СУДОВАЯ ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ УСТАНОВКА Российский патент 2006 года по МПК B63H21/16 

Изобретение относится к судостроению, в частности к судовым энергетическим установкам, содержащим газотурбинный двигатель.

Известна судовая энергетическая установка (см. Николаев В.А. Турбогенераторы судовых электростанций. - Л.: Судопромизд, 1950, с.225-230), которая содержит газотурбинный двигатель, соединенный с генератором через планетарный редуктор, причем вал ГТД соединен с центральной шестерней планетарного редуктора (ПЛР), водило ПЛР соединено с валом генератора, а эпицикл неподвижно закреплен на корпусе редуктора. ГТД снабжен системой регулирования, обеспечивающей постоянство частот вращения приводного двигателя.

В описанной установке ПЛР имеет значительное передаточное отношение и крутящий момент, что повышает массогабаритные характеристики (МГХ) и снижает надежность установки.

Также из уровня техники известна энергетическая установка (Заявка ФРГ N 3032587, кл. Н 02 К 7/116, 1982), содержащая кинематически связанные между собой приводной двигатель и электрогенератор, включающий в себя статор и ротор, и планетарный редуктор, включающий в себя центральную и венечную шестерни, а также водило с планетарными шестернями.

Статор электрогенератора (ЭГ) в известной установке выполнен неподвижным и вращающийся ротор выполнен полым, внутри которого расположен ПЛР, а редуктор установлен на высокочастотных амортизаторах. В ЭУ амортизаторы достаточно эффективно снижают высокочастотную вибрацию редуктора и малоэффективно - низкочастотную, что повышает виброактивность ЭУ.

Из уровня техники также известна судовая энергетическая установка, содержащая кинематически связанные между собой приводной двигатель и электрогенератор, включающий в себя статор и ротор, и планетарный редуктор, включающий центральную и венечную шестерни, а также водило с планетарными шестернями, отличающаяся тем, что с целью снижения виброакустических характеристик статор электрогенератора выполнен с возможностью вращения и кинематически связан с приводным двигателем, а центральная шестерня закреплена в корпусе планетарного редуктора, причем венечная шестерня связана с упомянутым статором, а водило с ротором электрогенератора (см. RU 2070528 С1, 20.12.1996, В 63 Н 21/16).

Известно оборудование для газотурбинной установки, содержащее систему очистки воздуха от солей морской воды (см. GB 2136313, 19.09.1984, В 01 D 45/08). Система включает установленные по ходу воздуха три ступени очистки, из которых первая и третья ступени - жалюзийные сепараторы, а вторая ступень - установленный между ними с возможностью выема фильтр-коагулятор. При этом сепараторы состоят из вертикально установленных зигзагообразных в сечении профилей с влагоулавливающими элементами, а фильтр-коагулятор выполнен в виде полотна из синтетического волокна, установленного в вертикальном каркасе, обеспечивающем зигзагообразность полотна и расположенном перпендикулярно относительно продольной оси системы. Кроме того, нижняя часть системы снабжена устройством отвода отделенной от воздуха влаги.

Эта система для обеспечения достаточно высокой эффективности очистки воздуха от солей морской воды требует большое количество влагоулавливающих элементов по ходу воздуха, что повышает аэродинамическое сопротивление системы. Повышение аэродинамического сопротивления тракта приема воздуха газотурбинного двигателя, включающего систему очистки воздуха, приводит к снижению его мощности относительно номинальной (ок. 2%/1000 Па), что особенно существенно при увеличении загрязнения фильтра-коагулятора. Кроме того, изготовление таких профилей является достаточно сложным и затратным по материало- и трудоемкости.

Указанное повышение аэродинамического сопротивления системы может быть уменьшено за счет снижения скорости очищаемого воздуха, однако это приводит к увеличению габаритных размеров системы и снижению ее эффективности очистки на пониженных относительно номинальной мощностях работы двигателя из-за уменьшения линейной скорости воздуха ниже диапазона оптимальных скоростей.

Кроме того, при исполнении фильтра-коагулятора в симметричном зигзагообразном виде при наклонном относительно продольной оси системы направлении движения воздуха из выходной части сепаратора первой ступени не обеспечивается равномерное по всей площади полотна использование его толщины, что обусловливает снижение эффективности использования полотна фильтра-коагулятора.

Задача, на решение которой направленно изобретение, состоит в повышении экономичности работы энергетической установки на всех режимах хода судна за счет устранения недостатков в очистке воздуха от солей морской воды, присущих известным системам, снижении материалоемкости и упрощении формы элементов и технологии изготовления фильтров-сепараторов, формы складок фильтра-коагулятора и улучшении согласованности его работы с фильтрами-сепараторами первой и третьей ступеней очистки.

