ΜΕΚ Η διαφορά μεταξύ των μηχανών εσωτερικής και εξωτερικής καύσης είναι ότι στις πρώτες η καύση και η παραγωγή του έργου γίνεται από το ίδιο μηχάνημα. Μηχανές εσωτερικής καύσης στα πλοία είναι οι Εμβολοφόρες παλινδρομικές και οι Αεριοστρόβιλοι. Εμβολοφόρες παλινδρομικές μηχανές Τα βασικά μέρη της μηχανής φαίνονται στο παρακάτω σχήμα v1.02_επιμέλεια σημειώσεων Λεοντής Γεώργιος 1
Το έμβολο παλινδρομεί μεταξύ Ανω νεκρού σημείου (ΑΝΣ) και Κάτω νεκρού σημείου (ΚΝΣ) σε απόσταση s. Ο όγκος που διαγράφει το έμβολο με την κίνησή του λέγεται όγκος εμβολισμού Vh. Ο όγκος που μένει μεταξύ του εμβόλου στο ΑΝΣ και τις κεφαλής του κυλίνδρου λέγεται θάλαμος καύσης ή επιζήμιος όγκος Vc. Συμπίεση ονομάζεται ο λόγος : Συμπίεση =(Vh+Vc)/Vc Οι δύο κατηγορίες μηχανών είναι οι τετράχρονες και οι δίχρονες μηχανές. Ως χρόνος ορίζεται η κίνηση του εμβόλου από ΑΝΣ έως ΚΝΣ ή από ΚΝΣ έως ΑΝΣ. Άρα στις τετράχρονες (4Χ) μηχανές ένας πλήρης κύκλος λειτουργίας ολοκληρώνεται με 4 κινήσεις του εμβόλου και άρα 2 περιστροφές του στροφάλου ενώ στις δίχρονες (2Χ) μηχανές ένας κύκλος λειτουργίας ολοκληρώνεται με 2 κινήσεις και 1 περιστροφή του στροφάλου. v1.02_επιμέλεια σημειώσεων Λεοντής Γεώργιος 2
Έμβολο Το εξάρτημα που παλινδρομεί μέσα στον κύλινδρο δεχόμενο τις πιέσεις των καυσαερίων και απομονώνει τον θάλαμο καύσης με την κάτω μεριά της μηχανής και την ελαιολεκάνη. Είναι φτιαγμένο από κράματα χάλυβα, χυτοσίδηρο, αλουμίνιο έτσι ώστε να αντέχει μεγάλες πιέσεις και θερμοκρασίες. Θα πρέπει το υλικό κατασκευής να εξασφαλίζει : γρήγορη κίνηση με μικρό βάρος, αναγκαία αντοχή, υψηλή θερμική αγωγιμότητα, ελάχιστη αντίσταση τριβής και αντοχή σε διάβρωση. Το έμβολο φέρει ελατήρια στην περίμετρό του που εξασφαλίζουν στεγανοποίηση και λίπανση της εσωτερικής πλευράς του κυλίνδρου (χιτώνιο) Διωστήρας Παραλαμβάνει τις πιέσεις του εμβόλου μέσω του πείρου και τις μεταδίδει στον στρόφαλο. Υλικό κατασκευής συνήθως κράματα χάλυβα. Το πάνω κομμάτι ενώνεται με το έμβολο μέσω του πείρου ενώ το κάτω που είναι διαιρετό αγκαλιάζει το κομβίο του στροφάλου με την ύπαρξη εσωτερικά των τριβέων (μεταλλικά ημικελύφοι από μαλακά μέταλλα ). v1.02_επιμέλεια σημειώσεων Λεοντής Γεώργιος 3
