Корабельные дизельные энергетические установки. Часть 1

В учебнике рассмотрены современное состояние и перспективы развития корабельных дизельных и дизель-газотурбинных энергетических установок, характеристики к взаимодействие элементов пропульсивного комплекса, особенности их проектирования к эксплуатации.
Особое внимание уделено вопросам системной оптимизации характеристик энергетической установки при проектировании корабля и теории эксплуатации корабельных ДЭУ.
Изложены способы оценки влияния эксплуатационных факторов на режимы работы пропульсивного комплекса.
Учебник предназначен для слушателей Академии. Он может быть полезным курсантам и преподавателям военно-морских инженерных училищ, а также специалистам научно-исследовательских учреждений, проектных организаций и электромеханической службы кораблей ВМФ.

Оглавление
Условные обозначения
Введение
Раздел I. Современное состояние и перспективы развития корабельных дизельных энергетических установок
1. Энергетическая установка и пропульсивный комплекс корабля
1.1. Корабельная энергетическая установка
1.1.1. Назначение и состав корабельной энергетической установки
1.1.2. Основные типы КЭУ и их краткая характеристика
1.2. Пропульсивный комплекс корабля
1.2.1. Понятие пропульсивного комплекса
1.2.2. Формирование основных характеристик пропульсивного комплекса
2. Современное состояние и тенденции развития корабельных дизельных энергетических установок
2.1. Общая характеристика корабельных дизельных энергетических установок
2.1.1. Область применения и достигнутые параметры корабельных дизелей
2.1.2. Область использования и основные характеристики ДЭУ
2.2. Классификация корабельных дизельных энергетических установок,
2.2.1. Классификационные признаки. Количество гребных валов
2.2.2. Тип движителей
2.2.3. Количество главных двигателей, работающих на один гребной вал. Тип главной передачи
2.3. Анализ характеристик современных корабельных дизельных энергетических установок
2.3.1. Дизельные энергетические установки боевых катеров
2.3.2. Дизельные энергетические установки кораблей противоминной обороны
2.3.3. Дизельные энергетические установки сторожевых кораблей
2.3.4. Дизельные энергетические установки десантных кораблей и судов обеспечения
2.3.5. Дизельные энергетические установки подводных лодок
2.4. Перспективы развития корабельных дизельных энергетических установок
2.4.1. Тенденции развития корабельных дизелей
2.4.2. Перспективы развития корабельных ДЭУ
3. Современное состояние и перспективы развития корабельных комбинированных дизель-газотурбинных энергетических установок
3.1. Общая характеристика корабельных дизель-газотурбинных энергетических установок
3.1.1. Понятие комбинированной ГЭУ. Требования к ней
3.1.2. Классификация и компоновка ДГТЭУ. Выбор мощности маршевых и ускорительных двигателей
3.1.3. Область применения ДГТЭУ, их достоинства и недостатки
3.2. Анализ характеристик дизель-газотурбинных энергетических установок современных зарубежных кораблей
3.2.1. ДГТЭУ боевых катеров
3.2.2. ДГТЭУ кораблей и судов
3.3. Перспективы развития корабельных дизель-газотурбинных энергетических установок
4. Требования к корабельным дизельным энергетическим установкам
4.1. Тактико-технические требования к элементам дизельных энергетических установок
4.1.1. Основные требования к дизельным ГЭУ
4.1.2. Требования к вспомогательной энергетической установке
4.1.3. Требования к электроэнергетической установке корабля
4.2. Требования к системам, обслуживающим дизельную энергетическую установку
Раздел II. Основы проектирования и характеристики элементов пропульсивного комплекса
5. Методы проектирования и оптимизации проектных решений
5.1. Этапы и основные принципы проектирования корабля
5.1.1. Формирование заданий на проектирование корабля и его энергетической установки
5.1.2. Эскизный и технический проекты
5.1.3. Рабочий проект, эксплуатационная и приемосдаточная документация
5.1.4. Правила и нормы проектирования и постройки. Испытания энергетической установки
5.2. Системный подход к проектированию и методы оптимизации проектных решений
5.2.1. Сущность системного подхода
5.2.2. Основные положения и общая характеристика методов оптимизации тактико-технических характеристик корабля
5.2.3. Критерии оптимальности
5.2.4. Методы поиска оптимальных решений