Поставленная задача решается за счет того, что согласно изобретению судовая энергетическая установка содержит главный газотурбинный агрегат с, по крайней мере, двумя газотурбинными двигателями, сообщенными с расположенными с обоих бортов валопроводами и движителями, и с системой подачи воздуха и отвода выхлопных газов, причем система подачи воздуха содержит устройство очистки воздуха от влаги и солей морской воды, включающее, по крайней мере, три ступени очистки подаваемого к каждому двигателю воздуха, в том числе складчатый фильтр-коагулятор из воздухопроницаемого материала, развернутый в направлении, пересекающем поток воздуха, подаваемого к двигателю, и расположенные перед и за ним по ходу подачи воздуха жалюзийные фильтры-сепараторы, состоящие из ориентированных продольной осью сверху вниз и поперечной осью в направлении движения подаваемого воздуха пластинчатых элементов в виде лопаток, каждая из которых снабжена на выходном торце правосторонним или левосторонним влагоулавливающим отгибом, при этом лопатки установлены по толщине фильтра-сепаратора не менее чем двумя рядами у условной средней продольной плоскости фильтра-коагулятора с чередованием лопаток с правосторонними и левосторонними желобами от ряда к ряду по ходу подачи воздуха, при этом шаг лопаток в каждом ряду в пределах фильтра-сепаратора равен или кратен шагу складки фильтра-коагулятора, входные участки лопаток последующего ряда заведены в зазоры между выходными участками лопаток предыдущего ряда, а влагоулавливающие отгибы ряда лопаток, расположенных непосредственно перед фильтром-коагулятором, размещены преимущественно у обращенных к ним вершин складок фильтра-коагулятора.

Главный газотурбинный агрегат может включать маршевую и форсажные части, при этом маршевая часть включает, по крайней мере, два маршевых газотурбинных двигателя соответственно левого и правого борта, сообщенных с валопроводами и движителями, и два маршевых двухскоростных редуктора также левого и правого борта и маршевую приставку, обеспечивающую возможность работы любым из маршевых двигателей на валопроводы обоих бортов, а форсажная часть включает, по крайней мере, два форсажных двигателя и два форсажных, предпочтительно односкоростных редуктора соответственно левого и правого борта.

Направление вращения валопроводов левого и правого борта может быть принято противоположным друг другу, предпочтительно правого борта по часовой, левого - против часовой стрелки, при этом главный газотурбинный агрегат может быть выполнен предпочтительно реверсивным с возможностью одновременного реверсирования при любом числе работающих газотурбинных двигателей.

Главный газотурбинный агрегат может быть снабжен системой автоматического управления контроля работы и защиты, обеспечивающей запуск каждого двигателя с автоматическим выходом на холостой ход, выход на режим, остановку, холодную прокрутку, переход с режима на режим, автоматическое переключение скоростей, по крайней мере, в маршевых редукторах, подключение каждого газотрубного двигателя к нагрузке и отключение от нее, автоматические переключения реверсивных устройств с выдачей сигнала о положении реверсивных органов, подключение и отключение маршевых редукторов, автоматическую защиту главного газотурбинного агрегата и выдачу сигналов аварийно-предупредительной сигнализации при достижении предельно допустимых значений параметров в виде обобщенного сигнала срабатывания защиты и сигналов, указывающих сработавшую защиту.

Каждый газотурбинный двигатель может быть снабжен приемным патрубком и установлен на амортизирующих опорах в машинном отделении судна параллельно диаметральной плоскости судна, а система подачи воздуха главного газотурбинного агрегата может включать корпусную шахту, установленную в машинном отделении судна и снабженную входной частью и выходным патрубком, причем входная часть шахты расположена на доминирующей высоте относительно надстройки судна, а между выходным патрубком шахты и приемными патрубком каждого газотурбинного двигателя, ориентированным на поперечную переборку машинного отделения, на которой закреплена корпусная шахта, установлено устройство присоединения к газотурбинному двигателю, содержащее упругий элемент, преимущественно резиновую диафрагму.

Система отвода выхлопных газов может быть выполнена в виде трубопровода или трубопроводов из жаропрочного металла и снабжена тепловой изоляцией и элементами компенсации температурных перемещений преимущественно в виде сильфонов, а также опорами и пружинными подвесками, концы которых жестко закреплены на конструкциях корпуса судна.

