Дизельный двигатель — принцип работы

                                                                                                          Дизельный двигатель, наряду с бензиновым, является одним из двух самых распространенных типов поршневых двигателей внутреннего сгорания. Принцип его работы базируется на самовоспламенении воздушно-топливной смеси, которая подается в камеры сжигания под давлением.

Благодаря этому горючее нагревается и самовоспламеняется, что является главным отличием дизельного двигателя от бензинового и выступает основной причиной всех конструктивных и эксплуатационных изменений в силовом агрегате этого типа, а также напрямую влияет на сферу применения и частоту его использования. В статье подробно рассматривается история создания и совершенствования дизельного двигателя, устройство и принцип работы подобного оборудования, а также его основные отличия и преимущества по сравнению с бензиновой силовой установкой.

История создания и совершенствования

Первые научные разработки, касающиеся возможности использовать для воспламенения горючего в тепловой машине сжатого до высокого давления топлива, были осуществлены в 20-30-х годах 19-го века. На практике этот принцип был реализован выдающимся немецким изобретателем и инженером Рудольфом Дизелем, который в 1892 году оформил патент на изобретение двигателя оригинальной конструкции, получивший название дизель-мотор в честь его создателя. Через 3 года документ был признан США. В течение нескольких лет Дизель зарегистрировал еще несколько патентов на различные модификации дизельного двигателя.

Первый работающий агрегат был изготовлен в конце 1896 года, а его испытания прошли практически сразу – 28 января следующего года. В качестве горючего первые дизельные двигатели использовали растительные масла и легкие нефтепродукты. Силовая установка практически сразу же стала показывать высокий КПД, будучи еще и очень удобной в эксплуатации. Но в первые годы после изобретения дизельные двигатели применялись, главным образом, в тяжелых паровых машинах.

Существенно расширить сферу практического использования дизельных агрегатов позволили два ключевых усовершенствования. Первое заключалось в применении в качестве топлива керосина, что первым использовал в 1898 году другой великий инженер того времени – родившийся в России швед Рудольф Нобель. Вторым серьезным рационализаторским решением стало изобретение топливного насоса высокого давления (ТНВД), который заменил используемый ранее для сжатия горючего компрессор.

Серьезный вклад в усовершенствования ТНВД внес в 20-е годы 20-го века Роберт Бош. Он изобрел и внедрил модель встроенного насоса и бескомпрессорной форсунки, применение которых привело к существенному уменьшению габаритов дизельного двигателя, что, в свою очередь, позволило устанавливать его сначала на общественный и грузовой транспорт, а во второй половине 30-х годов – впервые использовать на легковых машинах. Дальнейшие улучшения рассматриваемого агрегата, в частности использование специального дизельного топлива, позволили силовой установке на этом типе горючего успешно конкурировать с бензиновыми двигателями, постоянно увеличивая занимаемую долю рынка.

Отличие от бензинового двигателя

Главное отличие дизельного двигателя от бензинового было упомянуто выше. Оно состоит в отсутствии системы зажигания, что объясняется использованием принципа самовоспламенения топливно-воздушной смеси в результате нагнетания давления и вызванного этим нагрева горючего. Необходимо отметить несколько ключевых следствий разницы между рассматриваемыми типами силовых установок.

Главные положительные для дизельного двигателя моменты состоят в следующем. Во-первых, отсутствие системы зажигания делает конструкцию агрегата заметно проще, повышая надежность и долговечность. Во-вторых, компрессионное воспламенение топлива обеспечивает более полное и эффективное сгорание, в результате чего повышается КПД силовой установки и снижается количество вредных выбросов.

Основным негативным следствием указанного выше отличия между двигателями внутреннего сгорания выступают более существенные требования к прочности и качеству изготовления клапанов и других деталей дизельных агрегатов. Это связано с тем, что они эксплуатируются под серьезной нагрузкой, связанной с повышенным давлением топливно-воздушной смеси.

Устройство

И дизельный, и бензиновый агрегаты относятся к поршневым двигателям внутреннего сгорания, а потому имеют сходное устройство. Основными конструктивными частями силовой установки на дизельном топливе являются такие:

1. Блок цилиндров. Основа любого двигателя. Используется для размещения всех систем и узлов силового агрегата. Различаются по трем основным параметрам – числу цилиндров, схеме их расположения и способу охлаждения. Как правило, количество цилиндров является четным, максимальное их число составляет 16. Чаще всего встречаются двигатели с 2-я, 4-я, 6-ю или 8-ю цилиндрами.

Важным элементом рассматриваемого узла является так называемая ГБЦ или головка блока цилиндров. Она создает закрытое пространство, в котором происходит непосредственное сжигание топливной смеси.

2. Кривошипно-шатунный механизм. Основное назначение этого узла двигателя – преобразование перемещения поршня внутри гильзы, являющегося возвратно-поступательным, в движение коленвала, которое относится к вращательным. Главной деталью механизма считается коленвал, подвижно соединенный с блоком цилиндров, что обеспечивает вращение вала.

Другая важная деталь – маховик, который крепится к одному из концов коленвала. Его задача – передать крутящий момент к другим узлам транспортного средства. Ко второму концу коленвала крепится шкив и приводная шестерня топливно-распределительной системы.

3. Цилиндропоршневая группа. Включает в себя цилиндры или гильзы, поршни или плунжеры, шатуны и поршневые пальцы. Отвечает за процесс сжигания топлива с последующей передачей образовавшейся энергии для дальнейших преобразований. Камера сжигания представляет собой пространство внутри гильзы, которое с одной стороны ограничивается ГБЦ, а с другой — поршнем. Главное требование к цилиндропоршневой группе дизельного двигателя – герметичность, прочность и долговечность.

4. Топливно-распределительная система. Функциональное назначение – своевременная подача горючего в камеры сгорания и отвод из двигателя продуктов сжигания топливно-воздушной смеси. В дизельном агрегате основу системы составляют два насоса. Первый из них – низкого давления – отвечает за перемещение горючего из бака к двигателю.

Назначение второго – ТНВД – несколько шире и заключается в определении нужного количества и времени впрыска топлива, а также в обеспечении необходимого уровня давления в камере сгорания. Именно топливный насос высокого давления и соединенные с ним форсунки являются ключевыми элементами дизельного двигателя, обеспечивающими его впечатляющие эксплуатационные и технические параметры.

5. Система смазки. Предназначается для уменьшения показателей трения между отдельными узлами и деталями силовой установки. В качестве смазочного материала используются как различные масла, так и, что характерно для отдельных механизмов, непосредственно дизельное топливо. Устройство системы смазки предусматривает наличие масляного насоса, различных емкостей и соединяющих трубопроводов.

6. Система охлаждения. Основное функциональное назначение данного элемента дизельного двигателя очевидно и состоит в поддержании такого уровня температуры, который является оптимальным для работающего агрегата. Для этого используются два метода – принудительный отвод тепла от узлов двигателя и охлаждение их при помощи воздуха или жидкости. В качестве последней обычно используется вода или антифриз.

7. Дополнительные узлы – турбина и интеркулер. Турбонаддув или турбонагнетатель позволяет увеличить давление в камере сгорания, что ведет к росту производительности двигателя. Интеркулер предназначен для дополнительного и более эффективного охлаждения горячего воздушного потока, который создается в процессе эксплуатации дизельного агрегата.

Отдельного упоминания заслуживает еще одна важная часть любого современного дизельного двигателя – электрооборудование и автоматика. Именно различные приборы управления и контроля над работой агрегата позволяют добиться главного преимущества, характерного для подобных силовых установок – высокого КПД.

Принцип работы

Дизельные двигатели делятся на двух- и четырехтактные. Первый вариант в сегодняшних условиях используется крайне редко, а потому детально рассматривать его попросту не имеет смысла. Стандартный принцип работы обычного четырехтактного двигателя предполагает, что вполне логично, 4 основных этапа:

1. Впуск. Коленвал поворачивается в диапазоне между 0 и 180 градусами. На этой стадии воздух подается в цилиндр.

2. Сжатие. Положение коленвала изменяется со 180 до 360 градусов. Это обеспечивает движение поршня к так называемой верхней мертвой точке (ВМТ), что приводит к сжатию воздуха в цилиндре в 16-25 раз.

