Исследование эксплуатационных особенностей современных судовых дизелей

1.

Введение

Целью данной дипломной работы является анализ эксплуатационных особенностей современных судовых дизелей. Развитие дизелестроения приводит к появлению новых возможностей современных судовых дизелей. Рост показателей работы современных судовых дизелей не может не сказываться на их эксплуатации. Для изучения изменения эксплуатационных качеств современных дизелей было проведено исследование, результатом которого стала данная дипломная работа.

В настоящее время на рынке судовых двигателей существует много фирм-производителей, которые предлагают свою продукцию. Среди них немало известных производителей, таких как: Volvo Penta, Mitsubishi, MAN, Wartsila, MAC. Но не все известные производители в настоящее время занимаются выпуском мощных двигателей, которые в широком диапазоне применяются на морском и рыболовном флотах. Среди вышеназванных стоит отметить следующие фирмы, которые производят двигатели для морских и рыболовных судов. Это следующие производители: MAN B&W, Wartsila, MAC.

Все данные, использованные в данной работе, были взяты из официальных каталогов фирм-производителей. Были использованы как печатные виды каталогов, так и электронные версии, размещенные на официальных электронных страницах фирм-производителей. Кроме того, для небольшого ряда двигателей были использованы акты испытаний судовых дизелей. Использование актов испытаний судовых дизелей для всего ряда изучаемых двигателей было затруднено в связи с отсутствием данных материалов, особенно для современных судовых двигателей.

2. Постановка задачи дипломной работы. Сбор статистических данных по испытаниям судовых дизелей Для проведения исследования выбранных судовых двигателей необходимо было выбрать ряд параметров, по которым возможно было бы провести сравнительный анализ. Кроме того, необходимо было систематизировать отобранные параметры и отобразить их в единой форме для удобства работы с ними и их наглядности.

В качестве основных параметров были приняты следующие показатели работы судовых двигателей:

— Число цилиндров двигателя

— Номинальная мощность двигателя

— Масса двигателя (сухая масса)

— Удельная мощность

— Основные размерения

— Удельный объем

— Максимальное давление сгорания

— Диаметр цилиндра и ход поршня двигателя

— Сорта масла и топлива

— Рабочий ресурс двигателя

— Средняя скорость поршня

Кроме вышеперечисленных параметров были использованы параметры, зависящие от нагрузки двигателя. Это следующие параметры:

— Удельный расход топлива

— Температура выхлопных газов

— Давление наддува воздуха

Все приведенные параметры работы двигателя были включены в таблицу «Эксплуатационные показатели судового двигателя». Такая таблица была составлена для каждого двигателя (см. Приложение 1, Приложение 2). Кроме того, в таблице приведено название двигателя и его маркировка согласно ГОСТ 10 150–88 «Дизели судовые, тепловозные и промышленные. Общие технические условия». Одним из выбранных параметров является рабочий ресурс двигателя. Данный параметр является важным критерием в сравнительном анализе. Но, к сожалению, объективных данных о рабочем ресурсе как современных, так и условно старых двигателей найти не удалось.

Анализ изменения эксплуатационных характеристик современных судовых двигателей проводился путем сравнения их показателей работы, с показателями работы ранее изготовленных двигателей. Все найденные особенности работы современных судовых дизелей явились результатом сравнительного анализа вышеперечисленных дизелей.

Для удобства работы и понимания все двигатели, производимые ранее и производимые в настоящее время, были условно разделены на поколения. Дифференциация была произведена по годам производства с интервалом в 20 лет. Присвоенные поколения в зависимости от года производства двигателя можно определить из следующей таблицы:

Табл.Условное разделение существующих судовых двигателей на поколения

Таким образом, рассматриваемые в данной работе двигатели относятся к пятому (V) и четвертому (IV) поколениям. Далее в работе будет указываться только поколение, к которому относится двигатель.