Лопатки фильтра-сепаратора могут быть выполнены в поперечном сечении, по крайней мере, на участке до влагоулавливающего отгиба пологоизогнутыми с кривизной одного знака и средним радиусом кривизны не менее ширины пластинчатого элемента - лопатки.

Лопатки фильтра-сепаратора могут быть выполнены в поперечном сечении ломаной конфигурации с огибающей, по крайней мере, на участке до влагоулавливающего отгиба, имеющей кривизну одного знака.

Каждая лопатка может быть выполнена из пластины, имеющей в поперечном сечении два таких односторонних изгиба, при которых угол атаки входной части относительно продольной оси системы составляет 17±3°, угол между средней частью и продольной осью системы составляет 8±2°, угол между выходной частью и продольной осью системы составляет 22±6°, а влагоулавливающий отгиб выполнен в виде кармана, обращенного внутрь лопатки, или в виде влагоулавливающего желоба.

Огибающая лопатки может быть выполнена в виде половины профиля, состоящего из дуг двух окружностей, состыкованных по касательной, центры которых расположены на перпендикуляре к касательной, отложенном из точки касания дуг, радиус дуги, соответствующий входной части лопатки, составляет около 25 В_л, выходной - около 5 В_л, где В_л - эквивалентная поперечная ширина лопатки, равная ширине проекции лопатки на условную вертикальную плоскость, нормальную к средней условной плоскости фильтра-коагулятора.

Фильтр-коагулятор может быть выполнен в виде воздухо- и водопроницаемого полотнища, закрепленного на каркасе с образованием преимущественно двухгранных складок.

Смежные грани складок фильтра-коагулятора могут быть выполнены неодинаковой ширины, а складки - ассиметричными относительно вектора входного потока воздуха.

По крайней мере, входные ребра лопаток фильтра-сепаратора в ряду, расположенном непосредственно за фильтром-коагулятором, могут быть сдвинуты вдоль плоскости последнего до размещения кратного их количества напротив выходных вершин складок фильтра-коагулятора.

По крайней мере, входные ребра лопаток фильтра-сепаратора в ряду, расположенном непосредственно за фильтром-коагулятором, могут быть расположены в промежутках между выходными вершинами складок фильтра-коагулятора.

Шаг в рядах лопаток фильтра-сепаратора, расположенного по ходу движения подаваемого воздуха перед фильтром-коагулятором, может быть принят превышающим шаг лопаток в рядах фильтра-сепаратора, расположенных за фильтром-коагулятором.

Шаг в рядах лопаток фильтра-сепаратора, расположенного по ходу движения подаваемого воздуха перед фильтром-коагулятором, может быть принят меньшим шага лопаток в рядах фильтра-сепаратора, расположенных за фильтром-коагулятором.

Число рядов лопаток фильтра-сепаратора, расположенного перед фильтром-коагулятором, может быть принято меньшим, чем число рядов лопаток в фильтре-сепараторе, расположенном по ходу движения воздуха за фильтром-коагулятором.

Число рядов лопаток фильтра-сепаратора, расположенного перед фильтром-коагулятором, может быть принято большим, чем число рядов лопаток в фильтре-сепараторе, расположенном по ходу движения воздуха за фильтром-коагулятором.

Число лопаток во входном ряду фильтра-сепаратора, расположенного перед фильтром-коагулятором, может быть принято меньшим, а шаг - кратно увеличенным по отношению к следующему за ним ряду в направлении движения подаваемого воздуха.

Число лопаток, по крайней мере, в выходном ряду фильтра-сепаратора, расположенного за фильтром-коагулятором, может быть принято меньшим, чем в предшествующем ряду или рядах лопаток этого фильтра-сепаратора по ходу движения подаваемого воздуха, а шаг - преимущественно кратно увеличенным.

В нижней части устройство для очистки воздуха может содержать водоприемный лоток, сообщенный с системой водоотвода.

Лопатки могут быть выполнены штампованными.

Лопатки могут быть выполнены из металла, металлопласта или пластика.

Технический результат, достигаемый изобретением, состоит в повышении экономичности работы судовой энергетической установки на всех режимах хода судна за счет достигнутого улучшения подачи воздуха в газотурбинные двигатели при более оптимальном решении системы очистки воздуха от морских солей, а также за счет повышения технологичности изготовления элементов фильтров-сепараторов при упрощении их формы, более оптимальной увязки со складками фильтра-коагулятора и повышения равномерности распределения по полотну фильтра-коагулятора потоков подаваемого на очистку и затем в двигатель воздуха при меньших потерях мощности двигателя на процессы очистки воздуха.