3. Рабочий ход с последующим расширением. Коленвал осуществляет перемещение между 360 и 540 градусами. В камеру сжигания через форсунки впрыскивается топливо, которое при смешивании с воздухом воспламеняется. Это происходит чуть раньше, чем поршень достигает ВМТ.

4. Выпуск. Коленвал завершает оборот, перемещаясь между 540 и 720 градусами. В результате очередного перемещения поршня в верхнюю часть цилиндра из камеры сгорания удаляются отработанные газы. После этого цикл начинается заново.

Основные разновидности

Основным параметром, который используется для классификации дизельных двигателей, выступает конструкция камеры сжигания. По этому параметру различают два основных типа рассматриваемых силовых установок, на которых используется

· разделенная камера сгорания. Подача горючего производится в специальную камеру, которая называется вихревой и размещается в головке блока, соединяясь с цилиндром при помощи канала. Наличие такого дополнительного элемента позволяет добиться увеличения уровня нагнетания, что положительно сказывается на способности смеси к самовоспламенению;

· неразделенная камера сгорания. Более простая, а потому надежная конструкция, при использовании которой топливо подается непосредственно в пространство над поршнем, которое и выступает камерой сгорания. Это позволяет заметно снизить расход топлива, что, наряду с надежностью механизма, стало ключевой причиной широко распространения именно такого типа дизельных двигателей.

Особенно популярными дизельные агрегаты с неразделенной камерой сгорания стали после появления ТНВД системы Common Rail. Ее использование позволяет обеспечить оптимальный уровень давления, количества и времени впрыскивания топлива для последующего сжигания. Таким образом, достигаются все основные преимущества двигателей с разделенной камерой сгорания без присущих им недостатков.

Основные достоинства и недостатки

Широкое распространение и успешная конкуренция дизельных двигателей с бензиновыми объясняется рядом впечатляющих преимуществ. Главными из них выступают:

· КПД, достигающий 40% на обычных установках и 50% на дизельных двигателях с турбонаддувом. Такие показатели являются попросту недосягаемыми для агрегатов, использующих в качестве топлива бензин;

· мощность. Крутящий момент дизельного двигателя обеспечивается даже на малых оборотах, что гарантирует автомобилю уверенный и быстрый разгон;

· экологичность. Сгорание топлива под высоким давлением приводит к уменьшению количества образующихся в процессе эксплуатации двигателя выхлопных газов. В сегодняшних условиях этому плюсы дизелей придается все большее значение;

· надежность. Как правило, моторесурс дизельного агрегата примерно в полтора-два раза превосходит аналогичный показатель бензинового конкурента. Кроме того, отсутствие системы зажигания позволяет избавиться от многих традиционных проблем двигателей на бензине, например, слабой искры на свечах или их залива.

В числе недостатков, присущих дизельному двигателю, прежде всего, необходимо выделить два. Первый – это несколько более высокая стоимость транспортных средств, оборудованных этим типом силовой установки. Разница в цене обычно варьируется от 10 до 20%.

Второй минус – необходимость существенных эксплуатационных расходов. Это объясняется серьезными требованиями к качеству изготовления и уровню технического обслуживания автомобилей с дизельными двигателями. Однако, обращение в солидную компанию за приобретением, а также последующим обслуживанием, комплектованием и ремонтом сведет к минимуму недостатки агрегата, оставив в полной сохранности его впечатляющие достоинства.

Что такое дизель? Принцип работы, устройство и технические характеристики дизельного двигателя

Дизельные двигатели весьма распространены на легковых автомобилях. Многие модели имеют хотя бы один вариант в моторной гамме. И это без учета грузовиков, автобусов и строительной техники, где их применяют повсеместно. Далее рассмотрено, что такое дизель, конструкция, принцип работы, особенности.

Определение

Данный агрегат представляет собой поршневой двигатель внутреннего сгорания, функционирование которого основано на самовоспламенении распыленного топлива от нагрева либо сжатия.

Особенности конструкции

Бензиновый двигатель имеет те же конструктивные элементы, что и дизель. Схема функционирования в целом также аналогична. Отличие состоит в процессах формирования топливовоздушной смеси и ее сгорания. К тому же дизельные моторы отличаются более прочными деталями. Это обусловлено примерно вдвое более высокой степенью сжатия, чем у бензиновых двигателей (19-24 против 9-11).

Классификация

По конструкции камеры сгорания дизели подразделяют на варианты с раздельной камерой сгорания и с непосредственным впрыском.

В первом случае камера сгорания отделена от цилиндра и соединена с ним каналом. При сжатии поступающий в камеру вихревого типа воздух закручивается, что улучшает смесеобразование и самовоспламенение, которое начинается там и продолжается в основной камере. Дизельные двигатели данного типа ранее были распространены на легковых автомобилях в связи с тем, что они отличались пониженным уровнем шума и большим диапазоном оборотов от рассмотренных далее вариантов.

В дизельных двигателях с непосредственным впрыском камера сгорания находится в поршне, а топливо подается в надпоршневое пространство. Такая конструкция изначально использовалась на низкооборотных моторах большого объема. Они отличались высоким уровнем шума и вибраций и низким расходом топлива. Позднее, с появлением топливных насосов высокого давления с электронным управлением и оптимизацией процесса сгорания, конструкторы достигли стабильной работы при диапазоне до 4500 об./мин. К тому же возросла экономичность, снизилась шумность и уровень вибраций. Среди мер по уменьшению жесткости работы – многостадийный предвпрыск. Благодаря этому двигатели данного типа получили в последние два десятилетия обширное распространение.

По принципу функционирования дизели подразделяют на четырехтактные и двухтактные, как и бензиновые моторы. Их особенности рассмотрены далее.

Принцип функционирования

Чтобы понимать, что такое дизель и чем обусловлены его функциональные особенности, необходимо рассмотреть принцип работы. Приведенная выше классификация поршневых ДВС основана на количестве тактов, входящих в рабочий цикл, которые выделяют по величине угла поворота коленчатого вала.

Следовательно, рабочий цикл четырехтактных двигателей включает 4 фазы.

• Впуск. Происходит при повороте коленвала от 0 до 180°. При этом воздух проходит в цилиндр через открытый на 345-355° впускной клапан. Одновременно с ним во время поворота коленвала на 10-15° открыт выпускной клапан, что называют перекрытием.
• Сжатие. Поршень, двигаясь вверх при 180-360°, сжимает воздух в 16-25 раз (степень сжатия), а впускной клапан закрывается в начале такта (при 190-210°).
• Рабочий ход, расширение. Происходит при 360-540°. В начале такта до достижения поршнем верхней мертвой точки топливо подается в горячий воздух и воспламеняется. Это особенность дизельных двигателей, отличающая их от бензиновых, где происходит опережение зажигания. Выделяющиеся при этом продукты горения толкают поршень вниз. При этом время сгорания топлива равно времени его подачи форсункой и длится не дольше продолжительности рабочего хода. То есть при рабочем процессе давление газов постоянно, вследствие чего дизели развивают больший крутящий момент. Также важной особенностью таких моторов является необходимость обеспечения избытка воздуха в цилиндре, так как пламя занимает небольшую часть камеры сгорания. То есть отличается пропорция топливовоздушной смеси.
• Выпуск. При 540-720° поворота коленвала открытый выпускной клапан поршень, двигаясь вверх, вытесняет выхлопные газы.

Двухтактный цикл отличается укороченными фазами и единым процессом газообмена в цилиндре (продувкой), происходящей между концом рабочего хода и началом сжатия. При движении поршня вниз продукты горения удаляются через выпускные клапаны или окна (в стенке цилиндра). Позже открываются впускные окна для поступления свежего воздуха. Когда поршень поднимается, все окна закрываются, и начинается сжатие. Чуть ранее достижения ВМТ впрыскивается и воспламеняется топливо, начинается расширение.

Из-за сложности обеспечения продувки вихревой камеры двухтактные моторы бывают только с непосредственным впрыском.

