СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОЙ МОЩНОСТИ ГЛАВНОГО СУДОВОГО ДВИГАТЕЛЯ Российский патент 2005 года по МПК G01L3/24 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для эксплуатационного контроля эффективной мощности главных судовых двигателей.

Эффективная мощность является одним из параметров, по которым судят о состоянии двигателя, наравне с давлением масла в главной магистрали, удельным расходом топлива и содержанием окиси углерода в отработавших газах (см., например, ГОСТ 23435-79).

Известен способ для измерения эффективной мощности главного судового двигателя, основанный на измерении угла скручивания гребного вала (см. Одинец С.С., Топилин Г.Е. Средства измерения крутящего момента, изд. Машиностроение, 1977; Биске Е.Ф., Колосова Н.Н. Некоторые сведения по зарубежным моментомерам, применяемым в транспортном двигателестроении, «Метрология». 1975, №11, с.36-44). Этот способ принят за прототип. Известный способ осуществляется следующим образом. Измеряют при постоянной скорости судна угол скручивания вала на определенной базе и частоту вращения вала. После чего определяют эффективную мощность по формуле

N=G×A×n

где G - модуль сдвига стали;

А - показание индикатора торсиометра (угол скручивания вала);

n - частота вращения вала.

Для определения модуля сдвига стали необходимо тарировать вал, для чего иногда приходится отправлять вал на завод. Наряду с этим модуль сдвига стали в процессе эксплуатации меняется, что приводит к погрешности определения эффективной мощности.

В связи с тем что этот способ очень сложен и обладает большой трудоемкостью, его используют только для головного судна при сдаточных испытаниях.

Поскольку в процессе эксплуатации происходит ухудшение характеристик двигателя, которое сказывается на величине эффективной мощности, необходимо контролировать эффективную мощность двигателя в процессе эксплуатации.

Техническая задача, решаемая предлагаемым изобретением, состоит в создании способа, который позволил бы оперативно и точно, без применения больших затрат времени определить эффективную мощность не только в процессе сдачи судна, но и в эксплуатации на каждом судне.

Предлагаемое изобретение направлено на упрощение контроля и увеличение его точности.

Так же как и в известном решении, определение эффективной мощности главного судового двигателя осуществляют с помощью измерения угловой скорости вала двигателя при постоянной скорости судна.

Отличие предлагаемого решения от прототипа состоит в том, что отключают подачу топлива в двигатель и в течение 1-10 сек измеряют угловую скорость ω и угловое торможение вала , а эффективную мощность рассчитывают по формуле

N_E=J×ωdω/dt/,

где J - приведенный момент инерции движущихся масс (постоянный для конкретного судна).

Необходимый результат достигается тем, что вследствие большой инерционности корпуса судна по сравнению с инерционностью вращающихся масс, связанных с валопроводом, скорость судна при отключении подачи топлива остается практически неизменной в течение 1-10 сек в зависимости от типа установки.

Именно это обстоятельство дает возможность однозначно определять торможение вала, независимо от нагрузки, поскольку избыток момента винта (сопротивления) над моментом двигателя при постоянных скоростях судна постоянны и, следовательно, постоянно изменение частоты вращения вала (т.е. торможение).

Для измерения угловой скорости ω и углового торможения dω/dt могут быть использованы любые сигналы, например, от отражательной ленты, наклеенной на вал, и воспринимаемые любым приемником, например оптическим датчиком. Отражательная лента типа «зебра» (в зарубежной литературе zebra tape) позволяет получить несколько десятков импульсов за один оборот вала, что при скорости даже 60 об/мин делает возможным с высокой точностью измерить величины ω и dω/dt за 1-10 сек.

Сущность изобретения поясняется графиками, изображенными на чертеже.

На чертеже показаны ходовые характеристики судна: зависимость момента винта от частоты вращения вала n (характеристики винта) в грузе 1 и балласте 2, а также зависимость момента винта (в грузе) АА¹¹ при постоянной скорости судна V₁ и ВВ¹¹ (в баласте) при постоянной скорости судна V₂. Рассмотрим изменение момента винта и момента двигателя при движении судна с постоянной скоростью в первые 1-10 сек после отключения подачи топлива в двигатель для различной загрузки судна (точки А и В на зависимостях 1 и 2).

Момент двигателя изменяется по линиям АА¹ и ВВ¹, момент винта - по линиям АА¹¹ и ВВ¹¹ соответственно. Избыток момента винта над моментом двигателя определяется соответственно площадью АА¹А¹¹ и ВВ¹В¹¹. Как видно на чертеже, избыток момента винта над моментом двигателя при отключении подачи топлива в точках А и В одинаковы и, следовательно, одинаковы угловые торможения в этих точках и, значит, если измерять угловое торможение при постоянной скорости, оно будет однозначно определять момент винта и, соответственно, момент двигателя при установившемся режиме и, значит, эффективную мощность двигателя.

Способ осуществляется следующим образом.

Отключают подачу топлива в двигатель и измеряют ω и dω/dt, в течение 1-10 сек.

Вследствие большой инерционности корпуса судна по сравнению с инерционностью вращающихся масс, связанных с валопроводом, скорость судна при отключении подачи топлива остается практически неизменной в течение 1-10 сек в зависимости от типа установки. Поэтому именно на начальном участке переходного процесса с помощью тахографа, например СКАН-тахографа, измеряют угловое торможение и угловую скорость.

Зная приведенный момент инерции движущихся масс для данного судна, находят эффективную мощность Ne по формуле

Ne=Jωdω/dt,

где J - приведенный момент инерции движущихся масс;

ω - угловая скорость;

dω/dt - угловое торможение гребного вала.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для эксплуатационного контроля эффективной мощности главных судовых двигателей. Способ осуществляют с помощью измерения угловой скорости вала двигателя при постоянной скорости судна. Отключают подачу топлива в двигатель и в течение 1-10 сек измеряют угловую скорость и угловое торможение вала двигателя, а эффективную мощность рассчитывают по формуле. Технический результат - способ позволяет более оперативно и точно определить эффективную мощность двигателя в процессе сдачи судна и во время эксплуатации. 1 ил.

Способ определения эффективной мощности главного судового двигателя с помощью измерения угловой скорости вала двигателя при постоянной скорости судна, отличающийся тем, что отключают подачу топлива в двигатель и в течение 1-10 с измеряют угловую скорость ω и угловое торможение dω/dt вала двигателя, а эффективную мощность двигателя Ne определяют по формуле

Ne=J·ω·dω/dt,

где J - приведенный момент инерции движущихся масс (постоянный для конкретного судна).