Приведенные в зависимых пунктах формулы экспериментально выявленные оптимальные интервалы некоторых величин касаются конкретизации формы выполнения элементов изобретения и позволяют получить при любом сочетании признаков в указанных пределах в совокупности с признаками, приведенными в пункте 1 формулы, один и тот же технический результат, обеспечиваемый совокупностью существенных признаков, приведенной в независимом пункте формулы без ограничения объема этой совокупности, и в достаточной степени раскрывает выполнение изобретения.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где:

на фиг.1 общий вид судна типа катера многоцелевого назначения, разрез по диаметральной плоскости;

на фиг.2 - судно типа катера многоцелевого назначения, вид в разрезе на нижнюю палубу;

на фиг.3 - общий вид системы подачи воздуха;

на фиг.4 - разрез по А-А на фиг.3;

на фиг.5 - узел В на фиг.3;

на фиг.6 - узел С на фиг.5;

на фиг.7 - сечение отдельной лопатки.

Судовая энергетическая установка 1 содержит главный газотурбинный агрегат 2 с, по крайней мере, двумя газотурбинными двигателями 3 и 4 и с системой 5 подачи воздуха и системой 6 отвода выхлопных газов.

Система 5 подачи воздуха содержит устройство 7 очистки воздуха от влаги и солей морской воды, включающее, по крайней мере, три ступени очистки подаваемого к каждому двигателю 3 и 4 воздуха, в том числе складчатый фильтр-коагулятор 8 из воздухопроницаемого материала, развернутый в направлении, пересекающем поток воздуха, подаваемого к каждому двигателю 3 и 4, и расположенные перед и за ним по ходу подачи воздуха жалюзийные фильтры-сепараторы 9 и 10, состоящие из ориентированных продольной осью (на чертежах условно не показано) сверху вниз и поперечной осью (на чертежах не показано) в направлении движения подаваемого воздуха пластинчатых элементов в виде лопаток 11.

Каждая лопатка 11 снабжена на выходном торце правосторонним или левосторонним влагоулавливающим желобом 12, выполненным преимущественно в виде соответственно правостороннего или левостороннего отгиба. Лопатки 11 установлены по толщине фильтра-сепаратора 9 и 10 не менее чем двумя рядами у условной средней продольной плоскости (на чертежах условно не показано) фильтра-коагулятора 8 с чередованием лопаток 11 с правосторонними и левосторонними желобами 12 от ряда к ряду по ходу подачи воздуха.

Шаг лопаток 11 в каждом ряду в пределах фильтра-сепаратора 9 и 10 равен или кратен шагу складки 13 фильтра-коагулятора. Входные участки лопаток 11 последующего ряда заведены в зазоры между выходными участками лопаток 11 предыдущего ряда. Влагоулавливающие желобы 12 ряда лопаток 11, расположенных непосредственно перед фильтром-коагулятором 8, размещены преимущественно у обращенных к ним вершин складок 13 фильтра-коагулятора 8.

Главный газотурбинный агрегат 2 включает маршевую и форсажные части, при этом маршевая часть включает, по крайней мере, два маршевых газотурбинных двигателя 3 и 4 соответственно левого 14 и правого 15 борта, сообщенных с валопроводами 16 и движителями 17, и два маршевых двухскоростных редуктора 18 и 19 также левого 14 и правого 15 борта и маршевую приставку (на чертежах условно не показано), обеспечивающую возможность работы любым из маршевых двигателей на валопроводы 16 обоих бортов 14 и 15. Форсажная часть включает, по крайней мере, два форсажных двигателя 20 и 21 и два форсажных, предпочтительно односкоростных, редуктора (на чертежах условно не показано) соответственно левого 14 и правого 15 борта.

Направление вращения валопроводов 16 левого 14 и правого 15 борта принято противоположным друг другу, предпочтительно правого 15 борта по часовой, левого 14 - против часовой стрелки.

Главный газотурбинный агрегат 2 выполнен предпочтительно реверсивным с возможностью одновременного реверсирования при любом числе работающих газотурбинных двигателей 3, 4, 20 и 21.

Главный газотурбинный агрегат 2 снабжен системой (на чертежах не показано) автоматического управления контроля работы и защиты, обеспечивающей запуск каждого двигателя 3, 4, 20 и 21 с автоматическим выходом на холостой ход, выход на режим, остановку, холодную прокрутку, переход с режима на режим, автоматическое переключение скоростей, по крайней мере, в маршевых редукторах 18 и 19, подключение каждого газотрубного двигателя 3, 4, 20 и 21 к нагрузке и отключение от нее, автоматические переключения реверсивных устройств с выдачей сигнала о положении реверсивных органов, подключение и отключение маршевых редукторов 18 и 19, автоматическую защиту главного газотурбинного агрегата 2 и выдачу сигналов аварийно-предупредительной сигнализации при достижении предельно допустимых значений параметров в виде обобщенного сигнала срабатывания защиты и сигналов, указывающих сработавшую защиту.