5.3. Оптимизация характеристик главной энергетической установки на этапе исследовательского проектирования
5.3.1. Подготовка исходных данных
5.3.2. Выбор критерия оптимизации характеристик ГЭУ
5.3.3. Расчет стоимости содержания главной энергетической установки и выбор оптимального решения
5.4. Методы технико-экономических обоснований судов и их оборудования за рубежом
5.4.1. Методы и критерии оценки экономической эффективности в зарубежном судостроении
5.4.2. Балльный метод экспертной оценки
5.4.3. Метод квадратных матриц
5.4.4. Процедура оптимизации судов и судового оборудования
6. Корпус корабля и его характеристики
6.1. Характеристики сопротивления движению корпуса корабля
6.1.1. Силы, действующие на корпус корабля, и режимы его движения
6.1.2. Составляющие полного сопротивления
6.1.3. Расчет составляющих полного сопротивления
6.2. Методы определения полного сопротивления
6.2.1. Методы определения полного сопротивления при проектировании корабля
6.2.2. Оценка изменений полного сопротивления в различных условиях плавания
7. Корабельные движители и их характеристики
7.1. Параметры и характеристики гребных винтов
7.1.1. Общие сведения о движителях
7.1.2. Параметры и безразмерные соотношения гребных винтов
7.1.3 Гидродинамические характеристики гребного винта
7.1.4. Универсальные характеристики гребного винта
7.1.5. Аналитическое представление характеристик гребных винтов
7.1.6. Влияние кавитации на характеристики гребных винтов
7.1.7. Взаимодействие гребного винта с корпусом корабля
7.2. Режимы работы гребных винтов и их подбор
7.2.1. Режимы работы винта на переднем ходу корабля
7.2.2. Режимы работы винта на заднем ходу корабля. Реверсивные характеристики
7.2.3. Работа гребного винта при свободном вращении
7.2.4. Подбор гребных винтов
7.3. Винты регулируемого шага
7.3.1. Область применения» достоинства и недостатки ВРШ
7.3.2. Гидродинамические характеристики ВНП
7.3.3. Определение тяговых характеристик и экономичных режимов работы винтов регулируемого шага
8. Главные передачи и их характеристики
8.1. Назначение и классификация главных передач
8.1 1. Типы главных передач
8.1.2. Функциональные признаки передач и их показатели
8.2. Зубчатые редукторные передачи
8.2.1. Назначение и классификация зубчатых редукторных передач
8.2.2. Односкоростные редукторные передачи
8.2.3. Многоскоростные редукторные передачи
8.2.4. Планетарные редукторные передачи
8.2.5. Применение зубчатых редукторных передач для унификации дизелей
8.2.6. Объединительно-редуцирующие передачи
8.3. Гидродинамические муфты.
8.3.1. Конструктивная схема и принцип действия гидромуфты
8.3.2. Характеристики гидромуфты
8.3.3. Управление режимами работы пропульсивной установки с гидромуфтой
8.3.4. Массогабаритные показатели гидромуфт, область их применения, достоинства и недостатки
8.4. Гидро-трансформаторы
8.4.1. Конструктивные схемы и принцип действия
8.4.2. Характеристики гидротрансформатора
8.4.3. Управление режимами работы пропульсивной установки с ГТР
8.4.4. Определение основных размеров ГТР, их достоинства и недостатки
8.4.5. Область применения и особенности эксплуатации ГТР
8.5. Электрические передачи
8.5.1. Область применения, достоинства и недостатки электропередач
8.5.2. Электрические передачи постоянного тока
8.5.3. Электропередачи переменного тока
8.5.4. Электропередачи двойного (переменно-постоянного) тока
9. Главные двигатели и их характеристики
9.1. Показатели корабельных ДВС и градация их мощностей
9.1.1. Показатели и достигнутые параметры корабельных ДВС
9.1.2. Градация мощностей ДВС, применяемых в качестве главных двигателей
9.2. Эксплуатационные характеристики двигателей
9.2.1. Основные определения
9.2.2. Собственные характеристики двигателей
9.2.3. Характеристики потребителя энергии двигателя
9.3. Аналитическое представление универсальных характеристик двигателя
10. Взаимодействие элементов пропульсивного комплекса и согласование их характеристик
10.1. Согласование характеристик элементов пропульсивного комплекса
10.1.1. Уравнения установившегося движения
10.1.2. Взаимодействие элементов пропульсивного комплекса
10.2. Паспортная диаграмма пропульсивного комплекса
10.2.1. Графическое представление паспортной диаграммы
10.2.2. Аналитическое представление паспортной диаграммы