Στρόφαλος Μετατρέπει την κίνηση του διωστήρα σε περιστροφή. Είναι φτιαγμένος από υλικά μεγάλης αντοχής συνήθως χρωμιονικελιούχο χάλυβα. Έχει το χαρακτηριστικό σπαστό σχήμα και διαθέτει αντίβαρα για την ζυγοστάθμισή του. Βαλβίδες Εκχυτήρας Οι βαλβίδες εξασφαλίζουν την εισαγωγή αέρα και την εξαγωγή καυσαερίων. Είναι τοποθετημένες στην κεφαλή και είναι φτιαγμένες από υλικά υψηλής αντοχής (ανοξείδωτος χάλυβας, κράματα κοβαλτίου κλπ) Συγκρατούνται από ελατήρια και ανοίγουν όταν πιεστούν από τον εκκεντροφόρο. Ο εκχυτήρας ψεκάζει το πετρέλαιο εντός του κυλίνδρου την χρονική στιγμή που πρέπει προκάνοντας αυτανάφλεξη. v1.02_επιμέλεια σημειώσεων Λεοντής Γεώργιος 4
Εκκεντροφόρος άξονας Τα έκκεντρά του ανοίγουν και κλείνουν τις βαλβίδες. Τοποθετείται στην κεφαλή ή στον κορμό της μηχανής και με την βοήθεια των ωστηρίων ή και των ωστικών ραβδώ και των ζυγώθρων πιέζουν τις βαλβίδες για την λειτουργία τους Χιτώνιο Τοποθετείται εσωτερικά του κυλίνδρου σχηματίζοντας τον χώρο που παλινδρομεί το έμβολο. Προσδίδει μεγαλύτερη αξιοπιστία στην μηχανή αφού μπορεί να αντικαθίσταται. Εσωτερικά η επιφάνειά του είναι ειδικά διαμορφωμένη για να κινείται το έμβολο μετά ελατήριά του χωρίς τριβές και δημιουργείται και ένα στρώμα ελαίου. Υπάρχουν υγρά και ξηρά χιτώνια με τα πρώτα να ψύχονται άμεσα με εσωτερικά αυλάκια ενώ τα δεύτερα έμμεσα από τον κορμό της μηχανής. Ξηρά και υγρά χιτώνια v1.02_επιμέλεια σημειώσεων Λεοντής Γεώργιος 5
Κατάταξη μηχανών Ανάλογα με την διάταξη των κυλίνδρων έχουμε : v1.02_επιμέλεια σημειώσεων Λεοντής Γεώργιος 6
Ανάλογα με τις στροφές λειτουργίας έχουμε : Βραδύστροφοι κινητήρες 50 250 RPM Μεσόστροφοι κινητήρες 400 800 RPM Ταχύστροφοι κινητήρες για μικρά σκάφη 1000 2500 RPM v1.02_επιμέλεια σημειώσεων Λεοντής Γεώργιος 7
Τετράχρονες Πετρελαιομηχανές Λειτουργία 1 ος Χρόνος Εισαγωγή αέρα (Αναρρόφηση) Το έμβολο βρίσκεται στο Α.Ν.Σ. και κατεβαίνει προς τα κάτω. Κατά τον χρόνο της αναρρόφησης, εισρέει στο εσωτερικό του κυλίνδρου, μέσα απ την ανοιχτή βαλβίδα εισαγωγής, φιλτραρισμένος καθαρός αέρας. 2 ος Χρόνος Συμπίεση Αέρα Το έμβολο βρίσκεται στο Κ.Ν.Σ. και αρχίζει να κινείται προς το Α.Ν.Σ. Ο αέρας συμπιέζεται με λόγο συμπίεσης Σ = 14-24, ανάλογα με τον τύπο του κινητήρα. Λόγω της θερμότητας συμπίεσης, ο συμπιεσμένος αέρας υπερθερμαίνεται στους 900 ο C (περίπου) κατά το τέλος της συμπίεσης. Αυτή η τελική θερμοκρασία συμπίεσης, βρίσκεται σημαντικά υψηλότερα απ την θερμοκρασία αυτανάφλεξης του καυσίμου (η οποία είναι περίπου 350 ο C) v1.02_επιμέλεια σημειώσεων Λεοντής Γεώργιος 8
