Принцип работы 4-х тактных двигателей

На холостом ходу, при небольших оборотах, турбокомпрессор  вырабатывает небольшую мощность и  приводится в движение малым количеством  выхлопных газов. В этом случае турбо-нагнетатель малоэффективен, и двигатель работает примерно так же, как без нагнетания. Когда от двигателя требуется намного большая выходная мощность, то его обороты, а также зазор дросселя, увеличиваются. Пока количества выхлопных газов достаточно для вращения турбины, по впускному трубопроводу подаётся намного больше воздуха.

Турбо-нагнетание позволяет двигателю работать более эффективно, потому что турбо-нагнетатель использует энергию выхлопных газов, которая, в противном случае, была бы (большей частью) потеряна.

Однако существует технологическое ограничение, известное  как «турбо-яма» («турбо-задержка») (за исключением моторов с двумя турбокомпрессорами — маленьким и большим, когда на малых оборотах работает маленький ТК, а на больших — большой, совместно обеспечивая подачу необходимого количества воздушной смеси в цилиндры). Мощность двигателя увеличивается не мгновенно из-за того, что на изменение частоты вращения двигателя, обладающего некоторой инерцией, будет затрачено определенное время, а также из-за того, что чем больше масса турбины, тем больше времени потребуется на её раскручивание и создание давления, достаточного для увеличения мощности двигателя. Кроме того, повышенное выпускное давление приводит к тому, что выхлопные газы передают часть своего тепла механическим частям двигателя (эта проблема частично решается заводами-изготовителями японских и корейских ДВС путём установки системы дополнительного охлаждения турбокомпрессора антифризом)

8)Отношение  длины шатуна к  длине хода поршня

Более длинный шатун  уменьшает боковые нагрузки со стороны поршня на стенки цилиндра, и уменьшает ударные нагрузки. Как следствие двигатель с длинным шатуном служит дольше, и он надёжнее. Однако увеличение длины шатуна ведёт к увеличению габаритов двигателя, его массы и стоимости. Кроме того, при возрастании длины шатуна увеличивается время нахождения поршня в верхней мёртвой точке. Как следствие, увеличивается время, в течение которого газ в цилиндре находится при высокой температуре, что ведёт к повышенному нагреву двигателя. В настоящее время более актуальным параметром оценки ДВС является отношение хода поршня к диаметру цилиндра или наоборот. Для более быстроходных бензиновых двигателей это отношение близко к 1, на дизельных моторах ход поршня, как правило, чуть больше диаметра цилиндра.

9)Газораспределительный  механизм

Клапаны обычно управляются через распределительный вал, вращающийся со скоростью, равной половине скорости коленчатого вала. Распределительный вал имеет несколько кулачковых механизмов, каждый из которых рассчитан так, чтобы открывать и закрывать "свой" клапан в определённое время цикла.

Во многих двигателях используются один или несколько  распределительных валов, расположенных  над рядом цилиндров (или над  каждым рядом цилиндров). Помимо верхнего расположения распредвала часто встречается ,казалось бы забытое на легковых авто, нижнее положение распредвала в блоке цилиндров. При этом кинематическая цепочка включает (снизу вверх )толкатели штанги и коромысла. Эта система успешно себя зарекомендовала на грузовых автомобилях, применение которой обусловлено простотой надежностью и компактностью. Эта схема позволяет конструировать моторы с более низким центром тяжести.

 
Первая из описанных выше конструкций газораспределительного механизма обычно позволяет двигателям работать с большими скоростями, поскольку в этом случае имеется более короткая кинематическая цепь от кулачка к клапану

10)Баланс  энергии

Двигатели Отто имеют КПД около 35% – иными словами, 35% энергии, генерируемой при сжигании топлива, преобразуется в энергию вращательного движения выходного вала двигателя, а остальное теряется в виде тепла. Для сравнения: шеститактный дизель  может преобразовывать в полезную вращательную энергию более 50% энергии, высвобождаемой при горении топлива.