Производительность таких двигателей выше в 1,6-1,7 раз, чем характеристики дизеля четырехтактного типа. Ее прирост обеспечивается вдвое более частым осуществлением рабочих ходов, но частично сокращается из-за их меньшей величины и продувки. Вследствие удвоенного количества рабочих ходов двухтактный цикл особо актуален в случае невозможности увеличения частоты вращения.

Основной проблемой таких двигателей является продувка из-за ее непродолжительности, что невозможно компенсировать без снижения эффективности за счет укорочения рабочего хода. К тому же невозможно разделить выхлоп и свежий воздух, из-за чего часть последнего удаляется с отработанными газами. Данную проблему можно решить путем обеспечения опережения выпускных окон. В таком случае газы начинают удаляться до продувки, и после закрытия выпуска цилиндр дополняется свежим воздухом.

К тому же при использовании одного цилиндра возникают сложности с синхронностью открытия/закрытия окон, поэтому существуют двигатели (ПДП), в которых каждый цилиндр имеет два поршня, движущихся в одной плоскости. Один из них контролирует впуск, другой – выпуск.

По механизму осуществления продувку подразделяют на щелевую (оконную) и клапанно-щелевую. В первом случае окна служат и впускными и выпускными отверстиями. Второй вариант предполагает их использование в качестве впускных отверстий, а для выпуска служит клапан в головке цилиндра.

Обычно двухтактные дизели применяют на тяжелых транспортных средствах вроде кораблей, тепловозов, танков.

Топливная система

Топливная аппаратура дизельных двигателей существенно сложнее, чем у бензиновых. Это объясняется высокими требованиями к точности подачи топлива по времени, количеству и давлению. Основные компоненты топливной системы – ТНВД, форсунки, фильтр.

Широко применяется система подачи топлива с компьютерным управлением (Common-Rail). Она впрыскивает его двумя порциями. Первая из них маленькая, служащая для повышения температуры в камере сгорания (предвпрыск), что позволяет снизить шум и вибрации. К тому же данная система повышает на малых оборотах крутящий момент на 25%, снижает расход топлива на 20% и содержание сажи в выхлопных газах.

Турбонаддув

На дизельных двигателях очень широко применяют турбины. Это объясняется более высоким (в 1,5-2) раза давлением выхлопных газов, которые раскручивают турбину, что позволяет избежать турбоямы, обеспечив наддув с более низких оборотов.

Холодный запуск

Можно найти множество отзывов о том, что при отрицательных температурах не заводится дизель. Сложность запуска таких моторов в холодных условиях обусловлена тем, что для этого требуется больше энергии. Для облегчения процесса их оснащают предпусковым подогревателем. Данное устройство представлено свечами накаливания, размещенными в камерах сгорания, которые при включении зажигания подогревают воздух в них и работают еще в течение 15-25 секунд после запуска для обеспечения стабильности работы непрогретого мотора. Благодаря этому дизели заводятся при температурах -30…-25 °С.

Особенности обслуживания

Для обеспечения долговечности при эксплуатации необходимо знать, что такое дизель и как его обслуживать. Относительно невысокая распространенность рассматриваемых двигателей в сравнении с бензиновыми объясняется в том числе более сложным обслуживанием.

Прежде всего это касается топливной системы высокой сложности. Из-за этого дизели крайне чувствительны к содержанию в топливе воды и механических частиц, а ее ремонт дороже, как и двигателя в целом в сравнении с бензиновым того же уровня.

В случае наличия турбины также высоки требования к качеству моторного масла. Ее ресурс обычно составляет 150 тыс. км, а стоимость высока.

В любом случае на дизельных двигателях менять масло следует чаще, чем на бензиновых (в 2 раза по европейским нормам).

Как было отмечено, у данных моторов встречаются проблемы холодного запуска, когда при низких температурах не заводится дизель. В некоторых случаях это вызвано использованием неподходящего топлива (в зависимости от сезона на таких двигателях применяют различные сорта, так как летнее топливо при низких температурах застывает).

Эксплуатационные качества

К тому же многим не по душе такие качества дизельных моторов, как меньшие мощность и диапазон рабочих оборотов, более высокий уровень шума и вибраций.

Бензиновый двигатель действительно обычно превосходит в производительности, в том числе и литровой мощности, аналогичный дизель. Мотор рассматриваемого типа при этом имеет более высокий и ровный график крутящего момента. Повышенная степень сжатия, обеспечивающая больший крутящий момент, вынуждает применять более прочные детали. Так как они тяжелее, снижается мощность. К тому же это сказывается на массе двигателя, а следовательно, и автомобиля.

Небольшой диапазон рабочих оборотов объясняется более длительным возгоранием топлива, вследствие чего на высоких оборотах оно не успевает догореть.

Повышенный уровень шума и вибраций вызывает резкое нарастание давления в цилиндре при воспламенении.

Основными достоинствами дизелей считают более высокую тяговитость, экономичность и экологичность.

Тяговитость, то есть высокий крутящий момент на малых оборотах, объясняется сгоранием топлива по мере впрыска. Это обеспечивает большую отзывчивость и облегчает эффективное использование мощности.

Экономичность обусловлена как низким расходом, так и тем, что топливо для дизеля дешевле. К тому же возможно использовать в качестве него низкосортные тяжелые масла благодаря отсутствию строгих требований к испаряемости. А чем топливо тяжелее, тем выше эффективность мотора. Наконец, дизели работают на бедных смесях в сравнении с бензиновыми моторами и при высокой степени сжатия. Последнее обеспечивает меньшие потери тепла с отработанными газами, то есть большую эффективность. Все данные меры снижают расход топлива. Дизель, благодаря этому, тратит его на 30-40% меньше.

Экологичность дизелей объясняется тем, что в их выхлопных газах ниже содержание окиси углерода. Это достигается применением сложных систем очистки, благодаря чему сейчас бензиновый двигатель соответствует тем же экологическим нормам, что и дизель. Мотор такого типа ранее значительно уступал бензиновому в данном отношении.

Применение

Как понятно из того, что такое дизель и каковы его характеристики, такие моторы наиболее подходят для тех случаев, когда необходима высокая тяга на низких оборотах. Поэтому ими оснащают почти все автобусы, грузовики и строительную технику. Что касается частных транспортных средств, среди них такие параметры наиболее важны для внедорожников. Благодаря высокой экономичности данными моторами оснащают и городские модели. К тому же они удобнее в управлении в таких условиях. Тест-драйвы дизелей свидетельствуют об этом.

Дизельные двигатели

Ханну Яэскеляйнен, Магди К. Хаир

Это предварительный просмотр статьи, ограниченный некоторым исходным содержанием. Для полного доступа требуется подписка DieselNet.
Пожалуйста, войдите в систему , чтобы просмотреть полную версию этого документа.

Abstract : Дизельный двигатель, изобретенный в конце 19, ^и гг. Доктором Рудольфом Дизелем, является наиболее энергоэффективной силовой установкой среди всех типов двигателей внутреннего сгорания, известных сегодня.Такой высокий КПД обеспечивает хорошую экономию топлива и низкие выбросы парниковых газов. Другие характеристики дизельного двигателя, которые не были сопоставлены с конкурирующими машинами для преобразования энергии, включают долговечность, надежность и топливную безопасность. К недостаткам дизелей можно отнести шум, низкую удельную мощность, выбросы NOx и PM и высокую стоимость.

Что такое дизельный двигатель?

В большинстве современных дизельных двигателей используется обычное расположение цилиндров и поршней, приводимое в действие кривошипно-шатунным механизмом, общим для других двигателей внутреннего сгорания, таких как бензиновый двигатель.С учетом этого базового механизма разница между базовой конструкцией дизельного и бензинового двигателей очень мала.

Концептуально дизельные двигатели работают за счет сжатия воздуха до высокого давления / температуры и затем впрыскивания небольшого количества топлива в этот горячий сжатый воздух. Высокая температура вызывает испарение небольшого количества сильно распыленного впрыскиваемого топлива. Смешиваясь с горячим окружающим воздухом в камере сгорания, испаренное топливо достигает температуры самовоспламенения и сгорает, высвобождая энергию, которая хранится в этом топливе [391] .

