Судовые дизельные двигатели являются источником энергии, которая движет судно. Вращение коленчатого вала передается на трансмиссию, состоящую из редуктора, комплексного вального механизма и лопастного гребного винта, который и придает ход судну. Чем крупнее теплоход, тем более развитой должна быть его энергетическая система, которая должна обеспечивать безопасность судна в плавании. При отказе главного двигателя включается резервный, поскольку остановка огромного контейнеровоза или многопалубного сухогруза посредине океана в штормовых условиях равносильна его гибели.
Первая ласточка
Судовые дизельные двигатели появились в начале ХХвека и сразу заявили о себе как надежные, эффективные и, главное, компактные агрегаты. Первым кораблем с дизельным мотором стала датская «Зеландия», спущенная на воду в 1912 году. На судне было установлено два двигателя по 200 л. с., каждый из которых приводил в движение свой гребной винт. Появление судна с необычным мотором произвело фурор и стало началом новой эры силовых дизельных установок.
Развитие силовых дизельных установок на флоте началось бурными темпами после второй мировой войны. Перспектива дальнейшего использования неприхотливых движителей была очевидной, и многие машиностроительные фирмы по всему миру занялись их производством. Как это обычно бывает, при развитии масштабного промышленного выпуска какой-либо продукции, пользующейся повышенным спросом, началась конкуренция. В результате чего появились уникальные проекты, в ходе реализации которых были созданы мощные, супернадежные судовые двигатели.
Компоновка
Энергетическая дизельная установка на крупном судне состоит из одного основного двигателя и нескольких вспомогательных, которые работают на жизнеобеспечение корабля. Это генераторы, насосы, вентиляция, компрессоры и многие другие механизмы.
На особо крупных океанских лайнерах могут быть установлены несколько основных двигателей и множество вспомогательных. Все моторы дизельные. Обслуживаются они бригадой механиков, слесарей-ремонтников и инженеров-испытателей.
Цикличность
Судовые дизельные двигатели разделяются на четырехтактные и двухтактные. Разница между двумя видами существенная. Четырехтактный принцип действия заключается в прохождении рабочего цикла за два оборота коленвала или четыре хода поршня. Активное действие происходит только во время одного такта, остальные три — подготовительные.
Одинарный цикл двухтактного двигателя осуществляется за один оборот. Принцип сжатия горючей смеси и последующего воспламенения здесь другой. В цилиндре есть так называемые продувочные окна, с помощью которых происходит принудительная продувка камеры сгорания и, таким образом, отпадает необходимость выпуска отработавших газов через клапаны. Количество тактов сокращается ровно вдвое.
Дополнительные отличия
Также существует классификация по частоте вращения. Малооборотные моторы — до 150 об/минуту и среднеоборотные — до 600 об/мин. Высокооборотных двигателей для крупных и особо крупных судов не существует в силу специфики их действия, высокой нагрузки и сверхпродолжительной по времени работы.
Судовые дизельные двигатели для малых судов
Небольшие лодки, катера и корабли речного класса оснащаются, как правило, одним мотором. Мощность такого дизеля может быть разной, в зависимости от того, для каких целей предназначено судно. Скоростные катера располагают приемистыми движками, а на прогулочные, экскурсионные и круизные устанавливаются низкооборотные моторы. Суда патрульной береговой службы обычно имеют два достаточно мощных дизельных двигателя, один из которых задействован постоянно, а второй включается по мере необходимости.
Судовые дизельные двигатели для маломерных судов рассчитаны на стационарную установку. Они, как правило, компактные и экономичные, с высоким ресурсом эксплуатации. Подвесные моторы обычно бензиновые, поскольку они обладают возможностью быстрого запуска.
Дизельное топливо для судовых двигателей
Для устойчивой работы энергетической установки на судне необходимо использовать качественное горючее (дизельное топливо). Его пригодность определяется по следующим критериям:
- октановое число;
- устойчивость к детонации;
- цетановое число;
- состав фракционный;
- полнота сгорания, степень дымности, токсичность;
- вязкость и плотность, как фактор нормальной подачи в систему;
- свойства низкотемпературные, определяющие функционирование;
- уровень чистоты;
- температура вспышки, с точки зрения безопасности применения;
- присутствие сернистых соединений, металлов и непредельных углеводородов, как стимуляторов нагарообразования.