Каждый газотурбинный двигатель 3, 4, 20 и 21 снабжен приемным патрубком (на чертежах не показано) и установлен на амортизирующих опорах (на чертежах не показано) в машинном отделении 22 судна 23 параллельно диаметральной плоскости судна 23.

Система 5 подачи воздуха главного газотурбинного агрегата 2 включает корпусную шахту (на чертежах не показано), установленную в машинном отделении 22 и снабженную входной частью и выходным патрубком (на чертежах условно не показано). Входная часть шахты может быть расположена на доминирующей высоте (на чертежах условно не показано) относительно надстройки судна 23.

Между выходным патрубком шахты (на чертежах не показано) и приемным патрубком каждого газотурбинного двигателя 3, 4, 20 и 21, ориентированным на поперечную переборку машинного отделения 22, на которой закреплена корпусная шахта 23, установлено устройство присоединения к газотурбинному двигателю 3, 4, 20 и 21, содержащее упругий элемент, преимущественно резиновую диафрагму (на чертежах условно не показано).

Система 6 отвода выхлопных газов выполнена в виде трубопровода или трубопроводов из жаропрочного металла и снабжена тепловой изоляцией (на чертежах условно не показано) и элементами компенсации температурных перемещений, преимущественно в виде сильфонов 24, а также опорами (на чертежах не показано) и пружинными подвесками (на чертежах не показано), концы которых жестко закреплены на конструкциях корпуса судна 23.

Лопатки 11 фильтра-сепаратора 9 и 10 выполнены в поперечном сечении, по крайней мере, на участке до влагоулавливающего отгиба 12 пологоизогнутыми с кривизной одного знака и средним радиусом кривизны не менее ширины элемента.

Лопатки 11 фильтра-сепаратора 9 и 10 выполнены в поперечном сечении ломаной конфигурации с огибающей, по крайней мере, на участке до влагоулавливающего отгиба 12, имеющей кривизну одного знака.

Каждая лопатка 11 выполнена из пластины, имеющей в поперечном сечении два таких односторонних изгиба 25, при которых угол атаки входной части относительно продольной оси системы составляет α=17±3°, угол между средней частью и продольной осью системы составляет β=8±2°, угол между выходной частью и продольной осью системы составляет γ=22±6°, а влагоулавливающий желоб 12 выполнен в виде кармана, обращенного внутрь лопатки 11.

Огибающая лопатки 11 выполнена в виде половины профиля, состоящего из дуг двух окружностей, состыкованных по касательной, центры которых расположены на перпендикуляре к касательной (на чертежах не показано), отложенном из точки касания дуг, радиус дуги, соответствующий входной части лопатки 11, составляет около 25 В_л, выходной - около 5 В_л, где В_д - эквивалентная поперечная ширина лопатки 11, равная ширине проекции лопатки 11 на условную вертикальную плоскость (на чертежах условно не показано), нормальную к средней условной плоскости фильтра-коагулятора 8.

Фильтр-коагулятор 8 выполнен в виде воздухо- и водопроницаемого полотнища 26, закрепленного на каркасе 27 с образованием преимущественно двухгранных складок 13.

Смежные грани складок 13 выполнены неодинаковой ширины, а складки 13 - ассиметричными относительно вектора (на чертежах условно не показано) входного потока воздуха.

Лопатки 11 выполнены штампованными, например, из металла.

По крайней мере, входные ребра лопаток 11 фильтра-сепаратора 10 в ряду, расположенном непосредственно за фильтром-коагулятором 8, могут быть сдвинуты вдоль плоскости последнего до размещения кратного их количества напротив выходных вершин складок 13 фильтра-коагулятора 8 (на чертежах условно не показано).

По крайней мере, входные ребра лопаток 11 фильтра-сепаратора 10 в ряду, расположенном непосредственно за фильтром-коагулятором 8, могут быть расположены в промежутках между выходными вершинами складок 13 фильтра-коагулятора 8 (на чертежах условно не показано).

Шаг (на чертежах не показано) в рядах лопаток 11 фильтра-сепаратора 9, расположенного по ходу движения подаваемого воздуха перед фильтром-коагулятором 8, может быть принят превышающим шаг лопаток 11 в рядах фильтра-сепаратора 10, расположенных за фильтром-коагулятором 8 (на чертежах условно не показано).