3. Сравнительный анализ топливных характеристик двигателей IV и V поколений Развитие технологий проектирования и дизелестроения привело к тому, что современные двигатели внутреннего сгорания отличаются от предшествующих двигателей более высокими показателями экономичности. Экономичность современных двигателей обусловлена рядом причин. Одной из них является изменение процесса топливоподачи. Расход топлива двигателем напрямую зависит от величины нагрузки двигателя. Ранее была установлена зависимость, описывающая топливную характеристику дизелей V поколения. Эта зависимость имеет следующий вид:

Где — относительный часовой расход

— относительная мощность двигателя Рис. 2.1 Топливная характеристика судовых двигателей IV поколения

Данная зависимость справедлива для двигателей V поколения. В связи с этим, встает вопрос о существовании аналогичной топливной характеристики для двигателей VI поколения. По данным собранных статистических данных современных дизелей были получены величины относительного часового расхода при различных удельных нагрузках двигателя. Величина относительного часового расхода была получена путем пересчета из абсолютных значений удельного расхода топлива. Промежуточные значения и ход перестроения представлены в таблице:

Табл.2.1 Относительный расход топлива двигателей V поколения

С помощью математического пакета программы Microsoft Excel были проанализированы полученные данные. Результатом анализа явилась новая аналитическая зависимость расхода топлива от нагрузки двигателя. Полученная зависимость имеет следующий вид Где — относительный часовой расход

— относительная мощность двигателя Рис. 2.2 Топливная характеристика судовых двигателей V поколения

Для наглядности ниже представлен график, на котором совмещены топливные характеристики двигателей IV и V поколений.

Рис. 2.3 Сводный график топливных характеристик двигателей IV и V поколений Важно отметить, что первый член уравнения топливной характеристики характеризует величину расхода топлива на холостом ходу. Из анализа полученных зависимостей видно, что величина расхода топлива на холостом ходу для двигателей VI поколения значительно меньше, чем для двигателей V поколения. Продолжительность работы судовых дизелей на холостом ходу незначительна по сравнению с остальными режимами, однако экономия топлива все равно существует. Данный вывод имеет существенное значение для стационарных дизельных установок. В частности, для тепловозных двигателей, у которых режим холостого хода является более продолжительным по времени по сравнению с судовыми дизельными установками. Кроме того, из сводного графика видно, что современные судовые двигатели отличаются более низким удельным часовым расходом. На основании полученного можно сделать вывод, что современные двигатели отличаются экономичностью по расходу топлива на большинстве режимов работы дизеля.

4. Получение аналитической зависимости диаметра цилиндра двигателя от частоты вращения коленчатого вала При изучении собранных статистических данных была замечена следующая закономерность: при росте диаметра цилиндра уменьшается частота вращения коленчатого вала двигателя. Это объясняется тем, что с ростом диаметра цилиндра масса движущихся частей цилиндро-поршневой группы увеличивается в кубической зависимости. И для обеспечения малых вибрационных характеристик частоту вращения двигателя уменьшают. Однако, аналитической зависимости изменения частоты вращения коленчатого вала от изменения диаметра цилиндра двигателя не существует. Поэтому одним из вопросов дипломной работы было возможное нахождение зависимости изменения частоты вращения коленчатого вала двигателя от изменения диаметра цилиндра двигателя. Данные, использованные для получения аналитической зависимости, представлены в следующей таблице:

Табл.4.1 Исходные данные для определения аналитической зависимости

Используя математический пакет программы Microsoft Excel, была получена корреляционная зависимость следующего вида: .

Рис. 4.1 График зависимости изменения диаметра цилиндра двигателя от величины частоты вращения коленчатого вала двигателя Полученная зависимость может применяться при проектировании новых двигателей для определения оптимального соотношения диаметра цилиндра к частоте вращения коленчатого вала двигателя. В частности, данная зависимость может быть использована при курсовом проектировании по дисциплине «Преобразование тепла в работу».

