основного запаса,
расходные топливные цистерны, топливоперекачивающие и
топливоподкачивающие насосы, топливные насосы высоко¬
го давления и форсунки, сепараторы для отделения воды и
механических примесей, фильтры грубой и тонкой очистки,
теплообменники для подогрева топлива перед форсунками,
грязевые, сточные и другие емкости для сбора отходов сепа¬
рирования, сточного и переливного топлива.
При использовании дизельного топлива система проще,
чем при работе на тяжелом топливе. Дизельное топливо не
нуждается в подогреве, и его легче очистить.
Цистерны основного запаса подразделяют на бортовые
и междудонные. По Правилам Российского Морского Реги¬
стра Судоходства аварийный запас топлива не менее чем на
48 ходовых часов должен храниться вне междудонного про¬
странства.
190

Каждая цистерна должна иметь горловину для возмож¬
ности ее очистки и осмотра, вентиляционную трубку, выхо¬
дящую на палубу, для удаления паров топлива, устройство
для замера уровня топлива. Вентиляционная трубка над
палубой изогнута и закрыта медной сеткой, которая долж¬
на предотвратить загрязнение топлива в цистерне и воспла¬
менение паров топлива от случайного пламени. К цистерне
присоединяют приемные и наполнительные трубы.
На современных судах вентиляционные трубы от всех
цистерн присоединяются к общей трубе, которая имеет вы¬
ходное отверстие, расположенное высоко над палубой. Вен¬
тиляционные трубы соединяются посредством сливных труб
со специальным танком, расположенным в междудонном
пространстве. Сливиые трубы оборудованы фонарями со смо¬
тровыми стеклами. Приборы звуковой и световой сигнализа¬
ции автоматически включаются в случае перелива топлива из
переполненной цистерны в переливной танк. В этом случае
исключается возможность попадания топлива через вентиля¬
ционные трубы на палубу во время приемки топлива.
Для определения количества топлива, находящегося в
цистерне, замеряют его уровень и по специальным таблицам
находят объем; умножив его на плотность, рассчитывают
массу топлива, находящегося в цистерне. Уровень топлива
измеряют через специальное отверстие измерительными
линейками, поплавковыми указателями или специальными
приборами дистанционного измерения уровня (Рис.77).
Расходные цистерны располагают на верхних площадках
машинного отделения. Запас топлива в этих цистернах дол¬
жен обеспечить работу шавных двигателей в течение 8 ч. Рас¬
ходная цистерна 3 снабжена измерителем уровня, который
выполняют в виде стеклянной трубки или поплавка с наруж¬
ным указателем. В случае использования тяжелого топлива в
цистерне имеется змеевик для подогрева. В цистерне долж¬
ны быть также вентиляционная трубка, выходящая на палу¬
бу, труба для перелива топлива в одну из цистерн основного
запаса на случай переполнения цистерны, кран для спуска
воды, трубопровод для пополнения цистерны и горловина
для осмотра и очистки.
191

Для приема и хранения тяжелого топлива используются
междудонные цистерны 8 и диптанк 5. Несудовые насосы
(береговые или бункеровщика) подают топливо к приемным
патрубкам, расположенным на палубе, откуда оно самотеком
через фильтр 2 поступает в цистерны запаса 8 или в диптанк.
Топливоперекачивающий насос 6 может принять топливо
через фильтр 7 из цистерн запаса правого борта и перекачать
его в диптанк 5, отстойную цистерну 3 или в любую цистер¬
ну левого борта, а также выдать его на палубу (в несудовые
емкости). В случае переполнения одной из цистерн топливо
по переливной трубе со смотровым окном 4 перепускается в
цистерну перелива 9, откуда насос может откачать его в дип¬
танк. Второй топливоперекачивающий насос может принять
топливо из цистерн левого борта и перекачать его на палубу
или в цистерны правого борта.
Топливная система главного двигателя (Рис.78), работа¬
ющего на тяжелом топливе, имеет две расходные цистерны
3	тяжелого топлива, две расходные цистерны 2 маловязкого
топлива для пуска двигателя и работы при маневрировании
и смесительную цистерну 4, из шторой топливоподкачиваю¬
щие насосы 13 подают топливо к насосам высокого давления
11	двигателя, топливоперекачивающие насосы 18 принима¬
ют топливо через фильтр 17 из цистерн запаса 16 и подают
его в одну из отстойных цистерн 19. Очистка топлива перед
подачей его в расходную цистерну осуществляется двумя
сепараторами 21, приемные насосы которых подают топливо
к сепаратору через подогреватель 20. Отсепарированное то¬
пливо поступает в цистерны 3, откуда самотеком через трех¬
ходовой кран 7 и расходомер 6 идет в смесительную цистер¬
ну 4, воздушная трубка которой имеет газовую ловушку /.
При пуске и маневрировании двигателя в цистерну 4 посту¬
пает маловязкое топливо из расходных цистерн 2. Топливо¬
подкачивающие насосы 13 принимают топливо из цистерны
4	через фильтр грубой очистки 12 и подают его через подо¬
греватели 14 и фильтр тонкой очистки 8 к насосам высокого
давления 11, которые по трубке 5 подают его к форсункам.
Автоматический регулятор вязкости 15 поддерживает задан*
192

ную вязкость, изменяя количество пара, поступающего к по¬
догревателям 14, клапан постоянного давления 10 поддержи¬
вает в магистрали за насосами давление 0,4 — 0,7 МПа, что
позволяет избежать образования газовоздушных пузырьков
перед насосами высокого давления. Через магистраль 9 осу¬
ществляется рециркуляция топлива перед пуском двигателя
для удаления воздушных и газовых пузырей и прогревания
всей системы.
Рис. 77. Принципиальная схема приема и перекачки топлива.
Перед остановкой двигателя, так же как и при пуске,
двигатель переводят на работу на маловязком топливе. Это
делают для промывания и заполнения системы маловязким
топливом, исключающим застывание топлива в трубах при
остановке двигателя на длительное время. Цистерна 4 позволяет
осуществить постепенный переход с подогретого до 60—80 °С
иысоковязкого топлива на работу на маловязком топливе, ко¬
торое используется без подогрева и тем самым избежать за¬
клинивания плунжеров топливных насосов.

Рис.78. Схема системы тяжелого топлива.
Рис. 79. Схема включения вискозиметра в систему тяжелого топлива.
194

Топливо из расходных цистерн 4 подается топливо¬
подкачивающими насосами 3 в подогреватель 5, а затем оно
поступает в фильтр 9, вискозиметр 10 и насос 1, подающий
его к форсунке 2 (Рис.79). Степень подогрева топлива в по¬
догревателе 8 регулируется автоматическим клапаном 6,
который размещен на паровой магистрали 5. Импульс этот
клапан получает от вискозиметра 10, причем при снижении
вязкости топлива происходит меньшее открытие клапана,
при повышении — большее. При выходе из строя автомати¬
ческого клапана регулирование вязкости топлива осущест¬
вляется вручную с помощью клапана 7.

Глава 17.
Горюче-смазочные материалы.
17.1.	Получение и состав топлив.
Топлива готовят из сырой нефти. При этом она обезвожи¬
вается, выщелачивается с последующей химической очист¬
кой полученных продуктов. Процесс переработки состоит из
атмосферной и вакуумной дистилляции, термического или
каталитического крекингов.
Атмосферная дистилляция - процесс прямой перегонки
нефти (Рис.80). Нагрев нефти в трубчатой печи до темпе¬
ратуры 330°С, где она переходит в газообразное состояние.
Продукты испарения поступают в дистилляционную колон¬
ку, где нефть разделяется на фракции (погоны) с различной
температурой кипения. В верхней части образуются более
легкие фракции. При температурах:
Газ
нефтяной
Топливо турбо-реактивное
Бензин
Нафта
Керосин
Легкое масло
Газойль
Дизельное топливо
Тяжелые газойли
Остатки
Рис.80. Атмосферная дистилляция топлива.
30 - 200°С - газ, химическое сырье, бензин;
120 - 250 - топливо для реактивных двигателей;
150 - 315 - керосин;
150 - 360 - дизтопливо, легкий и тяжелый газойли.
В нижней части колонки образуется отстой, который ис¬
пользуют или для приготовления тяжелых топлив, или он по¬
ступает в вакуумную установку для дальнейшей переработки.
Вакуумная дистилляция позволяет понизить температу¬
ры кипения фракций и получить дополнительные продукты.
Фракционная
колонна
Сырая
нефть
Нагреватель
нефти
196

При этом в диапазоне температур 350 - 490°С получают ба¬
зовые компоненты смазочных масел. Оставшийся от пере¬
гонки тяжелый газойль идет для приготовления тяжелых
мазутов либо направляется на вторичную более глубокую
переработку в установках каталитического или термическо¬
го крекинга, коксования, висбреакинга (Рис.81).
В крекинг-процессах тяжелые углеводороды, содержа¬
щиеся в тяжелом газойле или остатке, под действием высо¬
ких давлений (до 10 МПа) и катализаторов - каталитический
крекинг либо высоких температур (450 - 700°С) - термиче¬
ский крекинг (висбреакинг) подвергаются химическим изме¬
нениям, сопровождающимся дроблением тяжелых молекул с
образованием легких углеводородов. При этом значительно
увеличивается общий выход светлых нефтепродуктов и со¬
кращается выход тяжелых фракций.
Выход бензинов увеличивается на 30 %, дизельного то¬
плива - на 8 %, а количество остаточных нефтепродуктов,
используемых для приготовления тяжелых топлив, сокраща¬
ется с 38 до 6 %.
Производство остаточного топлива
Рис. 81. Крекинг-процессы производства топлива.
После такой интенсивной переработки (атмосферной, ваку¬
умной, крекинга) остаточный продукт с вязкостью около 700 сСт
имеет в своем составе тяжелые углеводороды, склонные к по¬
лимеризации, образованию асфальто-смолистых соединений и
содержат большое количество соединений серы и ванадия.
197
8мходя«ткмк фракций
Тшпый
газойль
Остаток
Остаток
Остаток
Остаточное
Смаситапь
Прямая
ларагонка
Остаток
Сырая
нефть
Лапою
прмммгомиьм
и крекинга
Вторичны*
методы
Установка
висбрскинга
Вакуумная
дистяпяция
Каталитический
крекер
топтюо
Раабаамталъ
Остаток

Естественно, мазуты, получаемые путем смешивания этих
продуктов с керосино-газойлевыми фракциями имеют значи¬
тельно худшие качества по сравнению с классическими мазу¬
тами ( остатками атмосферных и вакуумных установок).
Все нефтяные топлива в зависимости от месторождения
и способа переработки состоят в той или иной пропорции из
парафиновых, нафтеновых и ароматических углеводородов,
обладающих разными свойствами:
Парафиновые соединения - высокое цетановое число
(хорошая самовоспламеняемость), низкая плотность и боль¬
шая вязкость, высокая теплота сгорания и застывания, малая
дымность.
Нафтеновые соединения - среднее цетановое число, уме¬
ренная плотность и дымность, высокая теплота сгорания,
низкая теплота застывания.
Ароматические соединения - низкое цетановое число,
высокая плотность, низкая теплота сгорания, высокая дым¬
ность, умеренная температура застывания.
Мазуты из парафиновых нефтей обладают хорошими мо¬
торными свойствами.
Мазуты из асфальто-смолистых ароматических нефтей
на порядок хуже, так как содержат твердые углероды, ас-
фальтены, азот, серу, ванадий и др. В основном они получа¬
ются при крекинг процессах.
17.2.	Эксплуатационные свойства топлив.
Эксплуатационные свойства топлива определяются ком¬
плексом показателей, характеризующих скорость физико¬
химических процессов, которые протекают при хранении,
транспортировке и применении топлива. К таким свойствам
относятся: энергетические свойства, прокачиваемость, ис¬
паряемость, взрыво- и пожаробезопасность, воспламеняе¬
мость, горючесть, стабильность, склонность к отложениям,
коррозионно сть, экологические свойства.
Энергетические свойства характеризуются теплотой сго¬
рания - количеством теплоты, выделяющейся при полном
сгорании 1 кг топлива, зависимая от состава топлива.
198

Вязкость - характеризует сопротивление течения топлива
по трубопроводам. Для оценки величины относительной силы
трения в жидкости используют динамические, кинематические
или условные единицы вязкости. В международной системе
единицей вязкости принята вязкость кинематическая кв.мм в
сек. или сантистокс (сСт). Величина коэффициента кинемати¬
ческой вязкости определяется временем истечения контрольно¬
го объема жидкости через калиброванное отверстие при опре¬
деленной температуре. Вязкость дистиллятных топлив задает¬
ся при температуре 20°С, тяжелых - при 50 или 80°С. Вязкость
топлив лежит в широких пределах от 2 до 700 сСт.
В зависимости от вязкости подразделяются на:
-	маловязкие - до 14 сСт при 20°С;
-	средневязкие - 30 - 180 сСт при 50°С;
-	высоковязкие - более 180 сСт при 50°С.
Для перекачки мазутов их подогревают в танках запаса, от¬
стойных и расходных цистернах, перед сепараторами и ТНВД.
Температуры подогрева топлив перед впрыскивающей
аппаратурой дизеля
Топливо
Требуемая вязкость
13 сСт 17 сСт
Температура
IFO 180
119°С
109°С
IFO 200
12ГС
111°С
IFO 220
123°С
113°С
IF0 240
125°С
115°С
IF0 380
134°С
124°С
1FO 400
135°С
125°С
IFO 420
136°С
126°С
IFO 460
138°С
127°С
Вязкость на мировом рынке является основным крите¬
рием заказа топлива и его цены, также входит в маркировку
топлива, например IFO - 180 - вязкость 180 сСт.
Плотность - отношение массы объема топлива при тем¬
пературе 20°С к такой же массе воды при температуре 4°С.

Высококачественные парафиновые дистилляты Gas Oil
(дизельное JI) - 830 - 860 кг/кв.м.
Ароматические дистилляты - 880 - 910 кг/кв.м.
Крекинг-дистилляты - до 1000 кг/кв.м.
Мазуты из парафинистых нефтей 870 - 930 кг/кв.м.
Из асфальто-смолистых 950 - 970 кг/кв.м.
Крекинг-мазуты - 980 — 1030 кг/кв.м.
Высокая плотность - это показатель присутствия в то¬
пливе тяжелых асфальтовосмолистых углеводородов, ухуд¬
шающих самовоспламеняемость топлива, увеличивающих
продолжительность и неполноту сгорания, усиливающих
нагарообразование
При плотности более 990 кг/м2 затруднена сепарация то¬
плива.
Температура вспышки-низшая температура, при которой
нагреваемое топливо испаряется и образующиеся пары, пере¬
мешиваясь с воздухом, создают смесь, вспыхивающуюся при
поднесении к ней пламени. Она определяет пожарную безо¬
пасность топлива. Российский Регистр судоходства допуска¬
ет использование топлива с температурой вспышки не ниже
60°С. У тяжелых топлив температура вспышки 75 - 85°С, но
тем не менее они выделяют легкие углеводороды, что опасно.
Для вентиляции предусматривают вентиляцию танков с пла-
мегасящими сетками и ловушками.
Температура застывания. Вязкость и текучесть топлива
может изменяться вследствие загустения либо застывания.
При загустении повышается вязкость некристаллизую-
щихся углеводородов топлива. При понижении температуры
особенно сильно повышается вязкость крекинг-топлив.
Застывание - результат кристаллизации парафиновых
углеводородов. Они создают кристаллический каркас, прак¬
тически прекращающий перемещение жидкой среды. Засты¬
вание более опасно, чем загустение. Температура застывания
отечественных топлив от - 5 до + 10°С. Тяжелые парафино¬
вые топлива могут застывать при +30°С. Борьба с застывани¬
ем - подогрев в танках запаса при температуре не ниже чем
на 10°С выше температуры застывания.
200

Содержание серы.
Сернистые топлива появились в связи с истощением за¬
пасов малосернистых нефтей и более глубокой переработ¬
ки нефти, где сера концентрируется в остатках переработки
(Рис.82). При горении топлива сера окисляется до S03, кото¬
рая повышает температуру точки росы.
Отрицательные действия серы и ее соединений сводятся
к следующему:
-	конденсация на стенках цилиндров S03 и конденсиру¬
ющиеся пары воды образуют раствор серной кислоты H2S04
ведущие к электрохимической коррозии, что ведет к износу
трущихся частей цилиндро-поршневой группы. Противо¬
действие - применение высокощелочных масел;
-	окислы серы с продуктами неполного сгорания топлива
образуют твердый и липкий нагар в районе поршневых ко¬
лец, головке и тронке поршня, в окнах и каналах выпускных
клапанов.
Плотность кг/м’, при 15®С
Рис. 82.
-	окислы серы срывают масляную пленку на поверхно¬
сти цилиндров с развитием коррозии и абразивного износа;
-	окислы серы и кислота прорываются в картер двигателя,
окисляя находящееся там масло, приводящее к его старению;
-	сернистые соединения ускоряют процесс выпадания
шлама в танках запаса и картерах двигателей, кроме того
сера снижает теплоту сгорания топлива.
В отечественных топливах допускается содержание серы
до 3 %, в зарубежных - 5 %.
Содержание золы - это процентное содержание сухого
остатка в выгоревшем топливе. В тяжелых топливах содер¬
201

жится 0,1 - 0,2 %. Это окислы железа из-за коррозии танков
и трубопроводов. Алюминий и ванадий попадают в топливо
во время каталитического крекинга. Никель и ванадий на¬
ходятся в топливе в растворенном виде и не отделяются в
сепараторах.
Отложение золы на поверхности седла клапана ведет к
прогоранию седел и клапанов. Отложение золы на лопатках
колес снижает КПД турбин, что ведет к уменьшению подачи
воздуха, росту температуры выхлопных газов и перегрузке
двигателей.
Содержание ванадия и натрия - способствует высоко¬
температурной межкристаллической коррозии, включая
стеллитовые наплавки, способствует образованию канавок,
через которые прорываются горячие газы с последующим
эрозионным разрушением и перегревом металла.
Борьба с этими солями - сепарирование топлива с про¬
мывкой горячей водой и снижение температуры клапанов до
450 - 500°С, снижение нагрузки на двигатель. От содержа¬
ния солей ванадия и натрия в топливе зависит срок службы
выпускных клапанов.
Содержание кокса и асфальтенов.
Коксовое число определяют по сухому остатку (кокса) в
пробе.
Содержание в дистиллятных топливах до 0,05%.
В тяжелых топливах на парафиновой основе до 5%.
В асфальтоароматических топливах до 10%.
Эти примеси способствуют нагарообразованию на порш¬
нях в зоне колец и выпускных окнах и выхлопные газы со¬
провождаются дымным выпуском.
При сгорании асфальтены превращаются в твердые ве¬
щества - карбены и карбоиды, составляющие основу кокса
и нагара.
Содержание асфальтенов в парафиновых топливах до
6%, в асфальтоароматических крекинг-топливах до 12 %.
Асфальтены ухудшают процесс сгорания, цементируют
несгоревший углерод и золу и образуют твердый нагар.
202