Шаг (на чертежах не показано) в рядах лопаток 11 фильтра-сепаратора 9, расположенного по ходу движения подаваемого воздуха перед фильтром-коагулятором 8, может быть принят меньшим шага лопаток 11 в рядах фильтра-сепаратора 10, расположенных за фильтром-коагулятором 8 (на чертежах условно не показано).

Число рядов лопаток 11 фильтра-сепаратора 9, расположенного перед фильтром-коагулятором 8, может быть принято меньшим, чем число рядов лопаток 11 в фильтре-сепараторе 10, расположенном по ходу движения воздуха за фильтром-коагулятором 8 (на чертежах условно не показано).

Число рядов лопаток 11 фильтра-сепаратора 9, расположенного перед фильтром-коагулятором 8, может быть принято большим, чем число рядов лопаток 11 в фильтре-сепараторе 10, расположенном по ходу движения воздуха за фильтром-коагулятором 8 (на чертежах условно не показано).

Число лопаток 11 во входном ряду фильтра-сепаратора 9, расположенного перед фильтром-коагулятором 8, может быть принято меньшим, а шаг - кратно увеличенным по отношению к следующему за ним ряду в направлении движения подаваемого воздуха (на чертежах условно не показано).

Число лопаток 11, по крайней мере, в выходном ряду фильтра-сепаратора 9, расположенного за фильтром-коагулятором 8, принято меньшим, чем в предшествующем ряду или рядах лопаток 11 этого фильтра-сепаратора 9 по ходу движения подаваемого воздуха, а шаг - преимущественно кратно увеличенным (на чертежах условно не показано).

В нижней части устройство для очистки воздуха 7 содержит водоприемный лоток 28, сообщенный через патрубки 29 с системой водоотвода (на чертежах условно не показано) судна 23.

Для обеспечения выема фильтра-коагулятора 8 устройство 7 очистки воздуха снабжено вырезом и крышкой 30.

Устройство 7 очистки воздуха работает следующим образом.

При запуске газотурбинного двигателя 3, и/или 4, и/или 20, и/или 21 подаваемый на горение воздух проходит последовательно три ступени устройства 7. На первой ступени в фильтре-сепараторе 9 отделяется крупно- и среднедисперсная влага, которая скапливается в "карманах" влагоулавливающих желобов 12 лопаток 11 и стекает в водоприемный лоток 28 и удаляется через патрубки 29 в общесудовую систему водоотвода (на чертежах не показано).

Мелкодисперсные капли, не отделившиеся на первой ступени - в фильтре-сепараторе 9, попадают в фильтр-коагулятор 8, в котором происходит их укрупнение. Укрупненные капли воды частично стекают в водоприемный лоток 28, частично сдуваются в фильтр-сепаратор 10, составляющий третью ступень очистки, где происходит их сепарация аналогично описанному ранее.

Выполнение профиля лопаток фильтров-сепараторов в виде представленных на фиг.7, имеющих указанный угол атаки и установленных относительно друг друга с образованием сопла Лаваля, позволяет существенно снизить аэродинамическое сопротивление устройства без заметного снижения эффективности очистки от солей морской воды. Это показали расчеты с использованием программного комплекса FLUENT, реализующего метод контрольного объема для интегрирования уравнений Рейнольдса, а также результаты стендовых продувок системы.

Выполнение зигзагов фильтра-коагулятора асимметричными позволяет обеспечить прохождение воздуха через полотно под примерно одинаковыми углами, что также повышает эффективность очистки.

Изобретение относится к судостроению, а именно к судовым энергетическим установкам. Судовая энергетическая установка содержит главный газотурбинный агрегат с, по крайней мере, двумя газотурбинными двигателями, соединенными с валопроводами и движителями. Система подачи воздуха к энергетической установке содержит устройство очистки воздуха от влаги и солей морской воды, включающее по крайней мере, три ступени очистки. Складчатый фильтр-коагулятор из воздухопроницаемого материала и расположенные перед и за ним по ходу подачи воздуха жалюзийные фильтры-сепараторы. Технический результат заключается в повышении экономичности работы энергетической установки на всех режимах хода судна, повышении технологичности изготовления фильтров-сепараторов. 22 з.п. ф-лы, 7 ил.