Современные двигатели  часто конструктивно имеют намеренно  меньший КПД, чем они могли  бы иметь. Это необходимо для уменьшения выбросов с помощью таких средств  как система рециркуляции выхлопных газов и каталитический конвертер.

Уменьшению КПД можно препятствовать с помощью системы контроля двигателя  использующей технологии эффективного сжигания топлива

 

 
 

Глава 2.Судовые системы

Содержание главы:

1.Общие сведения о судовых системах

2.Трюмные системы

3.Холодильные системы

4.Системы водоснабжения

5.Газоотводная система

6.Система зачистки и мойки танков

7.Система вентиляции

 

Для обеспечения  нормальной и безопасной работы судна, а также для создания соответствующих  условий пребывания на нем людей  служат судовые системы. Под судовой системой понимается сеть трубопроводов с механизмами, аппаратами и приборами, выполняющая на судне определенные функции. С помощью судовых систем осуществляются: прием и удаление водяного балласта, борьба с пожарами, осушение отсеков судна от скапливающейся в них воды, снабжение пассажиров и экипажа питьевой и мытьевой водой, удаление нечистот и загрязненной воды, поддержание необходимых параметров (кондиций) воздуха в помещениях.

Некоторые суда, как, например, танкеры, ледоколы, рефрижераторы и др., в связи со специфическими условиями эксплуатации оборудуют специальными системами. Так, танкеры оснащают системами, предназначенными для приема и выкачки жидкого груза, его подогрева в целях облегчения перекачки, мытья танков и их зачистки от остатков нефтепродуктов.

Большое число  функций, выполняемых судовыми системами, обусловливают многообразие их конструктивных форм и используемого механического оборудования.

В состав судовых  систем входят: трубопроводы, состоящие  из соединенных между собой отдельных труб и арматуры (задвижек, клапанов. кранов), которая служит для включения или выключения системы и ее участков, а также для различных регулировок и переключений; механизмы (насосы, вентиляторы, компрессоры), сообщающие механическую энергию протекающей через них среде и обеспечивающие перемещение последней по трубопроводам; емкости (цистерны, баллоны и др.) для хранения той или иной среды; различные аппараты (подогреватели, охладители, испарители и др.), служащие для изменения состояния среды; средства управления системой и контроля за ее работой.

Из перечисленных  механизмов и аппаратов в каждой данной судовой системе могут быть лишь некоторые из них. Это зависит от назначения системы и характера выполняемых ею функций. Части, составляющие судовую систему (трубы, арматура, механизмы, аппараты и др.), называют конструктивными элементами.

Кроме систем общесудового назначения, на судне имеются системы, которые обслуживают судовую  энергетическую установку. На дизельных судах эти системы снабжают главные и вспомогательные двигатели топливом, маслом, охлаждающей водой и сжатым воздухом. Системы судовых энергетических установок рассматривают в курсе, посвященном этим установкам.

1)Трюмные  системы

а) Осушительная система

 

 Во время эксплуатации судна в его корпусе постепенно скапливается некоторое количество воды. Она может проникать через неплотности в соединениях труб и арматуры, через сальники насосов и дейдвуд- ной трубы, появляться вследствие конденсации водяных паров и небольшой водотечности корпуса и т. д. Для удаления воды из корпуса служит осушительная система, с помощью которой осушают грузовые трюмы, машинное отделение, пиковые отсеки, цепные ящики и другие отсеки, в которых она может скапливаться. Своевременное удаление воды из грузовых трюмов предохраняет от увлажнения и подмочки перевозимые грузы. На рефрижераторных судах чрезмерное скопление воды может привести в негодность изоляционные конструкции холодильных трюмов. Удаление вовремя воды из машинного отделения будет препятствовать повышению ее уровня до таких пределов, при которых нарушаются нормальные условия работы обслуживающего персонала и эксплуатация главных двигателей и вспомогательных механизмов.

Осушительная  система состоит из осушительных средств (насосов, эжекторов), осушительного  трубопровода и средств контроля за уровнем трюмной воды. Ее предусматривают на всех судах.