Содержание механических примесей.
Состоят из органических (карбены, карбиты) и неоргани¬
ческих (зола) частиц. Вызывают абразивный износ деталей
топливной аппаратуры и цилиндро-поршневой группы.
В дизельных топливах не допускаются, в тяжелых содер¬
жатся до 0,2 %. Избавляются при обработке в центробежных
сепараторах и фильтрах.
Содержание алюмосиликатов.
В тяжелых топливах, полученных методом каталитическо¬
го крекинга, в котором в качестве катализаторов используют со¬
единения алюминия и кремния. Катализаторная пыль вызывает
быстрый износ топливной аппаратуры и цилиндро-поршневой
группы. Скорость изнашивания увеличивается в 100 и более
раз. Такое топливо в дизелях применять запрещается.
Содержание воды.
Вода попадает в топливо, как правило, в процессе транс¬
портировки и бункеровки. Иногда бункеровщики сознатель¬
но подмешивают воду в топливо.
На судне топливо может обводниться в танках замеще¬
ния или при протечке паровых подогревателей.
Наличие воды в топливе вызывает коррозию ТНВД, фор¬
сунок, ухудшает процесс распыла топлива, понижает тепло¬
ту сгорания топлива.
Содержание воды в дистиллятном топливе допускается
до 0,3%, в тяжелых сортах топлив до 2%.
У легких топлив вода легко удаляется в процессе отстоя
и сепарации, у тяжелых топлив могут быть сложности, так
как может образоваться довольно устойчивая эмульсия.
Теплота сгорания — количество теплоты, которое выделя¬
ется при полном сгорании 1 кг топлива. Выражается в Дж/кг
или в Ккал/кг.
1 Ккал = 4,187 Кдж.
Величина Q„ определяется по номограммам и в основном
зависит от плотности и массового содержания воды, золы,
серы. Лежит в пределах 39200 - 43300 кДж/кг и увеличение
плотности (вода, сера, зола) уменьшается.
203

Наибольшее значение теплоты сгорания у парафиновых
углеводородов, наименьшее - у ароматических.
Является важнейшим показателем при закупке топлива,
так как заказчик платит не за массу топлива, а за располагае¬
мую тепловую энергию.
Способность к самовоспламенению.
Является важнейшим показателем, определяющим раз¬
витие процесса подготовки топлива к сгоранию и последу¬
ющий процесс сгорания, а значит влияет на экономичность
двигателя, уровень тепловых и механических напряжений в
деталях цилиндро-поршневой группы (Рис.83).
Период задержки самовоспламенения зависит от темпе¬
ратуры и давления среды, относительной скорости движения
частиц топлива и воздуха в камере сгорания, размера частиц
распыленного топлива, концентрации кислорода в сжатом
воздухе, испаряемости и химического состава топлива.
У парафиновых топлив наименьший период задержки
воспламенения, у ароматических - наибольший, у нафтено¬
вых - промежуточный.
Продолжительность задержки самовоспламенения пря¬
мо зависит от цетанового числа (ЦЧ) топлива. Чем больше
величина цетанового числа, тем короче период задержки са¬
мовоспламенения топлива.
У дизельных топлив ЦЧ = 45-55 ед.
У тяжелых топлив ЦЧ = 30-35 ед.
Самовоспламеняемость классических мазутов (атмос¬
ферные и вакуумные) была достаточной для их применения
в мало- и среднеоборотных дизелях.
Проблема появилась при использовании крекинг-мазутов
из асфальто-смолистых нефтей.
Увеличение в топливе парафиновых углеводородов и со¬
кращение ароматических приводит к улучшению самовос¬
пламенения.
Стабильность и совместимость топлив.
Стабильность - способность сохранять первоначальные
свойства в условиях хранения, транспортировки и исполь¬
зования (испаряемость, окисляемость, термическая устой-
204

чивость), способность противостоять образованию осадков,
шламоотделению и расслаиванию.
Рис. 83.
/ - хорошая воспламеняемость топлива, 2 ~ плохая воспламеняемость то¬
плива, ЯП - начало подачи топлива, НВС ~ начало воспламенения, НВС'-
начало воспламенения при плохой воспламеняемости топлива, РехР - давле¬
ние на линии расширения
Содержащиеся в крекинг-мазутах асфальтены, карбины
и карбоиды забивают фильтры, сепараторы, нарушают рабо¬
ту систем топливоподготовки.
При охлаждении парафиновых топлив могут выпадать
кристаллы парафина.
Нарушению стабильности способствует обводнение или
смешивание с другими сортами топлив, если они несовме¬
стимы.
В целях избежания последствий несовместимости то¬
плив не допускается смешивание мазутов с высоким содер¬
жанием асфальтенов с более легкими парафиносодержащи¬
ми сортами, а так же между собой, если они имеют различ¬
ное происхождение.
На судах пользуются методом «пятна» - равное количество
дистилятнош топлива и тяжелого наливают в сосуд и встряхи¬
вают в течение 10 сек. Затем содержимое нагревают в водяной
бане до 60 - 65°С и выдерживают в течение 15 - 20 мин. Палоч¬
205

кой еще раз перемешивают и наносят пятно на фильтровальную
бумагу. После высыхания пятно сравнивают с пятью эталонны¬
ми пятнами. Если пятно однородное топлива совместимы, если
внутри пятна имеется темное ядро - несовместимы.
Более точные результаты дает проверка на общее содер¬
жание осадка в лаборатории.
У дистилятных топлив осадок должен отсутствовать.
У дизельных топлив допускается осадок до 0,05 %.
В мазутах - до 0,1 %.
Если осадок в топливе превышает 0,1 %, смешивать не
рекомендуется.
17.3.	Виды и стоимость топлив, их использование.
Общие сведения.
Применяемые на судах топлива, в зависимости от метода
их получения, подразделяются на два класса:
1.	Дистиллятные топлива состоят из легких фракций, по¬
лученных методом дистилляции в прямоточных или крекинг-
процессах - вязкость 2,5 - 14,0 сСт
2.	Тяжелые топлива, подразделяющиеся на две группы:
-	промежуточные топлива (Intermediate Fuel) - вязкость
30- 18 сСт;
-	тяжелые остаточные топлива (Heavy Fuel Oil) - вяз¬
кость 180 - 750 сСт.
При заказе топлива необходимо выполнять инструкции
дизелестроительных заводов, учитывать возможности и тех¬
ническое состояние систем топливоподготовки на судне.
Дистиллятные топлива в 1,5-2 раза превышают стои¬
мость тяжелых топлив. Дизельные топлива используют лишь
тогда, когда двигатели или их системы топливоподготовки
не позволяют работать на тяжелых топливах. Иногда на дви¬
гателях применяют дизельное топливо во время маневриро¬
вания и остановки для промывки топливных систем.
Вспомогательные двигатели, как правило, средне и вы¬
сокооборотные имеют расход топлива в пределах 6 - 12 % от
общего расхода.
Отечественная промышленность выпускает дизельные
топлива путем смешивания фракций прямой перегонки сер¬
206

нистых нефтей, прошедших гидроочистку и депарафиниза-
цию, с каталитическим газойлем, который снижает эксплуа¬
тационные качества топлив из-за склонности к отложениям.
Применение дизельных топлив:
-	летнее (Л) при температуре свыше 0°С;
-	зимнее (3) при температуре - 20°С и выше;
-	зимнее специальное (ЗС) при температуре - 35°С;
-	арктическое (А) при температуре - 50°С и выше.
По содержанию серы делятся на две группы до 0,2% и
до 0,5%.
Заменитель дизельного топлива - газотурбинное, получа¬
емое путем смешивания дистиллятных фракций прямой пере¬
гонки и побочного продукта, полученного при изготовлении
нефтяного кокса.
Газотурбинные топлива (сорт ТГ и ТГВК) отличаются
повышенной плотностью и вязкостью с содержанием до
25% смолистых веществ. Обладают низкой стабильностью
при нагревании и смешивании с другими топливами.
Дня замены дизельных и газотурбинных топлив с 1988 года
начали поставлять на ода Судовое маловязкое топливо, получа¬
емое путем смешивания дистиллятных вторичных продуктов с
дизельными фракциями из атмосферных и вакуумных колонок.
Вязкость - 11 сСт.
Содержание серы - до 1,5 %.
Цетановое число - не менее 40 ед.
Типы зарубежных топлив:
DX - высококачественное дистиллятное топливо для
спасательных шлюпок и аварийных двигателей.
DA (MGO) - газойль - высококачественное дизельное то¬
пливо.
DB (MDO) - дистиллятные топлива с небольшими до¬
бавками остаточных фракций
DC - входят в группу MDO, содержат значительное ко¬
личество остаточных продуктов.
Тяжелые топлива делятся на две группы:
Промежуточные топлива вязкостью до 180 сСт - смесь
остаточных продуктов с дистиллятными фракциями.
207

Тяжелые остаточные топлива (котельные топлива или
мазуты) вязкостью более 180 сСт - состоят из остаточных
продуктов прямогонных и крекинг-процессов.
Промежуточные топлива: моторное ДТ, мазуты флотские
Ф-5 иФ-12, топливо ДМ - вязкость их до 150сСт,серадо 1,5
%, зольность до 0,15 %.
Тяжелые остаточные топлива: топочные мазуты М40 и
М40В, при этом М40В чище и лучше при использовании в
дизелях.
Для тяжелых зарубежных топлив характерен широкий
диапазон вязкости до 700 сСт, плотность до 1010 кг/кв.м,
серы до 5 %.
При выборе сорта топлива необходимо сравнить тех¬
нические и экономические аспекты для данного двигателя.
Если переход от MDO к IFO - 160 выигрыш в стоимости ра¬
вен 35 %, то дальнейший переход к более вязкому топливу
может дать экономию в пределах 5 - 6 %. Судоходные компа¬
нии, как правило, не используют тяжелое топливо вязкостью
больше чем 350 сСт.
Необходимо помнить, что переход на более тяжелое то¬
пливо сопровождается увеличением удельного расхода топли¬
ва в связи со снижением его теплоты сгорания и возможного
ухудшения качества сгорания, увеличением затрат на подо¬
грев топлива, ростом потерь с отходами отстоя и сепарации,
сокращением моторесурса и увеличением затрат на техниче¬
ское обслуживание и затрат на закупку более качественных
масел, а также более частой заменой масел.
Стоимость топлив.
В середине прошлого века нефть и ее продукты были наи¬
более дешевыми энергоносителями. Доля затрат на топливо
не превышала 15 % от общих эксплуатационных затрат.
Арабско-Израильский конфликт и нефтяной кризис
1973 - 1974 годов вызвал резкое увеличение стоимости не¬
фтепродуктов.
208

К 1981 году цены на топливо поднялись в 10 и более раз
(дистиллятные топлива с 33 дол/т поднялись до 370 долл/т).
В 1993 - 1994 годах цены упали: дистиллятные топлива
150-160 долл/т, тяжелые топлива 80 - 90 долл/т.
В 1994 году в России цены на топливо поднялись до Ми¬
рового уровня.
Учитывая большую разницу в стоимости тяжелого и ди¬
зельного топлив, предпочтения отдаются первым, хотя за¬
траты на техническое обслуживание и ремонт технических
средств возрастают.
В малооборотных двигателях, как правило, используется
топливо вязкостью не более 360 сСт, в среднеоборотных - не
более 180 сСт.
17.4.	Выбор марки топлива.
Современные дизеля характеризуются высокой степенью
форсировки рабочего процесса, что способствует качествен¬
ному полному сгоранию топлива. Высокий коэффициент из¬
бытка воздуха обеспечивает быстрое окисление и сгорание
топлива. Но, процесс сгорания зависит и от частоты враще¬
ния, - чем она выше, тем хуже условия для сгорания топлива.
Важное значение имеет температура воздушного заря¬
да (высокая степень сжатия воздуха, поступившая в камеру
сгорания).
Исследования показывают, что способность нефтяных
топлив к самовоспламенению и эффективность сгорания по
мере утяжеления компонентов снижается, из-за более прочных
молекулярных связей, что связано с их высокой вязкостью. И
эти топлива подают нагретыми. У вязких топлив трудно орга¬
низовать требуемый распыл и испаряемость. Кроме того, при
нагревании отдельные частицы имеют положительные и от¬
рицательные заряды, т.е. топливо ионизируется.
С учетом этого можно определить принципы выбора
марки топлива для различных типов дизелей:
-	малооборотные крейцкопфные дизели могут работать
на любом судовом топливе:
209

СМТ - судовое маловязкое топливо,
CBJ1 - судовое высоковязкое легкое топливо,
СВТ - судовое высоковязкое топливо,
СВС - судовое высоковязкое сверхтяжелое топливо;
-	тронковые дизеля до 500 об/мин. могут работать на
СМТ. СВЛ. СВТ;
-	тронковые дизеля до 1000 об/мин могут работать на
СМТ, СВТ;
-	тронковые дизеля свыше 1000 об/мин могут работать
на СМТ.
Тяжелые топлива можно использовать при наличии на
судак систем топливоподготовки: подогрев в танках запаса,
отстойных, расходных, очистка от механических примесей и
воды, подогрев перед подачей в двигатель.
17.5.	Микробиологическое заражение топлива.
Выражается в образовании кислот и шлама, в результа¬
те закупориваются трубопроводы и фильтры, происходит
интенсивная коррозия и отложение продуктов деградации
углеводородов.
Нефть и нефтепродукты не могут быть источником зара¬
жения. Заражение происходит при транспортировке и хране¬
нии в емкостях на берегу и судах путем попадания микробов
и бактерий из атмосферы, с водой или с ранее зараженных
нефтепродуктов.
Питательной средой для бактерий являются углеводоро¬
ды при обязательном присутствии воды.
При этом температура находится в пределах 25 - 85 °С.
Наиболее активно процесс проходит на границе разде¬
ла фаз топливо - вода. Это районы танков двойного дна,
отстойных цистерн, где температура находится на уровне
30 - 40°С.
Наиболее подвержены заражению тяжелые крекинг-
топлива, содержащие большое количество ароматиков.
Признаки заражения топлива: интенсивное выпадение
шлама и слизи, запах сероводорода (тухлых яиц).
Борьба с микробиологическим заражением: не допускать
обводнения топлива и избавляться от воды, держать темпе¬
270

ратуру перед сепаратором выше 85°С, использовать специ¬
альные присадки к топливам для уничтожения бактерий.
17.6.	Топливные системы.
Топливная система должна обеспечивать:
-	приемку (бункеровку) и хранение топлива на судне;
-	предварительную обработку (подогрев, отстаивание,
сепарирование, фильтрацию, смешивание, ввод присадок);
-	подачу топлива к дизелям и котлам.
Рис. 84. Система дизельного топлива.
1 - приемный трубопровод с палубы, 2,3 - цистерны запаса топлива, 4 -
фильтры, 5 - топливоперекачивающий насос, 6 - вспомогательный двига¬
тель, 7 - фильтры, 8 - подкачивающий насос, 9 - расходные цистерны, 10
- фильтр грубой очистки, 11 - топливный трубопровод, 12 - главный дви¬
гатель, 13 - ТНВД, 14- трубопровод отсечного топлива, 15 -холодильник
охлаждения топлива, 16 - форсунки, 17- навешенный насос сепаратора,
18 - сепаратор, 19 - нагнетательный насос сепаратора, 20 - обводной
трубопровод сепаратора.
Обработка топлива производится с целью:
-	удаления механических примесей;
-	улучшения структурного состояния;
-	снижение коррозионной агрессивности;
-	повышения способности к самовоспламенению и сго¬
ранию.

Традиционные методы обработки предусматривают
очистку от механических примесей и воды путем:
-	отстаивания в емкостях;
-	сепарирования;
-	фильтрации.
Рис. 85. Система тяжелого топлива.
1 - цистерна легкого топлива, 2 - отстойная цистерна тяжелого топли¬
ва, 3 - отстойная цистерна легкого топлива, 4 — циркуляционные насосы,
5 - охладитель топлива, 6 - вспомогательный двигатель, 7 ~ фильтры, 8
топливоподкачивающие насосы, 9-регулятор вязкости топлива, 10-тру¬
бопровод возврата отсечного топлива, 11 - ТНВД, 12 - главный двигатель,
13- паропровод ~ спутник, 14 - подогреватели топлива, 15 - специальная
циркуляционная цистерна, 16, 17 - расходные цистерны, 18 - сепаратор
дизельного топлива, 19 - нагнетательные насосы, 20 - сепараторы тяже¬
лого топлива, 21 - трубопровод обвода подогревателя, 22 - рециркуляцион¬
ный трубопровод, 23 - подогреватели топлива, 24 - приемные насосы се¬
параторов, 25 - топливоперекачивающие насосы, 26-запасная топливная
цистерна, 27- цистерны запаса тяжелого топлива.
Прием и хранение топлива на судне.
Прием топлива осуществляется через приемные патруб¬
ки (станции приема и выдачи). Скорость подачи топлива ого¬
варивается и согласовывается с бункеровщиком.
В танках приема топливо должно подогреваться до тем¬
пературы, не менее чем на 10°С превышающей температуру
застывания топлива. Более высокого нагревания следует из¬
бегать для предотвращения выпадания шлама.
212

Для предотвращения застывания топлива в трубах по¬
следние оборудуются «спутниками», паровыми или элек¬
трическими.
В качестве топливоперекачивающих насосов, как прави¬
ло, используются винтовые и шестеренчатые.
Для пополнения запаса топлива старший механик на¬
правляет в судоходную компанию заявку за 1 - 2 дня до за¬
хода в порт. Компания выбирает бункеровочную фирму.
Основные правила бункеровки.
1.	Документы по количеству и качеству топлива, представ¬
ляемые бункеровщиком, проверяются на соответствие заказа.
2.	Судовые танки заранее готовят к приемке топлива.
Если топливо доставляется бункеровочной баржой, 3-й ме¬
ханик должен лично замерить топливо на барже и проверить
отсутствие в топливе воды.
3.	Перед пуском насоса 3-й механик согласовывает с бун¬
керовщиком план бункеровки, скорость подачи и прекраще¬
ние бункеровки.
4.	Согласовать с бункеровщиком процедуру отбора проб
топлива.
5.	В течение всей бункеровки 3-й механик следит за уров¬
нем в танках и давлением в приемном трубопроводе.
6.	Производится полный подсчет объема с учетом крена,
дифферента и температуры.
Для получения фактически принятой массы производит¬
ся перерасчет в стандартный объем (при температуре 15°С).
В случае разногласия с бункеровщиком с принятой мас¬
сой подписываются документы только по принятому согла¬
сованному объему топлива.
Отбор проб.
Пробы желательно отбирать на протяжении всего процесса
бункеровки через устройство с игольчатым клапаном в пласт¬
массовый контейнер. Перед началом бункеровки контейнер
пломбируют в присутствии представителя бункеровщика.
После окончания бункеровки из контейнера отбирают и
пломбируют три бутылки: для судна, бункеровщика и на ана¬
лиз в лабораторию.
213