3 ος Χρόνος Καύση-Εκτόνωση Το καύσιμο που έχει εγχυθεί προ του τέλους του χρόνου συμπίεσης, έχει εξατμιστεί λόγω της υψηλής θερμοκρασίας και έως την στιγμή της ανάφλεξης, έχει αναμιχθεί με τονσυμπιεσμένο αέρα. Η ανάφλεξη που έχει αρχίσει λίγο πριν το Α.Ν.Σ είναι η αφετηρία για την καύση. Το καύσιμο που εγχύεται μετά την έναρξη της ανάφλεξης καίγεται χωρίς καθυστέρηση ανάφλεξης. Η καύση τελειώνει περίπου 60ο μετά το Α.Ν.Σ. Έτσι προκύπτει για σύντομο χρονικό διάστημα, μετά το Α.Ν.Σ, μια σχετικά σταθερή πίεση καύσης, η οποία ωθεί το έμβολο προς το Κ.Ν.Σ 4 ος Χρόνος Εξαγωγή καυσαερίων Το έμβολο βρίσκεται στο Κ.Ν.Σ. και αρχίζει να ανεβαίνει προς το Α.Ν.Σ. η βαλβίδα εξαγωγής έχει ανοίξει ήδη πριν το έμβολο φτάσει στο Κ.Ν.Σ και τα αέρια της καύσης κινούνται προς την ανοιχτή βαλβίδα, ωθούμενα απ την υπερπίεση του χώρου και από το ανερχόμενο έμβολο. Για το λόγο ότι τα καυσαέρια του πετρελαιοκινητήρα είναι πολύ επιβλαβή για το περιβάλλον, τοποθετούνται στο σύστημα εξαγωγής τα παρακάτω : Ο καταλύτης οξείδωσης: Αυτός επιτρέπει την μετατροπή των άκαυστων υδρογονανθράκων και του μονοξειδίου του άνθρακα σε διοξείδιο του άνθρακα και νερό. v1.02_επιμέλεια σημειώσεων Λεοντής Γεώργιος 9
Τα φίλτρα σωματιδίων: Τα φίλτρα αυτά επιτρέπουν το φιλτράρισμα των σωματιδίων απ τα καυσαέρια. Ως φίλτρα σωματιδίων χρησιμοποιούνται κεραμικά φίλτρα. Οι μεσόστροφες μηχανές είναι τετράχρονες και χρησιμοποιούνται κυρίως για την κίνηση μικρότερων πλοίων ή για κίνηση ειδικών τύπων μεγάλων πλοίων όπως τα οχηματαγωγά λόγω του μικρού ύψους των μηχανών αυτών Κατασκευάζονται με διάταξη σε σειρά L ή με διάταξη V και χρησιμοποιείται πάντοτε υπερπλήρωση. Χαρακτηρίζονται από το μικρό τους μέγεθος και βάρος, υστερούν όμως στην πολυπλοκότητα λόγω μεγάλου αριθμού κυλίνδρων και κινούμενων μερών πχ. Βαλβίδων. Χρησιμοποιούνται και για παραγωγή ρεύματος σε μικρές και μεγάλες εγκαταστάσεις. Οι μικρότερες διάμετροι που παρατηρούνται στα έμβολα είναι στα 200 mm και είναι μηχανές πρόωσης μικρών πλοίων ή ηλεκτροπαραγωγά ζεύγη. Οι μεγαλύτερες μηχανές έχουν διάμετρο εμβόλου και μεγαλύτερη από 500 mm Γνωστές σειρές μηχανών κυριότερων κατασκευαστών είναι : Η σειρά L της MAN B&W Η σειρά ΖΑ της SULZER Η σειρά Μ της MaK (580 mm) Η σειρά 64 της WARTSILA (640 mm) v1.02_επιμέλεια σημειώσεων Λεοντής Γεώργιος 10
