Транспортные системы

Всё об автомобильном, ЖД и авиатранспорте в России

Электродвижение судов

 

ЭЛЕКТРОДВИЖЕНИЕ СУДОВ

 

ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПРИВОДА ДВИЖИТЕЛЕЙ

В зависимости от вида первичного механического двигателя суда с электрической гребной установкой – электроходы разделяются на дизель-электроходы и турбоэлектроходы. У первых в качестве первичных механических двигателей применяются двигатели внутреннего сгорания – дизели, у вторых – паровые или газовые турбины.

На электроходах между первичным механическим двигателем и движителем имеется дополнительное промежуточное звено, состоящее из генераторов электрической энергии, распределительных устройств, электрических сетей и гребных электродвигателей. Наличие промежуточного звена, в котором происходит двойное превращение энергии (механической в электрическую в генераторах и электрической в механическую в гребных электродвигателях), а также имеют место потери в распределительных устройствах и сетях, приводит к уменьшению к. п. д. гребной установки. Величина к. п. д. электрических гребных установок на постоянном токе составляет 80…90%, на переменном - 87…94%, причем она увеличивается с повышением мощности гребной установки.

Несмотря на то, что к. п. д. электрической гребной установки при работе на полную мощность меньше, чем у гребной установки с непосредственной передачей, к. п. д. которой составляет 95…98%, экономичность электрической гребной установки может быть выше, чем установки с непосредственной передачей. Это объясняется достоинствами электрических гребных установок.

 

ПРЕИМУЩЕСТВА И НЕДОСТАТКИ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ГРЕБНЫХ УСТАНОВОК

Рассмотрим основные достоинства и недостатки электрических гребных установок по сравнению с гребными установками других типов.

Достоинства

1. Возможность применения быстроходных нереверсивных первичных механических двигателей (дизелей, паровых и газовых турбин). Это приводит к уменьшению габаритов, веса и стоимости гребной установки, делает ее более простой по конструкции и надежной в эксплуатации. Появляется возможность внедрения агрегатного метода ремонта, который требует меньших затрат времени и может производиться менее квалифицированным персоналом. Уменьшаются размеры машинных отделений, что позволяет увеличить грузоподъемность судна.

2. Возможность широкой стандартизации и унификации отдельных частей и узлов гребной установки. Это позволяет обеспечить большой диапазон мощностей гребной установки, уменьшить многотипность и этим повысить массовость выпуска. При многосерийном выпуске резко уменьшается стоимость гребной установки. В результате стандартизации и унификации значительно сокращается продолжительность постройки судна, а также ремонта гребной установки.

3. Возможность получения необходимой мощности для гребных электродвигателей от нескольких первичных агрегатов. Наличие нескольких первичных агрегатов позволяет выключать часть из них при пониженной потребной мощности во время хода судна со сниженной скоростью. Это обеспечивает работу первичных агрегатов при номинальной мощности, когда их к. п. д. максимален. В результате возрастает экономичность эксплуатации судов, идущих тихим ходом или слабо загруженных, а также буксиров при ходе без воза. Кроме того, наличие нескольких первичных агрегатов позволяет повысить живучесть гребной установки, так как повреждение или выход из строя одного или даже нескольких первичных агрегатов не грозит остановкой судна. При этом создается возможность ремонта отдельных двигателей или машин без вывода судна из эксплуатации.

4. Возможность широкой автоматизации и дистанционного управления гребной установкой. Это обеспечивает простоту, удобство и быстроту управления гребной установкой, повышает надежность и безаварийность эксплуатации судна. Создается возможность централизованного управления гребной установкой. Роль обслуживающего персонала в этом случае сводится к контролю за работой агрегатов. Автоматизация позволяет осуществить автоматическое регулирование вращающего момента гребного электродвигателя, при котором создается наиболее выгодное соотношение между моментом сопротивления движителя и скоростью его вращения.

5. Возможность уменьшения длины гребных валов в результате расположения гребных электродвигателей в кормовой части судна. Это приводит к уменьшению потерь на гребном валу и снижению стоимости гребного вала. Кроме того, отсутствие жесткой связи между первичными двигателями и движителями позволяет наиболее целесообразно разместить оборудование, улучшив планировку всех элементов судна, расположить машины гребной установки в различных отсеках, разделенных водонепроницаемо и безопасно в пожарном отношении, а также выбрать движитель с наилучшими параметрами.

6. Улучшение маневренных качеств гребной установки, что приводит к повышению маневренных качеств судна; это особенно важно для ледоколов, буксиров, судов арктического плавания и т.д. Благодаря дистанционному управлению гребной установкой с мостика обеспечивается быстрота изменения режима работы установки, быстрота развития полной мощности на передний ход с переходом на полный задний ход и, наоборот, при сохранении полной мощности установки при переднем и заднем ходе. Гребные электродвигатели обладают большой перегрузочной способностью, например, при быстротечном реверсировании допускается 150…300%-ная перегрузка. Это обеспечивает быстроту и точность реверсирования, позволяет сократить пробег судна при торможении до длины корпуса судна. Кроме того, исключаются ошибки, возможные при обычном управлении гребной установкой, когда приказ об изменении режима работы гребной установки передается сначала в машинное отделение, откуда производится непосредственное управлении.

7. Возможность питания судовых вспомогательных электромеханизмов от главных генераторов. Это исключает необходимость иметь на судне мощную вспомогательную электростанцию, что уменьшает размеры машинных отделений, снижает эксплуатационные и капитальные затраты. Особое значение это имеет для таких электроходов, как замснаряды, плавучие краны, паромы, пожарные суда, спасательные и ремонтные суда и т.п.; на них одни и те же главные генераторы могут быть использованы как для привода гребных электродвигателей, так и для работы вспомогательных механизмов, мощность которых близка к мощности главных механизмов.

8. Возможность контроля путем точных наблюдений за состоянием всех узлов гребной установки посредством электрических измерений и автоматических записей.

Недостатки

1. Большая сложность оборудования и необходимость в квалифицирова-нном обслуживании персонала.

2. Меньший к. п. д. гребной установки при работе на полную мощность и, как следствие, больший расход топлива при ходе судна с полной скоростью.

3. Наличие в электрической гребной установке двойного преобразования энергии. Это приводит к тому, что значительно возрастает полная установленная мощность машин установки, превосходящая почти в три раза мощность на движителях. Это определяет высокую стоимость электроходов.