Определение дизельного двигателя менялось с годами. Например, в начале 20^{-го —} годов проводилось различие между «истинным дизельным двигателем» и тем, который разделял некоторые аспекты дизельного цикла, но не охватывал все аспекты, которые считались частью дизельного цикла, как тогда предполагалось. . Одно раннее определение «настоящего дизельного двигателя» — это двигатель, имеющий следующие характеристики [2959] :

1. Сжатие, достаточное для получения температуры, необходимой для самовозгорания топлива.
2. Впрыск топлива струей сжатого воздуха.
3. Максимальное давление цикла (достигнутое при сгорании), не намного превышающее давление сжатия, т. Е. Отсутствие выраженного взрывного действия.

В то время как первый пункт вышеуказанных характеристик соответствует современному дизельному двигателю, последние два нет. В течение 1920-х и 1930-х годов две другие характеристики утратили свое значение.

Система впрыска твердого топлива начала появляться примерно в 1910 году, но только в конце 1920-х годов она начала быстро получать признание.Интересно отметить, что сам Дизель выбрал нагнетание воздушной струи скорее по необходимости, чем по собственному выбору. Дизель предполагал топливную систему с твердым впрыском, а не систему воздушной струи.

Дизель довольно строго придерживался принципа сгорания при постоянном давлении, пункт 3. Это, однако, было возможно только в больших относительно тихоходных дизельных двигателях, которые были распространены до 1920-х годов. В более мелких высокоскоростных двигателях, появившихся в 1920-х годах, практические соображения означали, что сгорание было ближе к процессу постоянного объема, как в цикле Отто, а не к постоянному давлению, как в цикле дизеля.

Краткий обзор ранней истории дизельного двигателя обсуждается в другом месте.

###

Судовой дизельный двигатель — Подготовка к работе в режиме ожидания, пуску, реверсированию и работе на полной скорости

Судовой дизельный двигатель — Подготовка к режиму ожидания, пуску, реверсированию и работе на полной скорости

Вибрация может вызвать серьезные повреждения оборудования, подшипников, труб, фитингов, приборов и конструкции. Чтобы свести к минимуму это повреждение, основное оборудование необходимо постоянно регулировать, чтобы избежать скоростей, при которых может возникнуть чрезмерная вибрация.Помимо диапазонов запрещенных скоростей, предписанных разработчиками двигателей, также следует избегать эксплуатации на определенных скоростях, когда сочетание тяги, дифферента и погодных условий приводит к сильной вибрации.

Прогрев насквозь

Главные двигатели должны постепенно прогреваться после пребывания в порту или в другом случае, когда они были неисправность. Температура циркуляции воды в рубашке должна быть повышена с течением времени до температуры, максимально приближенной к рабочей. Период времени зависит от температуры воды в рубашке до начала циркуляции, теплоносителя, размера главного двигателя и т. Д.Как правило, движение должно начинаться не менее чем за 12 часов до расчетного времени отправления. Другие циркуляционные системы должны быть включены в этот период, т.е.

• Смазочные масляные системы.
• Системы циркуляции топлива.
• Системы обогрева пара в зависимости от типа двигателя.

Все циркуляционные системы должны быть как можно ближе к нормальным рабочим параметрам в соответствии с инструкциями производителя для данного типа двигателя.На судах, где двигатель или двигатели напрямую соединены с гребным винтом или гребными винтами, необходимо связаться с вахтенным помощником капитана или вахтенным помощником капитана и получить разрешение на включение двигателя. Как только вахтенный помощник подтвердит, что это безопасно, тогда и только тогда можно будет запускать двигатель.

Все краны индикаторов должны быть открыты. Затем двигатель должен быть повернут как минимум на один оборот с помощью поворотного механизма, в течение которого должны быть проверены индикаторные краны для любых признаков слива масла или воды.Если это испытание прошло успешно, то контрольные краны должны быть закрыты, а поворотный механизм выключен. Крайне важно, чтобы отключение поворотного механизма было физически проверено. Не следует полагаться на световой индикатор в диспетчерской, блокировки и т. Д. Ответственность за выполнение этой физической проверки лежит на главных механиках.

После удовлетворительного включения двигателя в работу необходимо связаться с вахтенным вахтенным помощником и запросить разрешение включить двигатель на топливе. Как только вахтенный помощник подтвердит, что это можно сделать безопасно, тогда и только тогда можно будет включить двигатель на топливо.В сочетании с мостиком двигатель должен быть медленно повернут вперед и назад на топливе.

Работа на мазуте

Главные двигатели, предназначенные для маневрирования на мазуте, должны работать в соответствии с инструкциями производителя. В случае возникновения проблем во время маневрирования на двигателях, работающих на тяжелом масле, следует без колебаний перейти на дизельное топливо, независимо от того, работают ли двигатели с использованием управления мостом или управления машинным отделением.

Главный инженер несет ответственность за информирование капитана о максимальном периоде времени, в течение которого он может безопасно оставаться в остановленном состоянии. Он также должен проинформировать капитана о процедурах, которые необходимо будет выполнить, если для конкретного типа двигателя превышен максимальный период простоя во время маневрирования.

Подготовка к резервному режиму

1. Перед запуском большого дизельного топлива его необходимо прогреть циркуляция горячей воды через куртки и т. д.Это позволит различные части двигателя расширяются относительно друг друга.

2. Различные расходные баки, фильтры, клапаны и дренажные системы должны быть проверено.

3. Запущены насосы смазочного масла и циркуляционные водяные насосы. и все видимые результаты должны быть соблюдены.

4. Все контрольное оборудование и сигнализация должны быть проверены на правильность операция.

5. Краны указателей открыты, включается поворотный механизм и двигатель прошел несколько полных оборотов.Таким образом любой вода, которая могла скопиться в цилиндрах, будет вытеснена.

6. Топливная система проверена и циркулирует горячим маслом.

7. Вспомогательные продувочные вентиляторы, если они управляются вручную, должны быть запущены.

8. Поворотный механизм снят и по возможности двигатель перевернули на воздухе перед закрытием индикаторных кранов.

9. Двигатель теперь доступен в режиме ожидания.

Продолжительность этих приготовлений будет зависеть от размер двигателя.

Запуск двигателя

1. Ручка направления расположена впереди или назад. Эта ручка может быть встроенным в рычаг телеграфного ответа. Таким образом, распредвал расположен относительно коленчатого вала для работы различных кулачков для впрыск топлива, работа клапана и т.д.

2. Ручка маневрирования переведена в положение «старт». Это признает сжатого воздуха в цилиндры в правильной последовательности, чтобы двигатель в желаемом направлении.Отдельная кнопка пуска воздуха может быть используемый.

3. Когда двигатель набирает обороты, рукоятка маневрирования перешел в рабочее положение. Топливо допущено и сгорание процесс ускорит двигатель и пусковой воздухозаборник прекратиться.

Двигатель реверсивный

При работе на маневренной скорости:

1. Если установлены вспомогательные нагнетатели с ручным управлением, они должны быть началось.

2. Прекращается подача топлива и двигатель быстро тормозит,

3.Ручка направления расположена сзади.

4. Сжатый воздух поступает в двигатель для поворота его сзади. направление.

5. При повороте назад под действием сжатого воздуха топливо будет признал. Процесс горения возьмет на себя и впуск воздуха прекратиться.

При работе на полной скорости:

1. Вспомогательные вентиляторы с ручным управлением должны быть запущены.

2. Отключение топлива от двигателя.

3.Для замедления двигателя можно использовать струи сжатого воздуха.

4. Когда двигатель остановлен, ручка направления находится в корме.

5. Сжатый воздух поступает на задний ход двигателя и подается топливо. допустил разгон двигателя. Подача сжатого воздуха будет затем прекратите.