Δίχρονες Πετρελαιομηχανές Οι κινητήρες αυτοί είναι ειδικά σχεδιασµένοι για πρόωση πλοίων, και λόγω των χαμηλών στροφών λειτουργίας συνδέονται χωρίς μειωτήρα με τον άξονα της προπέλας v1.02_επιμέλεια σημειώσεων Λεοντής Γεώργιος 11
Η δομή της 2Χ μηχανής διαφέρει από τις 4Χ και παρατηρούμε σε αυτές : Δομή δίχρονης πετρελαιομηχανής Το βάκτρο που είναι τοποθετημένο κάτω από το έμβολο και ακολουθεί τις κινήσεις του. Τον σταυρό ή το ζύγωμα που ενώνει το βάκτρο με τον διωστήρα και ολισθαίνει μεταξύ δύο οδηγών. Την ύπαρξη θυρίδων εισαγωγής χαμηλά στο χιτώνιο των κυλίνδρων και όχι βαλβίδων εισαγωγής. Την ύπαρξη βαλβίδας ή βαλβίδων για την εξαγωγή. (σε παλαιότερες θυρίδα εξαγωγής πάνω από τις θυρίδες εισαγωγής) Την χρήση διαφράγματος ή στυπειοθλίπτη χαμηλά στον κύλινδρο όπου εσωτερικά ολισθαίνει το βάκτρο, σταματώντας το λάδι του στροφαλοθαλάμου να εισέλθει στον χώρο καύσης και αντίστροφα τον αέρα από τον χώρο καύσης να διαπεράσει στον στροφαλοθάλαμο Η ύπαρξη τις παραπάνω διάταξεις εξυπηρετεί την λειτουργία της μηχανής γιατί απομονώνονται τα μέρη της μηχανής και κυρίως μειώνεται δραματικά ο ρυθμός περιστροφής του στροφαλοφόρου άξονα κάνοντας τις μηχανές αυτές ιδανικές για κίνηση έλικας v1.02_επιμέλεια σημειώσεων Λεοντής Γεώργιος 12
Βάκτρο θυρίδα εισαγωγής περιμετρικά του χιτωνίου Χρησιμοποιώντας αυτόν τον τύπο 2-χρονου κινητήρα diesel, μπορούμε να έχουμε μακράς διάρκειας εκτονώσεις, που αυτό σημαίνει ότι ο κινητήρας μπορεί να κάψει μεγάλη ποσότητα μίγματος και συνεπώς να αποδόσει μεγαλύτερη ισχύ και ροπή στρέψης. Το καύσιμο που θα χρησιμοποιηθεί μπορεί να είναι χαμηλής ποιότητας, από ότι στους κινητήρες χωρίς βάκτρο, με υψηλότερα ποσοστά θείου, ενώ υψηλής αλκαλικότητας λιπαντικά κυλίνδρου (κυλινδρέλαια) με διαφορετικά κατασκευαστικά χαρακτηριστικά από το λιπαντικό λάδι που χρησιμοποιείται στον στροφαλοθάλαμο, χρησιμοποιούνται για να λιπαίνουν τον κύλινδρο και το έμβολο. Επίσης αντιμετωπίζουν τις παρενέργειες που φέρουν τα διάφορα οξέα. Είναι γνωστό ότι οι πιο ισχυρές μηχανές diesel στον κόσμο είναι οι 2-χρονες με βάκτρο μετάδοσης κίνησης. Ο υπερτροφοδοτούμενος 2-χρονος diesel κινητήρας WARTSILA SULZER RTA96-C είναι ο ισχυρότερος και πιο αποδοτικός κινητήρας σήμερα. Η Aioi Works Of Japan s Diesel United LTD, έφτιαξε αυτόν τον κινητήρα όπου εμφανίζεται παρακάτω. Ο κινητήρας είναι διαθέσιμος σε εκδόσεις με 6 έως 14 κυλίνδρους. Η χρήση αυτών των κινητήρων γίνεται από μεγάλα φορτηγά πλοία. v1.02_επιμέλεια σημειώσεων Λεοντής Γεώργιος 13