Согласно Правилам Речного Регистра РСФСР каждое самоходное судно с главными двигателями  общей мощностью 220 кВт и более  должно иметь не менее двух осушительных механических насосов, один из которых независимого (автономного) действия, другой может приводиться от главного двигателя. Разрешается один из насосов заменять эжектором. В качестве автономного осушительного насоса могут быть использованы имеющие достаточную подачу балластные или другие насосы общесудового назначения. Одним из осушительных средств может быть пожарный насос при условии, что осушение машинного отделения будет осуществляться водоструйным эжектором. На судах с главными двигателями мощностью менее 220 кВт в качестве одного из осушительных средств может быть применен ручной насос, а в качестве другого — водоструйный эжектор.

На несамоходных и стоечных судах, оборудованных  источником энергии, и на стоечных судах, получающих электропитание с берега, необходимо иметь насос с механическим приводом или водоструйный эжектор  и ручной насос с подачей не менее 3,5 м³/ч. Несамоходные суда, эксплуатируемые без экипажа, осушают средствами толкача-буксира или портового судна.

Наличие воды в  трюмах контролируется либо непосредственным измерением ее уровня, либо системой сигнализации, которую обычно выполняют из электрических  элементов.

Осушительная  система удаляет воду из корпуса  судна непосредственно за борт, за исключением воды, скапливающейся под сланью машинного отделения, которая загрязнена нефтепродуктами (топливом, маслом). Причиной загрязнения подсланевой воды нефтепродуктами является протекание их через неплотности в соединениях топливных и масляных трубопроводов и арматуры, а также через сальники топливных и масляных насосов. Удалять такую воду за борт запрещается Санитарными правилами, соблюдение требований которых обязательно для речных и озерных судов. Поэтому осушительные системы снабжают специальными емкостями (цистернами) для сбора подсланевых вод. Из этих цистерн загрязненная нефтепродуктами вода передается в береговые или плавучие станции для очистки.

Чтобы количество нефтезагрязненных вод было наименьшим, необходим раздельный сбор воды из условно чистых и загрязненных стоков. При этом в местах возможных утечек топлива и масла следует устанавливать поддоны, отвод от которых осуществлять в специальные сливные цистерны (сбора утечного топлива), а также устраивать специальные выгородки в корпусе под двигателями, компрессорами, осушаемые периодически по мере их заполнения.

С целью очистки  подсланевых вод от нефтепродуктов многие суда оборудуют специальными очистительными установками. Содержание нефтепродуктов в откачиваемых за борт водах не должно превышать 10 мг/л.

Для перекачивания  подсланевых вод в сборную цистерну может быть использован один из осушительных насосов. В данном случае арматура, допускающая откачивание воды за борт этим насосом, должна пломбироваться.

Чтобы обеспечить наиболее полное осушение отсеков, приемники  осушительных труб следует располагать  как можно ниже (ближе к обшивке корпуса) и в местах наилучшего стока воды.

Система должна исключать возможность попадания  воды из-за борта внутрь судна, а  также из одного непроницаемого отсека в другой, Осушение каждого отсека должно быть независимо от осушения других. Для этого на приемном трубопроводе осушительной системы размещают клапанные коробки и клапаны невозвратно-запорного типа. Чтобы предотвратить попадание посторонних предметов под клапаны арматуры и в насосы, на концах осушительных отростков монтируют приемные сетки. В машинных отделениях вместо сеток применяют грязевые коробки.

      б) Балластная система

Данная система  служит для придания судну необходимых  мореходных и эксплуатационных качеств изменением осадки, крена и дифферента. Балластными системами, используемыми для изменения осадки, оборудуют суда смешанного плавания (река — море). Прием балласта (перед выходом в море) приводит к увеличению осадки, что в свою очередь повышает остойчивость судна и снижает ветровую нагрузку, улучшая управляемость. Балластировку на буксирных судах применяют также в целях сохранения наивыгоднейшей (расчетной) осадки, изменяющейся по мере расхода запасов топлива, и обеспечения работы движителя с максимальным к. п. д. Балластной системой оборудуют нефтеналивные суда.