Судовые дизельные двигатели прочие полезные статьи :

1. Руководство по эксплуатации четырехтактных дизельных двигателей

Четырехтактный цикл завершается за четыре или два хода поршня. обороты коленчатого вала.Для выполнения этого цикла двигатель требуется механизм открытия и закрытия впускных и выпускных клапанов
Подробнее …..
2. Руководство по эксплуатации двухтактных дизельных двигателей

Двухтактный цикл завершается двумя ходами поршня или одним оборот коленчатого вала. Чтобы управлять этим циклом, где каждый мероприятие осуществляется в очень короткие сроки, двигателю требуется номер специальных договоренностей.
Подробнее …..
3. Измерение мощности судового дизельного двигателя — Индикатор двигателя

Возможны два измерения мощности двигателя: указанная мощность и мощность на валу.Указанная мощность — это развиваемая мощность. внутри цилиндра двигателя и может измеряться индикатором двигателя. Мощность на валу — это мощность, доступная на выходном валу двигателя. и может быть измерен торсиметром или тормозом.
Подробнее …..
4. Подача свежего воздуха и отвод выхлопных газов через газообменник.

Основная часть цикла двигателя внутреннего сгорания — подача свежего воздуха и удаление выхлопных газов. Это газовая биржа обработать.Промывка — это удаление выхлопных газов путем вдувания свежих воздух.
Подробнее …..
5. Топливная система дизельного двигателя.

Топливную систему дизельного двигателя можно рассматривать в двух части системы подачи топлива и впрыска топлива. Подача топлива связана с предоставление жидкого топлива, пригодного для использования системой впрыска.
Подробнее …..
6. Система смазки для судового дизельного двигателя — принцип работы

Система смазки двигателя обеспечивает подачу смазочного масла. к различным движущимся частям двигателя.Его основная функция — включить образование масляной пленки между движущимися частями, что снижает трение и износ. Смазочное масло также используется в качестве очистителя и в некоторые двигатели в качестве охлаждающей жидкости.
Подробнее …..
7. Охлаждение судового двигателя — принцип работы, требования к системе охлаждения пресной и морской водой

Охлаждение двигателей достигается за счет циркуляции охлаждающей жидкости по внутренним каналам двигателя. Таким образом, охлаждающая жидкость нагревается. и, в свою очередь, охлаждается охладителем с циркуляцией морской воды.Без адекватного охлаждение определенных частей двигателя, которые подвергаются очень сильному температуры в результате сжигания топлива скоро выйдут из строя.
Подробнее …..
8. Пусковая воздушная система дизельного двигателя — принцип работы

Дизельные двигатели запускаются путем подачи сжатого воздуха в цилиндры в соответствующей последовательности для требуемого направления. Поставка сжатый воздух хранится в воздушных резервуарах или «баллонах», готовых к немедленному использованию. использовать. Возможно до 12 пусков с сохраненным количеством сжатого воздух.
Подробнее …..
9. Регулятор — Функция регуляторов, регулирующих скорость судового дизельного двигателя.

Основным устройством управления на любом двигателе является регулятор. Он регулирует или контролирует частоту вращения двигателя на некотором фиксированном значении, в то время как выходная мощность изменения для удовлетворения спроса. Это достигается губернатором автоматически. регулировка настроек топливного насоса двигателя для соответствия желаемой нагрузке на установить скорость.
Подробнее …..
10. Предохранительный клапан цилиндра судового дизельного двигателя — руководство по эксплуатации

Предохранительный клапан цилиндра спроектирован для сброса давления от 10% до 20% выше нормы.Работа этого устройства указывает на неисправность двигателя, которая должны быть обнаружены и исправлены.
Подробнее …..
11. Клапан предохранительный судового дизельного двигателя.

В качестве практической защиты от взрывов в картере двигателя, установлены предохранительные клапаны или двери. Эти клапаны служат для разгрузки чрезмерное давление в картере и остановка пламени, выходящего из картер. Они также должны быть самозакрывающимися, чтобы остановить возврат атмосферный воздух в картер.
Подробнее …..
12. Руководство по эксплуатации поворотного механизма
    Поворотный механизм или двигатель поворота представляет собой реверсивный электродвигатель, который приводит в движение червячную передачу, которая может быть соединена с зубчатым маховиком для очередь большой дизель. Таким образом, предусмотрен низкоскоростной привод, позволяющий размещение деталей двигателя для проведения капитального ремонта.
    Подробнее …..
13. Муфты, муфты и редукторы судового дизельного двигателя.

Основным устройством управления любого двигателя является регулятор.Он регулирует или контролирует частоту вращения двигателя на некотором фиксированном значении, в то время как выходная мощность изменения для удовлетворения спроса. Это достигается губернатором автоматически. регулировка настроек топливного насоса двигателя для соответствия желаемой нагрузке на установить скорость.
Подробнее …..
14. Дизельный двигатель MAN B&W — Основные принципы и руководство по эксплуатации

Это один из двигателей серии MC введен в 1982 году, имеет более длинный ход и увеличенный максимальный давление по сравнению с более ранними конструкциями L-GF и L-GB.
Подробнее …..
15. Датчик масляного тумана картера судового дизельного двигателя

Один из серии MC введен в 1982 году, имеет более длинный ход и увеличенный максимальный давление по сравнению с более ранними конструкциями L-GF и L-GB.
Подробнее …..
16. Различный Теплообменник для ходовой части грузовых судов

Кожухотрубные теплообменники для водяного охлаждения двигателя и охлаждения смазочного масла традиционно использовались для циркуляции морской воды.Море вода контактирует с внутренней частью трубок, трубных пластин и водяных камер.
Подробнее …..
17. Указания по безопасности и эксплуатации турбокомпрессоров

Кожухотрубные теплообменники для водяного охлаждения двигателя и охлаждения смазочного масла традиционно использовались для циркуляции морской воды. Море вода контактирует с внутренней частью трубок, трубных пластин и водяных камер.
Подробнее …..
18. Работа поршня и поршневых колец

Поршень образует нижнюю часть камеры сгорания.Он герметизирует цилиндр и передает давление газа на шатун. Поршень состоит из двух частей; Заводная головка и юбка. Заводная головка поршня подвержена механическим и термическим нагрузкам.
Подробнее …..

Machinery Spaces.com посвящен принципам работы, конструкции и эксплуатации всего оборудования. предметы на корабле, предназначенные в первую очередь для инженеров, работающих на борту, и тех, кто работает на берегу. По любым замечаниям, пожалуйста Свяжитесь с нами

Copyright © 2010-2016 Machinery Spaces.com Все права защищены.
Условия использования
Прочтите нашу политику конфиденциальности || Домашняя страница ||

Понимание конструкции нефтяных танкеров

Танкеры были одним из старейших типов торговых судов; потребность в этих судах возникает из-за неоднородного распределения природных запасов нефти и жидких химикатов по всему миру.

Самыми распространенными типами танкеров, работающих в море, являются нефтяные танкеры. Хотя может показаться, что нефтяные танкеры обычно перевозят нефть, этот факт имеет гораздо большее значение, если его разобрать в деталях. Это подводит нас к необходимости понять, что, поскольку существуют разные сорта нефти (в зависимости от уровней очистки), нефтяные танкеры были спроектированы отдельно и специально для перевозки различных типов нефти.

Важно вкратце взглянуть на историю нефтяных танкеров, особенно для понимания динамики нефтяного рынка и соотнесения ее влияния на размеры нефтяных танкеров, используемых в разные эпохи.

Размер нефтяных танкеров резко увеличился в середине семидесятых из-за изобилия торговли нефтью, и в результате в Японии впервые были построены танкеры дедвейтом от 100000 до 200000 тысяч тонн. чтобы иметь возможность перевезти больше нефти за один рейс и, следовательно, сократить расходы на фрахт для большей прибыли.

Но в конце девяностых, из-за резкого роста цен на нефть, количество нефти, продаваемой по морю, значительно сократилось, что почти положило конец строительству ULCC (Ultra Large Crude Carrier) и VLCC (Very Large Crude Carrier). .

Рис. 1. ULCC (Изображение предоставлено Википедией)

Эти танкеры можно разделить на разные типы на основе двух критериев — размера и типа груза.