Классификация топлива :
- интернациональная — FO, HFO, MGO, MDO, IFO 380, IFO 380LS;
- аналог российский — Л-62, СМТ1, СМТ2, Ф-5, ДМ, ИФО 380;
- российский стандарт по фракциям — маловязкое, средневязкое, высоковязкое, легкое, тяжелое.
Основные стандарты, принятые в России, регламентирующие качество дизельного топлива для судовых двигателей:
- летнее «Л» — используется при температуре выше нуля градусов по Цельсию;
- зимнее «З» — применяется при температуре до минус 20 градусов;
- арктическое «А» — температура до минус 50 градусов по Цельсию.
- маловязкое судовое топливо — производится по ТУ 38.10;
- марка ДМ — высшей категории для корабельных малооборотных двигателей;
- мазут флотский Ф-5 — производится по ГОСТу 10-5-85; мазут флотский Ф-30, Ф-180, Ф-380 — производятся по ТУ 0252-003-2905.
Топливная система судового дизельного двигателя
Подача горючего в энергетическую судовую установку осуществляется с помощью топливной системы в главный и вспомогательные двигатели. Одновременно с основной функцией система должна обеспечить:
- загрузку топлива в баки на базе и его хранение;
- очистку топлива от посторонних примесей и воды;
- при необходимости — охлаждение форсунок;
- сепарацию топлива.
Прием топлива с береговых устройств осуществляется посредством палубного трубопровода, который имеет штуцерные соединения на обоих бортах. На судах пассажирских прием топлива происходит в отдельных изолированных помещениях. Принятое топливо хранится в подпалубных танках и бортовых цистернах, сообщающихся между собой. Все емкости снабжаются насосами для перекачки, которые дублируют друг друга, на случай выхода из строя одного из них. До выхода судна в рейс на борту проводится сепарация топлива и его очищение, после чего горючее закачивается в расходные цистерны.
Марки судовых двигателей
Энергетические дизельные установки производятся в таком количестве, что проследить их номенклатуру не представляется возможным. Известные производители двигателей для крупных морских и океанских судов — это:
- Scan Diesel (Хорватия).
- Mitsubishi (Япония).
- Hyundai (Южная Корея).
- Lombardini Marine (Италия).
- Wartsila (Финляндия).
В отдельную категорию входят судовые дизельные двигатели «ЯМЗ», выпускаемые Ярославским моторным заводом. Дизельные моторы «ЯМЗ» для морских судов среднего водоизмещения наиболее доступны российским судостроительным предприятиям и по цене, и по качеству.
Ремонт энергетических судовых установок
У каждого двигателя, работающего в условиях постоянных нагрузок, происходит постепенная естественная выработка трущихся поверхностей механизмов. Рано или поздно возникает необходимость текущего или капитального ремонта. Судовладельцы стараются проводить ремонт на месте, своими силами. Однако не всегда это удается, поскольку для замены изношенных деталей зачастую необходимо специальное оборудование, а также квалифицированные специалисты. В это случае двигатель демонтируют и отправляют производителю.
Ремонт судовых дизельных двигателей занимает несколько месяцев, теплоходы в этом случае простаивают. Однако судовладелец может иметь резервный двигатель, который устанавливается вместо снятого. Так удается избежать вынужденного простоя, который очень дорого обходится.
Корабельные гиганты
Среди судовых двигателей есть свои рекордсмены. Самый большой судовой дизельный двигатель — модель Wartsila-Sulzer-RTA96-C. Произведена на финском предприятии. Модель разработана с учетом многовариантности, в линейку входят несколько видов. Заказать супердвигатель можно в формате 6 или 14 цилиндров. Выбор делает заказчик за полгода до начала работы.
Диаметр цилиндра у этого гиганта составляет 960 мм. Мощность двигателя — 109 тысяч л. с. Океанский контейнеровоз с таким мотором легко развивает скорость 46 километров в час.