5. Изменение параметров и показателей работы современных дизелей от увеличения давления наддува воздуха Современные двигатели имеют высокое давление наддува. Резкий рост давления наддува произошел из-за развития технологий производства и проектирования современных дизелей. Увеличение давления наддува привело к росту термической напряженности современных дизелей.

Необходимо отметить, что все рассматриваемые двигатели, как четвертого, так и пятого поколений, имеют поршни из легкосплавных материалов. Это свидетельствует об их подобии и возможности проводить рассмотрение относительно тепловой напряженности цилиндро-поршневой группы. Для отображения изменения тепловой напряженности современных двигателей необходимо принять один из параметров тепловой напряженности. В рассмотрении был принят следующий параметр тепловой напряженности: отношение цилиндровой мощности двигателя (кВт) к диаметру цилиндра двигателя D (см). Все полученные результаты расчетов представлены в следующей таблице:

Табл. 5.1 Данные тепловой напряженности судовых дизелей различных поколений

На основании результатов, представленных в таблице, была построена диаграмма изменения термической напряженности двигателей различных поколений Рис. 5.1 Диаграмма тепловой напряженности двигателей различных поколений.

Исходя из полученной диаграммы видно, что выбранный параметр тепловой напряженности вырос практически в два раза.

Увеличение давления наддува в современных двигателях привело к росту ряда параметров работы современных дизелей. Одним из этих параметров является среднее эффективное давление. Рост давления привел к значительному росту среднего эффективного давления. Ниже приведена таблица, в которой для двигателей двух поколений приведено давление наддува и в соответствии с давлением наддува — среднее эффективное давление.

Табл.5.2 Данные зависимости среднего эффективного давления от давления наддува двигателей различных поколений

На основании представленных статистических данных был построен график увеличения среднего эффективного давления от увеличения давления наддува.

Используя программный пакет Microsoft Excel, была получена корреляционная зависимость изменения среднего эффективного давления от величины давления наддува. Полученная зависимость имеет следующий вид:

Графическое отображение полученной зависимости представлено на следующем рисунке Рис. 5.2 Диаграмма зависимости среднего эффективного давления от величины давления наддува судовых двигателей Кроме того, было замечено, что изменение давления наддува оказывает влияние на величину удельного расхода топлива. Для установления зависимости были проанализированы данные дизелей IV и V поколений. Данные, использованные для установления зависимости, представлены в следующей таблице Табл. 5.3 Данные изменения удельного расхода топлива от величины давления наддува

На основании представленных данных была получена корреляционная зависимость, отображающая изменение удельного расхода топлива двигателями различных поколений от величины давления наддува. Полученная зависимость отображена на следующем графике:

Рис. 5.3.График зависимости изменения удельного расхода топлива от величины давления наддува На представленной диаграмме видно, что с увеличением давления наддува сокращается удельный расход топлива. Это связано с тем, что высокое давление наддува характерно для современных двигателей. Использование в современных двигателях новых технологий смесеобразования и впрыска топлива является причиной увеличения экономичности современных двигателей.

Также, были предприняты попытки найти зависимость изменения давления наддува воздуха от изменения расхода топлива и температуры выхлопных газов, а также от изменения температуры выхлопных газов и мощности двигателя. Предполагалось, что возможные зависимости имеют следующий вид:

Где — относительная величина давления наддува.

— относительная величина температуры выхлопных газов.

— относительная величина часового расхода топлива.

— относительная величина эффективной мощности двигателя.

— искомые параметры Все вышеприведенные относительные величины были получены путем отнесения их значений на произвольном режиме работы двигателя к величине рассматриваемого показателя на номинальном режиме работы двигателя.

Для анализа указанных зависимостей были выбраны двигатели, для которых возможно было определить все необходимые параметры на произвольных режимах работы. Все двигатели и использованные параметры представлены в таблице 5.4.

