Буксировка

Транспортные суда иногда оказываются в таком положении, когда им приходится буксировать другое судно или иной объект. Для одних судов это редкие эпизоды, другие занимаются этим регулярно.
Во время буксировки главный дизель требует неослабного внимания, так как условия его работы таковы, что он все время находится на грани тепловой и механической перегрузок. Это объясняется не только большим сопротивлением движению судна, но и необходимостью обеспечить максимально возможную мощность дизеля при сохранении надежности его работы.
С. В. Камкин и Г. А. Давыдов провели обстоятельные исследования работы главных дизелей MAHK7Z78/140A и Зуль-цер 9SD72 в условиях буксировки с целью выяснения, в какой степени неизменное положение топливной рукоятки обеспечивает надежную работу дизеля при длительной его эксплуатации на новом режиме.
Авторы критически рассмотрели некоторые рекомендации по оценке механической и тепловой напряженности дизеля. Так, давление сжатия рс не признается параметром, ограничивающим механическую напряженность кормового конца коленчатого вала и теплонапряженность дизеля, так как не позволяет оценивать механическую напряженность элементов движения и остова дизеля. Справедливо также отмечается, что эта величина не относится к числу параметров, замеряемых при эксплуатации дизеля.
Также нельзя руководствоваться и температурой отходящих газов даже как косвенным критерием теплонапряженности деталей ЦПГ.
Выше было показано, что при переходе дизеля на режимы работы с повышенным сопротивлением движению судна температура отходящих газов падает. Опуская наблюдения авторов об изменении теплотехнических данных дизелей, работающих в условиях буксировки, ограничимся тем, что полученные ими закономерности присущи, хотя и в меньшей степени, режимам работы дизеля при обросшем корпусе судна.
Механическая напряженность деталей дизеля определяется значениями давлений рг и pi. Для малооборотных главных дизелей эти параметры определяют по индикаторным диаграммам, и поддержание их в допускаемых инструкцией пределах является достаточной гарантией предохранения дизелей от механических перегрузок. Однако следует иметь в виду, что при буксировке в результате повышения давления рг и снижения частоты вращения ухудшаются динамические показатели рабочего цикла дизеля: уменьшается величина рс увеличивается степень повышения давления X и скорость повышения давления Ар/Аф, вследствие чего жесткость работы дизеля и механическая напряженность его деталей также увеличиваются.
Для конкретного примера с дизелем МАН K7Z78/140A переход от режима свободного хода на буксировочный, при неизменном положении топливной рукоятки, увеличивает механическую напряженность деталей движения на 13%.
При падении частоты вращения и увеличении давления pt значительно возрастает степень неравномерности вращения коленчатого вала, что приводит к увеличению амплитуды колебаний напряжений на валу. Для того же примера она увеличилась на 44%.
Но основное, за чем следует наблюдать механикам, это тепловая напряженность деталей ЦПГ, так как она определяет надежность дизеля. Ранее уже пояснялось, что унос тепла с отходящими газами для каждого дизеля находится в прямой зависимости от частоты вращения, при ее увеличении число циклов в единицу времени и температура газов увеличиваются. При падении частоты вращения и неизменном положении топливной рукоятки наблюдается обратное явление.
Тепло же, передаваемое от газов к стенкам, зависит в основном от давления pi и мало зависит от скоростного режима. Поэтому получается перераспределение тепла отходящих газов: количество тепла, уносимое газами, уменьшается, а количество тепла, воспринимаемое стенками втулки, поршня и крышки, увеличивается.

Рис. 53. Изменение температуры в полости уплотнений цилиндровой втулки дизеля МАИ K7Z78/140A
На рис. 53 показано изменение температуры в полости уплотнений цилиндровой втулки дизеля K7Z78/140A в результате перехода от режима свободного хода (кривая /) на буксировочный режим (кривая 2) при неизменном положении топливной рукоятки. Показан частный случай, так как полость уплотнений цилиндровой втулки у этого дизеля является наиболее неблагополучным районом. У других дизелей таким районом может оказаться периферийная часть днища поршня или верхняя часть втулки. Авторы отмечают, что у рассматриваемого дизеля даже на режимах полного хода при положении топливной рукоятки на делениях 94,5 и 113 об/мин температура в поясе уплотнений никогда не достигала величин, показанных на графике.
Так как при снижении частоты вращения падает и давление продувочного воздуха, то уменьшается количество тепла, отводимого из района окон с продувочным воздухом, что ведет к резкому повышению температуры этих частей втулки. Повышение температуры вызывает деформацию втулки, в результате чего ухудшаются условия работы поршневых колец и их смазка, в цилиндре возникают стуки и в дальнейшем перемычки окон вырабатываются ступенькой.
Дизель МАН K7Z78/140A является не единственным, который не имеет охлаждения перемычек окон, большинство дизелей, построенных до середины 60-х годов, такого охлаждения не имеет. Да и в тех случаях, когда перемычки окон имеют охлаждение, условия отвода тепла от них при тепловой перегрузке ухудшаются,-и известны случаи, когда ступенькой вырабатывались охлаждаемые перемычки.
При современных измерительных и контролирующих аппаратах, которыми снабжены судовые дизели, получить непосредственные данные о температурном состоянии деталей ЦПГ невозможно. Для получения таких данных в рейс идет группа испытателей со специальными лабораторными приборами.
Механикам же следует руководствоваться данными, полученными из индикаторных диаграмм, т. е. величинами давлений pz, рс, pi- В случае достижения предельного значения давления Pi цикловую подачу топлива нужно, безусловно, снижать. То же самое нужно делать и в случае повышения давления pz до номинального или заданного инструкцией значения. Если давление pG упало на значительную величину, допустим на 4—5 кгс/см2, подачу топлива необходимо снижать даже при заданном давлений pi.
При падении давления рс уменьшается коэффициент а, а к чему это приводит, мы уже рассматривали.