Исходя из размера , нефтяные танкеры подразделяются на следующие типы:

1. Малый цистерн (продукт) : Дедвейт от 10 000 до 60 000 тонн.
2. Panamax Tanker : дедвейт от 60 000 до 78 000 тонн.
3. Aframax (оценка среднего фрахта) Танкер : дедвейт от 80 000 до 1 20 000 тонн.
4. Танкер Suezmax : дедвейтом от 1,20 000 до 2,00 000 тонн.
5. VLCC (очень большой танкер для сырой нефти) : от 2 00 000 до 3 20 000 DWT.
6. ULCC (Ultra Large Crude Carrier) : дедвейт от 3,20 000 до 5 50 000 DWT.

Классификация нефтяных танкеров по типу груза не является четкой и фиксированной классификацией, потому что это термины, используемые разными странами и организациями в зависимости от простоты их номенклатуры.

Некоторые из наиболее часто используемых типов автоцистерн перечислены ниже. Мы также разберемся, как разные типы танкеров предназначены для перевозки определенного типа груза.

Связанные

Опасности на нефтеналивных танкерах

Цистерны с продуктами:

Эти танкеры предназначены для перевозки углеводородных продуктов, таких как керосин, бензин, парафин и т. Д., Химических продуктов, таких как аммиак, мономеры и т. Д., вина, патока и т. д. Хотя сейчас танкеры-химовозы, танкеры для сжиженного нефтяного газа и танкеры для перевозки сжиженного природного газа классифицируются по-другому из-за значительной уникальности конструкции по сравнению с танкерами для нефтепродуктов. Танкеры-продуктовозы обычно представляют собой прибрежные танкеры ближнего действия, поэтому они меньше по вместимости. Они доставляют продукцию от перерабатывающих предприятий к распределительным пунктам.

Кредиты изображений: BoH / wikimedia.org

Перевозчики сырой нефти:

Танкеры для перевозки сырой нефти предназначены для транспортировки сырой нефти от буровых установок к перерабатывающим предприятиям (НПЗ).Поскольку количество сырой нефти, добываемой с морских буровых платформ, значительно превышает количество продуктов, извлекаемых из нее, танкеры с сырой нефтью должны быть больше, чем танкеры-продуктовозы. Размеры, подобные размерам VLCC и ULCC, используются только для танкеров с сырой нефтью, и обычно это суда, которые совершают дальние рейсы.

Химовозы:

Химические продукты, такие как аммиак, пальмовое масло, растительные масла, мономеры, каустическая сода, метанол и т. Д.Эти корабли имеют значительную уникальность в своей конструкции из-за особых требований в зависимости от типа груза. Мы обсудим эти аспекты в более поздней части этой статьи, когда будем обсуждать конструкцию различных танкеров. Танкеры-химовозы обычно делятся на три типа:

Тип 1: Эти танкеры предназначены для перевозки продуктов, связанных с серьезными рисками для окружающей среды и безопасности. Такие продукты требуют максимальной защиты от разлива.

Тип 2: Они также предназначены для опасных продуктов, но степень опасности для этих продуктов меньше по сравнению с типом 1.

Тип 3: Они предназначены для перевозки химических грузов, требующих умеренных стандартов локализации и представляющих умеренную опасность для окружающей среды и безопасности.

Перевозчики СПГ и СНГ:

Эти суда фактически подпадают под категорию газовозов для перевозки сжиженного газа, и многие из них предназначены для перевозки сжиженных газов наливом.Однако количество судов, перевозящих сжиженный углеводородный газ (СНГ), намного больше, чем количество судов, перевозящих сжиженный природный газ (СПГ). Мы рассмотрим некоторые аспекты их конструкции в другой статье, чтобы понять, что отличает их от других типов танкеров.

Сделав обзор различных типов цистерн и каждого из их функций, мы теперь рассмотрим важные аспекты дизайна каждого из них. С этого момента вам важно помнить о том, как каждое принимаемое проектное решение прямо или косвенно связано с функциональным аспектом корабля.Мы свяжем каждый аспект дизайна с взаимосвязанной функциональной или рыночной причиной, которая им управляет.

Связанный:

Важные моменты для эффективной работы танкеров

Особенности конструкции нефтяных танкеров

Форма корпуса:

Самая примечательная особенность любого корабля — это геометрия и форма его корпуса. Конструкция нефтяного танкера основывается на весе, что означает, что размеры нефтяного танкера будут зависеть от веса перевозимого груза.(Другой тип конструкции — это конструкция на основе объема, когда размеры судна определяются объемом грузовых помещений, необходимых на судне. Например, контейнеровозы.)

Поскольку вес нефти, перевозимой за один рейс, должен быть максимальным, желательно иметь максимальное пространство для грузовых нефтяных танков. Также нефтеналивные танкеры курсируют на очень низких скоростях, поскольку груз не является скоропортящимся. Оба вышеупомянутых фактора вместе определяют полную форму нефтяного танкера.Другими словами, нефтяной танкер будет иметь более высокий коэффициент плавучести по сравнению с судами с более тонкой формой корпуса (например, контейнеровозами).

Рис. 2: Формы корпуса нефтяного танкера (полная форма) и контейнеровоза (мелкая форма).

Обратите внимание: на Рисунке 2 форма корпуса нефтеналивного танкера в носовой части заполнена по сравнению с корпусом контейнеровоза. В отличие от обтекаемой формы корпуса, эта форма хорошо подходит для низких скоростей и максимальной грузоподъемности.Тем не менее, тупая форма вперед приводит к появлению вихрей и разрушению волн в передней части, что приводит к увеличению сопротивления разрушению волн и образованию вихрей.

Общее расположение:

Самый важный чертеж конструкции, который необходимо изучить для определения конструкции корабля, — это чертеж общей компоновки. На рис. 3 показан общий вид в профиль нефтяного танкера. Он в основном показывает расположение всех пространств внутри корабля и дает покадровое расположение каждого помещения, переборок и других основных структур.

Рисунок 3: Общее расположение (вид в профиль нефтеналивного танкера)

Некоторые детали конструкции нефтяного танкера можно будет хорошо понять, если обратиться к виду в профиль. Грузовые нефтяные танки (C.O.Ts) обычно имеют одинаковые размеры, и размеры каждого из них определяются проектировщиком на начальном этапе проектирования в зависимости от общего веса нефти, которую должно перевозить судно. Доступ к каждому COT отдельный и обеспечивается с помощью лестниц с перекладинами или подъемных ступенек с главной палубы.

Главная палуба нефтяного танкера обычно оборудована сетью трубопроводов, которые используются для погрузки и выгрузки грузовой нефти на судно и с него. Для завершения процесса к трубопроводам присоединяются гибкие шланги.

«Угадай, почему» — Навалочные суда оснащены палубными кранами для погрузки и разгрузки грузов. Некоторые контейнеровозы также имеют палубные краны для погрузки, разгрузки и укладки контейнеров. Но, несмотря на перевозку наливных грузов, почему на большинстве танкеров есть хотя бы один палубный кран?Зачем? Попытайтесь объяснить это, пока мы не найдем ответ в более позднем месте статьи.

Машинное отделение и надстройка, как обычно, расположены в кормовой части. Но одной примечательной особенностью нефтяных танкеров, которой нет на других типах судов, является насосное отделение, которое обычно находится прямо перед машинным отделением. В насосном отделении находятся все насосы, необходимые для погрузки и разгрузки грузовой нефти.

Круглый лук:

Сегодня все танкеры оснащены луковичной носовой частью, чтобы повысить энергоэффективность корабля.Хотя это тихоходные суда, выпуклая носовая часть значительно снижает сопротивление созданию волн. Однако форма и геометрия луковицы значительно отличаются от таковых у быстроходных кораблей. Разберемся как и почему.

Рис. 4: Три типа луковиц (глядя назад)

Существует три основных формы луковиц, если смотреть от носа к корме корабля, как показано на рисунке 4. Колба типа Delta имеет больший объем, сосредоточенный в нижней половине, чем в верхней половине.Это свойство делает его выгодным для использования на судах с частыми изменениями ватерлинии, так как большая концентрация объема баллона в нижней части обеспечивает погружение баллона для большего диапазона ватерлинии и условий нагрузки.

Колба O-типа имеет максимальный объем, сосредоточенный в центре. Это используется для большинства судов, которым требуется цилиндрическая форма носа, например, для балкеров.

