WIADOMOŚCI OGÓLNE
1. POJĘCIE I CECHY SIŁOWNI OKRĘTOWEJ
Ogólnie siłownię statku stanowią zespoły maszyn i urządzeń wraz z łączącymi je rurociągami i armaturą, aparaturą sterowania i zabezpieczeń oraz aparaturą kontrolno-pomiarową. Zespoły te służą do zamiany części energii chemicznej lub jądrowej, zawartej w paliwie) na inne jej postacie (energia mechaniczna, elektryczna, energia w postaci ciepła i sprężonych płynów).
Potocznie pod pojęciem siłowni okrętowej rozumiemy wydzieloną wodoszczelną część kadłuba, w której znajdują się silnik lub silniki napędu głównego, elektrownia statku, urządzenia i maszyny pomocnicze niezbędne do zapewnienia prawidłowej pracy silników napędu głównego, ruchu statku, zasilania urządzeń sterowych nawigacyjnych, ratunkowych, dźwigowych) cumowniczych i innych, zapewnienie działania różnych instalacji okrętowych, a także zapewnienia potrzeb bytowych załogi i ewentualnych pasażerów.
· Zdecydowana większość wyposażenia maszynowego statku znajduje się w siłowni. Tylko stosunkowo nieliczne urządzenia i mechanizmy, jak np. maszyna sterowa, wciągarki pokładowe (windy) dźwignice, żurawie ładunkowe (dźwigi), awaryjny zespół prądotwórczy, ewentualnie chłodnia oraz urządzenia klimatyzacyjne, mieszczą się poza siłownią.
· Na statkach towarowych siłownia mieści się zazwyczaj w jednym przedziale wodoszczelnym.
· Zasadniczą częścią siłowni jest główny układ napędowy, który dostarcza energii zapewniającej ruch statku. Pozostałe układy energetyczne występujące w siłowni nazywamy pomocniczymi. Ich zadaniem jest dostarczenie energii koniecznej dla pracy urządzeń i mechanizmów obsługujących główny układ napędowy, a także dla wszystkich innych urządzeń i odbiorników energii na statku.
· W przedziale siłowni wyodrębnia się oddzielne pomieszczenia, w których instaluje się grupy urządzeń o określonym przeznaczeniu, np. przedział centrali manewrowo-kontrolnej (CMK), przedział zespołów prądotwórczych (elektrownia statku), urządzenia oczyszczające paliwo i oleje smarowe, tzw. przedział wirówek.
· Na zbiornikowcach w oddzielnym pomieszczeniu wodoszczelnym grupuje się pompy ładunkowe tworząc przedział pompowy tzw. pompownie.
Wyodrębnianie grup urządzeń i mechanizmów w oddzielnych pomieszczeniach w siłowni ma na celu większe bezpieczeństwo (np. przeciw. pożarowe).
W skład głównego układu napędowego statku wchodzą następujące mechanizmy i urządzenia, także zwane głównymi:
1. silniki główne (wysokoprężne tłokowe spalinowe) turbiny parowe, turbozespoły spalinowe,
2. urządzenia zapewniające realizację obiegu termodynamicznego silników głównych, (np. w przypadku turbin parowych kotły główne bądź reaktory jądrowe, skraplacze główne),
3. sprzęgła (włączanie i wyłączanie napędu linii wałów oraz ewentualna zmiana kierunku ich obrotów),
4. przekładnia (redukcja prędkości obrotowej) napędu głównego.
5. linie wałów (przekazywanie energii silników głównych do pędników okrętowych),
6. pędniki (śruby okrętowe),
7. urządzenia sterowania i kontroli pracy głównego układu napędowego
Jeżeli napęd główny zapewnia silnik wolnoobrotowy, wtedy z reguły napęd śruby jest bezpośredni, a cały układ napędowy przeważnie ogranicza się do jednego zespołu napędowego zamontowanego w płaszczyźnie symetrii statku. Występuje tylko jedna śruba napędowa, a jej obroty są identyczne jak obroty silnika
głównego.
We współczesnych siłowniach statków towarowych w ogromnej większości (ok.70%) jest stosowany napęd bezpośredni wysokoprężnymi tłokowymi silnikami wolnoobrotowymi. Stosowany jest na statkach różnych typów, różnego przeznaczenia i wielkości, począwszy od małych jednostek ok. 1500 ton nośności, do największych rzędu kilkuset tysięcy ton nośności. Są to doładowane, dwusuwowe silniki nawrotne (rewersyjne), rzędowe, o liczbach cylindrów od 4 do 12. Z reguły wbudowane są w nich łożyska oporowe.
Siłownie z napędem głównym wolnoobrotowymi tłokowymi silnikami (napęd śrub okrętowych bezpośredni), o nominalnych prędkościach obrotowych od ok. 60 do ok. 200 obr/min są współcześnie najczęściej stosowane.