Отстаивание топлива.
Наиболее простой метод при условии достаточного раз¬
личия в плотности загрязнений, воды и топлива. Примеси и
вода осаживаются под действием собственного веса.
Практика показывает, что время осаждения примесей
для мазута требуется в 10 - 12 раз больше, чем для дизель¬
ных топлив, т.е для высоковязких топлив этот процесс недо¬
статочно эффективен. Для тяжелого топлива необходим его
подогрев до 70°С.
На судне обычно имеются две отстойные цистерны и
после 24-часового отстоя вода с механическими примесями
спускается в цистерну грязного топлива.
Сепарация топлива.
Из отстойных танков топливо направляется в сепараторы.
Очистка нефтяных топлив в центробежном поле заклю¬
чается в осаждении механических частиц и глобул воды под
действием центробежных сил, которые перемещают части¬
цы от центра к перис )ерии.
Рис. 86. Использование сепараторов.
Сепарация с различными регулировочными шайбами (Рис.86),
а)	- зазор регулировочной шайбы велик, сопротивление
кольцевого канала, по которому вода выходит из барабана,
уменьшается и граница раздела приближается к стенкам ба¬
рабана, в результате чего часть топлива уходит с водой;
б)	- зазор регулировочной шайбы мал, сопротивление
выходного канала для воды возрастает и граница раздела
214

приближается к центру барабана, из-за чего часть воды мо¬
жет уйти с очищенным топливом;
в) - правильно подобранная регулировочная шайба, вода
полностью отделяется от сепарируемого топлива, а потери
топлива с удаляемой из барабана водой незначительны.
Сепаратор может работать в 2-х режимах: {тарификации -
удаление механических частиц и пурификации - для удаления
воды (Рис. 87).
Рис. 87. Схемы работы сепаратора:
а) - пурификация; б) - тарификация.
По принципу очистки барабана от грязи сепараторы де¬
лятся:
-	несамоочищающиеся, сепаратор останавливается, раз¬
бирается и грязь удаляется вручную;
-	самоочищающиеся, из которых грязь удаляется автома¬
тически под действием центробежных сил во время откры¬
тия барабана сепаратора.
При пурификации удаляется вода и механические при¬
меси, топливо промывается горячей водой, что способствует
вымыванию солей, т.е. снижается зольность топлива. Для
высококачественной очистки сепаратор настраивают на ре¬
жим с низкой пропускной способностью.
Кларификация обеспечивает более качественное отделе¬
ние механических примесей, но этот режим можно приме¬
нять при отсутствии в топливе воды.
На пурификацию сепаратор настраивается путем уста¬
новки водяной горловины над комплектом тарелок и закре¬
215

пления на крышке барабана регулировочной шайбы. Режим
сепарации выбирается путем подбора размера регулировоч¬
ной шайбы, которые поставляются нескольких размеров в
комплекте с сепаратором.
Несамоочищающиеся сепараторы применяются на не¬
больших судах для очистки легких топлив и масел.
Самоочищающиеся сепараторы применяют для обработ¬
ки всех типов горючесмазочных материалов и, в первую оче¬
редь, для тяжелых топлив.
Вязкость топлив должна быть в пределах 1,5-45 сСт.
Температура: дизельных топлив - 50°С, средневязких
70 - 80°С, высоковязких 80 - 90°С.
Рис. 88. Схема самоочищающегося сепаратора.
Принципиальная схема центробежного самоочищающегося сепаратора
1,2, 3 - патрубки, 4,5- напорный и гравитационный диски, 6 - тарелки,
7 - водяной затвор, 8 - распределительный диск, 9 - вал, 10- барабан, 11 -
граница раздела воды с топливом, 12 - водоотводящий канал.
216

При очистке тяжелых топлив производительность сепара¬
тора устанавливают в пределах 30 - 40 % от номинальной.
При пурификации в сепаратор подают горячую воду в ко¬
личестве 3 - 5% от топлива.
Несмотря на идентичный принцип работы сепараторов,
все они имеют характерные особенности и в эксплуатации
необходимо строго придерживаться инструкций заводов-
изготовителей.
Фильтрация топлива.
По тонкости отделения фильтры делятся на:
-	предварительные - от попадания случайных крупных
загрязнений (фильтры в танках запаса перед топливоперека¬
чивающими насосами);
-	грубой очистки - для удаления частиц величиной более
40мкм;
-	тонкой очистки - для удаления примесей размером 6 -
15 мкм.
На судах применяются различные фильтры и самоочи¬
щающиеся фильтровальные установки.
По принципу действия бывают поверхностные или объ¬
емные.
Принцип работы поверхностных фильтров - осаждение за¬
грязнений на поверхностях сеток, листовой бумаги, ткани и тд.
Объемные фильтры имеют множество каналов и пор
(фетр, древесноволокнистые материалы, металлокерамика,
пористая бронза). Эти фильтры могут задерживать большое
количество грязи, имеют более высокий кпд, не способны к
внезапному засорению. Как правило, очистка их проводится
вручную.
В конструкции фильтровальных установок применяются
элементы поверхностного типа (сетчатые, щелевые). В про¬
цессе использования происходит периодическая автомати¬
ческая самоочистка методом противотока.
Химическая, гидродинамическая, магнитная обработка
топлив.
Применение на судах дешевых тяжелых топлив привело
к необходимости введения различных присадок, способству¬
217

ющих решению проблем хранения, сгорания топлива, борь¬
бы с нагарами и высокотемпературной коррозией, а также
низкотемпературной сернистой коррозией.
Наличие в этих топливах тяжелых углеводородов (смол,
асфальтенов) способствует выпаданию в осадок в виде шлама
в танках, цистернах и на поверхностях топливной системы.
Хорошие результаты получены от присадки ЛЗ - ЦНИ-
ИМФ-6.
Рис. 89. Фильтрационная установка типа СОФРАНС.
1 - программное устройство, 2 - корпуса, 3 - фильтры, 4 - дренажный
клапан, 5 - отстойная цистерна, б - детектор воды, 7- дренажный кла¬
пан, 8 - перфорированная переборка, 9 - переливная цистерна.
Гидродинамическая обработка.
Применяется с целью разрушения, находящихся в топливе
структурных систем, чтобы избавить его от твердой фазы, не
удаляя при этом горючей части - смолы. После такой обработ¬
ки обеспечивается более качественное сгорание топлива.
Магнитная обработка.
Топливо обрабатывается в переменном магнитном поле с
целью разрушения структурных систем и ориентации моле¬
кул топлива в определенном направлении.
С целью усиления диспергирующего эффекта обработки
топлива иногда магнитная обработка применяется совмест¬
но с гидродинамической обработкой.
218

Новая технология обработки.
Рис. 90. Типы гамогенезаторов:
а, б - ротор и статор роторного гомогенизатора; в, г - магнитно¬
сопловые гомогенизаторы соответственно с нерегулируемым и регули¬
руемым сечениями сопловой полости.
1,2- лопатки ротора и статора; 3 - сечение лопатки; 4, 11 - электро¬
магниты; 5 - сопло Лаваля; б - тарелка; 7, 10- корпус и седло клапана;
8 - клапан; 9 - пружина.
Применяется для устранения недостатков традиционных
методов обработки топлива (образование осадков в танках,
большие затраты времени и энергии на разогрев топлива, не¬
равномерное распределение вводимых в топливо присадок).
Высоковязкое топливо из танка направляется в подогре¬
ватель, в поток которого дозатором вводятся присадки. То¬
пливо с присадками направляется в гомогенизатор и обратно
в танк запаса.
При этой обработке танки запаса не загрязняются, время
разогрева сокращается в 3 - 4 раза.
Гомогенизаторы бывают роторного, соплового и
магнитно-соплового типа. В роторном - клиновидные лопат¬
ки ротора вращаются в таком же статоре. Топливо подверга¬
ется периодическому сжатию и расширению, т.е. происходит
процесс кавитации, что приводит к разрушению структур¬
ных систем.
219

В сопловом и магнитно-сопловом гомогенизаторе разру¬
шение структурных частей происходит под воздействием ка¬
витации, возникающей в сопле при истечении струи топлива.
В качестве дозаторов присадок применяются поршневые на¬
сосы.
Основная часть обработки происходит в фильтре-
гомогенизаторе, в котором удаляется твердая фаза механи¬
ческих примесей. Фильтрующие пакеты очищаются путем
подачи топлива в обратном направлении.
Приготовление топливных смесей.
Смеси высоковязких и дизельных топлив можно готовить
как на бункеровочных базах, так и непосредственно на судах
(Рис. 91).
Используют простейшие технические средства в виде
завихряющего конуса или струйного смесителя с последую¬
щей прокачкой по контуру: насос - цистерна - насос.
Приготовленная смесь должна быть мелкодисперсной и
стабильной.
Нестабильность выражается в образовании и выпадении
асфальтенов, загрязняющих фильтры с последующими про¬
блемами.
Основная причина нестабильности - несовместимость
компонентов топлива.
Применение водотопливных эмульсий.
Вода коррозионно-активна при контакте с незащищен¬
ными металлическими поверхностями и в случае присут¬
ствия в топливе.
С вязкими топливами водотопливная эмульсия пред¬
ставляет собой дисперсную систему, состоящую из мелких
капель воды распределенных в топливе. Важно, после вве¬
дения воды обеспечить такой размер глобул, чтобы эмуль¬
сия была стабильной и вода не отделялась в подогревателях,
фильтрах и т.д.
Капли воды кипят при температуре 100°С, а окружающее
глобулу топливо - при температуре 350 - 450°С. Вода пере¬
ходит в парообразное состояние, оболочка рвется. Микро¬
взрывы глобул улучшают смесеобразование.
220

Рис. 91. Схема топливной смесительной установки.
1,2 - цистерны тяжелого и дизельного топлива; 3, 5, 6, 9 - насосы; 4 -
деаэратор; 7 - статический смеситель; 10 - фильтры; 11 - датчик тем¬
пературы; 12 - подогреватель; 13 - конденсационный горшок.
Увеличение содержания воды в топливе способствует
улучшению сгорания до определенного предела.
Использование водотопливной эмульсии (ВТЭ) с дизель¬
ным и моторным топливом дает экономию топлива до 2 - 3%
при работе двигателя на номинальной мощности и до 5 - 7%
на частичных нагрузках.
Содержание воды в топливе в пределах 15 - 20%.
При использовании средневязких топлив вязкостью до
180 сСт экономия топлива составляет 3,5 - 4% при содержа¬
нии воды 10%.
Использование ВТЭ способствует уменьшению нагароо-
бразования в камере сгорания и выпускном тракте, особенно
при работе на тяжелых топливах.
Подача топлива к дизелям.
В главных и вспомогательных двигателях дизельное то¬
пливо используют для промывки систем тяжелого топлива
перед длительной стоянкой, а иногда при пусках и маневрах.
221

Все трубопроводы систем подачи оборудованы паровы¬
ми или электрическими «спутниками».
В этих системах топливо направляется в бустерную
(смесительную) цистерну, т.к. при переходе с одного вида
топлива на другое происходит смешение горячего тяжелого
и неподогреваемого дизельного топлива. По мере выработ¬
ки состав меняется и двигатель переходит на использование
нужного топлива.
Очень важно поддерживать вязкость топлива в преде¬
лах 12-20 сСт.
Контроль за заданной вязкостью и управлением уровня
подогрева осуществляет регулятор вязкости - вискозиметр.
Переводить дизель с одного топлива на другой следует
осторожно, по возможности снизив нагрузку на двигатель до
75% от номинальной.
17.7.	Моторные масла.
Основной задачей смазки является разделение трущихся
деталей для снижения трения и износа трущихся поверхно¬
стей. Теория смазки основывается на положении, что между
трущимися деталями образуется масляный клин, в котором
возникает гидродинамическое давление, не допускающее
контактирование трущихся пар.
Гидродинамическое давление масла в клине достигает
наибольшего значения в минимальном зазоре и средней ча¬
сти подшипника, убывая к краям по причине утечек масла
через торцы. Если в зоне высокого давления имеются канав¬
ки или сверления, подъемная сила масляного клина умень¬
шается, что влечет за собой понижение величины допусти¬
мой нагрузки на подшипник. Поэтому подвод смазки и рас¬
пределительные масляные канавки устанавливают в зонах
наименьшего давления.
Установлено, что на эффективность гидродинамической
смазки влияют:
-	вязкость масла (чем она выше, тем легче образуется
масляная пленка);
-	чистота сопряженных поверхностей (чем выше чистота
обработки, тем тоньше требуется толщина масляной пленки);
222

-	скорость относительного перемещения деталей (чем она
выше, тем скорее образуется стабильная масляная пленка);
-	диаметр шейки или величина опорной поверхности
подшипника (их увеличение способствует улучшению усло¬
вий смазки);
-	зазор между трущимися деталями - должен быть опти¬
мальным;
-	давление на перемещающиеся детали (высокое давле¬
ние затрудняет образование масляной пленки);
-	количество и процесс подачи масла (масло необходимо
подавать непрерывно и в достаточном количестве).
Основные функции масел:
-	обеспечение надежной работы узлов трения;
-	предотвращение износа трущихся узлов;
-	удаление из зоны трения загрязняющихся элементов;
-	охлаждение путем отвода теплоты от трущихся поверх¬
ностей;
-	обеспечение плотности в зоне уплотнительных порш¬
невых колец;
-	предотвращение коррозии;
Масла, применяемые в двигателях должны обладать сле¬
дующими свойствами:
-	антифрикционными, обеспечивающими минимальные
потери на трение;
-	стабильной вязкостью, малой испаряемостью;
-	высокой сопротивляемостью окислению и сохранению
стабильности при высоких температурах;
-	диспергирующими свойствами, обеспечивающими чи¬
стоту двигателей;
-	антикоррозионными свойствами.
Антифрикционные свойства.
Этими свойствами масла должны обладать для уменьше¬
ния сил трения и соответствующего износа трущихся дета¬
лей, путем обеспечения гидродинамического режима трения,
при котором взаимное скольжение происходит в слое масла
и сила трения определяется, в основном, вязкостью масла.
223

Вязкость.
Важнейший показатель, который определяет свойство
масла сопротивляться относительному движению. Выража¬
ется в сантистоксах (сСт) при 50°С.
Индекс вязкости (ИВ) - эмперический показатель, харак¬
теризующий скорость изменения вязкости в заданном диа¬
пазоне температур. Для повышения ИВ вводят небольшое
количество специальных присадок.
За рубежом масла по вязкости классифицируются в еди¬
ницах SAE (Sosiety of Automative Engineers - Общество авто¬
мобильных инженеров США).
При уменьшении толщины масляной пленки до 0,02-0,1 мкм,
жидкостное трение переходит в граничное и коэффициент трения
уже зависит от маслянистости или смазывающей способности
масла
Граничная пленка может выдерживать давление в несколь¬
ко тысяч мегапаскалей, но легко разрушается при достижении
определенной температуры. Для минеральных масел этот пре¬
дел-90-100°С.
Для усиления маслянистости в базовые (минеральные)
масла вводят 0,5 - 2 % устойчивых жирных кислот.
Температура застывания.
Это температура, при которой масло теряет подвижность
(текучесть). Лежит в пределах минус 10 - 15°С.
Испаряемость.
Это улетучивание легких фракций при больших темпе¬
ратурах. Испаряемость приводит к росту концентрации за¬
густителя и потери пластичности.
Деэмульгирующие свойства.
Это способность масла отделять воду при их смешивании.
Эмульсии вызывают коррозию, ухудшают смазочные свой¬
ства, сокращают срок службы масла. Деэмульгирующие свой¬
ства усиливают специальными присадками.
Вспениваемость.
Это результат образования в масле газовой эмульсии и
накопления пенного слоя. Пенообразование нарушает нор¬
мальный режим смазки, уменьшает подачу масла, приводит
к перегреву двигателей.
224

Борьба с ледообразованием - введение в масло специ¬
альных присадок.
Стабильность.
Физическая и химическая стабильность - это способность
противостоять физическим и химическим процессам.
Термоокислительную стабильность повышают введени¬
ем противоокислительных присадок.
Нагарообразующая способность.
Это твердые отложения продуктов глубокого окисления.
Нагар бывает монолитным, пластичным и рыхлым и
состоит из карбенов и карбитов (50 - 70%), асфальтенов
(3 - 6%), смол (15 - 40%), золы (1 - 10%).
Количество нагара зависит от качества и расхода топлива
и масла, температуры трущихся поверхностей.
При высоких температурах нагар не образуется.
Моюще-дисмпергирующие свойства.
Эти свойства заключаются в уменьшении отложений
продуктов окисления (лаков, нагаров) на деталях двигателя
и поддержания деталей в чистоте.
Чисто минеральные масла этими свойствами не облада¬
ют, поэтому необходимо вводить специальные присадки -
детергенты и диспергаторы.
Антикоррозионные свойства.
Эти свойства необходимы для нейтрализации образующихся
в цилиндре кислот (в первую очередь - серной H2S04).
В масло вводят присадки, обладающие щелочными свой¬
ствами.
Цилиндровые масла.
Смазывание деталей цилиндро-поршневой группы пре¬
жде всего зависит от правильного выбора вязкости масла.
При низкой вязкости масло не способно поддерживать ги¬
дродинамический режим смазывания.
При высокой вязкости затруднено растекание масла по
поверхности смазываемых деталей. Учитывая это, рекомен¬
дуется для двигателей с петлевой системой продувки приме¬
нять масло типа SAE 40 - 50 (14 - 16 сСт), для длинноходо¬
вых двигателей с прямоточной схемой продувки масло SAE
60 (20 сСт).
225

Самое важное учитывать содержание серы в топливе: при
содержании серы в топливе до 1,5 % рекомендуется приме¬
нять масла с щелочным числом 30 мг КОН/г, при большем со¬
держании серы - масло с щелочным числом 50-7 мг КОН/г.
При использовании сернистых топлив и масел с низким
числом КОН не будет обеспечена полная нейтрализация сер¬
нистых соединений, что будет сопровождаться интенсивным
износом деталей цилиндро-поршневой группы.
Комбинация высокощелочное масло - низкосернистое то¬
пливо способствует образованию зольных отложений на го¬
ловках поршней и в районе выхода смазочных штуцеров, но
вреда для двигателя в этом случае буцет значительно меньше.
Рис. 92. Лубритторная система смазки двигателя.
1 - насос; 2 - фильтр; 3,4- цистерны соответственно запасная и рас¬
ходная; 5 - двигатель.
Смазка цилиндров осуществляется в условиях жидкост¬
ного и граничного (преобладающего) трения.
Прочность масляной пленки определяется смазывающей
способностью масла.
Остаточный запас щелочности должен быть не менее 10
мг КОН/г для двигателей, работающих на высокосернистом
топливе и 1 - 2 мг КОН/г для двигателей, работающих на
мало- и среднесернистых топливах.
Важным фактором качества смазки цилиндро-поршневой
группы является количество и способ подвода и распределе¬
ния масла по зеркалу цилиндра.
226

