§ 47. Передача мощности двигателей на гребной вал
Передаточные механизмы от главного судового двигателя на гребной вал служат главным образом для снижения количества оборотов ГССУ, передающихся движителю. Для получения максимального значения пропульсивного к. п. д. гребного винта его обороты ограничивают оптимальным значением, не превышающим 300 об/мин. Некоторые же из рассмотренных выше двигателей работают со скоростью вращения свыше 300 об/мин. На всех турбинных судах установлены быстроходные турбины с числом оборотов 3000-9000 об/мин, а в отдельных случаях даже 20 000 об/мин.
Таким образом, в зависимости от оборотов главных двигателей существуют зубчатые или электрические передачи мощности гребным винтам (рис. 74).
Предпочтение отдается зубчатой передаче (редуктору), обладающей высоким к. п. д., достигающим 98%, большой надежностью в работе и невысокой стоимостью.
Распространенной схемой зубчатой передачи является двойная зубчатая передача для одновинтового судна.
На рис. 74, б изображена размещенная в одном корпусе турбина высокого давления переднего хода, а в другом-турбина Низкого давления переднего хода, на одном валу с турбиной заднего хода. Венцы зубчатой передачи выполняют с косыми зубцами для обеспечения большей плавности зацепления и большей прочности.
Рис. 74. Схема передачи вращающего момента главного судового двигателя на гребной винт: а – прямая передача; б – двойная зубчатая передача (ТВД – турбина высокого давления; ТНД – турбина низкого давления, ТЗХ – турбина заднего хода); в – электрическая передача (ДГ – дизель-генераторы; ЭД – электродвигатель); г – дизель-редукторная передача. 1 – тихоходный двигатель; 2 – линия вала; 3 – дейдвудная труба; 4- упорный подшипник; 5 – турбозубчатый агрегат; 6 – восьмицилиндровые дизели; 7 -редуктор; 8 – гидравлические муфты; 9 – шестицилиндровые дизели.
Для запуска главного турбозубчатого агрегата (ГТЗА) предусматривается валоповоротное устройство с электрическим приводом.
На морских судах с дизельными установками применяют три основных типа передачи вращательного момента на гребной винт: непосредственную (прямую)-от тихоходных дизелей (рис. 74, а); зубчатую (дизель-редукторную – рис. 74, г) и электрическую (дизель- или турбоэлектрическую – рис. 74, в). Установки с непосредственной передачей наиболее экономичны потому, что у них отсутствуют потери в самой передаче и высока экономичность самих малооборотных дизелей. Однако вес таких установок значителен и длина линии вала велика.
Передаточные отношения редукторов приняты в дизель-редукторных установках в пределах от 2 : 1 до 4,5: 1, в одноступенчатых турбозубчатых агрегатах – от 15:1 до 20: 1 и в двухступенчатых турбозубчатых агрегатах 160: 1.
На один гребной вал могут работать один, два, три или четыре двигателя, и наоборот, один двигатель может работать на два вала. В таких случаях валы двигателей соединяются с ведомыми валами редукторов через гидравлические муфты, позволяющие отключать от редуктора любой из двигателей.
Главные судовые установки с электрической передачей на гребной винт имеют существенные преимущества по сравнению с ГССУ с зубчатой передачей, основные из которых: отсутствие турбины заднего хода, значительно более короткий валопровод, большее удобство маневрирования установкой (особенно в установках, работающих на постоянном токе), проще конструкция турбинной установки и т. п. Как в турбо, так и в дизель-электрических установках несколько двигателей могут работать на один гребной вал, и наоборот, один двигатель может работать на несколько гребных валов.
Однако электрические передачи на судне имеют и крупные недостатки. Первый из них – низкий к. п. д. (0,85-0,90), большой относительный вес, сложное и дорогое оборудование и высокая стоимость установки.
Дистанционное управление двигателями, осуществляемое с мостика судна, позволяет ускорить выполнение маневра, с большей надежностью передать и исполнить приказание, уменьшить состав машинной команды и облегчить ее напряженную работу.
Все современные системы дистанционного управления основаны на использовании пневматической, гидравлической и электрической передачи или их различных комбинаций. Эти системы создают возможность производить из рулевой рубки пуск двигателей, изменение их оборотов, реверс и остановку. Приборы, показывающие работу двигателей (число оборотов, температуру смазочных масел, охлаждающей воды и т. д.), размещены также в рулевой рубке.
Управление главным двигателем возможно как из рулевой рубки или с мостика, так и с центрального поста управления (ЦПУ) в машинном отделении или с поста управления двигателем. Число оборотов винта задается машинным телеграфом, к которому подключена электрическая схема. При отклонении параметров от заданных величин на сигнальном щитке загорается сигнальная лампа или раздается звуковой сигнал, автоматически снижается число оборотов и, если положение не изменяется, через некоторое время происходит остановка двигателя.
При переходе на ручное управление система автоматически отключается от источника питания.