Табл. 5.4

Исходные данные для получения аналитических зависимостей

Для определения искомых параметров был использован математический пакет программы MathCad. Ход определения параметров для выше представленных зависимостей можно увидеть на рис. 6.4.и рис. 6.5.

Рис. 5.4 Определение параметров для уравнения

Рис. 5.5 Определение параметров для уравнения

Как видно, найти обобщенные параметры найти не удалось. К сожалению, пока найти общую зависимость представленного вида вывести не представляется возможным.

6. Ухудшение ограничительных характеристик современных дизелей с повышенным давлением наддува воздуха Важно отметить, что увеличение давления наддува современных судовых дизелей привело к стремительному росту термической напряженности двигателей.

Тепловые перегрузки в двигателях возможны в случае, когда топливо впрыскивается в цилиндр, а заряда воздуха, поступающего в цилиндр, недостаточно для эффективного горения. В этом случае температура деталей цилиндро-поршневой группы заметно возрастает, превышая допустимые пределы. Превышение допустимых температур деталей цилиндро-поршневой группы может явиться причиной аварий двигателя. Поэтому для современных дизелей с высокой термической напряженностью контроль отсутствия перегрузки играет важную роль.

Работа судового двигателя на номинальном режиме является самым сложным процессом. Номинальный режим двигателя подразумевает длительную работу дизеля на номинальной мощности, при этом коэффициент избытка воздуха достигает своего минимального значения. Под коэффициентом избытка воздуха понимается отношение действительного заряда воздуха, находящегося в цилиндре, к теоретически необходимому для полного окисления топлива заряду воздуха. Таким образом, на номинальном режиме необходимо обеспечивать достаточное количество воздуха, чтобы не допустить термических перегрузок. На всех режимах эксплуатации двигателя необходимо, чтобы количество потребляемого двигателем воздуха было согласовано с количеством подаваемого воздуха турбокомпрессором. Важно отметить, что современные турбокомпрессоры развивают достаточно высокие давления наддува. При этом характеристика турбокомпрессора тем круче снижается на долевых режимах, чем выше максимальное давление наддува компрессора. Вероятно, это обусловлено температурой выхлопных газов и персоналиями турбокомпрессора.

Существует зависимость относительного избыточного давления от величины относительного часового расхода. Она имеет следующий вид:

Преобразуем имеющееся выражение Таким образом, получаем Полученная зависимость удобна для анализа, поскольку все входящие в формулу величины мы можем легко определить для каждого конкретного двигателя. Полученное выражение справедливо для двигателей IV поколения. Возникает вопрос о существовании аналогичной зависимости для современных двигателей. Обозначим показатель степени удельного часового расхода через переменную m. Тогда новая зависимость принимает вид:

Где — давление наддува воздуха на произвольном режиме, МПа

— давление наддува воздуха на номинальном режиме, МПа

— относительный часовой расход топлива

— степень повышения давления для номинального режима работы

6.1 Определение показателя степени m для применения полученной формулы к современным двигателям Показатель степени m может быть подсчитан для каждого конкретного двигателя. Чтобы определить показатель степени m произведем следующие преобразования Наиболее простым решением полученной зависимости является графический метод. В качестве решения мы получим уравнение прямой следующего вида:. Данные, использованные для определения уравнения искомой прямой, представлены в следующей таблице:

Табл.6.1 Данные для определения показателя степени m

Полученные результаты нанесены на область построения. Используя математический пакет программы Microsoft Excel, получена прямая и уравнение прямой, являющееся решением искомой зависимости. Графическое решение представлено на следующем графике Рис. 6.1 Графическое решение зависимости

Полученное решение имеет следующий вид Таким образом, величина показателя степени m = 1,4063. Подставляя полученное значение в уравнение ограничительной характеристики, получаем Данную зависимость можно применять для решения задач, связанных с определением необходимого давления наддува современных двигателей на долевых режимах.