Колба типа Набла почти по форме похожа на слезу с большим объемом, сосредоточенным в верхней части.Эта форма луковицы предпочтительна на кораблях, которые должны быть оснащены исключительными мореходными качествами, например, на военных кораблях.

Какой из трех типов, по вашему мнению, является наиболее предпочтительным для нефтяных танкеров? Чтобы ответить на этот вопрос, нам нужно будет изучить функциональные аспекты нефтяного танкера. Большинство танкеров перевозят грузы только на одном участке рейса, а другой этап обычно проходит на балласте. Балластная ватерлиния судов отличается от полностью загруженной ватерлинии, хотя разница меньше.Но это частое изменение ватерлинии требует, чтобы луковица была погружена в воду при любых условиях нагрузки.

Отсюда, как сейчас совершенно очевидно, танкеры оснащены луковицей треугольного типа. Луковидная носовая часть танкера также выгодна, потому что она действует как балластное пространство для управления дифферентом судна в светлых условиях, тем самым уменьшая захлопывание носа.

Конструктивное проектирование:

Конструкция нефтяных танкеров различается в зависимости от типа и размера танкера.Чтобы понять их, мы подробно изучим их средние сечения.

Малые прибрежные / однокорпусные танкеры:

Большинство танкеров-продуктовозов и прибрежных танкеров имеют небольшие размеры и имеют однокорпусную конструкцию, то есть не имеют двойного дна. Однако недавние правила МАРПОЛ (загрязнение морской среды) требуют, чтобы танкеры длиной более 120 м имели двойной корпус, независимо от типа груза.

Связанный:

Single Hull vs.Двухкорпусные танкеры

Рис. 4: Три типа луковиц (глядя назад)

Багажник — это приподнятая конструкция, которая проходит по длине этих судов и обеспечивает место для доступа к грузовым нефтяным танкам. Нижняя часть корпуса, обшивка палубы и обшивка ствола имеют продольный каркас для увеличения продольной прочности корабля. Боковые панели имеют поперечное обрамление, и причина этого — очень интересный дизайнерский аспект:

Если боковые обечайки были обрамлены продольно, то грузовая нефть может накапливаться в пространстве между ребрами жесткости и боковой стенкой даже после откачки нефти (поскольку насосы не выгружают весь объем нефти, а некоторое количество нефти всегда остается в труднодоступных углах цистерн).Это явление показано на Рисунке 6 ниже, и оно имеет два основных эффекта: Первое, оно приводит к загрязнению груза. Во-вторых, длительное накопление приводит к коррозии ребер жесткости.

Рисунок 6: Накопление грузовой нефти на продольных ребрах жесткости бортовой оболочки.

Стрингер на боковой обшивке обычно добавляется для уменьшения глубины поперечной рамы, которая в противном случае была бы намного больше и уменьшила полезный объем грузового нефтяного танка.

Кронштейны используются для создания пути прохождения напряжений от ребра жесткости бортовой обечайки к продольной плоскости палубы и продольной плоскости днища. Рамка с глубокой перепонкой (показанная в правой половине рисунка 5) обычно размещается через каждые три или четыре промежутка между кадрами. Это непрерывная конструкция, которая проходит вдоль обшивки палубы, обшивки бортов, обшивки днища и центральной переборки. Горизонтальные стрингеры проходят через эти глубокие перемычки и помогают уменьшить глубину перемычек для экономии грузового пространства.Пролет каждого продольного элемента жесткости равен размеру трех или четырех пространств рамы, то есть оба конца каждого продольного элемента жесткости (на обшивке палубы и обшивке днища) приварены к последующим рамам перемычки.

Двухкорпусные танкеры:

Все нефтяные танкеры длиной более 120 м должны иметь двойной корпус в соответствии с правилами МАРПОЛ. Танкеры Panamax, Aframax, Suezmax, VLCC и ULCC имеют двойной корпус. Основная причина использования двух корпусов состоит в том, чтобы предотвратить контакт грузовой нефти с внешней средой в случае любого структурного повреждения корпуса.

Рис. 7. Мидель танкера с двойным корпусом.

На рисунке выше показана мидель танкера с двойным корпусом. В правой половине чертежа изображен обыкновенный шпангоут, на котором продольно обрамлены внешние и внутренние листы корпуса. Центральный танк используется для хранения грузовой нефти, а крылатые танки или танки изолированного балласта (SBT) используются для перевозки балласта морской воды. SBT покрыты эпоксидной смолой для предотвращения коррозии. Обратите внимание на то, чтобы продольные ребра жесткости на продольной переборке бортового бака были обращены к крыловому баку, а не к центральному грузовому масляному баку.Зачем? Во избежание скопления на них масла. Пространства двойного дна также используются для водяного балласта, а элементы жесткости на внутренней обшивке днища всегда направлены к пространству двойного дна.

Рама с глубокой поперечной перемычкой (левая половина рисунка выше) задается через каждые три-четыре промежутка между шпангоутами, чтобы обеспечить поперечную прочность корабля. К этим шпангоутам приварены продольные ребра жесткости. На этих поперечных перемычках предусмотрены стрингеры для дополнительного усиления.

Сегодня, независимо от классификационного общества, сертифицирующего конструкцию танкера, конструкция танкера с двойным корпусом выполняется в соответствии с Гармонизированными общими конструктивными правилами (CSR) для танкеров МАКО.

Мощность и движение:

Поскольку танкеры являются низкоскоростными судами (средняя максимальная крейсерская скорость составляет 15,5 узла) и не ограничены пространством, они могут позволить себе управлять большими тихоходными судовыми дизельными двигателями.Эти двигатели занимают больше места, чем высокоскоростные судовые дизельные двигатели, но имеют более высокий КПД вала, а потери в коробке передач исключаются, поскольку частота вращения двигателя такая же, как и у гребного винта. Обычно для большей тяговооруженности используются гребные винты большого диаметра и с низкой частотой вращения.

Встроенные системы:

Нефтяные танкеры имеют ряд систем, уникальных для его эксплуатации. Кратко остановимся на самых важных.

• Система подогрева грузового масла: Суда, перевозящие сырую нефть, оснащены этой системой, поскольку сырая нефть тяжелая и становится очень вялой и густой в холодных условиях, что может заблокировать насосы и трубопроводы во время разгрузки. Таким образом, система подогрева грузового масла используется для поддержания подходящей температуры и вязкости грузового масла в трюмах.
• Система вентиляции грузовых танков: Знаете ли вы, что грузовые масляные танки никогда не переполняются, чтобы оставить место для паров масла? Но, в то же время, эти пары, будучи легковоспламеняющимися, не должны накапливаться в грузовых танках.Правильные системы вентиляции позволяют парам выходить из замкнутых пространств.
• Система контроля перелива: В этой системе используется каскадное регулирование уровня и давления, чтобы гарантировать, что уровень масла в баке не превышает проектный напор. К системе подключены сигнализаторы высокого уровня и перепускные клапаны для принятия правильных действий в случае неисправности.
• Система инертного газа: Пространство между свободной поверхностью грузовой нефти и верхней обшивкой танка должно быть инертным, чтобы предотвратить доступ кислорода, чтобы даже в случае любого скопления паров масла, избегать пожара.Это достигается путем непрерывной подачи и регулирования инертного газа в грузовых нефтяных танках. Пространство над поверхностью масла должно быть полностью занято инертным газом. Наиболее распространенными газами, используемыми для этой цели, являются аргон и углекислый газ. Узнайте больше о системе инертного газа здесь.
• Система пожаротушения: Системы пожаротушения на борту нефтяного танкера являются наиболее важными для безопасности судна и разработаны в соответствии с правилами МАРПОЛ. Пожарные шланги, огнетушители и спринклеры распределены по длине и ширине судна для доступа ко всем точкам.CO ₂ баллонное отделение чуть выше машинного отделения, чтобы позволить CO ₂ затопить машинное отделение во время пожара в машинном отделении.

Связанный:

Понимание операции мойки сырой нефтью на судах

Важные пункты для совершения количества груза на танкерах

Ответ на вопрос «Угадай, почему»: Большинство нефтяных танкеров снабжено по крайней мере одним палубным краном, чтобы обрабатывать грузовые нефтяные шланги во время разгрузки и погрузки грузовой нефти, когда шланги должны быть сняты от мест укладки и подсоединены к сливным коллекторам на палубе судна.