Заводы - изготовители двигателей устанавливают рас¬
ход на смазку цилиндра, относя его к единице эффективной
мощности:
-2-3 г/лсч - небольшие быстроходные двигатели со
смазкой разбрызгиванием;
-	0,6 -1,2 г/лсч - 4-тактные среднебыстроходные трон¬
ковые двигатели;
-	0,4 - 1,2 - 2-тактные малооборотные крейцконые дви¬
гатели с лубрикаторной смазкой.
На расход масла большое влияние оказывает техническое
состояние двигателя, износ цилиндро-поршневой группы, осо¬
бенно поршневых колец, величина зазоров и т.д.
Лубрикаторная смазка подает чистое и свежее масло не¬
обходимого контролируемого качества и количества.
Наименьший расход цилиндрового масла отмечен в
длинноходовых 2-тактных крейцкопфных двигателях с
прямоточно-клапанной продувкой - 0,2 г/лсч.
Циркуляционные (системные) масла.
Служат для смазывания подшипников, деталей движе¬
ния, поддерживая в них масляный клин, несущий высокие
нагрузки при температуре 70 - 90 °С.
В качестве циркуляционного наиболее часто применяет¬
ся масло SAE30 (10 - 12 сСт).
Крейцкопфные двигатели работают без замены масла де¬
сятки тысяч часов.
Применяемые масла должны противостоять процессам
окисления в условиях повышенных температур и кислорода.
В последние годы чисто минеральные масла, особенно
если в двигателе происходит масляное охлаждение поршней,
не применяются. Дизели необходимо предохранить от корро¬
зии и ржавчины внутренних поверхностей.
Наиболее вероятной причиной попадания воды, особенно
забортной, являются дефекты в маслоохладителях.
В масла вводят антикоррозийные и щелочные присадки,
т.к. в картер двигателя возможно проникновение окислов
серы и кислот.
Уровень щелочности не должен опускаться ниже 3-5
мг КОН/г.
227

Учитывая наличие присадок в масле, его промывка водой
при сепарации крайне нежелательна.
Масла для тронковых дизелей совмещают в себе функ¬
ции как системного, так и цилиндрового. Так как цилиндры
двигателя не отделены от картера, агрессивные продукты
сгорания с остатками цилиндрового масла попадают в кар¬
тер, вызывая интенсивное загрязнение и окисление масла в
картере.
К этим маслам предъявляются более высокие требования
(антиокислительные, антикоррозионные, диспергирующие).
Применяют масла типа SAE 30, а в высокофорсирован¬
ных дизелях - SAE 40.
Если содержание серы в топливе менее 1,5 %, рекомен¬
дуются масла с щелочным числом 8-10 мгКОН/г.
Если содержание серы в топливе 2 - 3 %, необходимо
применять масла с щелочным числом 30 - 40 мгКОН/г.
Для вспомогательных двигателей, большей частью ра¬
ботающих на частичных нагрузках, рекомендуются масла с
щелочным числом 20 мгКОН/г.
17.8 Рекомендации по выбору масел.
Отечественные масла.
Подразделяются на 6 групп: А, Б, В, Г, Д, Е, причем в
каждую группу входят масла, отличающиеся по вязкости от
6 до 20 сСт при 100°С.
Масла группы А- поставляются без присадок или с незна¬
чительным количеством антиокислител ьных присадок. Пред¬
назначено для карбюраторных и малонапряженных дизелей,
работающих на малосернистом топливе.
Масла группы Б - содержат 3 - 4% присадок, предназна¬
чено для малонапряженных дизелей, работающих на дизель¬
ном топливе с содержанием серы 0,2 - 0,5%.
Масла группы В - содержат 4 - 7% присадок, предназна¬
чено для форсированных дизелей (судовых, тепловозных) с
содержанием в топливе серы до 1%.
Масла группы Г- содержат 7 —12% присадок, предназна¬
чена для высокофорсированных дизелей, работающих в осо¬
бо тяжелых условиях и использующих сернистое топливо.
228

Масла группы Д-содержат 12 - 20% присадок, предназна¬
чено для сверх тяжелых условий работы дизелей с высокой сте¬
пенью наддува и использующих высокосернистое топливо.
Масла группы Е - содержат присадок до 25%, предна¬
значена для смазывания цилиндров малооборотных судовых
дизелей с наддувом, работающих на тяжелых сернистых то¬
пливах.
Например: М12В - моторное масло вязкостью 12 сСт
при температуре 100°С.
М16Е30 - щелочность 30 мгКОН/г.
М16Е60 - щелочность 60 мгКОН/г.
Для длинноходовых форсированных двигателей потребо¬
валось увеличение смазывающей способности масла и разра¬
ботано масло с увеличенной вязкостью до 20 сСт и щелочно¬
стью до 70 мгКОН/г. Марка масла - М20Е70.
Зарубежные масла.
Классификация SAE подразделяет масла в зависимости
от условий работы на три группы:
-	обычные или регулярные или премиальные (Premium), ко¬
торые либо совсем не содержат; либо содержат небольшое коли¬
чество присадок. Используются для карбюраторных и малона¬
пряженных дизелей, работающих на малосернистом топливе;
-	HD - масла предназначены для более тяжелых условий
работы, имеют значительное количество присадок;
-	масла для особо тяжелых условий работы дизелей с вы¬
соким наддувом и большим содержанием серы, которые раз¬
деляются на три серии:
-	1 - масла с присадками для двигателей, работающих в
умеренно тяжелых условиях на сернистом топливе;
-	2 и 3 - масла с присадками для дизелей, работающих в осо¬
бо тяжелых условиях на высоковязких сернистых топливах.
По мере утяжелений условий работы двигателей количе¬
ство присадок в маслах увеличивается.
По классификации API (American Petroleum Institute)
масла делятся на две группы:
-	от SA до SG для карбюраторных двигателей;
-	от СА до СЕ для дизельных двигателей.
229

Вторая буква в индексе определяет по возрастающей
свойства (качество) масел в зависимости от форсировки дви¬
гателя и качества применяемого топлива.
Масла СА, СВ, и СС используются для транспортных дви¬
гателей.
Масла СД, и СЕ используют для форсированных двига¬
телей с наддувом.
Отечественные судоходные компании широко использу¬
ют масла мировых фирм «МОБИЛ», «ШЕЛЛ», «БРИТИШ
ПЕТРОЛИУМ», «ТЕБОЙЛ», «КАСТРОЛ» и др.
Цены на судовые масла, как и на топливо, в России близки
к мировым ценам и имеют постоянную тенденцию к росту.
17.9.	Системы смазывания дизелей.
Задачи систем:
-	под ана масла к узлам трения и на охлаждение поршней;
-	регенерация масла путем его очистки и охлаждения;
-	прием и передача, хранение свежего и отработавшего
масла.
По способу создания давления:
Напорные системы - давление 2-8 кг/кв.см перед узлами
трения, давление создается навесными или электроприводны-
ми насосами.
Гравитационные системы - 0,7 — 1 кг/см2 в зависимости
от высоты напорной цистерны, откуда самотеком подается
к узлам трения. Гравитационные системы применяют для
смазки подшипников газотурбонагнетателей, дейдвудных
подшипников, смазка трущихся узлов систем винтов регули¬
руемого шага (Рис.93).
Двигатели оборудуются напорными системами, называе¬
мые циркуляционными.
Система может быть линейной, когда масло назад не воз¬
вращается - лубрикаторная смазка.
Циркуляционная система - масло циркулирует по зам¬
кнутому контуру, который можно разделить на внутренний
и внешний.
Внутренний контур - распределение и подача масла вну¬
три двигателя: главная маслораспределительная труба - рамо-
230

вые подшипники - по сверлениям в коленчатом валу к ша¬
тунным подшипникам - по сверлению в шатунах к головным
подшипникам (Рис.94).
Рис. 93. Схема гравитационной системы смазки.
/ - переливная труба; 2, 6,10-цистерны: напорная, запасная, сточная; 3
-холодильник; 4 - терморегулирующий клапан; 5 - фильтр грубой очист¬
ки; 7 - насос; 8 - электроприводный насос; 9 - газотурбонагнетатель.
Рис. 94. Внутренняя система смазывания дизеля.
Внутренняя система смазывания двигателя Вяртсиля-Ваза:
1 - измерительный шток; 2 - маслонаполнительная горловина;
3, 8 - редукционные клапана; 4 - маслораспределительная труба;
5, 14, 15, 16 - насосы: смазочный, масляный (навешенный), ручной, предпу¬
сковой; 6-направляющий блок; 7-коромысло; 9 - трубка подачи масла; 10-
термостатический клапан; 11 - сдвоенный фильтр; 12 - маслоохладитель;
13 - маслоочислитель.
231

От главной магистрали труба ведет к распределительно¬
му валу - к его подшипникам, к приводам навесных насосов,
шестерням привода распределительного вала, тахометра.
На систему смазки устанавливается редукционный клапан.
К элементам внешней системы относятся: резервный
и предпусковой масляный насос с электрическим приво¬
дом, насос ручной прокачки, навешенный шестеренчатый
масляный насос с приемной трубой в поддоне, байпасный
центробежный маслоочиститель, полнопоточный масля¬
ный сдвоенный фильтр тонкой очистки (10 - 15 мкн), тер¬
мостатический клапан ( при холодном масле пропускают
его мимо фильтра), маслонаполнительная горловина и из¬
мерительный шток. Циркуляционные масляные системы
делятся на:
-	системы с «мокрым» картером» (масло собирается в
картере двигателя);
-	системы с «сухим» картером (масло собирается в от¬
дельной масляной цистерне).
Рис. 95. Циркуляционная система смазывания двигателя.
Циркуляционная система смазывания главного дизеля (Рис.95):
1 - сепаратор; 2 - нагреватель масла; 3,4- цистерны масла цилиндрово¬
го и для газотурбонагнетателя; 5,6- цистерны запаса свежего и грязно¬
го масла; 7 - маслоохладитель; 8 - фильтр; 9 - главный масляный насос;
10 — дизель; 11 - циркуляционная цистерна; 12 - коффердам; 13 - при¬
емная сетка.
232

Рис. 96. Схема смазки распределительного вала двигателя
Система смазывания распределительного вала дизеля МАН - Бурмейстер
и Ваш (Рис. 96):
1 - дизель; 2 -магнитный фильтр; 3 - насосы; 4 - фильтр тонкой очист¬
ки; 5- цистерна; 6 - холодильник.
Для малооборотных двигателей емкость масла при мас¬
ляном охлаждении поршней принимается 2,5 - 3,5 л/квт, при
водяном охлаждении поршней - 0,8 - 2 л/квт.
Краткость циркуляции принимается 4-12. Это значит,
что за один час весь объем масла проходит через двигатель
4-12 раз.
У среднеоборотных двигателей удельная вместимость
принимается 1,2 — 1,5 л/квт, кратность циркуляции - 15 - 17.
Кроме сточноциркуляционных цистерн масляные систе¬
мы предусматривают наличие цистерн запаса свежего мас¬
ла, отработанного масла, сепарированного масла, шламовую
цистерну.
233

Кроме того, предусматриваются цистерны цилиндрового
масла, гидравлического, цистерна хранения масла для газо-
турбонагнетателя и др.
Как правило, масляные сепараторы постоянно работают
по очистке циркуляционного масла, находящегося в цирку¬
ляционных цистернах.
Очень важно контролировать температуру масла на вхо¬
де в двигатель (крейцнопфные 60 - 65°С, форсированные
среднеоборотные - 75 - 78°С, также, как на выходе и перепад
температур.
Особое внимание необходимо обращать на температуру
и характер вытекающей струи из поршней.
Расход масла.
Расход масла складывается из двух составляющих - на
угар и слив.
GM = G„ + Ga .Суг = 89 - 95%.
Расход на слив в основном связан с расходом присадок и
необходимостью замены отработавшего масла свежим. Этот
расход составляет 5 - 15%.
Расход масла крейцкопфных двигателей 0,55 -1,1 г/квгч, для
трониовых двигателей 1,5 - 2,5 г/квгч.
По мере износа двигателей удельный расход масла уве¬
личивается.
17.10.	Очистка и охлаждение масла.
В процессе эксплуатации циркуляционное масло загряз¬
няется растворимыми и нерастворимыми включениями.
К нерастворимым загрязнениям относятся:
-	вода и водные растворы органических и неорганиче¬
ских кислот, особенно в двигателях, работающих на тяже¬
лых топливах;
—	различные механические примеси (продукты загряз¬
нения масляной системы, песок, ржавчина, продукты изно¬
са подшипников, цилиндро-поршневой группы, шестерен,
234

остатки лакокрасочных покрытий, волокнистые материалы
сальниковых уплотнений и др.);
-	нагар и другие продукты неполного сгорания топлива,
шлам и отложения масла.
Загрязнения и старение масла зависят от технического со¬
стояния двигателя, условий и уровня его эксплуатации. Для
очистки масла и улучшения его качественных показателей ис¬
пользуют отстой, фильтрацию и сепарацию.
Отстой - используют при наличии в циркуляционной
цистерне системы подогрева. Проводится на стоянке судна.
Масло подогревается в цистерне в течение 24 - 36 часов до
температуры 60 -95°С.
Во время подогрева из масла выпариваются влага и легкие
фракции топлива, если они были в составе масла. Подогрев
также способствует отстаиванию механических примесей.
После отстоя с подогревом масло держат в цистерне не¬
сколько суток без подогрева, после чего его сепарируют и
направляют в предварительно очищенную цистерну (цирку¬
ляционную или чистого масла).
Фильтрация - предусматривает установку на всасываю¬
щем трубопроводе циркуляционного насоса один сетчатый
фильтр грубой очистки, а на нагнетательном - два параллель¬
но работающих одинаковых фильтра. Пропускная способ¬
ность каждого масляного фильтра должна на 10 % превышать
производительность масляного насоса. Эти фильтры осущест¬
вляют грубую очистку масла. Нашли применение сетчатые и
щелевые фильтры различных конструкций.
Эти фильтры, как правило, самоочищающиеся.
Пластинчато-щелевые очищают проворачиванием относи¬
тельно неподвижных ножей, которые удаляют грязь из ще¬
лей фильтра.
Сетчатые фильтры очищают путем продувания фильтру¬
ющей сетки сжатым воздухом (давление 5-8 кг/см.кв.).
Фильтры грубой очистки отделяют частицы с минималь¬
ным размером 60 - 80 мк., что не может удовлетворить тре¬
бования к качеству масла.
235

На двигателях быстроходных применяют и фильтры тон¬
кой очистки, как правило, со сменным бумажным фильтрую¬
щим элементом. Фильтровальная бумага, пропитанная специ¬
альным составом, сложена «гармошкой» и при небольшом
габарите обеспечивает высокую пропускную способность.
Кроме того, в качестве фильтрующих элементов приме¬
няют хлопчатобумажные и шерстяные ткани, фетр, войлок,
синтетические материалы.
Для отделения металлических частиц, попадающих в
масло, используют магнитные фильтры, улавливающие ча¬
стицы размером до 1 мк. Часто магнитные вставки устанав¬
ливают в корпуса обычных фильтров.
Сепарация - позволяет отделять не только твердые нерас¬
творимые частицы, но также воду и растворимые в воде про¬
дукты старения масла. Сепараторы удаляют твердые примеси
до размера 2 - 3 мк.
Применяются периодическая и непрерывная сепарация
масла. Периодическая очистка предусматривает использова¬
ние отстойной цистерны, откуда масло после обработки на¬
правляется в цистерну сепарированного масла, где оно хра¬
нится до следующей смены.
Наиболее распространена непрерывная система сепара¬
ции масла, при которой сепаратор постоянно работает непо¬
средственно с маслом циркуляционной цистерны.
Обычно сепараторы настраиваются на режим пурифика-
ции, что позволяет удалять появляющуюся в масле воду. При
этом, большое значение имеет правильный выбор регулиро¬
вочной шайбы, зависящей от плотности масла.
Качество удаления из масла загрязнений обратно про¬
порционально вязкости масла. Масло подогревают до темпе¬
ратуры 80 - 85 гр.С. Более высокий подогрев масла способ¬
ствует интенсивному окислению масла.
Современные масла с присадками не рекомендуется про¬
мывать водой при сепарации, т.к. присадки могут быть уда¬
лены вместе с промывочной водой. В настоящее время для
очистки масел применяют самоочищающиеся сепараторы.
236

Температурный режим масляной системы оказывает
важное влияние на условия смазки, условия работы трущих¬
ся деталей и на состояние масла.
В процессе эксплуатации следует строго соблюдать
температурный режим масла согласно инструкции завода-
изготовителя двигателя.
Наиболее распространены кожухотрубные маслоохлади¬
тели, в которых масло подается в межтрубное пространство,
а охлаждающая забортная (пресная - в централизованных
системах охлаждения) вода проходит по трубкам.
Температуру масла, поступающего в двигатель, можно из¬
менять регулированием его перепуска помимо холодильника,
что обычно выполняет автоматический терморегулятор.
Давление масла должно быть выше, чем давление охлаж¬
дающей воды, и при нарушении плотности масло будет ухо¬
дить в воду, вызывая падение уровня масла в циркуляцион¬
ной системе.
Масляную полость холодильника очищают химически¬
ми моющими препаратами ОП-7 или ОП-Ю.
Продолжительность работы масла в двигателе зависит от
типа и конструкции двигателя, его технического состояния и
режимов работы, сорта топлива и масла, емкости циркуля¬
ционной цистерны и кратности циркуляции масла, степени
обработки масла в процессе эксплуатации двигателя и др.
Срок службы масла должен определяться на основании его
контрольных анализов. Как преждевременная, так и поздняя
смена масла не рекомендуется, потому что в первом случае
будет неоправданный перерасход масла, а во втором - интен¬
сивный износ и коррозия деталей двигателя из-за недопусти¬
мой утраты качества масла.
Смена циркуляционного масла предусматривает:
-удаление отработавшего масла из системы;
-	очистка системы и его элементов (картер, холодильни¬
ки, цистерны, фильтры, трубопроводы);
-	промывка системы. Применяют дизельное топливо или
промывочное масло, иногда предварительно очищенным от¬
работавшим маслом подогретым до 30 - 60°С.
237

