Реферат: Современная судовая газотурбинная установка

Кроме того, работа ГТД на судне обеспечивается воздухоприемным и газовыпускным устройствами, системой теплоизоляции ГТД. Основные характеристики судов с ГТУ приведены в табл. 1.1, а показатели ГТУ - в табл. 1.2 (по отечественным и иностранным литературным источникам).

Таблица 1. 1. Основные характеристики судов с ГТУ.

Характеристика	“Парижская коммуна"	“Айрон монарх"	“Лусайн”	“Шеврон орегон"
Тип судна	Сухогруз	Ролкер	Метановоз	Танкер
Год введения в эксплуа­тацию	1968	1973—1974	1974	1975—1977
Изготовитель Дедвейт, т	СССР 16 185	Австралия 15450	Норвегия 20900	США 35560
Водоизмещение, т	22225	—	—	45396
Эксплуатационная ско­рость, уз	18,2	20	19,7	15
Число гребных валов	1	1	1	1

“Сивен принс"	“Адмирал Каллэгэн”	“Евролай- нер”	“Финджет”	“Капитан Смирнов"
Паром	Ролкер	Контейне- ровоз	Паром	Ролкер
1975	1967	1971	1977	1978
Австралия	ФРГ	ФРГ	Финляндия	СССР
5550	—	23 100	23000	—
—	24000	32000	—	36000
18	26	26	30,5	25
2	2	2	2	2

Таблица 1.2 Основные характеристики ГТУ

Характеристика		«Парижская коммуна"	„Айрон монарх"	„Лусайн"	.Шеврон Орегон"
Тип установки		Промышлен-ная	Промышлен- ная­	Промыш­лен- ная	Промышлен- ная
ГТУ-20
Цикл работы установки		Регенератив-ный+охлажде-ние	Регенера­тивный	Регенера­тивный	Регенера- ­тивный ­
Тип передачи		Механическая­	Механическая­	Механиче­ская	Электриче­ская
Частота вращения греб­ного винта, об/мин		103	125	125	100
Способ реверса		ВРШ	ВРШ	ВРШ	ВРШ
Мощность ГТД, кВт:
максимальная		—	13950	14 700
номинальная		8700	12850	—	9200
Топливо		Дизельное тяжелое	Тяжелое	Дизельное	Дизельное
Удельный расход топ­лива г/(кВт*ч)		320—324	272	—	269
Удельная масса агре­гата, кг/кВт		27,2	—	—	—
“Сивей принс"	“Адмирал Каллэгэн"	„Евролайнер"	„Финджэт"	“Капитан Смирнов"
Промышленная	Авиацион­ная	Авиацион­ная	Авиационная­	Комбиниро- ванная­
Регенератив-ный	Простой	Простой	Простой	Простой
Электрическая­	Механическая­	Механиче­ская	Механиче­ская	Механиче­ская
200	145—135	135	170	130—128
ВРШ	Реверс-редук- тор­	ВРШ	ВРШ	Газовый
—	2Х18400	2Х22000	2Х18400
8900	2Х15300	2Х20000	2Х27500	2Х17300
Дизельное	Дизельное	Дизельное	Дизельное	Дизельное
—	293—312	—	272	238
11,4	—	——	8,09

1.1.4.1. Судовые ГТУ промышленного типа.

Примером названных установок может служить ГТУ-20 судна «Парижская коммуна». Она состоит из двух одинаковых устано­вок ГТУ-10, работающих через общий редуктор на один ВРШ. Особенностью ГТУ-20 является блокированная ТНД, что потребовало установки ВРШ.

Установки промышленного типа МS-1000, МS-3000, МS-5000, МS-7000 и их модификации фирмы «Дженерал электрик» конвер­тированы в судовые из стационарных ГТУ. Все они работают но открытому циклу с регенерацией теплоты уходящих газов для по­догрева воздуха.

Особенностью ГТУ М5-3012К является привод генератора пе­ременного тока от ТНД и постоянная частота их вращения. Глав­ный электродвигатель (ГЭД) переменного тока с постоянной ча­стотой вращения приводит в действие ВРШ. Установка М5-3012К со всеми обслуживающими механизмами и системами располо­жена на верхней палубе судна, а ГЭД — в машинном отделении. Некоторые данные о судовых ГТД промышленного типа приве­дены в табл. 1.3.

Таблица1.3. Характеристики судовых ГТД типа М S .

Характеристика	МS-1002R	МS-3002R	МS-50002R	МS-7000
Мощность, кВт	2 940-	5500-	16200-	33000-
3680	8800	22000	44000
Номинальная мощность, кВт	3300	8100	20700	40500
Температура газа перед ТВД на номи-	1198	1 198	1 173
нальном режиме, К
Удельный расход топ.	272	269	266	274
лива, г/(кВт-ч)
Частота вращения,
об/мин:
ТВД	—	6900	5100	—
ТВ (ТНД)	10290	6500	4670	3020
Расход воздуха, кг/сек	—	46,5	113	216
Степень повышения давления Лк	6,7	8,2	8,1
Сухая масса ГТД, т:
с регенератором	70	111	200	455
с редуктором	—	179	315	—
Габариты (без редук-
тора), мм:
длина	7200	9600	14700	18500
ширина	4900	5200	8400	12000
высота (с регенератором)	6500	9100	10200	13400
Расчетная температуря То, °С	21	21	21	-

1.1.4.2. Судовые ГТУ легкого типа.

На судах такие ГТУ нашли применение в следующем исполнении:

- с одним компрессором и одной турбиной (блокированная, рис. 1.6, а);

- с одним турбокомпрессором и свободной ТВ (рис. 1.6, б);

— с двумя турбокомпрессорами и свободной ТВ (см. рис. 1.2). Были проведены большие работы по конвертированию авиаци­онных ГТД для использования их на судах: в СССР — ГТУ М-25.