Λειτουργία 1 ος Χρόνος Ο στροφαλοφόρος άξονας κινείται με την φορά του ρολογιού και το έμβολο κινείται προς το Α.Ν.Σ. συμπιέζοντας τον αέρα που υπάρχει στον χώρο καύσης. Καλύπτονται οι θυρίδες εισαγωγής από το έμβολο. Μετά κλείνει η βαλβίδα εξαγωγής. Η ενέργεια που προσδίδεται στον αέρα του ανεβάζει την πίεση και την θερμοκρασία. Μόλις το έμβολο φτάνει στο Α.Ν.Σ η πίεση είναι πάνω από 100 bar και η θερμοκρασία πάνω από 500 ο C (τυπικός δίχρονος πλοίου). Ακριβώς πριν το έμβολο φτάσει στο Α.Ν.Σ. το καύσιμο ψεκάζεται στον θάλαμο καύσης από τους εγχυτήρες. Το εισερχόμενο καύσιμο αμέσως εξατμίζεται και σχηματίζει ένα νέφος πολύ μικρών σταγονιδίων. Λόγω του μικρού μεγέθους τους, τα σταγονίδια αυτά, θερμαίνονται πολύ γρήγορα και καίγονται. Έτσι έχουμε την καύση του μίγματος. Τα καυσαέρια που προέρχονται από την καύση πιέζουν το έμβολο προς τα κάτω γυρνώντας έτσι τον στροφαλοφόρο άξονα. Σε αυτό το σημείο λέμε ότι έχουμε παραγωγή έργου. 2 ος Χρόνος Το έμβολο από το ΑΝΣ κινείται προς τα κάτω πιεζόμενο από τα καυσαέρια και κάποια στιγμή ανοίγει η βαλβίδα εξαγωγής και ξεκινάει η εξαγωγή. Μετά το έμβολο κατευθυνόμενο προς τα κάτω ακοκαλύπτει τις θυρίδες εισαγωγής και γίνεται η εισαγωγή αέρα, ενώ συνεχίζεται η εξαγωγή από την βαλβίδα εξαγωγής επάνω. Ο αέρας που εισέρχεται είναι πεπιεσμένος από την αντλία σαρώσεως και έτσι καθαρίζει εσωτερικά τον κύλινδρο από τα καυσαέρια με την ανοδική του πορεία. Τελικά το έμβολο φτάνει στο ΚΝΣ. v1.02_επιμέλεια σημειώσεων Λεοντής Γεώργιος 14
Υπερπλήρωση Είναι η πλήρωση του κυλίνδρου με μεγαλύτερη ποσότητα αέρα από ότι θα λάμβανε με ατμοσφαιρική πίεση. Μαζί με την μεγαλύτερη ποσότητα αέρα ψεκάζουμε και περισσότερο πετρέλαιο αυξάνοντας την ιπποδύναμη της μηχανής ενώ παράλληλα πετυχαίνουμε και καλύτερους βαθμούς απόδοσης σε μια μηχανή με λιγότερους ρύπους. Θα πρέπει βέβαια η κατασκευή του κυλίνδρου (κεφαλή-χιτώνιο)όπως και τα κινούμενα μέρη (έμβολοδιωστήρας-στροφαλος) να αντέχουν την μεγαλύτερη αυτή καύση. Υπάρχουν δύο τρόποι για να πετύχουμε την υπερπλήρωση. 1) Με χρήση στροβιλοσυμπιεστή - turbocharger Μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε την ενέργεια των καυσαερίων και να κινήσουμε έναν στρόβιλο. Αν ο στρόβιλος αυτός έχει κοινό άξονα με έναν συμπιεστή αέρα και έτσι τροφοδοτήσουμε τον κύλινδρο με πεπιεσμένο αέρα τότε μπορούμε να έχουμε υπερπλήρωση. Η χρήση στροβιλοσυμπιεστή είναι η πιο συνηθισμένη επειδή έχουμε υπερπλήρωση χρησιμοποιώντας ενέργεια των καυσαερίων που χάνεται v1.02_επιμέλεια σημειώσεων Λεοντής Γεώργιος 15