-после удаления промывочного масла повторная очистка
системы (удаляют остатки и вытирают насухо);
—	заполнение системы свежим маслом из цистерны запаса.
Во время работы двигателя необходимо контролировать
и поддерживать следующие параметры масляной системы:
-температуру масла до и после маслоохладителя, на вы¬
ходе из системы охлаждения поршней каждого цилиндра, в
системе смазки газотурбонагнетателей;
—	давление масла до и после фильтров, после циркуля¬
ционных масляных насосов двигателя, турбокомпрессора, а
также разряжение на всасывающей стороне этих насосов;
—	уровень масла в циркуляционных цистернах.
Температуру масла рекомендуется регулировать количеством
охлаждающей воды, проходящей через маслоохладитель.
При падении давления масла или повышении его тем¬
пературы необходимо на двигателе, работающем на винт,
снизить обороты двигателя, а на дизель-генераторе снять
нагрузку и включить резервный масляный насос. Выявить и
устранить причину неисправности.
Если пуск резервного насоса не помогает, двигатель
остановить и выявить причину неисправности.
При увеличении перепада давлений масла до и после
фильтра или при резком падении перепада следует перейти
на резервный фильтр. Вскрыть дефектный фильтр и выявить
причину его неисправности.
Уровень масла в циркуляционных цистернах и картерах
двигателей контролируется не реже одного раза в час. Пе¬
риодически следует контролировать наличие воздуха в мас¬
ляной полости охладителей. Контролировать ежесуточно
наличие следов масла в охлаждающей воде после маслоох¬
ладителя (смотровое стекло).
Систематически контролировать работу лубрикаторов
(уровень масла и подачу), ежемесячно проверять расход сма¬
зочного масла и его распределение по точкам смазки.
При остановке двигателя масляная система должна про¬
качиваться, особенно если циркуляционное масло охлаждает
поршни. Прокачку можно прекратить, когда температурный
перепад приблизится к 0.
238

Перед продолжительной стоянкой следует обилию ими*
зать ЦПГ, прокачав лубрикаторы.
Во время стоянки следует ежедневно нроноричиийть мил
двигателя, включив циркуляционный насос и прокачивая лу¬
брикатор.
17.11.	Микробиологическое заражение масел.
Очень похоже на соответствующее заражение тяжелых
топлив. Масло для микробов является питательной средой.
В чистом сухом масле микробы не размножаются, но и не
погибают, если они туда занесены. Для биодеградации масел
необходима вода. Оптимальная температура для размноже¬
ния микробов 30 - 40°С.
В пораженном микробами масле, как правило, наблюдает¬
ся истощение присадок, ухудшаются его смазочные свойства.
Признаки микробиологического заражения: образование
стойкой эмульсии масла с водой, масло приобретает молоч¬
ный оттенок, повышенная кислотность масла, образование
на шейках вала пленок цвета меди, появление коррозионно¬
го питинга, образование черных пятен на белом металле под¬
шипников, скопление шлама в картере двигателя, быстрое
загрязнение фильтров, запах сероводорода.
На ранней стадии заражения микробы можно уничто¬
жить путем нагрева перед сепаратором до температуры
80 - 90°С.
При неудаче, масло следует заменить с тщательной про¬
мывкой всей масляной системы, включая циркуляционные
цистерны.
17.12.	Контроль качества топлива и масла.
Для организации контроля за качеством горюче¬
смазочных материалов (ГСМ) в процессе их использования
суда комплектуются экспресс-лабораториями, с помощью ко¬
торых возможно определение основных физико-химических
показателей.
Судовые механики по заведованиям обеспечивают:
-	комплектацию судовых экспресс-лабораторий необхо¬
димыми реактивами, посудой, приборами и инструкциями;
239

-	поддержание этих лабораторий в рабочем состоянии,
своевременную проверку содержащихся в них приборов;
-	своевременный и правильный контроль качества ГСМ;
-	своевременное и правильное ведение соответствующих
журналов контроля.
Общее руководство и контроль за выполнением обяза¬
тельных анализов ГСМ осуществляет главный (старший)
механик судна.
Судовые экспресс-лаборатории контроля качества ГСМ
На судах получили распространение следующие типы
судовых экспресс-лабораторий:
-	судовая комплексная лаборатория для анализа масел и
топлива СКЛАМТ-1;
-	экспресс-лаборатория для анализов нефтепродуктов
ЭЛАН;
-	экспресс-лаборатория для судов с мощностью главных
двигателей до 740 кВт.
Лаборатория СКЛАМТ-1 позволяет определять следую¬
щие характеристики масел и топлив: плотность, вязкость, со¬
держание воды, щелочное число, содержание механических
примесей, наличие водорастворимых кислот, кислотное чис¬
ло, температуру вспышки.
В комплект лаборатории входят следующие реактивы:
-	керосин и дизельное топливо в качестве разбавителя
при определении удельного веса и содержания воды в не¬
фтепродуктах;
-	водный раствор ОП-7 с концентрацией 0,05 % для опре¬
деления срабатываемости щелочной присадки и водораство¬
римых кислот;
-водный раствор бромтимолового синего с концентраци¬
ей 0,04 % для определения щелочного числа;
-	метилоранж с концентрацией 0,02% для определения
водорастворимых кислот;
-	гидрид кальция в ампулах по 0,7 г для определения со¬
держания воды в масле и топливе;
-	нитрозиновый желтый с концентрацией 1 мл=0,1 мгКОН/i
и 1 мл = 0,5 мг КОН/г для определения кислотного числа.
240

17.13.	Масла вспомогательных механизмов.
Для каждого механизма и узла должны, как правило, на¬
значаться основные и заменяющие их марки масел и смазок.
Условия выбора масел и смазок следующие:
-	наиболее полное удовлетворение предъявляемым тре¬
бованиям с учетом особенностей механизмов и оборудова¬
ния и условий работы в них масла;
-	исключение неблагоприятных воздействий на обслужи¬
вающий персонал масла или его паров, а также на конструкци¬
онные и уплотнительные материалы при контакте с маслом;
-	опыт применения масел и смазок аналогичных меха¬
низмов и оборудования;
-	сокращение номенклатуры за счет выбора наиболее
перспективных и освоенных масел и смазок;
-обеспечение круглогодичной эксплуатации механизмов
во всех климатических зонах;
-	минимальная пожароопасность и взрывобезопасность.
Рабочие жидкости для систем судовых гидроприводов
Эти жидкости выполняют роль рабочего тела и функции
смазочного материала.
В малонапряженных системах (давление до 15 МПа) ис¬
пользуются жидкости, содержащие только загущающие при¬
садки.
В средненапряженных (давление до 25 МПа) используют
жидкости с присадками против коррозии и окисления.
В высоконапряженных (давление свыше 25 МПа) - жид¬
кости с композицией присадок, улучшающих многие экс¬
плуатационные свойства.
Эти жидкости должны отвечать следующим требованиям:
-	иметь пологую вязкостно-температурную характери¬
стику, т.е. высокий индекс вязкости;
-	обладать хорошими антиокислительными свойствами;
-	иметь минимальную склонность к пенообразованию;
-	обладать хорошими пртивоизносными и антикоррози¬
онными свойствами.
Оптимальная вязкость рабочей жидкости зависит от типа
насоса и исполнительного органа и определяется соответ¬
ствующим классом вязкости.
241

Жидкости имеют очень широкий диапазон вязкости от 12
сСт до 500 сСт.
Смазочные материалы производства разных стран и
фирм, относящиеся к одному классу вязкости, взаимозаме¬
няемые.
Масла для трансмиссий.
Трансмиссионные масла, предназначенные для смазыва¬
ния зубчатых передач и других деталей и узлов трения, рабо¬
тают в режиме гидродинамической или граничной смазки в
условиях высоких удельных нагрузок и температур.
Трансмиссионное масло должно удовлетворять следую¬
щим требованиям:
-	обеспечивать работоспособность узлов трения в усло¬
виях высоких удельных нагрузок и окружающих скоростей,
а также длительную бессменную работу;
-	иметь хорошие вязкостные и термоокислительные
свойства при широком температурном диапазоне;
-	снижать износ шестерен и других пар трения в транс¬
миссиях, а также трение и потери энергии на трение;
-	отводить тепло от пар трения;
-	предотвращать коррозию в условиях повышенных на¬
грузок и влаги;
-	снижать вибрацию и шум шестерен и защищать их от
ударных нагрузок;
-	вымывать и удалять из зоны трения продукты износа и
другие загрязнения;
Отечественные масла разделены на пять эксплуатацион¬
ных групп и шесть классов вязкости с учетом конкретных
передач и условий применения.
В зависимости от области применения предложены сле¬
дующие группы масел: ТМ1, ТМ2, ТМЗ, ТМ4. ТМ5.
Согласно классификации SAE все трансмиссионные мас¬
ла разделены на шесть классов вязкости: 75W, 80W, 85W, 90,
140,250.
Масла для холодильных машин.
Масла в холодильных машинах контактируют с хладоа-
гентом при постоянно изменяющихся температуре и давлении
242

среды. Вязкость масла снижается при растворении в нем хла¬
дагента. Поэтому необходимо, чтобы вязкость работающего
масла была не более, чем в 2 раза меньше вязкости чистого
масла при температуре 50°С и давлении 0,3 - 0,4 МПа.
Смесь хладоагента и масла при минимальной температу¬
ре кипения должна быть стабильной и не расслаиваться
Эти масла должны удовлетворять следующим требова¬
ниям:
-	иметь хорошие вязкостные свойства;
-	обладать высокой стабильностью к окислению;
-	иметь низкую температуру застывания, обеспечиваю¬
щую подвижность масла при отрицательных температурах;
-	исключать выпадение осадка и возможность образова¬
ния «пробок»;
-обладать высокой термоокислительной стабильностью.
Для холодильных компрессоров всех типов, работающих на
аммиаке, а также винтовых компрессоров, работающих на
Хладоне 22, применяют смесь дистиллятного и остаточных
масел селективной очистки марок ХА - 23 и ХА - 30.
Для фреоновых компрессоров применяют дистиллятные
масла кислотно-щелочной очистки ХФ 12-16 (с антиокисли-
тельной присадкой) или ХФ 22-24 (с загущающей присад¬
кой), а также синтетическое масло ХС-40.
Кроме того, в качестве масла применяется жидкость
кремнийорганическая ПФГОС-4 - не токсична и взрывобе¬
зопасна, но горюча (при работе с ней недопустимо примене¬
ние открытого огня).
Масла для воздушных компрессоров.
Эти масла постоянно контактируют с нагретым воздухом
(170 - 220°С) в условиях высоких давлений (3-4 МПа и бо¬
лее). Эти условия приводят к окислению масла в виде лаков
и нагаров, повышенным износам и расходам масла.
Масла для воздушных компрессоров должны обладать
следующими свойствами:
-	высокой термоокислительной стабильностью;
-низкой склонностью к нагарообразованию;
-	хорошими вязкостными характеристиками при высо¬
ких температурах;
243

-	высокими антикоррозионными способностями;
-	не образовывать эмульсию и пену при работе;
-	иметь узкий фракционный состав.
Для наиболее характерных условий работы воздушных ком¬
прессоров вязкость масла должна быть в пределах 11-17 сСт.
Марки масел для воздушных компрессоров: К - 12,
К- 19,КС- 19, МК-22 п.
Турбинные масла.
Должны отвечать следующим требованиям:
-	обеспечивать длительную бессменную работу;
-обладать хорошей стабильностью против окисления;
-	не выделять продуктов окисления, осадков;
-	не образовывать стойкой эмульсии с водой;
-	обладать противопенными свойствами;
-	не содержать шлама и воды;
-	быть прозрачным в процессе эксплуатации.
Масла содержат антиокислительные, антикоррозионные,
противопенные, противоизносные присадки, а также деэ¬
мульгатор.
Марки турбинных масел: Т - 22, Тп - 22, Т - 30, Тп - 30,
Т-46, Тп-46, Т-57.
Индустриальные масла.
Это наиболее обширный класс масел, предназначенных
для промышленного оборудования и машин.
Обозначение масел:
ИГП - индустриальное гидравлическое;
ИРП - индустриальное редукторное;
ИТП - индустриальное трансмиссионное;
ИЦП - индустриальное масло для цепей и другие масла.
Пластичные смазки.
Представляют собой коллоидную систему, состоящую из
жидкой основы, загустителя и присадок.
В качестве жидкой основы применяют минеральные мас¬
ла, хлор, фтор или кремнийорганические соединения, неко¬
торые сложные эфиры. Для загустителей используют твер¬
дые углеводороды, кальциевые, натриевые, алюминиевые,
литиевые и другие мыла высших жирных кислот.
244

Минеральные масла придают смазкам противоизносные
свойства и высокую стабильность к окислению, но смазки
этого типа имеют узкий температурный диапазон.
Смазки на основе кремнийорганических жидкостей
(силиконов) способны работать при температурах от - 70
до + 250°С, обладают противозадирными свойствами, инер¬
тны к конструкционным и прокладочным материалам, одна¬
ко не обладают противоизносными свойствами и не способ¬
ны работать в тяжелонагруженных узлах.
Кальциевые смазки обладают хорошей водостойкостью,
но не работоспособны при температуре свыше + 100°С.
Натриевые смазки работают при высоких температу¬
рах до + 200°С, но они не обладают водостойкостью.
Литиевые смазки работают при высоких температурах и
имеют высокую водостойкость.
Алюминиевые мыла обеспечивают высокую влагостой¬
кость при температурах до 60 - 70°С.
Пластичные смазки должны отвечать следующим тре¬
бованиям:
-иметь высокую коллоидную стабильность;
-	обладать минимальной испаряемостью;
-	обладать водостойкостью и газонепронецаемостью;
-	иметь высокую температуру каплепадения;
-	обладать минимальной гигроскопичностью;
-	не поддаваться окислению;
-	быть работоспособным в широком диапазоне температур;
-	иметь хорошие вязкостные свойства;
-	быть коррозионно-нейтральными к стальным и другим
металлам и сплавам.
На судах применяется большое количество марок пла¬
стичных смазок ( до 15), т.к. количество точек смазок дохо¬
дит до 2000. Для сокращения номенклатуры разрабатывают¬
ся и внедряются многоцелевые смазки.
Типы применяемых пластичных смазок:
ОКБ - 122 - 7, ЦИАТИМ - 202, Литол - 24, Фиол - 3,
Униол - 1, АМС - 1, АМС - 3, Лимол, ВНИИМП - 232, ЦИ¬
АТИМ-208.
245

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
Аксельбанд А.М. Судовые энергетические установки. Лм
Судостроение, 1970.
Возницкий И.В., Иванов Л.А. Предотвращение аварий
судовых двигателей внутреннего сгорания. М. Транспорт 1971.
Возницкий И.В., Михеев Е.Г. Судовые дизели и их экс¬
плуатация М. Транспорт, 1990.
Возницкий И.В. Практические рекомендации по смазке
судовых дизелей. С-Петербург, 2005.
Возницкий И. В. Практика использования морских топлив
на судах. С-Петербург, 2006.
Возницкий И. В. Повреждения и поломки дизелей. При¬
меры и анализ причин. С - Петербург, 2006.
Возницкий И. В. Судовые двигатели внутреннего сгорания.
С-Петербург, 2007.
Г орячевА. М,ПодругинЕ. М. Устройство и основы
теории морских судов. Л.Судостроение, 1971.
Камкин С. В., Возницкий И. В., Большаков В. Ф. и
д р. Эксплуатация судовых дизельных энергетических установок.
М. Транспорт, 1996.
К а ц м а н Ф. М. Эксплуатация пропульсивного комплекса
морского судна. М. Транспорт, 1987.
Овсянников М.К., Давыдов Г.А. Тепловая напряжен¬
ность судовых дизилей. Л., Судостроение, 1975.
Овсянников М.К., Петухов В.А. Эксплуатационные
качества судовых дизелей. Л., Судостроение, 1982.
Овсянников М.К., Петухов В.А. Дизели в пропульсив-
ном комплексе. Л., Судостроение, 1987.
Пахомов Ю.А., Коробков Ю.П. и др. Топливо и топлив¬
ные системы судовых дизелей. М., РКонсульт, 2004.
РоссийскийРегистрСудоходства Правила клас¬
сификации и постройки морских судов Т.2. 2005.
ТолшинВ. И.,ЯкунчиковВ.В..Режимыработыитоксич-
ные выбросы отработавших газов судовых дизелей. МГАВТ.1999.
ТолшинВ. И.,Сизых В. А. Автоматизация судовых энер¬
гетических установок. М. РКонсульт, 2003.
Фомин ЮЛ. Топливная аппаратура судовых дизелей. М.,
Транспорт, 1966.
Фомин Ю.Я., Половинка Э.М., Шестипалов В.И.
Применение тяжелых топлив в судовых дизелях. М., Транспорт,
1971.
246

ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение	3
Глава 1.
Требования к судовым энергетическим
установкам	4
1.1.	Развитие и современное состояние судовых
энергетических установок	4
1.2.	Пропульсивный комплекс	6
1.3.	Эксплуатационная надежность и
экономичность судовых дизельных
установок	8
1.4.	Требования к маневренным качествам СЭУ.	12
Г л а в а 2.
Основные показатели работы двигателя..........................15
2.1.	Энергетические и экономические
показатели	15
2.2.	Показатели тепловой напряженности	18
2.3.	Показатели механической напряженности	22
Г л аваЗ.
Характеристики двигателей	23
3.1.	Нагрузочные характеристики	23
3.2.	Внешние (скоростные) характеристики	25
3.3.	Ограничительные характеристики	28
3.4.	Винтовые характеристики	31
3.5.	Особенности работы двигателя на ВРШ	37
Г л а в а 4.
Режимы работы двигателей	43
4.1.	Характеристики гребного винта.
Совместная работа главного двигателя
и винта	43
4.2.	Режим пуска	51
247

4.3.	Режим прогревания и остановки	53
4.4.	Режим малых оборотов и холостого хода	55
4.5.	Режим полного хода	57
4.6.	Характеристики пропупьсивного комплекса
с гидрозубчатой передачей	60
Г лав а 5.
Влияние эксплуатационных факторов
на работу двигателей	63
5.1.	Влияние внешних
(метеорологических) условий	63
5.2.	Влияние ветра и волнения	65
5.3.	Влияние сопротивлений в системе газообмена	68
5.4.	Влияние регулировки двигателей
на их эксплуатационные характеристики	70
Г л а в а 6.
Совместная работа двигателя и
агрегатов наддува	75
6.1.	Характеристики центробежных
компрессоров	75
6.2.	Расходная характеристика двигателя	77
6.3.	Характеристики турбины	79
6.4.	Совмещение характеристик двигателя
и агрегатов наддува	80
6.5.	Влияние эксплуатационных факторов
на совместную работу двигателя
и агрегатов наддува	83
Г л а в а 7.
Правила эксплуатации двигателей	88
7.1.	Выбор режима работы	88
7.2.	Интенсивный износ
цилиндро-поршневой группы	92
7.3.	Оптимальные режимы обкатки двигателей	94
7.4.	Пожары в продувочном поясе цилиндров
двигателя и подпоршневых пространствах	95
248

7.5.	Аварийный режим работы дизеля
с выключенным цилиндром	96
Г л а в а 8.
Правила эксплуатации систем
охлаждения двигателей...................................................... 100
8.1.	Выбор режима охлаждения	100
8.2.	Коррозионно-кавитационные
повреждения двигателей	104
8.3.	Присадки к охлаждающей воде,
контроль за ее качеством	106
Г л а в а 9.
Эксплуатация систем сжатого воздуха	114
9.1.	Применение сжатого воздуха на судах	114
9.2.	Получение сжатого воздуха	115
9.3.	Очистка и хранение сжатого воздуха	116
Глава 10.
Повреждение подшипников двигателя	121
10.1.	Подплавка и выплавление подшипников	121
10.2.	Интенсивный износ подшипников	122
10.3.	Растрескивание и выкрашивание
антифрикционного слоя подшипников	123
10.4.	Повреждение головных подшипников	124
Г л ав а 11.
Усталостные разрушения деталей двигателя.	126
11.1.	Усталостное разрушение металла	126
11.2.	Причины и виды усталостных
разрушений коленчатых валов	128
Глава 12.
Повреждения, вызванные нарушением
правил технической эксплуатации..........................	130
12.1.	Задиры цилиндро-поршневой группы	130
249