Кроме того, на графике нанесены прямые, ограничивающие диапазон существования величины показателя степени m.

В связи с тем, что между мощностью двигателя и часовым расходом топлива существует прямая зависимость, было принято решение построить аналогичную диаграмму, только в координатах Данные, использованные для построения диаграммы, представлены в следующей таблице:

Табл.6.2 Данные для определения показателя степени m альтернативным методом

На рис. 6.2. представлена диаграмма, полученная на основании выше представленных данных.

Как видно, полученный показатель степени m равен 1,4199. Погрешность определения составляет 1%. Определение показателя степени m по величине относительной мощности двигателя является альтернативным методом. В случае наличия на судне современных измерительных систем, позволяющих контролировать мощность двигателя на различных режимах, рациональнее применять альтернативный метод.

Рис. 6.2 Графическое решение альтернативного метода определения

6.3 Построение ограничительных характеристик современных двигателей Исходя из полученных данных и возможности использования зависимости () для современных двигателей, можно построить ограничительную характеристику для любого двигателя. В процессе эксплуатации судовых энергетических установок с двигателями внутреннего сгорания нередко возникают вопросы в области длительных, неограниченных по времени допустимых режимов работы. Решением данных вопросов является определение ограничительной характеристики для двигателя и ее сопоставление с винтовой характеристикой.

Протекание ограничительных характеристик, построенных для ряда современных двигателей, представлено на рис. 6.3.

Условием протекания ограничительной характеристики является равенство минимальному значению коэффициента избытка воздуха. Минимальное значение избытка воздуха для нормальной работы двигателя ;

Рис. 6.3 Ограничительные характеристики двигателей V поколения При этом Если, тогда

Найдем выражение для определения частоты вращения коленчатого вала двигателя в относительных единицах.

Исходные данные для построения вышеуказанного графика представлены в следующей таблице. Для определения частоты вращения коленчатого вала была использована приведенная формула.

Табл.6.3 Исходные данные для построения ограничительной характеристики двигателей V поколения

Важно отметить, что ни один из представленных двигателей не может напрямую работать по винтовой характеристике. Превышение нагрузки, соответствующей винтовой характеристики, приведет к термической перегрузке двигателя, а в случае продолжительной работы в этой области — к аварийным ситуациям.

Относительное ухудшение ограничительной характеристики с ростом давления наддува можно наглядно увидеть на представленной диаграмме Рис. 6.4 Ограничительные характеристики двигателей со степенью наддува Пкн = 4

Представленная диаграмма построена для современных двигателей, при этом условно взята степень наддува. На диаграмме представлены ограничительные характеристики с различными величинами показателя степени m. Для наглядного отображения невозможности работы современных дизелей с высоким давлением наддува приведена винтовая характеристика. Винтовая характеристика ограничивает поле допустимого протекания ограничительных характеристик. Кроме того, на диаграмме нанесена предельная ограничительная характеристика, при которой судовой дизель со степенью наддува может работать на винт без тепловых перегрузок. При этом величина показателя степени m = 0,86.

Отмеченные особенности протекания ограничительных характеристик двигателей с наддувом накладывают определенные ограничения на их применение в судовых энергетических установках, а также сопровождаются трудностями их эксплуатации. Очевидно, такие двигатели более приспособлены для работы на винты регулируемого шага или могут использоваться на судах с электродвижением.

7. Разработка оптимального алгоритма определения среднего индикаторного давления по развернутой индикаторной диаграмме

7.1 Постановка задачи Среднее индикаторное давление характеризует работу действительного рабочего цикла отдельного цилиндра двигателя. Их величины определяют распределение нагрузки по цилиндрам. Отклонения индикаторных давлений по цилиндрам от среднего значения оказывают отрицательное влияние на показатели работы двигателя: экономичность, долговечность, номинальную мощность и равномерность вращения коленчатого вала. В реальной эксплуатации судовых дизелей среднее индикаторное давление практически не контролируется, несмотря на то, что его величина жестко регламентируется действующими нормативными документами:

Отсутствие контроля величины индикаторного давления обусловлено тем, что эксплуатация не располагает надежными и точными средствами для их измерения. Существующие автоматизированные измерительные комплексы (например, Нор Контрол, Ритм-Дизель) перегружены информационно и поэтому дороги. Поэтому, назрела необходимость создания сравнительно простого переносного и удобного в использовании автоматизированного устройства, которое позволило бы измерять с достаточной точностью среднее индикаторное давление (работу цикла или индикаторную мощность цилиндра), максимальное давление и давление сжатия. Такое устройство, безусловно, повысило бы возможности судовых механиков в проведении качественной регулировки двигателей с целью устранения отрицательных последствий работы разрегулированных двигателей. Эксплуатационные испытания свидетельствуют, что отклонения средних индикаторных давлений нередко превышают 10%.

В данной работе рассматриваются возможности достаточно точного вычисления среднего индикаторного давления по развернутой индикаторной диаграмме. Целью исследования является нахождение метода наиболее приемлемого для реализации в автоматизированном устройстве.

7.2 Возможные методы определения среднего индикаторного давления по диаграмме

При разработке указанного выше автоматизированного устройства единственным достоверным источником информации для вычисления среднего индикаторного давления может быть развернутая диаграмма давлений. Считывание величин давлений на произвольных углах поворота коленчатого вала для современной электронной техники не представляет сложности. Это обстоятельство учтено в данной работе.

Связь перемещения поршня с углом поворота коленчатого вала Для определения среднего индикаторного давления по классическим методом необходимо перестроить диаграмму в координатах в координаты, где — перемещение поршня, соответствующее углу поворота коленчатого вала. Известны приближенные формулы, связывающие перемещение и

Рис. 7.1 Схема перемещения поршня Ниже приведена полученная точная формула и ее вывод

Построение эталонной диаграммы по принятой за эталон

Все расчеты в данной работе являются сравнительными и базируются на эталонной зависимости. На её основе получена эталонная диаграмма, по которой определено эталонное значение среднего индикаторного давления.

Для построения эталонной диаграммы принятую за эталон диаграмму разбиваем на сегменты Дц = 100, определяем ординаты полученных точек и по полученной ранее зависимости перемещения поршня от угла поворота коленчатого вала находим величины объема цилиндра.

Также был проведен анализ, результатом которого явился график, который представлен на рис… На рисунке представлен график изменения погрешности определения среднего индикаторного давления от величины относительного шага разбивки Определение оптимального интервала разбиения индикаторной диаграммы позволит упростить механизм считывания угла поворота коленчатого вала, так как таким образом мы увеличиваем до максимально допустимой величину интервала поворота коленчатого вала.

Рис. 7.2 Таблица перестроения развернутой индикаторной диаграммы в диаграмму в координатах P-V

Рис. 7.3 Таблица перестроения развернутой индикаторной диаграммы в диаграмму в координатах P-V

Определение среднего индикаторного давления по методом, изложенным в [2]

Метод основан на разложении развернутой индикаторной диаграммы в ряд Фурье. Для разложения в ряд Фурье мы разбиваем индикаторную диаграмму по оси абсцисс на 24 сегмента (по 150 поворота коленчатого вала). Далее с индикаторной диаграммы мы снимаем ординаты крайних точек интервалов и по известному алгоритму определяем среднее индикаторное давление.

Табл.7.4 Данные для применения метода, изложенного в [2]

Определение среднего индикаторного давления по величине среднего касательного усилия tср В общем случае касательное усилие tср складывается из двух слагаемых: силы давления газов и силы инерции.

Графическое отображение представлено на следующем рисунке:

Рис. 7.5 Схема усилий, действующих на поршень При этом, величина усилия за цикл от сил инерции равна нулю.