Πτερύγια συμπιεστή και στοβίλου 2) Με χρήση μηχανικού συμπιεστή -compressor Αν χρησιμοποιήσουμε ενέργεια από τον στρόφαλο της μηχανής και έτσι κινήσουμε έναν συμπιεστή αέρα τότε μπορούμε να αυξήσουμε τον εισερχόμενο αέρα Ο τρόπος υπερπλήρωσης με μηχανικό συμπιεστή είναι πιο αξιόπιστος αλλά ουσιαστικά χρησιμοποιεί ενέργεια του στροφάλου μειώνοντας την ιπποδύναμη. Αποδίδει αρκετά καλά ακόμη και σε λίγες στροφές του στροφάλου σε αντίθεση με τον στροβιλοσυμπιεστή που απαιτείται αρκετά μεγάλη ποσότητα καυσαερίων και άρα (περισσότερες στροφές της μηχανής) για την λειτουργία του. v1.02_επιμέλεια σημειώσεων Λεοντής Γεώργιος 16
Σάρωση Σάρωση είναι ο καθαρισμός του κυλίνδρου από τα καυσαέρια και η πλήρωση του κυλίνδρου με καθαρό αέρα σε μεγάλη πίεση. Πραγματοποιείται στις δίχρονες μηχανές και είναι απαραίτητη γιατί το χρονικό διάστημα που οι θυρίδες εισαγωγής και η βαλβίδα εξαγωγής είναι ανοικτές είναι πολύ λίγος. Στις τετράχρονες μηχανές η διαδικασία αυτή γίνεται σε 2 χρόνους ενώ στις δίχρονες διαρκεί λιγότερο και από 1/2 χρόνο!. Για να γίνει σάρωση χρειάζεται αντλία σαρώσεως που όταν εκκινεί η μηχανή λειτουργεί αυτόνομα ενώ όταν λειτουργεί κανονικά η μηχανή και από τα καυσαέρια της καύσης Σάρωση και κίνηση αέρα-καυσαερίων Αντλία σαρώσεως με λοβούς v1.02_επιμέλεια σημειώσεων Λεοντής Γεώργιος 17
Μετάδοση της κίνησης από την μηχανή στην προπέλα Για να έχουμε καλή απόδοση στην προπέλα θα πρέπει οι στροφές περιστροφής της να είναι λίγες. Σε μεγάλα εμπορικά πλοία με διαμέτρους προπέλας στα 10 μέτρα οι στροφές αυτές μπορεί να περιορίζονται ακόμη και κάτω από τις 100 το λεπτό. Άρα με γνώμονα τα παραπάνω υπάρχουν τρεις τρόποι για την μετάδοση αυτή : 1) Άμεση μετάδοση της κίνησης Όταν το πλοίο είναι εφοδιασμένο με αργόστροφη μηχανή οι στροφές περιστροφής είναι λίγες έτσι ώστε δεν γίνεται χρήση μειωτήρα στροφών. Δεν υπάρχουν έτσι απώλειες ισχύος. Συνήθως τα πλοία αυτά έχουν μόνο μια μηχανή και μία έλικα οπότε δεν υπάρχει δυνατότητα για ελιγμούς του πλοίου μέσω προωστήρας εγκατάστασης και η δυνατότητα