12.2.	Аварийные повреждения
газотурбонагнетателей	131
12.3.	Правила монтажа деталей крепления
и последствия их нарушения	134
12.4.	Чрезмерная затяжка шпилек крепления
крышек цилиндров и последствия
ихнарушения	136
12.5.	Обрывы шатунных болтов
и их предупреждение	138
12.6.	Нарушение правил стопорения
крепежных деталей	139
12.7.	Взрывы паров масла в картерах двигателя	140
Глава 13.
Повышение экономичности суповых
энергетических установок.	143
13.1.	КПД энергетической установки
и пропульсивного комплекса	143
13.2.	Повышение КПД пропульсивного комплекса.
Согласование характеристик двигателя и
гребного винта	144
13.3.	Влияние главной передачи на экономичность
судовой энергетической установки	148
13.4.	Утилизация тепловых потерь дизелей	150
13.5.	Располагаемая теплота выпускных газов	152
13.6.	Особенности эксплуатации
утилизационных котлов	154
Г л а в а 14.
Экологические проблемы эксплуатации СЭУ...............158
14.1.	Виды экологически опасных веществ,
образующихся при эксплуатации СЭУ.	158
14.2.	Предотвращение образования экологически
опасных веществ	160
14.3.	Нейтрализация экологически
опасных веществ	160
250

14.4.	Утилизация отходов топлив и масел на судах	160
14.5.	Предотвращение вредных выбросов
с выпускными газами	161
Г л ав а 15.
Автоматизированные средства
технической диагностики двигателей	163
15.1.	Автоматизированная система контроля
параметров дизелей	163
15.2.	Многофункциональное электроизмерительное
устройство К - 748	166
15.3.	Система СИЛДЕТ непрерывного контроля
параметров рабочего процесса
и состояния ЦПГ.	166
15.4.	Электронное управление двигателями	169
Г л ав а 16.
Топливная аппаратура судовых дизелей.........................170
16.1.	Назначение и основные требования	170
16.2.	Принцип действия ТНВД и способы
регулирования цикловой подачи топлива	173
16.3.	ТНВД клапанного типа с регулированием
подачи топлива за счет изменения начала
и конца подачи	177
16.4.	Топливные насосы золотникового типа	179
16.5.	Автоматическое управление углом
опережения подачи топлива	180
16.6.	Износы и повреждения ТНВД	181
16.7.	Проверка герметичности	181
16.8.	Проверка и регулировка зазора между
роликом привода и цилиндрической
частью кулачной шайбы	182
16.9.	Проверка и установка нулевой подачи ТНВД	182
16.10.	Проверка и регулировка распределения
топлива между отдельными цилиндрами	183
16.11.	Форсунки	184
251

16.12.	Форсунки с гидравлически
запираемыми иглами	187
16.13.	Схемы топливных систем судовых дизелей	190
Г л а в а 17.
Горюче-смазочные материалы	196
17.1.	Получение и состав топлив	196
17.2.	Эксплуатационные свойства топлив	198
17.3.	Виды и стоимость топлив, их использование	206
17.4.	Выбор марки топлива	209
17.5.	Микробиологическое заражение топлива	210
17.6.	Топливные системы	211
17.7.	Моторные масла	222
17.8.	Рекомендации по выбору масел	228
17.9.	Системы смазывания дизелей	230
17.10.	Очистка и охлаждение масла	234
17.11.	Микробиологическое заражение масел	239
17.12.	Контроль качества топлива и масла	239
17.13.	Масла для вспомогательных механизмов	241
Список литературы	246
252

Об Авторе
Захаров Герман Васильевич окончил Ростовское море¬
ходное училище со специализацией по эксплуатации сило¬
вых установок с ДВС и Одесский институт инженеров мор¬
ского флота со специализацией по ремонту судовых силовых
установок. Длительное время работал в должностях от 4-го
до главного механика сложных промысловых и научно-
исследовательских судов в различных районах Мирового
океана, включая полярные воды.
В последующие годы занимался организацией техни¬
ческой эксплуатации флота на различных береговых долж¬
ностях и прошел путь от группового инженера-механика до
руководителя флота отрасли. Принимал активное участие
в проектировании, строительстве, приемке и организации
технической эксплуатации и ремонта современных научно-
исследовательских судов, в том числе работающих в водах
Арктики и Антарктики.
В настоящее время работает в должности доцента ка¬
федры Судовых энергетических установок и автоматики
(СЭУиА) Московской государственной академии водного
транспорта (МГАВТ).
253


                

Пособие по эксплуатации двигателей внутреннего сгорания рыбопромысловых судов, Кравцов А.И., 1972.

     В книге приводятся обобщенные сведения по характеристикам, конструкции, технической эксплуатации, обслуживанию и нормам допускаемых износов деталей дизелей (дизели получили наибольшее применение на судах флота рыбной промышленности).
Изложенный материал основан на опыте эксплуатации дизелей рыбопромысловых судов, рекомендациях заводов-изготовителей двигателей, инструкциях и правилах эксплуатации судовых двигателей внутреннего сгорания.
Книга предназначена для обслуживающего персонала дизельных установок рыбопромыслового флота и может быть использована курсантами мореходных училищ рыбной промышленности.

РАБОЧИЙ ЦИЛИНДР.
Цилиндром двигателя называется камера, в которой происходит процесс преобразования тепловой энергии в механическую работу. Цилиндры являются также направляющими поршней и изготовляются каждый отдельно или отливаются вместе (блок цилиндров). В судовых двигателях цилиндры обычно располагаются вертикально в один ряд и выполняются — с двойными стенками, между которыми циркулирует вода, отводящая от них избыточное тепло.

Внутренняя часть цилиндра подвергается износу и нагревается больше, чем наружная. Поэтому внутренняя часть цилиндра в большинстве случаев изготовляется в виде отдельной цилиндровой втулки.

Оглавление.
Предисловие.
Глава I. Общее устройство, принцип действия и маркировка судовых двигателей внутреннего сгорания.
§1. Понятие о двигателе и его работе.
§2. Классификация судовых двигателей внутреннего сгорания и их маркировка.
Глава II. Остов двигателя.
§3. Рабочий цилиндр.
§4. Станина.
§5. Фундаментная рама.
§6. Крышки рабочих цилиндров.
§7. Подшипники кривошипно-шатунного механизма.
Глава III. Кривошипно-шатунный механизм.
§8. Поршень.
§9. Шатун.
§10. Коленчатый вал и маховик.
§11. Крейцкопфный кривошипно-шатунный механизм.
Глава IV. Механизм газораспределения.
§12. Механизм газораспределения четырехтактного двигателя.
§13. Круговая диаграмма газораспределения четырехтактного двигателя.
§14. Механизм газораспределения двухтактного двигателя.
§15. Круговая диаграмма газораспределения двухтактного двигателя.
§16. Многоцилиндровые двигатели и порядок их работы
Глава V. Топливная система дизелей.
§17. Топливо.
§18. Назначение топливной системы.
§19. Смесеобразование и сгорание топлива в бескомпрессорных дизелях.
§20. Форсунки.
§21. Топливные насосы.
§22. Топливоподкачивающие насосы.
§23. Топливные фильтры.
Глава VI. Система охлаждения двигателя.
§24. Способы охлаждения.
§25. Охлаждение поршней.
§26. Насосы системы охлаждения.
Глава VII. Системы смазки двигателя.
§27. Смазочные материалы для двигателей внутреннего сгорания.
§28. Контроль качества масла и выбраковка его.
§29. Подвод масла к местам смазки двигателя.
§30. Масляные насосы.
§31. Масляные фильтры и холодильники.
§32. Очистка топлива и масла.
Глава VIII. Пусковые и реверсивные устройства ДВС.
§33. Пуск вручную.
§34. Пуск сжатым воздухом.
§35. Пуск при помощи стартера.
§36. Реверсивное устройство.
§37. Реверс-редукторы.
§38. Пусковой баллон сжатого воздуха.
§39. Компрессоры и газоотборный клапан.
Глава IX. Наддув судовых двигателей.
§40. Способы наддува.
§41. Газотурбонагнетатели и продувочные насосы.
Глава X. Регулирование скорости вращения вала двигателя.
§42. Устройство регуляторов.
Глава XI. Контрольно-измерительные приборы.
§43. Приборы для измерения давления.
§44. Приборы для измерения температуры.
§45. Приборы для измерения скорости вращения.
§46. Приборы применяемые при измерении мощности двигателя.
Глава XII. Характеристики работы двигателей.
§47. Основные режимы работы судовых двигателей.
Глава XIII. Дистанционное управление и автоматизация работы дизелей.
§48. Дистанционное управление.
§49. Аварийно-предупредительная сигнализация.
§50. Автоматическая защита и механизация обслуживания дизелей.
§49. Аварийно-предупредительная сигнализация.
§50. Автоматическая защита и механизация обслуживания дизелей.
Глава XIV. Эксплуатация дизельных установок.
§51. Общие положения.
§52. Подготовка двигателя к пуску.
§53. Пуск двигателя.
§54. Обслуживание двигателя во время работы.
§55. Режимы работы двигателя.
§56. Остановка двигателя.
§57. Основные правила техники безопасности при обслуживании двигателей внутреннего сгорания.
§58. Основные неполадки в работе двигателей, причины и способы их устранения.
§59. Аварии двигателей и меры их предупреждения.
Глава XV. Технический уход.
§60. Общие положения.
§61. Наблюдение и технический уход за остовом и кривошипно-шатунным механизмом.
§62. Наблюдение и технический уход за механизмом газораспределения и топливной аппаратурой.
§63. Приемка топлива на судно и его хранение.
§64. Наблюдение и технический уход за системой охлаждения.
§65. Удаление накипи из системы охлаждения.
§66. Наблюдение и технический уход за системой смазки.
§67. Наблюдение и технический уход за пуско-реверсивными устройствами.
§68. Уход за аккумуляторами и электростартерными устройствами
§69. Наблюдение и технический уход за системой наддува.
§70. Консервация, хранение и расконсервация двигателя.
Глава XVI. Основные ремонтные и монтажные работы.
§71. Мероприятия при разборке двигателя.
§72. Монтаж и демонтаж деталей цилиндро-поршневой группы и кривошипно-шатунного механизма.
§73. Установка поршня в мертвые точки.
§74. Регулировка степени сжатия.
§75. Осмотр и протирка клапанов газораспределительного механизма.
§76. Регулировка зазоров в клапанах газораспределительного механизма.
§77. Проверка и установка фаз газораспределения.
§78. Проверка и регулировка топливной форсунки.
§79. Проверка и регулирование топливных насосов высокого давления.
§80. Сборка и обкатка двигателя
§81. Ремонтно-расходные материалы.
Глава XVII. Испытание двигателя.
§82. Стендовые испытания.
§83. Тепловой баланс двигателя.
§84. Швартовные испытания.
§85. Ходовые испытания.
Литература.

Бесплатно скачать электронную книгу в удобном формате, смотреть и читать:

Скачать книгу Пособие по эксплуатации двигателей внутреннего сгорания рыбопромысловых судов, Кравцов А.И., 1972 — fileskachat.com, быстрое и бесплатное скачивание.

Скачать pdf
Ниже можно купить эту книгу по лучшей цене со скидкой с доставкой по всей России.Купить эту книгу

Скачать
— pdf — Яндекс.Диск.

Дата публикации: 24.07.2022 14:07 UTC

Теги:

учебник по машиностроению :: машиностроение :: Кравцов :: двигатель

ФЕДЕРАЛЬНОЕ
АГЕНТСТВО МОРСКОГО И РЕЧНОГО ТРАНСПОРТА

Федеральное государственное образовательное учреждение

ВЫСШЕГО
ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

МОРСКОЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ
УНИВЕРСИТЕТ

имени адмирала Г. И. Невельского

С.
Н. Подушкин

ТЕХНИЧЕСКОЕ
ОБСЛУЖИВАНИЕ СУДОВЫХ ДИЗЕЛЕЙ

Учебное пособие

Владивосток

2007

УДК 621.436:629.5(07)

Подушкин, С. Н. Техническое обслуживание
судовых дизелей [Текст] : учеб.
пособие/ С. Н. Подушкин. – Владивосток:
Мор. гос. ун-т, 2007. – 44 с.

Излагаются основы технического
обслуживания судовых дизелей, анализируются
наиболее важные работы по поддержанию
судовых дизелей на заданном техническом
уровне, даются соответствующие
рекомендации судовым механикам.

Предназначено для курсантов
судомеханического факультета по
дисциплине «Эксплуатация судовых ДВС»
и для переподготовки судовых механиков
на курсах повышения квалификации.

Ил. 9, библиогр. 18 назв.

Рецензенты:

А. Н. Соболенко, д-р транспорта, д-р техн.
наук, профессор, ДВГТРУ

И. И. Шарков, зам. директора Технического
департамента ОАО ДВМП

Подушкин С. Н., 2007

ISBNМорской государственный университет

им. адм. Г. И. Невельского, 2007

От автора

Техническая эксплуатация судовых
дизелей (собственно как и других судовых
технических средств) состоит из трех
неразрывно связанных между собой частей
– технического использования, технического
обслуживания и ремонта.

В учебном пособии «Техническое
использование судовых дизелей» автором
были изложены основы технической
эксплуатации судовых технических
средств, проанализированы нештатные
ситуации при использовании судовых
дизелей и разобраны причинно-следственные
связи их возникновения и протекания.

Настоящее пособие является логическим
продолжением предыдущего, так как в нем
разбираются некоторые важные вопросы
технического обслуживания дизелей.

Автор выражает глубокую благодарность
старшим механикам судов ОАО ДВМП В. И.
Сердюк, С. А. Шайхиеву и А. А. Горбову за
ценные замечания и предложения, внесенные
ими при просмотре рукописи.

Введение

Техническая эксплуатация дизеля – это
комплекс мероприятий по его техническому
использованию, техническому обслуживанию
(ТО) и ремонту.

Техническое обслуживание заключается
в поддержании двигателя на заданном
техническом уровне. Технический уровень
характеризуется целым комплексом
показателей, важнейшими из которых
являются мощность, экономичность и
надежность.

Устанавливается технический уровень
состояния инструкциями по эксплуатации,
правилами классификационных обществ,
национальными нормативными документами
или задаются судовладельцами.

Техническое обслуживание дизелей
включает в себя большой перечень
мероприятий. Непременной работой из
этого перечня является контроль состояния
отдельных узлов и деталей, по результатам
которого производится статическое и
динамическое регулирование двигателя.
Не обходится ТО без чистки жидких сред
и их хранилищ от механических примесей
и удаления эксплуатационных отложений.
Устранение постоянно возникающих в
процессе работы (использования) двигателей
мелких неисправностей и замена отдельных
изношенных или вышедших из строя деталей
и узлов также входят в перечень работ
по подержанию заданного технического
уровня.

Методы, способы и технологии выполнения
большей части работ по ТО дизелей в
достаточной мере излагаются в
соответствующей технической литературе
и ряде нормативных документов.

В настоящем пособии рассматриваются
лишь те вопросы технического обслуживании,
которые по мнению автора не нашли своего
полного и четкого отражения в литературе
и нормативных документах.

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]

• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #

• Page 1
  ARINE IESEL NGINES NSTALLATION ANDBOOK…
• Page 2
  MARCH 2004 MARINE ENGINES INSTALLATION Publication IVECO MOTORS edited by: IVECO PowerTrain Advertising & Promotion Pregnana Milanese (MI) www.ivecomotors.com Printed P3D63Z001 E – March 2004 Edition…

• Page 3: Table Of Contents

  MARINE ENGINES INSTALLATION INTRODUCTION MARCH 2004 CONTENTS Page Page CONTENTS PREMISE FUEL SUPPLY 6.1 FUEL CHARACTERISTICS INTRODUCTION 6.2 HYDRAULIC CIRCUIT 1.1 ENGINE 6.3 RESERVOIR 1.2 BOAT 6.4 ENGINE-RESERVOIR PIPES ENGINE/BOAT CHOICE FACTORS 6.5 FUEL FILTERING 2.1 GENERAL INFORMATION LUBRICATION 2.2 USE OF THE BOAT — ENGINE SETTING 25 7.1 LUBRICANT CHARACTERISTICS 2.3 ENGINE PERFORMANCE 7.2 OIL FILTERS…

• Page 4
  MARCH 2004 MARINE ENGINES INSTALLATION Page AUXILIARY SERVICES 10.1 OVERVIEW 10.2 POWER TAKE-OFF ON THE FLY WHEEL 101 10.3 FRONT PULLEY POWER TAKE-OFF 10.4 BUILT-IN POWER TAKE-OFF ON TIMING OR FLYWHEEL HOUSING CONTROLS 11.1 OVERVIEW 11.2 FUNCTIONS ELECTRICAL INSTALLATION 12.1 OVERVIEW 12.2 POWER CIRCUIT 12.3 WIRING 12.4 STORAGE BATTERIES…

• Page 5: Premisev

  Every information included in this Installation Handbook is correct at the time of approval for printing. IVECO reserves the right to make changes without prior notice, at any time, for technical or commer- cial reasons or possible adaptations to the laws of the different Countries and declines any responsibil- ity for possible errors or omissions.

• Page 6
  Safety precautions We remind you that IVECO marine engines are designed for professional and sailing applications, and not for sports or competitive purposes for which the warranty decays and the supplier’s responsibility is excluded.

• Page 7: Introduction

  MARINE ENGINES INSTALLATION INTRODUCTION MARCH 2004 SECTION 1 INTRODUCTION Page 1.1 ENGINE Piston displacement Real average pressure Driving torque Power Brake real power Correct power Engine total efficiency Fuel consumption Load factor Engine duration 1.2 BOAT Types of hull Displacement Relative speed (Taylor ratio) Power definitions for boat propulsion Protection against galvanic corrosion…

• Page 8
  MARCH 2004 INTRODUCTION MARINE ENGINES INSTALLATION…

• Page 9: Engine

  MARINE ENGINES INSTALLATION INTRODUCTION MARCH 2004 ENGINE Before analysing the main characteristics of the engine relevant for its choice and suitability for the boat and the connection to the engine elements, we believe it is useful to identify the names of the engine components.

• Page 10: Piston Displacement

  1.10 MARCH 2004 INTRODUCTION MARINE ENGINES INSTALLATION Piston displacement The element which best distinguishes the engine is the “overall piston displacement” which represents the total volume of air moved by the pistons during one complete turn of the drive shaft. It represents also the theoretical quantity of air sucked by the cylinders during 2 revolutions of the drive shaft.