· osiągają najwyższe z możliwych sprawności ogólnych,
· przystosowane są do spalania najtańszego paliwa, oleju napędowego ciężkiego,
· prostota konstrukcji i eksploatacji oraz duża żywotność i niezawodność silników, a tym samym i całego napędu,
· moce wolnoobrotowych tłokowych silników spalinowych napędu głównego sięgają obecnie do ok. 70000 kW,
· wadą tego rodzaju napędu są duże ciężary i objętości (najwyższe wskaźniki masowe i objętościowe),
· wysoko znajdujący się środek ciężkości silnika, co w przypadku mniejszych statków może stwarzać kłopoty ze statecznością
· stosunkowo duży koszt budowy siłowni wynikający z konieczności demontażu i ponownego montażu silnika na statku podczas budowy,
· konieczność budowy wysokiej siłowni, jako że silnik wolnoobrotowy jest wysoki.
Jeśli napęd główny stanowi silnik, względnie silniki średnioobrotowe, wtedy w przypadku dużych statków towarowych napęd śruby (śrub) zawsze jest pośredni poprzez przekładnie redukujące wielkość obrotów.
Są to średnioobrotowe, doładowane, wysokoprężne silniki spalinowe, przeważnie czterosuwowe o prędkościach obrotowych od około 400 do ok. 600, a nawet do 1000 obr/min, z możliwością spalania oleju ciężkiego.
Stosowane są silniki rzędowe lub widlaste, a liczba cylindrów wynosi od 6 do 24. Ich masy jednostkowe mieszczą się w granicach 8-30 kg/kW. Jedną śrubę poprzez przekładnię napędzają l, 2, 3 lub nawet 4 silniki.
Rys: Napęd główny statku pośredni: A - z przekładnią mechaniczną, B - z przekładnią elektryczną,
l - silnik główny (średnio lub szybkoobrotowy), 2 - przekładnia mechaniczna z łożyskiem oporowym, 3 - sprzęgło rozłączne, podatne, 4 - prądnica; 5 - silnik elektryczny napędu głównego, 6 - przekładnia redukcyjna (mechaniczna z łożyskiem oporowym)
Pomiędzy silnikami a przekładnią mechaniczną instaluje się sprzęgła elastyczne by chronić przekładnię mechaniczną przed szybkim zużywaniem się wskutek nierówności momentu obrotowego tłokowych silników spalinowych.
Jeśli silników jest więcej niż jeden, wtedy sprzęgło musi być równocześnie rozłączne, by umożliwić wyłączanie z pracy poszczególnych silników w razie mniejszego obciążenia śruby, czy też w razie awarii któregoś z nich.
Zmiana kierunku prędkości obrotową śruby przy tego rodzaju napędzie jest realizowana dla mniejszych mocy przeważnie przez zastosowanie przekładni nawrotnej (rewersyjnej) a dokładniej rozłączno-nawrotnej, tzn. z możliwością odłączania (wysprzęglania) napędu śruby, a następnie uruchomienia jej obrotów w kierunku przeciwnym, przy niezmiennie pracujących silnikach ciągle w jednym kierunku (silniki nienawrotne).
W razie silników dużej mocy także stosuje się silniki nienawrotne i śruby nastawne. Ale niekiedy bywa, że stosowane są nawrotne w przypadku śrub o skoku ustalonym (stałym). Wtedy, jeśli na przekładnię pracuje więcej niż jeden silnik, konieczne jest zabezpieczenie gwarantujące prędkość obrotową w tym samym kierunku wszystkich silników zasprzęglonych. Wówczas manewr przejścia na obroty przeciwne jest realizowany poprzez odłączenie silników od przekładni i przesterowanie ich na ruch obrotowy w odwrotnym kierunku. Specjalne urządzenie blokujące pozwala na włączenie ponowne do napędu tylko silników odpowiednio przesterowanych.
Jeśli jest stosowana przekładnia elektryczna, zmiana kierunku obrotów Śruby realizowana jest na drodze elektrycznej.
Obecnie napęd pośredni silnikami średnioobrotowymi stanowi ok. 25% mocy napędu wszystkich statków. Procentowy spadek w latach osiemdziesiątych liczby nowo budowanych statków z tego rodzaju napędem wynika m.in. z faktu późniejszego przystosowania silników średnioobrotowych do pracy na oleju napędowym ciężkim.
wraz z łożyskiem oporowym; 6 - osłona pochłaniająca promieniowanie
9. Ze względu na czynnik roboczy siłownie dzielimy na:
· Siłownie parowe, czynnik roboczy - para wodna, wytwarzana jest w kotłach siłowni konwencjonalnych czy też w wytwornicach pary siłowni jądrowych. Mając podwyższone ciśnienie i temperaturę para rozpręża się w turbinach parowych, pośrednio dając napęd statku
...
marcin0732