επιλογής συνδυασμού μηχανών σε διάφορα φορτία 2) Έμμεση μετάδοση της κίνησης Σε περίπτωση που το πλοίο είναι εφοδιασμένο με μεσόστροφη ή πολύστροφη μηχανή η χρήση μειωτήρα στροφών είναι απαραίτητη. Κάθε μείωση στροφών συνοδεύεται από απώλεια ισχύος και όσο πιο μεγάλη είναι η μείωση τόσο μεγαλύτερη και η απώλεια. Βέβαια με την χρήση του μειωτήρα μπορεί να γίνει σύζευξη μηχανών που να κινούν από κοινού ή ο καθένας ξεχωριστά την έλικα του πλοίου δίνοντας στο πλοίο μεγαλύτερη ευελιξία. v1.02_επιμέλεια σημειώσεων Λεοντής Γεώργιος 18
Μειωτήρες στροφών Σύζευξη μηχανών Diesel 3) Ηλεκτροπρόωση με ΜΕΚ Για την ακρίβεια θα την πούμε Ντιζελοηλεκτροπρόωση και βασίζεται στην χρησιμοποίηση πετρελαιομηχανών για την παραγωγή ρεύματος από γεννήτριες και την χρήση του ρεύματος αυτού για κίνηση του πλοίου με ηλεκτροκινητήρα. v1.02_επιμέλεια σημειώσεων Λεοντής Γεώργιος 19
Η συγκεκριμένη μέθοδος εφαρμόζεται σε ειδικές κατηγορίες πλοίων όπως ερευνητικά, παγοθραυστικά, κρουαζιερόπλοια και υποβρύχια. Η μηχανές που χρησιμοποιούνται για ηλεκτροπαραγωγή είναι μεσόστροφες ή και ταχύστροφες. Τα κυριότερα πλεονεκτήματα του συστήματος αυτού είναι : 1) Ο ακριβής έλεγχος της πορείας και ταχύτητας του πλοίου όταν συνδυάζεται και με σύστημα Azipod 2) Η εύκολη αναστροφή 3) Χαμηλή στάθμη θορύβου του μηχανοστασίου 4) Υψηλή ροπή στρέψης σε χαμηλές στροφές ( πλεονέκτημα των ηλεκτροκινητήρων) 5) Η ευελιξία τοποθέτησης και διάταξης του μηχανοστασίου στο ίδιο το πλοίο Μειονέκτημα είναι το ακριβό κόστος κτήσης του συστήματος και ο μειωμένος βαθμός απόδοσης v1.02_επιμέλεια σημειώσεων Λεοντής Γεώργιος 20
Κίνηση ανάποδα με πετρελαιομηχανές (αναπόδιση) Για να κινηθεί ανάποδα ένα πλοίο με μηχανές Diesel θα πρέπει να συμβαίνουν τα παρακάτω: 1) Το πλοίο να διαθέτει έλικες μεταβλητού βήματος οπότε και δεν χρειάζεται η αντίθετη περιστροφή του τελικού άξονα. Η περίπτωση αυτή εφαρμόζεται σε ακτοπλοϊκά πλοία που προσεγγίζουν συχνά λιμένες και με άσχημες καιρικές συνθήκες. Το κόστος κτήσης του συστήματος αυτού είναι μεγάλο και ο βαθμός απόδοσης είναι μειωμένος λόγω γεωμετρικών χαρακτηριστικών της έλικας (μεγάλη πλήμνη). 2) Το πλοίο να διαθέτει ανατρεφόμενες μηχανές (2Χ ή 4Χ) δηλαδή να μπορεί να ακινητοποιήσει τον άξονα περιστροφής σε μικρό διάστημα και η μηχανή να λειτουργήσει με ανάποδες στροφές (τουμπαριστές μηχανές) 3) Ο μειωτήρας στοφών να είναι και για αναστροφή (ραβέρσα). Εφαρμόζεται σε μικρά πλοίο λόγω της πολυπλοκότητας του μειωτήρα. 4) Το πλοίο να διαθέτει ηλεκτροπρόωση οπότε και η αναστροφή επιτυγχάνεται με ανάποδη λειτουργία του ηλεκτροκινητήρα v1.02_επιμέλεια σημειώσεων Λεοντής Γεώργιος 21