• Page 11: Power

  1.11 MARINE ENGINES INSTALLATION INTRODUCTION MARCH 2004 The driving torque M depends on the power according to: where: • M : driving torque [Nm] • n : rotation rpm [rad/sec] (1 rev per min = π/30 rad/sec) • N : power [kW] The formula shows that with equal power it is possible to install engines with high torque and low rota- tion speeds or vice versa, low torque and high rotation speeds.

• Page 12: Brake Real Power

  1.12 MARCH 2004 INTRODUCTION MARINE ENGINES INSTALLATION Figure 3 d. bore — c. travel — w. angle speed — F. force generated by the real average pressure. — c/2. crank arm. Brake real power It is the power measured with the dynamometric brake at the drive shaft (flywheel) during the bench tests.

• Page 13: Engine Total Efficiency

  In addition, IVECO provides the customers with the technical and commercial documentation concern- ing IVECO engines including the reference to the rules required for the correct choice of the engine. Figure 4 illustrates the power curves of an IVECO engine.

• Page 14: Load Factor

  1.14 MARCH 2004 INTRODUCTION MARINE ENGINES INSTALLATION The “specific consumption” represents the quantity of fuel used to obtain a unit of mechanical energy; it is expressed in g/kWh and derives from the formula: Where L is the volume in cm of the fuel having specific gravity y (in g./ cm ), consumed by the engine in time t expressed in seconds, while power N (in kW) is supplied at given rpm.

• Page 15
  1.15 MARINE ENGINES INSTALLATION INTRODUCTION MARCH 2004 Since there are no established rules for the calculation of the heavy duty rate according to the load fac- tor, it is possible to consider the following elements: I Light work load factor below 50% I Medium work load factor from 50 to 70% I Heavy work…

• Page 16: Engine Duration

  1.16 MARCH 2004 INTRODUCTION MARINE ENGINES INSTALLATION Engine duration The engine duration is identified by the relevant BE10 and is related to a given Load Factor (L.F.). Example: BE10 (L.F. — 0.7) = 10.000 h It shows that 90% of the engines working with a medium load factor of 70% exceed the operation duration of 10,000 h, without actions needed for the removal of their main components.

• Page 17: Boat

  1.17 MARINE ENGINES INSTALLATION INTRODUCTION MARCH 2004 BOAT The choice of a boat engine and its performance in terms of power needed for reaching a pre-estab- lished speed depend on the marine engineer. The following data are given just for your information and therefore must be interpreted as such. Figure 7 illustrates the main geometrical data of a boat.

• Page 18: Types Of Hull

  1.18 MARCH 2004 INTRODUCTION MARINE ENGINES INSTALLATION Types of hull Displacing hulls This type of hull is usually characterised by a round bottom and narrow stern. Figure 9 During sailing this type of boat maintains the same static trim and does not reduce its draught also when the speed increases.

• Page 19: Displacement

  1.19 MARINE ENGINES INSTALLATION INTRODUCTION MARCH 2004 Gliding hulls These hulls, due to the shape of their bottom and the power installed, can reach a gliding trim by exploiting the hydro-dynamic phenomena, starting from an initial displacing condition. Figure 11 The gliding hulls move the water only when stationary or at low speeds;…

• Page 20: Relative Speed (Taylor Ratio)

  1.20 MARCH 2004 INTRODUCTION MARINE ENGINES INSTALLATION The block coefficients are included in the following table: Type of boat Coefficient C Speedboat hulls with V bottom, gliding 0,30 Hulls for sports fishing with length up to 12 m (40 ft),V bottom 0,35 Pilot boats with length below a 12 m (40 ft) 0,35…

• Page 21: Power Definitions For Boat Propulsion

  1.21 MARINE ENGINES INSTALLATION INTRODUCTION MARCH 2004 For example, if the above mentioned calculation is applied to a hull having floating length L = 25 feet, it results in: I Displacing hull, limit value knots I Semi-gliding hull, limit speed knots Values above 3 are for gliding hulls.

• Page 22: Protection Against Galvanic Corrosion

  1.22 MARCH 2004 INTRODUCTION MARINE ENGINES INSTALLATION Protection against galvanic corrosion The hulls made up of metal are subject to corrosion due to galvanic currents. Therefore, if two different metals come into contact, you are recommended to insulate electrically one of the components.

• Page 23: Engine/Boat Choice Factors

  2.23 MARINE ENGINES INSTALLATION ENGINE/BOAT CHOICE FACTORS MARCH 2004 SECTION 2 ENGINE/BOAT CHOICE FACTORS Page 2.1 GENERAL INFORMATION 2.2 USE OF THE BOAT — ENGINE SETTING 25 Fast short-range yachts Long-range yachts/commercial boats Light service Medium service Continuous service 2.3 ENGINE PERFORMANCE 2.4 ENVIRONMENTAL CONDITIONS AND “DERATING”…

• Page 24
  2.24 MARCH 2004 ENGINE/BOAT CHOICE FACTORS MARINE ENGINES INSTALLATION…

• Page 25: General Information

  The engine setting is established for each type of engine after exhaustive duration tests carried out at IVECO testing bodies and after practical use on the boats. As a result, the engine power and rotation maximum rates admitted for an application are identified.The engine performance can be derived from the typical curves of the engine which usually include five different types of use.

• Page 26: Engine Performance

  2.26 MARCH 2004 ENGINE/BOAT CHOICE FACTORS MARINE ENGINES INSTALLATION Light service Boat Light boats for tourist, professional or military use subject to frequent speed variations. For example, yachts, charters, light passenger boats, fast patrol boats, police boats, civil protection boats, rescue boats, special squads.

• Page 27
  The curve linking the maximum power value to the null power at the maximum speed is called gap curve.The gap in IVECO marine engines usually amounts to 10%. I Maximum torque speed (n ): it is the speed, or speed interval, at which the engine reaches the maximum torque.
• Page 28
  2.28 MARCH 2004 ENGINE/BOAT CHOICE FACTORS MARINE ENGINES INSTALLATION In addition, it is important to make the right choice to prevent: I Requesting a power above the rated one I Requesting a power needed for gliding incompatible with the power which can be supplied by the engine The wrong design of the propeller substantially reduces the boat performance: in the first case the max- imum speed reached by the engine will be below the rated value and equal to the balance between…

• Page 29: Environmental Conditions And «Derating

  2.29 MARINE ENGINES INSTALLATION ENGINE/BOAT CHOICE FACTORS MARCH 2004 Gliding boats Figure 3 1.Torque limit curve/real average pressure/input, for the engine — 2. Absorption curve of a propeller too big for the application — 3. Absorption curve of a propeller with the right size (pattern between the cube and square one, except for the gliding phase when the square pattern is exceeded) — 4.

• Page 30: Ambient Temperature

  I 0,5% for ambient temperature of 30 °C I 1% for ambient temperature of 40 °C I 1.5% for ambient temperature of 50 °C The “derating” is managed by IVECO during the contractual negotiations according to the operating conditions of the boat supplied by the Customer.

• Page 31: Mechanical And Auxiliary Components

  2.31 MARINE ENGINES INSTALLATION ENGINE/BOAT CHOICE FACTORS MARCH 2004 MECHANICAL AND AUXILIARY COMPONENTS For the evaluation of the engine installed it is necessary to consider the presence of each component producing power absorption and to know exactly the absorbed powers, as the power taken by auxil- iary components is no longer available for the flywheel.

• Page 32
  2.32 MARCH 2004 ENGINE/BOAT CHOICE FACTORS MARINE ENGINES INSTALLATION Gliding hulls The speed of gliding hulls can be obtained through the Equadro formula: where : • V : Hull speed • SHP :Total installed power (HP) • D : Displacement with hull fully laden (long tons) •…

• Page 33: Drive

  3.33 MARINE ENGINES INSTALLATION DRIVE MARCH 2004 SECTION 3 DRIVE Page 3.1 PROPULSION SYSTEMS Axis line propulsion systems Drive with universal joint shaft Angle drive — V drive Inboard-outboard unit with astern foot “S” drive (sailing boats) Water jet propeller 3.2 PROPELLERS Propeller technical characteristics Dimensioning…

• Page 34
  3.34 MARCH 2004 DRIVE MARINE ENGINES INSTALLATION…

• Page 35: Propulsion Systems

  3.35 MARINE ENGINES INSTALLATION DRIVE MARCH 2004 PROPULSION SYSTEMS The drive in most boats is given by means of an engine consisting of: inverter-reducer, propeller sup- port axis and propeller, sometimes ducted, or in alternative a water jet propeller. The size and position of the compartments available for the engine location lead to a different layouts of the engine.The possible solutions are the following: Figure 1 AXIS LINE DRIVE…

• Page 36: Axis Line Propulsion Systems

  3.36 MARCH 2004 DRIVE MARINE ENGINES INSTALLATION Axis line propulsion systems On inboard applications, the propulsion system consists of an engine, an inverter-reducer, an axis line and a propeller, as in the diagram illustrated in figure 2 Figure 2 The advantages of this system can be summarised as follows: I Simplicity and reliability I Availability of a wide range of components I Compliance with the needs of distributing weights on the boat.

• Page 37: Drive With Universal Joint Shaft

  3.37 MARINE ENGINES INSTALLATION DRIVE MARCH 2004 Drive with universal joint shaft Some installations may need an angle drive or offset drive; the right solution is provided by the univer- sal joint shafts: I W layout, angle drive I Z layout, offset drive In the applications with universal joint shafts it is necessary to strictly observe the use and installation instructions provided by the manufacturers to prevent any faults due to the drive supplied with uneven speeds.

• Page 38: Angle Drive — V Drive

  3.38 MARCH 2004 DRIVE MARINE ENGINES INSTALLATION Angle drive — V drive Due to the size, the weight distribution and the hull structure it could be necessary to install an angle drive. On this type of drive it is important that the supporting plane of the engine on the inverter side is close to the connecting plane between the unit output and the propeller axis support.

• Page 39: S» Drive (Sailing Boats)

  3.39 MARINE ENGINES INSTALLATION DRIVE MARCH 2004 The advantages offered by this solution are: I More habitable space inside the hull I Better power efficiency, despite the lower mechanical efficiency, since the propeller axis is parallel to the travelling speed I Good manoeuvrability at high speeds, enabled by the simultaneous rotation of the foot-rudder and the propeller I Possibility of correcting the boat trim as a result of the adjustment of the whole astern foot slant…

• Page 40: Water Jet Propeller

  3.40 MARCH 2004 DRIVE MARINE ENGINES INSTALLATION The advantages are: I Low level of noise and vibrations I Facility of installation for the unit limited size I Flexibility in the choice of the position onboard I Low resistance to the sailing progress The drawbacks are: I Impossibility of use on boats with deep keel I Limited choice of drive and propeller ratios.

• Page 41: Propellers

  3.41 MARINE ENGINES INSTALLATION DRIVE MARCH 2004 PROPELLERS In the project of an engine for marine applications the propeller plays an essential role, comparable to that of the engine. The propeller receives the energy transmitted by the engine, deducted from the drive mechanical losses, and it shall be able to translate this energy into speed for the boat progress.

• Page 42: Propeller Technical Characteristics

  3.42 MARCH 2004 DRIVE MARINE ENGINES INSTALLATION Propeller technical characteristics The characteristics defining the efficiency of a propeller are the diameter and the pitch. As to the boat performance, another important characteristic is the slip, defined as the difference between the theo- retical pitch and the real pitch.

• Page 43
  3.43 MARINE ENGINES INSTALLATION DRIVE MARCH 2004 Another important value is the blade area-disc area ratio (As/Ad), i.e. the ratio between the total area developed by the blades and the area corresponding to the circle formed by the propeller rated diam- eter.
• Page 44
  3.44 MARCH 2004 DRIVE MARINE ENGINES INSTALLATION The propeller power is proportional to the value of its cubed rotation speed. We call this relation as the “propeller cube rule”. This relation complies with the resistance progress of displacing hulls. On gliding hulls the pattern of the absorbed power is illustrated in figure 11 which highlights the “hump”…

• Page 45: Rotation Direction

  I Left-hand (left-handed, anticlockwise/counter-clockwise) if contrary to the above mentioned movement. IVECO marine engines are left-handed, therefore this shall be taken into consideration for the choice of the inverter. The rotation direction of the inverter output shaft depends on the type of structure and therefore there is a difference between the models with the same rotation direction of the engine and those contrary to it;…

• Page 46: Engine With Reversible Blades

  3.46 MARCH 2004 DRIVE MARINE ENGINES INSTALLATION Engine with reversible blades In this system the propeller blades hinge on the hub; the blade rotation on their axis is obtained by means of the suitable mechanism in the hub actuated through the propeller hollow supporting shaft (figure 13).The blade rotation is such to reverse the movement forward/backward and to keep at the same time the same engine rotation direction.

• Page 47: Inverter-Reducer

  NOTE Inverters different from those proposed by IVECO shall receive prior approval. It is extremely important to insert the damper snap joint in the connection between the engine fly- wheel and the inverter input shaft, in order to prevent twisting and overloading the engine shaft end.

• Page 48: Lubrication

  3.48 MARCH 2004 DRIVE MARINE ENGINES INSTALLATION Lubrication On small mechanically-operated inverters the lubrication of gears, bearings and connected parts is car- ried out by means of shaking due to the partial soaking of the toothed wheels in the oil contained in the unit box.

• Page 49: Torsional Vibrations

  Additional power takeoffs can compromise the torsional balance of the involved parts. The analyses of the torsional vibrations of the whole application shall be carried out by the builder fitter-out. IVECO Technical Bodies can make suggestions about the engine data which are needed for the cal- culation.

• Page 50
  3.50 MARCH 2004 DRIVE MARINE ENGINES INSTALLATION…

• Page 51: Engine Installation

  4.51 MARINE ENGINES INSTALLATION ENGINE INSTALLATION MARCH 2004 SECTION 4 ENGINE INSTALLATION Page 4.1 TRANSPORTATION 4.2 INSTALLATION ON THE HULL 4.3 SUSPENSION Rigid suspension Flexible suspension 4.4 TILTING 4.5 AXIS LINE ALIGNMENT Check of concentricity Check of parallelism…

• Page 52
  4.52 MARCH 2004 ENGINE INSTALLATION MARINE ENGINES INSTALLATION…

• Page 53: Transportation

  4.53 MARINE ENGINES INSTALLATION ENGINE INSTALLATION MARCH 2004 TRANSPORTATION The transportation of the engine or the whole engine/inverter unit shall be carried out with the suit- able lifting systems by means of grommets (eyebolts) made for this purpose and in a safe way to pre- vent any injuries to the operator and irregular stresses on the unit components.

• Page 54: Rigid Suspension

  Figure 2 illustrates an example of the flexible support adjustable in height, supplied upon request by IVECO for some applications and figure 3 shows an example of installation. The height adjustment shall be carried out according to the specific instructions provided by each sup- port supplier.

• Page 55
  4.55 MARINE ENGINES INSTALLATION ENGINE INSTALLATION MARCH 2004 You can implement the following procedure: I First adjust value X from 5 to 7 mm by operating nuts “B” and “C”. I Fasten the supports on the engine brackets by tightening nut “A “. I Place the engine on the keelson and check if there is clearance below the flexible support.

• Page 56: Tilting

  4.56 MARCH 2004 ENGINE INSTALLATION MARINE ENGINES INSTALLATION TILTING The maximum tilting angles are a typical characteristic of each engine family and basically depend on the type of oil sump, the characteristics of the lubrication circuits and the technology of some systems, such as the oil supply to the hydraulic tappet.

• Page 57: Axis Line Alignment

  4.57 MARINE ENGINES INSTALLATION ENGINE INSTALLATION MARCH 2004 Figure 5 In the applications with V-drive or in other special applications it is important not to tilt the engine with the front side down, not to compromise the regular operation of the cooling system, suitably designed for the tilted operation with the engine front part up;…

• Page 58: Check Of Concentricity

  NOTE For particular installations (e.g. the astern foot, etc.) follow the indications of the specific publications of the manufacturer. You are reminded that the shipyard has the whole responsibility for the alignment operations; any IVECO responsibility is excluded.

• Page 59: Air Supply

  5.59 MARINE ENGINES INSTALLATION AIR SUPPLY MARCH 2004 SECTION 5 AIR SUPPLY Page 5.1 SUPPLY AND VENTILATION 5.2 ENGINE ROOM VENTILATION 5.3 AIR FILTERS…

• Page 60
  5.60 MARCH 2004 AIR SUPPLY MARINE ENGINES INSTALLATION…

• Page 61: Supply And Ventilation

  5.61 MARINE ENGINES INSTALLATION AIR SUPPLY MARCH 2004 SUPPLY AND VENTILATION The temperature and pressure of the air sucked by the engine influence, as seen before, the engine per- formance and operation. As a result, for the engine correct operation and duration, the designer of the engine room shall: I Ensure the correct air flow in the quantity required for the engine combustion.

• Page 62: Air Filters

  The environment where the marine engine operates does not usually have a high level of dust (< 2 mg/m In most cases simplified filters usually fitted on IVECO engines are sufficient. In particular cases where the environment can be dusty, as on work boats for the transport of dusty materials, it is necessary to apply, separated from the engine, more efficient air filters usually adopted on industrial applications.
• Page 63
  5.63 MARINE ENGINES INSTALLATION AIR SUPPLY MARCH 2004 Figure 1 AIR FILTER FOR DUSTY ENVIRONMENTS The purpose of an industrial air filter use is to ensure a more silent suction. Figure 2 illustrates a system with filter-silencer and external air outlet, fitted with the separator against the water inlet, to be set at the shipyard.
• Page 64
  5.64 MARCH 2004 AIR SUPPLY MARINE ENGINES INSTALLATION…

• Page 65: Fuel Supply

  6.65 MARINE ENGINES INSTALLATION FUEL SUPPLY MARCH 2004 SECTION 6 FUEL SUPPLY Page 6.1 FUEL CHARACTERISTICS 6.2 HYDRAULIC CIRCUIT 6.3 RESERVOIR 6.4 ENGINE-RESERVOIR PIPES 6.5 FUEL FILTERING…

• Page 66
  6.66 MARCH 2004 FUEL SUPPLY MARINE ENGINES INSTALLATION…

• Page 67: Fuel Characteristics

  The design and implementation of the whole system are part of the expertise and responsibility of the shipyard. The fuel circuits required for IVECO engines are characterised by the use of different injection systems, as illustrated in the following figures:…

• Page 68
  6.68 MARCH 2004 FUEL SUPPLY MARINE ENGINES INSTALLATION Figure 2 CIRCUIT FOR COMMON RAIL SYSTEM (CP1) Figure 3 CIRCUIT FOR COMMON RAIL SYSTEM (CP3)

• Page 69: Reservoir

  6.69 MARINE ENGINES INSTALLATION FUEL SUPPLY MARCH 2004 Figure 4 CIRCUIT FOR PUMP INJECTOR SYSTEM (EUI) Because of the different performances of the injections system, the fuel pressures, temperatures and capacities have specific values; therefore, you are suggested to see the installation diagrams of each engine for the prescriptions concerning each different system.

