Спосіб визначення ефективної потужності головного суднового двигуна

Власники патенту UA 2259544:

Винахід відноситься до вимірювальної техніки та може бути використане для експлуатаційного контролю ефективної потужності головних суднових двигунів. Спосіб здійснюють за допомогою вимірювання кутової швидкості валу двигуна за постійної швидкості судна. Відключають подачу палива в двигун і протягом 1-10 с вимірюють кутову швидкість і кутове гальмування валу двигуна, а ефективну потужність розраховують за формулою. Технічний результат - спосіб дозволяє оперативніше і точно визначити ефективну потужність двигуна в процесі здачі судна і під час експлуатації. 1 іл.

Винахід відноситься до вимірювальної техніки та може бути використане для експлуатаційного контролю ефективної потужності головних суднових двигунів.

Відомий спосіб для вимірювання ефективної потужності головного суднового двигуна, заснований на вимірі кута скручування гребного валу (див. Одинець С.С., Топілін Г.Є. Засоби вимірювання крутного моменту, вид. Машинобудування, 1977; Биске Е.Ф., Колосова Н .Н. Деякі відомості щодо зарубіжних моментомірів, що застосовуються в транспортному двигунобудуванні, «Метрологія» (1975 № 11, с.36-44). Цей спосіб прийнято за прототип. Відомий спосіб здійснюється наступним чином. Вимірюють при постійній швидкості судна кут скручування валу на певній базі та частоту обертання валу. Після чого визначають ефективну потужність за формулою

де G – модуль зсуву сталі;

А – показання індикатора торсіометра (кут скручування валу);

n – частота обертання валу.

Для визначення модуля зсуву стали необхідно тарувати вал, навіщо іноді доводиться відправляти вал завод. Поряд із цим модуль зсуву сталі в процесі експлуатації змінюється, що призводить до похибкивизначення ефективної потужності

У зв'язку з тим що цей спосіб дуже складний і має велику трудомісткість, його використовують тільки для головного судна при здавачах.

Оскільки в процесі експлуатації відбувається погіршення характеристик двигуна, що позначається на величині ефективної потужності необхідно контролювати ефективну потужність двигуна в процесі експлуатації.

Технічна задача, розв'язувана пропонованим винаходом, полягає у створенні способу, який дозволив би оперативно і точно, без застосування великих витрат часу визначити ефективну потужність не тільки в процесі здачі судна, але і в експлуатації на кожному судні.

Пропонований винахід спрямовано на спрощення контролю та збільшення його точності.

Так само як і у відомому рішенні визначення ефективної потужності головного суднового двигуна здійснюють за допомогою вимірювання кутової швидкості валу двигуна при постійній швидкості судна.

Відмінність пропонованого рішення від прототипу полягає в тому, що відключають подачу палива в двигун і протягом 1-10 с вимірюють кутову швидкість ω і кутове гальмування валу, а ефективну потужність розраховують за формулою

де J - наведений момент інерції мас, що рухаються (постійний для конкретного судна).

Необхідний результат досягається тим, що внаслідок великої інерційності корпусу судна порівняно з інерційністю мас, що обертаються, пов'язаних з валопроводом, швидкість судна при відключенні подачі палива залишається практично незмінною протягом 1-10 с в залежності від типу установки.

Саме ця обставина дає можливість однозначно визначати гальмування валу, незалежно від навантаження, оскільки надлишок моменту гвинта (опіру) над моментом двигуна припостійних швидкостях судна постійні і, отже, постійно змінюється частота обертання валу (тобто гальмування).

Для вимірювання кутової швидкості і кутового гальмування d/dt можуть бути використані будь-які сигнали, наприклад, від відбивної стрічки, наклеєної на вал, і сприймаються будь-яким приймачем, наприклад оптичним датчиком. Відбивна стрічка типу «зебра» (в зарубіжній літературі zebra tape) дозволяє отримати кілька десятків імпульсів за один оборот валу, що при швидкості навіть 60 об/хв уможливлює з високою точністю виміряти величини ω і dω/dt за 1-10 сек.

Сутність винаходу пояснюється графіками, зображеними на кресленні.

На кресленні показані ходові характеристики судна: залежність моменту гвинта від частоти обертання валу n (характеристики гвинта) у вантажі 1 і баласті 2, а також залежність моменту гвинта (у вантажі) АА 11 при постійній швидкості судна V1 та ВВ 11 (у баласті) при Постійна швидкість судна V2. Розглянемо зміну моменту гвинта та моменту двигуна при русі судна з постійною швидкістю в перші 1-10 с після відключення подачі палива в двигун для різного завантаження судна (точки А і В на залежностях 1 і 2).

Момент двигуна змінюється по лініях АА 1 і ВР 1 момент гвинта - по лініях АА 11 і ВР 11 відповідно. Надлишок моменту гвинта над моментом двигуна визначається відповідно площею АА 1 А 11 і ВВ 1 11 . Як видно на кресленні, надлишок моменту гвинта над моментом двигуна при відключенні подачі палива в точках А і В однакові і, отже, однакові кутові гальмування в цих точках і, отже, якщо вимірювати кутове гальмування при постійній швидкості, воно однозначно визначатиме момент гвинта і відповідно, момент двигуна при встановленому режимі і, отже, ефективну потужністьдвигуна.

Спосіб здійснюється наступним чином.

Відключають подачу палива в двигун і вимірюють і d / dt, протягом 1-10 сек.

Внаслідок великої інерційності корпусу судна порівняно з інерційністю мас, що обертаються, пов'язаних з валопроводом, швидкість судна при відключенні подачі палива залишається практично незмінною протягом 1-10 с в залежності від типу установки. Тому саме на початковій ділянці перехідного процесу за допомогою тахографа, наприклад, СКАН-тахографа, вимірюють кутове гальмування та кутову швидкість.

Знаючи наведений момент інерції рухомих мас для даного судна, знаходять ефективну потужність Ne за формулою

де J - наведений момент інерції мас, що рухаються;

ω - кутова швидкість;

dω/dt – кутове гальмування гребного валу.

Спосіб визначення ефективної потужності головного суднового двигуна за допомогою вимірювання кутової швидкості валу двигуна при постійній швидкості судна, що відрізняється тим, що відключають подачу палива в двигун і протягом 1-10 с вимірюють кутову швидкість ω і гальмування гальмування dω/dt валу двигуна, а ефективну потужність двигуна Ne визначають за формулою

де J - наведений момент інерції мас, що рухаються (постійний для конкретного судна).

---