Работу цикла можно определить по величине крутящего момента следующем образом:

В тоже время, работа цикла связана с индикаторным давлением:

Сопоставляя полученные выражения, получаем:

Окончательно получаем, что среднее индикаторное давление связано с величиной среднего касательного усилия следующим образом:

Данные и результат расчета по данному методу представлены в таблице:

Табл.7.6 Данные величины касательного усилия от угла поворота коленчатого вала

Определение среднего индикаторного давления по величине скорости поршня хп Работу цикла также можно выразить через скорость поршня следующим образом Таким образом, зависимость для определения работы цикла имеет следующий вид Работа цикла, связанная с индикаторным давлением имеет следующий вид

Табл.7.7 Определение работы цикла

8. Сравнительные данные по точности определения среднего индикаторного давления Во всех сравнительных расчетах использованы одни и те же значения давлений. Поэтому результаты сравнительных расчетов характеризуют сравнительную по отношению к эталону точность определения среднего индикаторного давления различными методами.

Рис. 8.1 Диаграмма для сравнения точности определения среднего индикаторного давления рассмотренными методами На представленной диаграмме видно, что наименьшую величину погрешности определения среднего индикаторного давления имеет метод определения через работу цикла, связанной со скоростью поршня.

двигатель судовой дизель цилиндр

9. Выводы дипломной работы По результатам проведенных исследований был получен ряд новых зависимостей:

— зависимость изменения диаметра цилиндра двигателя от изменения частоты вращения коленчатого вала двигателя.

— Зависимость изменения удельного расхода топлива с увеличением давления наддува

— Зависимость изменения среднего эффективного давления от увеличения давления наддува

— Топливная характеристика судовых дизелей V поколения

— Формула ограничительной характеристики по термическим нагрузкам для современных двигателей Полученные зависимости рекомендуется использовать при проектировании дизелей, в частности при курсовом проектировании.

Было сделано заключение о повышении экономичности современных судовых двигателей. Отмечен значительный рост термической напряженности дизелей V поколения по сравнению с двигателями IV поколения.

Были исследованы ограничительные характеристики современных двигателей. Результатом исследований является невозможность работы современных судовых двигателей на винт фиксированного шага из-за особенностей протекания ограничительных характеристик двигателей с повышенным давлением наддува. Рекомендуется использовать рассмотренные двигатели для работы с винтами регулируемого шага или, как альтернативный, но неперспективный вариант, использование на судах с электродвижением.

При создании автоматизированных измерительных систем для судовых дизелей целесообразно определять не среднее индикаторное давление, а работу цикла. Дело в том, что конечной целью является определение индикаторной мощности двигателя.

Представленный алгоритм определения работы цикла через скорость поршня является наиболее простым и оптимальным для определения по индикаторной диаграмме величины работы цикла Lц и индикаторной мощности Ni.э. Использование предложенного алгоритма позволит создать простой и информативный прибор контроля работы двигателя. Применение подобного прибора в эксплуатации судовых дизелей значительно сократит трудозатраты обслуживающего персонала.

Аннотация Представленная дипломная работа на тему «Исследование эксплуатационных особенностей современных судовых дизелей» направлена на анализ эксплуатационных особенностей современных судовых двигателей. В данной работе рассмотрены данные девяти современных и семи условно устаревших двигателей.

На основании анализа статистических данных получен ряд новых аналитических зависимостей. Это зависимость изменения диаметра цилиндра двигателя от изменения частоты вращения коленчатого вала двигателя, зависимость изменения удельного расхода топлива с увеличением давления наддува, зависимость изменения среднего эффективного давления от увеличения давления наддува, топливная характеристика судовых дизелей пятого поколения, формула ограничительной характеристики по термическим нагрузкам для современных двигателей.

Также рассмотрено влияние увеличения давления наддува на изменение удельного расхода топлива, среднего эффективного давления. Отмечен значительный рост термических нагрузок современных двигателей.