• Page 70
  6.70 MARCH 2004 FUEL SUPPLY MARINE ENGINES INSTALLATION I It shall be made with materials able to resist chemical agents and hot fuel for the whole boat life. Metal reservoirs protected through zinc-coating or copper-coating galvanic treatments are not suit- able to contain “diesel fuel”…

• Page 71: Engine-Reservoir Pipes

  6.71 MARINE ENGINES INSTALLATION FUEL SUPPLY MARCH 2004 NOTE In particular, the fuel reservoir, the pipes and the relevant pipe unions shall observe the specifications and rules of the country where the boat is to be used, especially in relation to fire safety rules. ENGINE-RESERVOIR PIPES The engine and the reservoir are mutually connected by fuel supply and return pipes.

• Page 72: Fuel Filtering

  (see figure 7). IVECO supplies a decanting pre-filter with the engine which, if installed at the shipyard along the pipe supplying the fuel to the engine, protects the feed pump against the wear caused by the impurities and the water present in the fuel.

• Page 73
  6.73 MARINE ENGINES INSTALLATION FUEL SUPPLY MARCH 2004 Figure 7 FUEL FILTERS 1. Individual cartridge fuel filter — 2. Dual cartridge fuel filter with possibility of substitution with running engine — 3. Exclusion lever. NOTE The design and realisation of the whole fuel system (reservoirs included) are part of the expertise and respon- sibility of the shipyard.
• Page 74
  6.74 MARCH 2004 FUEL SUPPLY MARINE ENGINES INSTALLATION…

• Page 75: Lubrication

  7.75 MARINE ENGINES INSTALLATION LUBRICATION MARCH 2004 SECTION 7 LUBRICATION Page 7.1 LUBRICANT CHARACTERISTICS 7.2 OIL FILTERS 7.3 OIL QUANTITY AND LEVEL DIPSTICK 7.4 LOW PRESSURE SIGNALLING 7.5 PERIODIC CHANGE 7.6 ENGINE VENT…

• Page 76
  7.76 MARCH 2004 LUBRICATION MARINE ENGINES INSTALLATION…

• Page 77: Lubricant Characteristics

  OIL FILTERS IVECO engines take full flow; easy-change filters, or filter cartridges that filter the total flow of oil in the engine. The filtering material of the cartridge is a special kind of paper, which has a filtering level suitable to the engine type of use.

• Page 78: Oil Quantity And Level Dipstick

  To substitute the oil easily, IVECO engines are fitted with a special pump, shown in fig. 2, which is con- nected to the bottom of the oil sump through a pipe that leads to the oil drain plug.

• Page 79: Engine Vent

  This gas mixture, generally called blow-by, is exhausted out of the engine because of the engine overpressure. In the IVECO marine engines, the blow-by gases are concentrated in calibrated channels before they reach the air filter, to be suctioned again and taken into combustion. Every model has a device that reg- ulates the flow of re-suctioned blow-by, separates the liquid components through appropriate filters and leads them to the oil sump.

• Page 80
  7.80 MARCH 2004 LUBRICATION MARINE ENGINES INSTALLATION…

• Page 81: Cooling

  8.81 MARINE ENGINES INSTALLATION COOLING MARCH 2004 SECTION 8 COOLING Page 8.1 INSTALLATION 8.2 PRIMARY CIRCUIT Filling Coolant tank Heater 8.3 SECONDARY CIRCUIT Water seacock fitting Water filter Pipes and connexions Water pump Heat exchangers 8.4 KEEL COOLING 8.5 GALVANIC CORROSION PROTECTION…
• Page 82
  8.82 MARCH 2004 COOLING MARINE ENGINES INSTALLATION…

• Page 83: Installation

  8.83 MARINE ENGINES INSTALLATION COOLING MARCH 2004 INSTALLATION The aim of the cooling system is to keep the engine at a constant temperature to ensure proper func- tioning and guarantee the expected nominal performance. Marine engines are generally provided with a cooling system made up of two circuits: I A closed and pressurised primary circuit through which coolant circulates (water 50% and Paraflu 11 or its equivalent, complying with SAE J 1034).

• Page 84: Primary Circuit

  8.84 MARCH 2004 COOLING MARINE ENGINES INSTALLATION PRIMARY CIRCUIT This circuit cools down the engine, the lubricant oil, and often the exhaust manifold, as well. The pri- mary circuit is enclosed and pressurised, and except for the keel-cooling system, it does not require installation procedures.

• Page 85: Water Seacock Fitting

  8.85 MARINE ENGINES INSTALLATION COOLING MARCH 2004 Water seacock fitting It draws sea water overboard for the secondary cooling circuit. It must be properly fitted to filter out debris before it gets into the suction pipe and to resist seawater aggressions. Its position in the hull must be carefully chosen to guarantee correct water suction in any navigation condition.

• Page 86: Pipes And Connexions

  8.86 MARCH 2004 COOLING MARINE ENGINES INSTALLATION Pipes and connexions The secondary circuit water pipes should not cause excessive pressure drop, which may be incompat- ible with proper pump functioning and regular engine refrigeration. Suction vacuum at the engine maximum power rate, including the suction lift and all the connected ele- ments lift should not be over 0.2 bar.

• Page 87: Keel Cooling

  8.87 MARINE ENGINES INSTALLATION COOLING MARCH 2004 Water pump As a rule, the water pump is mounted in and activated by the engine.The rubber or neoprene impeller is subjected to wear and tear and it needs to be periodically changed, as indicated in the use and main- tenance manuals.

• Page 88
  8.88 MARCH 2004 COOLING MARINE ENGINES INSTALLATION An example of circuit for a supercharged engine: Figure 5 1. Water charge tank — 2. Inverter water/oil exchanger — 3. Water/air exchanger — 4. Keel cooling — 5. Water intake — 6. Water outlet — 7. Freshwater pump — 8. Refrigerated turbine — 9. Refrigerated exhaust manifold — 10.

• Page 89: Galvanic Corrosion Protection

  It is advisable to refer to the electrical equipment section for more details. All IVECO engines are supplied with protection zinc anodes all along the secondary cooling circuit.The dockyard personnel must pay attention to the instructions about protection against eddy currents cor- rosion by using the suitable protective anodes in the complementary installation components and relat- ed parts.

• Page 90
  8.90 MARCH 2004 COOLING MARINE ENGINES INSTALLATION Figure 7 PLUG WITH ANODE PROTECTION EFFECT…

• Page 91: Discharge

  9.91 MARINE ENGINES INSTALLATION DISCHARGE MARCH 2004 SECTION 9 DISCHARGE Page 9.1 OVERVIEW 9.2 DRY DISCHARGE 9.3 MIXED DISCHARGE Engine with exhaustion gas outlet flange above the water line Engine with exhaustion gas outlet flange below the water line 9.4 SILENCERS 9.5 COUNTERPRESSURE…

• Page 92
  9.92 MARCH 2004 DISCHARGE MARINE ENGINES INSTALLATION…

• Page 93: Overview

  9.93 MARINE ENGINES INSTALLATION DISCHARGE MARCH 2004 OVERVIEW The discharge system of marine engine exhaust gases can be divided in two categories: I Dry discharge I Mixed discharge The choice of the type of discharge is the staff ’s decision and it depends on the vessel structure and on the desired comfort.

• Page 94: Mixed Discharge

  The pipes placed after the mixer must be resistant to exhaust gases and certified by vessel certifying Entities. IVECO mixer configuration may not be suitable for all kinds of vessels. The dockyard personnel have to devise an exhaust system in such a way to avoid the return of water to the exhaust manifold or to the engine turbine under any working conditions.They should also install…

• Page 95
  9.95 MARINE ENGINES INSTALLATION DISCHARGE MARCH 2004 The overboard discharge pipe is also an inverted U-shaped tube that hinders direct outside water flow- ing; its height depends on the kind of vessel. The silencer capacity must be superior to the water volume discharged when stopping the engine. Materials used must be resistant to exhaust gases and seawater aggression.

• Page 96: Silencers

  To size the pipes for gas mixed with water increase the diameter by 10% taking as a reference value the dry discharge pipe diameter. In engines equipped with IVECO standard mixers, the pipe diameter shall never be smaller than the mixer outlet diameter. In each case, it is advisable to check the counterpressure originated by the dis- charge pipe and the silencer, if present.
• Page 97
  9.97 MARINE ENGINES INSTALLATION DISCHARGE MARCH 2004 Figure 3 Pipe diameter in mm Counterpressure inside pipe in mm H O (silencer excluded) Insulated Not insulated Elbows number at 90° — R=2.5 D Elbows number at 90° — R=2.5 D…
• Page 98
  9.98 MARCH 2004 DISCHARGE MARINE ENGINES INSTALLATION…

• Page 99: Auxiliary Services

  10.99 MARINE ENGINES INSTALLATION AUXILIARY SERVICES MARCH 2004 SECTION 10 AUXILIARY SERVICES Page 10.1 OVERVIEW 10.2 POWER TAKE-OFF ON THE FLY WHEEL 101 On the engine shafts Lateral with belt transmission 10.3 FRONT PULLEY POWER TAKE-OFF On the engine shafts Lateral with belt transmission 10.4 BUILT-IN POWER TAKE-OFF ON TIMING OR FLYWHEEL HOUSING…

• Page 100
  10.100 MARCH 2004 AUXILIARY SERVICES MARINE ENGINES INSTALLATION…

• Page 101: Overview

  MARCH 2004 10.1 OVERVIEW IVECO engines are fitted to drive all the necessary equipments for onboard services, such as pumps and electric generators. Depending on the power required and on the features of the element to be powered, the movement can be obtained by: I Engine flywheel, the engine is not used for propelling but as an auxiliary device.

• Page 102: Front Pulley Power Take-Off

  The limit values are indicated in each engine technical information chart. When an IVECO joint is not being used, the dockyard technical staff will be in charge of finding an appropriate solution in terms of the driving torque, flexibility, rotational speed and the allowable vibra-…

• Page 103: Built-In Power Take-Off On Timing Or Flywheel Housing

  IVECO engines for professional applications can be supplied with front pulleys with supplementary throats for belt transmission. Supplementary pulleys other than the ones supplied by IVECO can be used as long as balance, cen- tring, alignment, and maximum inertial limits are ensured.Thus, the dockyard personnel will be in charge of mounting the application correctly.

• Page 104
  10.104 MARCH 2004 AUXILIARY SERVICES MARINE ENGINES INSTALLATION…

• Page 105: Controls

  11.105 MARINE ENGINES INSTALLATION CONTROLS MARCH 2004 SECTION 11 CONTROLS Page 11.1 OVERVIEW 11.2 FUNCTIONS Engine startup Accelerator lever drive Reverser selector lever drive Engine stop…

• Page 106
  11.106 MARCH 2004 CONTROLS MARINE ENGINES INSTALLATION…

• Page 107: Overview

  Except for the compressed air system, the engine is set to rotate with an electric motor powered by a storage battery.The engine is powered by a key or a push-button located on the board. IVECO plans for its own engines fitted with an electronic injection system, the possibility of a remote control at the engine room to be used during testing and maintenance procedures.

• Page 108
  The engine cannot be stopped with a battery circuit breaker to guarantee the engine control method operating conditions. IVECO engines, fitted with an electronic injection system, have been designed with the possibility of using a remote control at the engine room to carry out tests and maintenance operations.

• Page 109: Electrical Installation

  12.109 MARINE ENGINES INSTALLATION ELECTRICAL INSTALLATION MARCH 2004 SECTION 12 ELECTRICAL INSTALLATION Page 12.1 OVERVIEW 12.2 POWER CIRCUIT 12.3 WIRING Ground connexion Positive Other connexions 12.4 STORAGE BATTERIES Storage batteries recharge 12.5 ENGINE ELECTRICAL CIRCUIT Wiring Sensors Relays and short-circuits protection ECU Electronic central unit 12.6 CAN LINE 12.7 INSTRUMENT PANEL…

• Page 110
  12.110 MARCH 2004 ELECTRICAL INSTALLATION MARINE ENGINES INSTALLATION…

• Page 111: Overview

  Therefore, installations shall be carried out following strictly the instructions supplied by IVECO and the companies that supply the equipment and system components.

• Page 112
  12.112 MARCH 2004 ELECTRICAL INSTALLATION MARINE ENGINES INSTALLATION Figure 1 INSTALLATION CARRIED OUT WITH NEGATIVE POLE COMPONENTS CONNECTED TO METALLIC GROUND CONNEXION ENGINE INSTALLATION CARRIED OUT WITH COMPONENTS THAT HAVE BOTH POLES INSULATED FROM THE METALLIC GROUND CONNEXION Reference chart for the conductor’s choice according to their current intensity. Section I max.

• Page 113: Wiring

  I In case any element should be fastened onto treated surfaces, remove anaphoresis coating to get a smooth supporting base. I Apply a uniform paint coat BH44D (IVECO Standard 18-1705) with a brush or an aerosol can. I Join the ground connexion knot within 5 minutes following painting.

• Page 114: Other Connexions

  12.114 MARCH 2004 ELECTRICAL INSTALLATION MARINE ENGINES INSTALLATION Other connexions All electrical cables and cords must have appropriate tinned sulphurous copper terminals; wires with- out terminals must not be connected by means of screwed terminals.To prepare the terminal, remove a portion of plastic sheath without cutting copper threads; then, press carefully the copper conductor. Finally, press the copper again to ensure mechanical retention of the protective sheath.

• Page 115: Storage Batteries

  12.115 MARINE ENGINES INSTALLATION ELECTRICAL INSTALLATION MARCH 2004 12.4 STORAGE BATTERIES The storage batteries must be properly sized to provide the appropriate current intensity to the elec- tric engine startup and to the other engine electric uses. Should the vessel have electrical equipment with non-rotating motor, two different storage batteries assemblies should be installed, each one for the engine and the auxiliary services.

• Page 116
  12.116 MARCH 2004 ELECTRICAL INSTALLATION MARINE ENGINES INSTALLATION Figure 7 LAYOUT FOR THE INSTALLATION OF SUPPLEMENTARY STORAGE BATTERY FOR SERVICES…

• Page 117: Engine Electrical Circuit

  Wiring IVECO units are normally fitted with complete wiring for electrical and electronic connexions and the engine wiring is supplied with standard connexions, and prepared to admit optional connecting com- ponents.

• Page 118: Instrument Panel

  MARINE ENGINES INSTALLATION 12.7 INSTRUMENT PANEL IVECO manufactures, for its own engines, some types of on-board signal and controls panel.Their con- nexion to the electrical equipment is done through the engine wiring. Systems for the main deck and upper deck (fly bridge) have been provided for better control and manoeuvre conditions.

• Page 119: Galvanic Corrosion Protection

  13.119 MARINE ENGINES INSTALLATION GALVANIC CORROSION PROTECTION MARCH 2004 SECTION 13 GALVANIC CORROSION PROTECTION Page 13.1 OVERVIEW 13.2 GROUND CONNEXION 13.3 DISPOSABLE ANODES PROTECTION 13.4 ISOLATED POLES INSTALLATION…

• Page 120
  13.120 MARCH 2004 GALVANIC CORROSION PROTECTION MARINE ENGINES INSTALLATION…

• Page 121: Overview

  13.121 MARINE ENGINES INSTALLATION GALVANIC CORROSION PROTECTION MARCH 2004 13.1 OVERVIEW Joining different materials or metallic alloys in an electrolyte, for instance, a good electric conductor such as water, causes an exchange of electrons or an electric current.This electric current, although small, will take a real direction out of the more active metal or anode, causing particles carry with visible corro- sion effects that will become more evident with time.

• Page 122: Ground Connexion

  13.122 MARCH 2004 GALVANIC CORROSION PROTECTION MARINE ENGINES INSTALLATION Other factors favouring corrosion are: I Important relation difference between the cathode surface and the anodic one. I High saline concentration in sea water. I High water speed on surfaces I Temperature and sea water ventilation rise. Since eddy or galvanic currents are reduced in intensity, they may leak to the important vessel compo- nents risking corrosions on the engine elements or on the keel.

• Page 123: Isolated Poles Installation

  13.123 MARINE ENGINES INSTALLATION GALVANIC CORROSION PROTECTION MARCH 2004 Assessment of progressive wear and tear indicates the importance of this phenomenon. The anodes that wear down faster must be replaced by larger ones. Long-lasting efficacious protection is guaranteed only by periodical zinc anode control and replacement of the markedly corroded ones.

• Page 124
  13.124 MARCH 2004 GALVANIC CORROSION PROTECTION MARINE ENGINES INSTALLATION Figure 2 Ground connexion rod Electrical accessories Electrical accessories Syntherized brass ground plate Other metallic parts Power supply Battery Reservoir Engine Engine Ground Disposable connexions aft anodes for boxes GROUND CONNEXION IN METALLIC HULLS…

• Page 125: Control Test Procedures

  14.125 MARINE ENGINES INSTALLATION CONTROL TEST PROCEDURES MARCH 2004 SECTION 14 CONTROL TEST PROCEDURES Page 14.1 OVERVIEW 14.2 STATIC TEST 14.3 OPEN SEA TESTS Power absorption curve Testing the cooling and venting systems installation Suction vacuum and exhaust back-pressure tests 14.4 RECOMMENDED GAUGES…
• Page 126
  14.126 MARCH 2004 CONTROL TEST PROCEDURES MARINE ENGINES INSTALLATION…

• Page 127: Overview

  IVECO shall not be liable for failures in manufacturing.The vessel manufacturer shall be responsible for observ- ing all aspects to prevent personal injury and property damage.»…

• Page 128: Open Sea Tests

  In the case of engines supplied with electronic control injection system, it is possible to assess the main burning air pressure and temperature, the coolant temperature and the amount of injected fuel using the diagnosis instrument that can be found on the technical / commercial IVECO network. Testing the cooling and venting systems installation The test is not generally carried out in the case of engines with standard cooling system installation (water/water heat exchanger and secondary seawater heat exchanger).

• Page 129: Suction Vacuum And Exhaust Back-Pressure Tests

  In the case of a non-standard cooling system, for example keel cooling or heat exchanger systems that have not been supplied by IVECO, the test should be carried out as follows: I Open and lock the engine coolant thermostat valve.

• Page 130: Recommended Gauges

  I Doppler effect tachometer to measure the vessel speed or a GPS to take measurements indirect- ly in combination with other navigation data. If engines fitted with EDC system are to be tested, the use of diagnosis instruments supplied by IVECO is highly recommended. These instruments are able to measure temperature, rotation rate and fuel injection values as well as many other values by analysing the data processed by the Electronic Unit and gathered by means of sensors and transducers fitted in the installation.

• Page 132
  Iveco S.p.A. PowerTrain Viale Dell’Industria, 15/17 20010 Pregnana Milanese — MI — (Italy) Tel. +39 02 93.51.01 — Fax +39 02 93.59.00.29 www.ivecomotors.com…