Σύγκριση εμβολοφόρων ΜΕΚ με ατμοστροβίλους Πλεονεκτήματα Ατμοστροβίλου 1) Απλή μηχανή χωρίς μεγάλο αριθμό εξαρτημάτων 2) Λειτουργία χωρίς ταλαντώσεις Πλεονεκτήματα ΜΕΚ 1) Καλύτερος βαθμός απόδοσης έως και 50% στις μεγάλες δίχρονες 2) Πλήρης ισχύς και στο ανάποδα 3) Λειτουργία χωρίς χρήση άλλου μηχανήματος (λέβητα) 4) Γρήγορη εκκίνηση χωρίς χρόνο για προθέρμανση 5) Λειτουργία ακόμη και με μερική απώλεια κυλίνδρων Αεριοστρόβιλοι Τα βασικά μέρη του ναυτικού αεριοστροβίλου είναι : v1.02_επιμέλεια σημειώσεων Λεοντής Γεώργιος 22
1) Ο συμπιεστής όπου εισάγεται ο αέρας 2) Ο θάλαμος καύσης όπου πραγματοποείται η καύση 3) Ο στρόβιλος όπου τα καυσαέρια της καύσης περιστρέφουν το στροφείο με την πτώση τους πάνω στα πτερύγια 4) Ο στρόβιλος ισχύος που παραλαμβάνει τα καυσαέρια του αεριογόνου αεριοστροβίλου και κινεί το άξονα Ο συμπιεστής και ο στρόβιλος έχουν κοινό άξονα οπότε και η συμπίεση γίνεται με την βοήθεια του στροβίλου. Για την εκκίνηση στου αεριοστροβίλου χρησιμοποιείται εξωτερική πηγή εκκίνησης συνήθως από κάποιο ηλεκτρικόκινητήρα v1.02_επιμέλεια σημειώσεων Λεοντής Γεώργιος 23
Πτερύγια αεριοστροβίλων Σύγκριση αεριοστροβίλων με Εμβολοφόρες ΜΕΚ Πλεονεκτήματα Αεριοστροβίλων 1) Μεγάλη συγκέντρωση ισχύος 2) Μικρό βάρος και όγκος (χρήση του σε πολεμικά) 3) Λειτουργία χωρίς κραδασμούς 4) Καθαρό μηχανοστάσιο Μειονεκτήματα Αεριοστροβίλων 1) Χαμηλός βαθμός απόδοσης <35 % 2) Χρήση καλής ποιότητας καυσίμου λόγω φθοράς πτερυγίων 3) Δύσκολη αναπόδιση μειωμένη ισχύς Διατάξεις σύζευξης Αεριοστροβίλων με άλλες μηχανές Επειδή οι αεριοστρόβιλοι είναι μηχανές που προσφέρουν μεγάλη ισχύ με μικρό μέγεθος αλλά και μικρό βαθμό απόδοσης συνήθως χρησιμοποιούνται σε σύζευξη με άλλες μηχανές CΟ COMBINED ΣΥΝΔΥΑΣΜΕΝΟ D = Diesel - ΠΕΤΡΕΛΑΙΟΚΙΝΗΤΗΡΑΣ v1.02_επιμέλεια σημειώσεων Λεοντής Γεώργιος 24
G = Gas turbine- ΑΕΡΙΟΣΤΡΟΒΙΛΟΣ Ν = Νuclear - ΠΥΡΗΝΙΚΟΣ ΑΝΤΙΔΡΑΣΤΗΡΑΣ S = Steam ΑΤΜΟΣΤΡΟΒΙΛΟΣ Α = Αnd - Και O = Or - η Με βάση τα παραπάνω μπορούμε να έχουμε : CODOG CODAG COGAS COSΟG CONOG CONAG D G G S N G v1.02_επιμέλεια σημειώσεων Λεοντής Γεώργιος 25