Изучено влияние увеличения термических нагрузок современных двигателей на условия их работы. Построены ограничительные характеристики современных двигателей и отмечено отсутствие возможности их работы на винт фиксированного шага. Предложено использовать рассмотренные двигатели для работы с винтом регулируемого шага.

В качестве узлового вопроса рассмотрены методы определения среднего индикаторного давления по развернутой индикаторной диаграмме. Определен оптимальный алгоритм определения среднего индикаторного давления для реализации в современных измерительных системах.

Алгоритм определения работы цикла через скорость поршня является наиболее простым и оптимальным для определения по индикаторной диаграмме величины работы цикла Lц и индикаторной мощности Ni.э. Использование предложенного алгоритма позволит создать простой и информативный прибор контроля работы двигателя.

The summary

The presented degree work on a subject «Research of operational features of modern ship diesel engines» is directed on the analysis of operational features of modern ship engines. In the given work the data of nine modern and seven conditionally out-of-date engines is considered.

On the basis of the analysis of the statistical data a number of new analytical dependences is received. It is dependence of change of diameter of the cylinder of the engine on change of frequency of rotation of a cranked shaft of the engine, dependence of change of the specific expense of fuel with increase in pressure of pressurisation, dependence of change of average effective pressure on increase in pressure of pressurisation, the fuel characteristic of ship diesel engines of the fifth generation, the formula of the restrictive characteristic on thermal loadings for modern engines.

Also influence of increase in pressure of pressurisation on change of the specific expense of fuel, average effective pressure is considered. Considerable growth of thermal loadings of modern engines is noted. Influence of increase in thermal loadings of modern engines on conditions of their work is studied. Restrictive characteristics of modern engines are constructed and absence of possibility of their work on the screw of the fixed step is noted. It is offered to use the considered engines for work with the screw of an adjustable step.

As a central question methods of definition of average display pressure under the developed display diagramme are considered. The optimum algorithm of definition of average display pressure for realisation in modern measuring systems is defined. The algorithm of definition of work of a cycle in speed of the piston is the most simple and optimum for definition under the display diagramme of size of work of cycle Lц and display capacity Ni.э. Use of the offered algorithm will allow to create the simple and informative device of the control of work of the engine.

1. ГОСТ 10 150–88. Дизели судовые, тепловозные и промышленные. Общие технические условия. — Введ. 01.01.91. -М.: Госстандарт России: Изд-во стандартов, 1998. -37(А5) с.

2. Ваншейдт В. А. Дизели. — Л.: Машиностроение, Ленинградское отделение, 1958

3. Возницкий И. В. Судовые двигатели и их эксплуатация. — М.:Транспорт, 1990 — 360 с.

4. Возницкий И. В. Современные судовые среднеоборотные двигатели. — СПб.: Санкт-Петербург, 2005 — 148 с.

5. Королев Н. И. Регулирование судовых дизелей. — М.:Транспорт, 1983 — 144 с.

6. Моделирование процессов в судовых поршневых двигателях и машинах В. В. Лаханин и др.] - Л.: Судостроение, 1967. — 271 с

7. Пахомов Ю. А. Судовые энергетические установки с двигателями внутреннего сгорания. Учебник. — М.:ТРАНСЛИТ, 2005 — 528 с.

8. Самсонов В. И., Худов Н. И. Двигатели внутреннего сгорания морских судов.- 2-е изд., перер. и доп. — М., 1990. — 368 с.

9. Справочник судового механика (в двух томах) / под ред. Л. Л. Грицая. — М.: Транспорт, 1974. — 2 т

10. Сизых В. А. Судовые энергетические установки. — М.:РКонсультант, 2002 — 264 с.

Приложение 1

Приложение 2

Приложение 3

Приложение 4

Приложение 5

Приложение 6

Приложение 7

Приложение 8

Приложение 9

Приложение 10

Приложение 11

Приложение 12

Приложение 13

Приложение 14