В США были созданы ГТД типов: LМ-100, LМ-300, LМ-1500, LМ-2500, LМ-5000, FТ-4А, FТ-4А12, FТ-4С-2 и др.; в Англия -типов «Олимп», «Тайн», «Гном» и др. Некоторые данные о судовых ГТД авиационного типа приведены в табл. 1.4.

Табл.1.4. Характеристики зарубежных судовых ГТД.

Характеристика	LМ-1500	LМ-2500	FТ-4А-2	FТ-4А-12	“Олимп"ТМ1	“Олимп"ТМ3	“Тайн”	“Гном"GN
Фирма (страна)	„Джене­рал элек­трик" (США)	„Джене­рал элек­трик" (США)	„Пратт энд Уитни” (США)	„Пратт энд Уитни" (США)	„Ролс-Ройс»(Англия)	„Ролс-Ройс»(Англия)	„Ролс-Ройс»(Англия)	„Ролс-Ройс»(Англия)
Мощность, кВт:
максимальная	10300	18768	18768	20600	17660	20000	3310	883
номинальная	9200	16340	15456	17958	14270	15890	2 650	750
Удельный расход топ­	345—357	240—253	308-321	314—321	307—319	296—312	308-332	382 -401
топлива,г/(кВт-ч)
Температуравозд. °С °С наружного	38	38	—	—	15	15	15	—
Степень повыш.давл.возд.	12	17	12	12	10,3	—	11,5	8,3
Температура газа перед	1213—	1373	1116	—	1150	1280	1240	1170
перед ТВД, К	1115
Расход воздуха, кг/с	69,4	69,3	—	—	—	—	20	5,6
Число ступеней:
КНД	—	—	8	—	5	7	6	--
КВД	17	16	7	—	7	7	У	10
ТВД	3	2	1	—	1	1	—	2
ТНД	—	2	—	1	1	—	»
ТВ	1	6	2	—	1	1	—	—
Масса ГТД, кг	3400	3 850	6440	6440	24850	20850	860	160
Габариты, мм:
длина	5700	6780	7920	7900	6780	—	4 .350	1 800
ширина	2130	2130	1 455	1430	3 330	2440	1 625	500
высота	2440	2130	2182	2157	2800	3000	1 727	550

1.2. Редукторы

Редукторы обладают рядом преимуществ перед другими ти­пами передач: меньшие масса и габариты, более высокий КПД, простота устройства, сравнительно меньшая стоимость, большая долговечность, высокая безотказность и т. д. По назначению раз­личают редукторы главные и вспомогательные; по конструкции — переборные, планетарные и комбинированные, по направлению вращения—реверсивные и нереверсивные; по виду зубчатых ко­лес—цилиндрические и конические; по числу зубчатых пар— одно- и многоступенчатые; по расположению осей валов—горизон­тальные и вертикальные; по типу передач — цепные, гнездовые и с раздвоением мощности.

Примером двухступенчатого редуктора с раздвоением мощно­сти является редуктор главного газотурбинного агрегата М-25 су­дов типа «Атлантика». В 1-й ступени мощность ГТД через шестерню Z1 передается на две шестерни Z2. На 2-й ступени от каждой шестерни Z3, приводимой от Z2, мощность передается на две шестерни Z4, от них—на главное колесо редуктора Z5 и да­лее—на ВФШ.

Редуктор установки М-25—переборный, реверсивный, с ци­линдрическими зубчатыми колесами, с горизонтальным располо­жением валов; редуктор установки ГТУ-20—также переборный, с цилиндрическими зубчатыми колесами, двухступенчатый, с го­ризонтальным расположением валов, но нереверсивный, с цепным типом передачи. Редуктор судовой ГТУ средней мощно­сти с ГТД GТРЕ-990 выполнен планетарным.

Планетарные редукторы в основном устанавливаются на КВП и СПК. Для комбинированных установок наиболее характерны редук­торы, собирающие мощности от нескольких двигателей, в том чи­сле и разнотипных и разной мощности, а также раздающие мощность двигателей различным не­скольким потребителям. Для этих же установок характерны операции

подключения и отключения двигателей с помощью гид­равлических и специальных механических разобщительных муфт. Наиболее простой, но достаточно распространенной муфтой такого назначения является автоматическая механическая с обгон­ным устройством .В редукторах широко используются так называемые самосин­хронизирующие муфты, конструкция которых представляет собой сочетание фрикционной и зубчатой муфт. Первая служит для син­хронизации валов и создания тем самым условий для включения зубчатой муфты, которая способна продолжительное время пере­давать основной крутящий момент.

1.3. Средства реверса

Упор винта на переднем ходу называют положительным, на заднем—отрицательным. Отрицательный упор применяют в экс­плуатации для движения судна задним ходом, торможения и остановки судна, идущего передним ходом, для стаскивания судна с мели и т. п.

Реверсом называют маневр, связанный с изменением направ­ления упора, создаваемого гребным винтом. Осуществляют реверс с помощью одного из трех элементов пропульспвного комплекса:

-силовая турбина—передача—движитель, который в этом случае называют реверсивным.

1.3.1. Газовый реверс.

При использовании реверсивной силовой турбины реверс на­зывают газовым, а ГТД—реверсивным. В соответствии с требо­ваниями к проектированию судовых установок мощность на зад­нем ходу должна составлять примерно 40—50 % мощности перед­него хода.

Конструктивно турбина заднего хода может быть выполнена в виде :