Раздел III. Эксплуатация корабельных дизельных энергетических установок
11. Эксплуатация корабельных дизельных энергетических установок на установившихся режимах
11.1. Характеристика и анализ установившихся режимов
11.1.1. Основные определения и понятия
11.1.2. Статистический анализ режимов использования пропульсивной установки
11.1.3. Функциональный анализ режимов использования пропульсивной установки
11.2. Оценка мощности главных двигателей в корабельных условиях
11.2.1. Общие положения
11.2.2. Прямые методы
11.2.3. Косвенные методы
11.3. Расчет запаса топлива и дальности плавания корабля на этапе проектирования
11.3.1. Факторы, влияющие на экономичность энергетической установки
11.3.2. Расчет запаса топлива
11.3.3. Расчет дальности плавания корабля с учетом внешних факторов
11.4. Определение дальности плавания и экономической скорости хода корабля в эксплуатационных условиях
11.4.1. Оценка дальности плавания и экономической скорости хода корабля
11.4.2. Определение экономической скорости хода корабля при заданных расстояний и времени перехода
11.5. Парциальные режимы работы пропульсивных установок
11.5.1. Назначение парциальных режимов
11.5.2. Парциальные режимы работы гребных винтов
11.5.3. Парциальная работа двигателей в многомашинной установке
11.6. Оптимизация режимов использования главных двигателей
11.6.1. Показатели эффективности использования главных двигателей
11.6.2. Формулирование оптимизационных задач и пример их решения
11.7. Анализ режимов использования маршевых и ускорительных двигателей в комбинированию ДГТЭУ
11.7.1. Установки типа CОDAG с общим приводом винта
11.7.2. Установки типа CОDAG с раздельным приводом винтов
11.7.3. Установки типа CОDAG
12. Эксплуатация корабельных дизельных энергетических установок на неустаношвшихся режимах
12.1. Дифференциальные уравнения движения пропульсивного комплекса на неустановившихся режимах
12.1.1. Классификация неустановившихся режимов
12.1.2. Дифференциальные уравнения движения пропульсивного комплекса в общем виде
12.1.3. Дифференциальные уравнения движения ПК на прямом курсе
12.2. Особенности работы элементов пропульсивного комплекса на неустановившихся режимах,
12.2.1. Разгон ПК
12.2.2. Выбег ПК
12.2.3. Реверсирование ПК
12.3. Моделирование неустановившихся режимов работы пропульсивного комплекса с помощью ЭВТ
12.3.1. Уравнения движения ПК при реверсировании
12.3.2. Приведение уравнений к машинному виду. Блок-схема задачи
12.4. Оценка величины тормозного момента для остановки корабля на заданной дистанции
12.5. Особенности работы элементов ПК на режиме циркуляции
12.5.1. Основные определения и элементы циркуляции
12.5.2. Силы, действующие на корабль при циркуляции
12.5.3. Определение крена корабля на циркуляции.
12.5.4. Нагрузка главных двигателей
12.6. Системы, обеспечивающие пуск двигателей внутреннего сгорания
12.6.1. Определение мощности, необходимой для пуска ДВС
12.6.2. Стартерный пуск
12.6.3. Пуск сжатым воздухом
12.6.4. Факторы, влияющие на пуск корабельных две
12.7. Расчет параметров пуска дизелей
12.7.1. Общая характеристика пуска дизелей
12.7.2. Расчет времени пуска дизеля
12.7.3. Расчет разгонного момента дизеля и оптимального давления пускового воздуха
12.7.4. Расчет расхода воздуха на пуск дизеля
13. Влияние внешних эксплуатационных условий на показатели работы пропульсивного комплекса
13.1. Методы оценки влияния эксплуатационных факторов на показатели работы пропульсивного комплекса
13.1.1. Метод малых отклонений
13.1.2. Эмпирический метод
13.1.3. Метод обобщенных регрессионных характеристик
13.2. Уравнения установившегося движения пропульсивного комплекса в вариациях
13.3. Влияние осадки корабля на показатели работы пропульсивного комплекса
13.3.1. Оценка влияния осадки корабля методом малых отклонений
13.3.2. Приближенный способ оценки влияния осадки корабля
13.4. Влияние обрастания корпуса корабля и гребных винтов на показатели работы пропульсивного комплекса
13.4.1. Сущность процесса обрастания
13.4.2. Оценка влияния обрастания методом малых отклонений
13.4.3. Оценка влияния обрастания эмпирическим методом
13.5. Влияние волнения моря на показатели работы пропульсивного комплекса
13.6. Влияние отклонений в размерах гребного винта на показатели пропульсивного комплекса
Заключение
Литература