В заключение, хотя в этой статье действительно обсуждается множество вопросов проектирования и особенностей нефтяного танкера, объем данной статьи ограничен стадией концептуального проектирования. Подробное изучение конструкции танкера может быть выполнено путем изучения не только военно-морских архитектурных аспектов, но также путем глубокого изучения каждой системы, их работы и взаимодействия с другими системами на борту.

Кроме того, хороший проектировщик также должен хорошо разбираться во всех правилах MARPOL и HCSR, которые сегодня регулируют проектирование нефтяных танкеров.

Заявление об отказе от ответственности: Мнения авторов, выраженные в этой статье, не обязательно отражают точку зрения Marine Insight. Данные и диаграммы, если они используются в статье, были получены из доступной информации и не были подтверждены каким-либо установленным законом органом. Автор и компания «Марин Инсайт» не заявляют об их точности и не несут за это никакой ответственности. Взгляды представляют собой только мнения и не представляют собой каких-либо руководящих принципов или рекомендаций относительно какого-либо курса действий, которым должен следовать читатель.

Данная статья или изображения не могут быть воспроизведены, скопированы, переданы или использованы в какой-либо форме без разрешения автора и Marine Insight.

Теги: нефтеналивные танкеры

Пять мифов о дизелях

(PhysOrg.com) — Дизельные двигатели, которые давно используются в грузовиках и кораблях, вызывают больший интерес из-за их топливной эффективности и снижения выбросов углекислого газа по сравнению с бензиновыми двигателями.Аргоннский инженер-механик Стив Чиатти развенчивает некоторые из наиболее устойчивых мифов, связанных с этой технологией.

Миф №1: Дизель грязный.

«У всех нас есть этот образ грузовиков, извергающих грязный черный дым», — сказал Чиатти.Этот дым представляет собой твердые частицы выхлопных газов дизельного двигателя: сажу и небольшие количества других химикатов, производимых двигателем.

Но требования EPA по выбросам значительно ужесточились, и теперь дизельные двигатели должны соответствовать тем же критериям, что и бензиновые двигатели. Они делают это, добавляя дизельный сажевый фильтр (DPF), который удаляет видимый дым. «DPF очень эффективны», — сказал Чиатти. «Они удаляют 95 с лишним процентов дыма».

Дым, захваченный керамической матрицей, накапливается до тех пор, пока компьютер автомобиля не определит, что пора его очистить в процессе, называемом «циклом регенерации».«

При работе в камеры сгорания двигателя добавляется небольшое количество дополнительного топлива; образующееся тепло и кислород активируют катализатор в сажевом фильтре, чтобы сжечь накопившуюся сажу. Это снижает расход топлива.

«Видимый дым практически исчез, согласно правилам 2007-2010 годов», — сказал Чиатти. «Если вы покупаете дизельный автомобиль 2007 года выпуска или позже, он не грязнее бензинового».

И в невидимом диапазоне — дизельные двигатели действительно выделяют меньше углекислого газа, чем бензиновые.

Миф № 2: Дизельные двигатели зимой не заводятся.

«Современные технологии холодного пуска очень эффективны», — сказал Чиатти. «Современные дизельные двигатели запускаются в холодную погоду с минимальными усилиями».

Проблема в том, что дизельное топливо загустевает при низких температурах. При температуре ниже 40 ° F некоторые углеводороды в дизельном топливе становятся гелеобразными. «Поскольку двигатель зависит от аэрозольного топлива, вам не нужно липкое топливо», — пояснил Чиатти.

Часто это устраняется с помощью свечей накаливания, которые нагреваются аккумулятором и помогают нагреть топливо, чтобы оно могло испаряться.

Низкие температуры не являются проблемой для бензиновых двигателей, потому что бензин гораздо горюче, чем дизельное топливо. Даже при комнатной температуре и давлении бензин частично является паром. «Бросьте спичку в лужу с бензином, и она никогда даже не коснется поверхности жидкости; она воспламенит слой пара над бассейном», — сказал Чиатти.«Вот почему с бензином нужно обращаться с особой осторожностью возле любого источника возгорания. Дизель не такой летучий; если вы бросите эту спичку в лужу с дизельным топливом, она погаснет».

Свечи накаливания и другие средства эффективно испаряют дизельное топливо, чтобы подготовить его к сгоранию.

Миф № 3: Дизельные автомобили не работают.

Поскольку дизельные двигатели по-прежнему наиболее распространены в грузовиках, многие люди предполагают, что автомобили с дизельным двигателем будут вести себя так же, как грузовик: медленные и вялые.«Но имейте в виду, что этот грузовик, вероятно, будет перевозить около 50 тонн», — сказал Чиатти. «Фактически, до некоторой степени некоторые люди, которые водят дизельные двигатели, обнаруживают, что они работают лучше, чем бензиновые двигатели».

Это потому, что дизельные двигатели получают максимальную мощность при низких оборотах двигателя в минуту (об / мин), то есть на скоростях ниже 65 миль в час, где происходит большая часть движения. Бензиновые двигатели, напротив, достигают максимальной мощности за счет очень высокой и быстрой работы двигателя; бензиновый автомобиль достигает максимальной мощности только тогда, когда педаль акселератора опущена в пол, а двигатель работает со скоростью 5000 об / мин.

«Характеристики дизельного автомобиля намного лучше, чем предполагаемая мощность в лошадиных силах, потому что вы получаете всю эту мощность на скоростях, на которых вы фактически ведете автомобиль», — сказал Чиатти. «У вас больше тягового усилия и больше ускорения на этих скоростях».

Миф №4: На заправке не найти дизельного топлива.

Пикапы и автомобили с дизельным двигателем достаточно популярны, чтобы заинтересовать рынок; на большинстве соседних заправок теперь есть автомобильные дизельные насосы.

«Сам ездил на дизельном автомобиле 10 лет.Я могу сосчитать по пальцам, сколько раз мне приходилось искать помпу », — сказал Чиатти.

Миф № 5: Дизельное топливо дороже бензина.

Хотя цены на дизельное топливо в Чикаго, как правило, выше, чем на бензин, в большинстве регионов страны цены на дизельное топливо и бензин сопоставимы. Сегодня в Иллинойсе налог на дизельное топливо выше, чем на бензин.

«Производство дизельного топлива не дороже бензина», — пояснил Чиатти. «Его цена обычно связана с местной налоговой структурой.«

Бонус: одна вещь, которую вы можете не знать о дизельном топливе!

Дизельные двигатели действительно работают лучше на больших высотах, чем бензиновые.

Почему? Бензиновые двигатели работают с очень специфическим соотношением топлива и воздуха. На больших высотах воздух тоньше — буквально: на кубический фут меньше молекул воздуха. Таким образом, в горах бензиновые двигатели должны добавлять меньше топлива, чтобы поддерживать идеальное соотношение, что влияет на производительность.

«Но дизельный двигатель работает на обедненном топливе; вам не нужно поддерживать идеальное соотношение», — сказал Чиатти.Дизельные двигатели имеют турбонагнетатели — насосы, приводимые в действие выхлопными газами. Они добавляют больше воздуха в камеру сгорания, и больше воздуха означает, что можно добавить больше топлива. На высоте он может втянуть больше воздуха и топлива и, таким образом, получить больше мощности, чем бензиновые двигатели. Турбокомпрессоры не потребляют лишнюю энергию; они отводят термодинамически «свободную» энергию, которая, если ее не использовать, теряется в виде выхлопных газов.

«Управляйте дизелем на высоте, и вы увидите, как другие машины борются, пока вы проноситесь мимо», — сказал Чиатти.«Эффект очень заметен».

Ссылка : Пять мифов о дизельных двигателях (2011, 14 июня) получено 20 августа 2020 с https: // физ.org / news / 2011-06-migs-diesel.html

Этот документ защищен авторским правом. За исключением честных сделок с целью частного изучения или исследования, нет часть может быть воспроизведена без письменного разрешения. Контент предоставляется только в информационных целях.