1. Судовая энергетическая установка, характеризующаяся тем, что она содержит главный газотурбинный агрегат с, по крайней мере, двумя газотурбинными двигателями, сообщенными с расположенными с обоих бортов валопроводами и движителями, и с системой подачи воздуха и отвода выхлопных газов, причем система подачи воздуха содержит устройство очистки воздуха от влаги и солей морской воды, включающее, по крайней мере, три ступени очистки подаваемого к каждому двигателю воздуха, в том числе складчатый фильтр-коагулятор из воздухопроницаемого материала, развернутый в направлении, пересекающем поток воздуха, подаваемого к двигателю, и расположенные перед и за ним по ходу подачи воздуха жалюзийные фильтры-сепараторы, состоящие из ориентированных продольной осью сверху вниз и поперечной осью в направлении движения подаваемого воздуха пластинчатых элементов в виде лопаток, каждая из которых снабжена на выходном торце правосторонним или левосторонним влагоулавливающим отгибом, при этом лопатки установлены по толщине фильтра-сепаратора не менее чем двумя рядами у условной средней продольной плоскости фильтра-коагулятора с чередованием лопаток с правосторонними и левосторонними желобами от ряда к ряду по ходу подачи воздуха, при этом шаг лопаток в каждом ряду в пределах фильтра-сепаратора равен или кратен шагу складки фильтра-коагулятора, входные участки лопаток последующего ряда заведены в зазоры между выходными участками лопаток предыдущего ряда, а влагоулавливающие отгибы ряда лопаток, расположенных непосредственно перед фильтром-коагулятором, размещены преимущественно у обращенных к ним вершин складок фильтра-коагулятора.2. Судовая энергетическая установка по п.1, отличающаяся тем, что главный газотурбинный агрегат включает маршевую и форсажные части, при этом маршевая часть включает, по крайней мере, два маршевых газотурбинных двигателя соответственно левого и правого борта, сообщенных с валопроводами и движителями, и два маршевых двухскоростных редуктора также левого и правого борта и маршевую приставку, обеспечивающую возможность работы любым из маршевых двигателей на валопроводы обоих бортов, а форсажная часть включает, по крайней мере, два форсажных двигателя и два форсажных, предпочтительно односкоростных редуктора соответственно левого и правого борта.3. Судовая энергетическая установка по п.2, отличающаяся тем, что направление вращения валопроводов левого и правого борта принято противоположным друг другу, предпочтительно правого борта по часовой, левого - против часовой стрелки, при этом главный газотурбинный агрегат выполнен предпочтительно реверсивным с возможностью одновременного реверсирования при любом числе работающих газотурбинных двигателей.4. Судовая энергетическая установка по п.2, отличающаяся тем, что главный газотурбинный агрегат снабжен системой автоматического управления контроля работы и защиты, обеспечивающей запуск каждого двигателя с автоматическим выходом на холостой ход, выход на режим, остановку, холодную прокрутку, переход с режима на режим, автоматическое переключение скоростей, по крайней мере, в маршевых редукторах, подключение каждого газотрубного двигателя к нагрузке и отключения от нее, автоматические - переключения реверсивных устройств с выдачей сигнала о положении реверсивных органов, подключение и отключение маршевых редукторов, автоматическую защиту главного газотурбинного агрегата и выдачу сигналов аварийно-предупредительной сигнализации при достижении предельно допустимых значений параметров в виде обобщенного сигнала срабатывания защиты и сигналов, указывающих сработавшую защиту.5. Судовая энергетическая установка по п.1, отличающаяся тем, что каждый газотурбинный двигатель снабжен приемным патрубком и установлен на амортизирующих опорах в машинном отделении судна параллельно диаметральной плоскости судна, а система подачи воздуха главного газотурбинного агрегата включает корпусную шахту, установленную в машинном отделении судна и снабженную входной частью и выходным патрубком, причем входная часть шахты расположена на доминирующей высоте относительно надстройки судна, а между выходным патрубком шахты и приемными патрубком каждого газотурбинного двигателя, ориентированным на поперечную переборку машинного отделения, на которой закреплена корпусная шахта, установлено устройство присоединения к газотурбинному двигателю, содержащее упругий элемент, преимущественно резиновую диафрагму.6. Судовая энергетическая установка по п.1, отличающаяся тем, что система отвода выхлопных газов выполнена в виде трубопровода или трубопроводов из жаропрочного металла и снабжена тепловой изоляцией и элементами компенсации температурных перемещений преимущественно в виде силъфонов, а также опорами и пружинными подвесками, концы которых жестко закреплены на конструкциях корпуса судна.7. Судовая энергетическая установка по п.1, отличающаяся тем, что лопатки фильтра-сепаратора выполнены в поперечном сечении по крайней мере на участке до влагоулавливающего отгиба пологоизогнутыми с кривизной одного знака и средним радиусом кривизны не менее ширины пластинчатого элемента - лопатки.8. Судовая энергетическая установка по п.1, отличающаяся тем, что лопатки фильтра-сепаратора выполнены в поперечном сечении ломаной конфигурации с огибающей, по крайней мере, на участке до влагоулавливающего отгиба, имеющей кривизну одного знака.9. Судовая энергетическая установка по п.1, отличающаяся тем, что каждая лопатка выполнена из пластины, имеющей в поперечном сечении два таких односторонних изгиба, при которых угол атаки входной части относительно продольной оси системы составляет 17°±3°, угол между средней частью и продольной осью системы составляет 8°±2°, угол между выходной частью и продольной осью системы составляет 22°±6°, а влагоулавливающий отгиб выполнен в виде кармана, обращенного внутрь лопатки, или в виде влагоулавливающего желоба.10. Судовая энергетическая установка по п.1, отличающаяся тем, что огибающая лопатки выполнена в виде половины профиля, состоящего из дуг двух окружностей, состыкованных по касательной, центры которых расположены на перпендикуляре к касательной, отложенном из точки касания дуг, радиус дуги, соответствующий входной части лопатки, составляет около 25 В_л, выходной - около 5 В_л, где В_л - эквивалентная поперечная ширина лопатки, равная ширине проекции лопатки на условную вертикальную плоскость, нормальную к средней условной плоскости фильтра-коагулятора.11. Судовая энергетическая установка по п.1, отличающаяся тем, что фильтр-коагулятор выполнен в виде воздухо- и воздухопроницаемого полотнища, закрепленного на каркасе с образованием преимущественно двугранных складок.12. Судовая энергетическая установка по п.1, отличающаяся тем, что смежные грани складок фильтра-коагулятора выполнены неодинаковой ширины, а складки - асимметричными относительно вектора входного потока воздуха.13. Судовая энергетическая установка по п.1, отличающаяся тем, что, по крайней мере, входные ребра лопаток фильтра-сепаратора в ряду, расположенном непосредственно за фильтром-коагулятором, сдвинуты вдоль плоскости последнего до размещения кратного их количества напротив выходных вершин складок фильтра-коагулятора.14. Судовая энергетическая установка по п.1, отличающаяся тем, что, по крайней мере, входные ребра лопаток фильтра-сепаратора в ряду, расположенном непосредственно за фильтром-коагулятором, расположены в промежутках между выходными вершинами складок фильтра-коагулятора.15. Судовая энергетическая установка по п.1, отличающаяся тем, что шаг в рядах лопаток фильтра-сепаратора, расположенного по ходу движения подаваемого воздуха перед фильтром-коагулятором, принят превышающим шаг лопаток в рядах фильтра-сепаратора, расположенных за фильтром-коагулятором.16. Судовая энергетическая установка по п.1, отличающаяся тем, что шаг в рядах лопаток фильтра-сепаратора, расположенного по ходу движения подаваемого воздуха перед фильтром-коагулятором, принят меньшим шага лопаток в рядах фильтра-сепаратора, расположенных за фильтром-коагулятором.17. Судовая энергетическая установка по п.1, отличающаяся тем, что число рядов лопаток фильтра-сепаратора, расположенного перед фильтром-коагулятором, принято меньшим, чем число рядов лопаток фильтра-сепаратора, расположенного по ходу движения воздуха за фильтром-коагулятором.18. Судовая энергетическая установка по п.1, отличающаяся тем, что число рядов лопаток фильтра-сепаратора, расположенного перед фильтром-коагулятором, принято большим, чем число рядов лопаток фильтра-сепаратора, расположенного по ходу движения воздуха за фильтром-коагулятором.19. Судовая энергетическая установка по п.1, отличающаяся тем, что число лопаток во входном ряду фильтра-сепаратора, расположенного перед фильтром-коагулятором, принято меньшим, а шаг - кратно увеличенным по отношению к следующему за ним ряду в направлении движения подаваемого воздуха.20. Судовая энергетическая установка по п.1, отличающаяся тем, что число лопаток, по крайней мере, в выходном ряду фильтра-сепаратора, расположенного за фильтром-коагулятором, принято меньшим, чем в предшествующем ряду или рядах лопаток этого фильтра-сепаратора по ходу движения подаваемого воздуха, а шаг - преимущественно кратно увеличенным.21. Судовая энергетическая установка по п.1, отличающаяся тем, что в нижней части устройство для очистки воздуха содержит водоприемный лоток, сообщенный с системой водоотвода.22. Судовая энергетическая установка по п.1, отличающаяся тем, что лопатки выполнены штампованными.23. Судовая энергетическая установка по п.1, отличающаяся тем, что лопатки выполнены из металла, металлопласта или пластика.