Руководящий документ РД 31.21.40-74 Типовая номенклатура паспортных характеристик судов и судового энергомеханического оборудования, необходимых для эксплуатации.

РД 31.21.40-74

 ТИПОВАЯ НОМЕНКЛАТУРА ПАСПОРТНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК СУДОВ И СУДОВОГО ЭНЕРГОМЕХАНИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ, НЕОБХОДИМЫХ ДЛЯ ЭКСПЛУАТАЦИИ

Типовая номенклатура является руководящим материалом для отделов теплотехники морских пароходств и распространяется на транспортные водоизмещающие суда с винтами фиксированного и регулируемого шага с дизельной энергетической установкой.

Разработана в секторе дизельных установок Центрального научно-исследовательского института морского флота.

 1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1.1. Настоящая типовая номенклатура охватывает характеристики, отражающие ходовые и маневренные качества транспортного судна, а также устанавливающие связь между мощностью (производительностью) машины и ее основными рабочими параметрами.

1.2. Входящие в номенклатуру характеристики определяются путем проведения испытаний объекта на стенде завода-строителя и при сдаточных заводских испытаниях судов ответственными представителями завода, а на судах, находящихся в эксплуатации, - теплотехническими испытательными партиями пароходств.

1.2.1. При проведении испытаний объект должен находиться в исправном техническом состоянии.

1.2.2. Испытания должны проводиться при определенных внешних условиях, которые оговорены в последующих разделах. В остальных случаях указываются внешние условия, при которых производились испытания.

1.2.3. В отдельных случаях, когда существуют проверенные методики, допускается построение полной характеристики расчетным способом. Однако во всех случаях базовые точки характеристики должны получаться опытным путем. Перечень рекомендуемой методической литературы дан в приложении.

1.3. Типовая номенклатура устанавливает минимальный перечень характеристик, используемых при эксплуатации судов и оборудования. Пароходствами для конкретных типов судов могут быть установлены дополнительные обязательные виды характеристик.

1.4. Контроль за наличием характеристик в соответствии с настоящей номенклатурой и обеспечение судов характеристиками осуществляют отделы теплотехники пароходств.

1.5. Все характеристики могут быть построены как в абсолютных, так и в относительных координатах. Последние используются отделами теплотехники для сравнительного анализа характеристик разнотипных судов и оборудования.

1.6. Для построения нелинейных характеристик целесообразно использование логарифмических шкал, облегчающих построение характеристик и дающих дополнительную графическую информацию о законе изменения параметров.

1.7. Все приведенные в настоящем материале графики предназначены для иллюстрации формы представления характеристик и не должны использоваться в качестве подлинных характеристик того или иного объекта.

 2. ХОДОВЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ СУДНА

2.1. Ходовые характеристики судна с винтом фиксированного шага (ВФШ).

2.1.1. Ходовые характеристики судна связывают скорость хода судна

с числом оборотов гребного вала

, мощностью главного двигателя

, осадкой судна

и часовым расходом топлива на главный двигатель

.

2.1.2. Испытания для определения ходовых характеристик проводятся при чистом корпусе судна (не более трех месяцев после докования), на глубокой воде (не менее 6 осадок судна) и тихой погоде (ветер не более 4 баллов, волнение не более 3 баллов).

2.1.3. Ходовые характеристики строятся, по крайней мере, для двух осадок судна - в полном грузу и в балласте. Характеристика в полном грузу строится полностью по опытным данным. Характеристика в балласте может быть построена по одной опытной точке с использованием существующих расчетных методов. Желательно получение дополнительной характеристики при промежуточной осадке.

2.1.4. Основной ходовой характеристикой является зависимость скорости хода судна от числа оборотов гребного вала при различной осадке судна

, показанная на рис.1.

Рис.1. Ходовая характеристика судна

Характеристика служит для оценочных расчетов ходового времени рейса и для контроля технического состояния пропульсивного комплекса (корпус - гребной винт).

2.1.4.1. Характеристика

строится в линейных координатах "

" и имеет, как правило, вид пучка прямых, соответствующих разным осадкам, выходящего из начала координат. Для скоростных судов при высоких числах оборотов вала возможно заметное изменение коэффициента пропорциональности для одной и той же осадки и искривление характеристики.

2.1.5

. Ходовая характеристика

, устанавливающая связь между мощностью главного двигателя

, скоростью судна

, числом оборотов вала

и осадкой судна

(рис.2), предназначается для выбора режима работы главного двигателя при заданной скорости хода и осадке. В совокупности с ограничительной характеристикой главного двигателя (см. раздел 4) она дает возможность оценить максимальную скорость судна, допустимую по нагрузке двигателя в данных условиях. Одновременно характеристика

служит для контроля технического состояния пропульсивного комплекса судна.

Рис.2. Ходовая характеристика судна

2.1.5.1

. Характеристика

строится в координатах "

", по крайней мере, для двух осадок - в грузу и в балласте. На график наносятся линии, соответствующие постоянным числам оборотов гребного вала.

2.1.5.2. Зависимость

определяется при осадке судна в полном грузу испытаниями на четырех режимах в диапазоне мощности главного двигателя

. Зависимость для других осадок может быть получена расчетным путем по существующим методикам (6, 8) при наличии хотя бы одной опытной точки.

2.1.5.3. Построение характеристик производится, как правило, по индикаторной мощности. При наличии на судне торзиометра предпочтительнее строить характеристики по эффективной мощности для возможности быстрого контроля соответствия фактического режима работы судна паспортным данным.

2.1.6.

Ходовая характеристика

устанавливает связь между часовым расходом топлива на главный двигатель, скоростью и средней осадкой судна (рис.3) и служит для расчета рейсовых запасов топлива, а также для оценки технического состояния корпуса судна и главного двигателя. Она позволяет также оценить потери от увеличения расхода топлива вследствие неблагоприятных условий плавания или обрастания корпуса судна.

Рис.3. Ходовая характеристика судна

часовой расход топлива на главный двигатель,

;

расход топлива на главный двигатель на милю плавания,

.

Топливо:

по ГОСТ 1667-68;  

.  

2.1.6.1. Испытания для определения характеристики

проводятся на утвержденном для данного двигателя сорте топлива. На характеристике указывается сорт и теплотворная способность

топлива, на котором производились испытания. Строится с учетом эффекта от утилизации тепла.

2.1.6.2. При использовании в эксплуатации другого сорта топлива фактический расход получается пересчетом по формуле

,

где

- расход, определяемый из паспортной характеристики для заданной скорости и осадки;

,

- паспортная и фактическая низшая удельная теплотворная способность топлива;

0,97-1,03 - коэффициент, учитывающий сорт топлива.

При переходе на низкосортное топливо

1, а при переходе на более качественное топливо

1.

2.1.7.

Ходовая характеристика

представляет связь между расходом топлива на милю плавания

, скоростью хода судна и средней осадкой (рис.3) и служит для оценки потребности в топливе на переход известной дальности в зависимости от скорости хода.

При построении и использовании характеристики необходимо учитывать изложенное в пп.2.1.6.1 и 2.1.6.2.

2.2. Ходовые характеристики судна с винтом регулируемого шага (ВРШ).

2.2.1. При построении ходовых характеристик судна с ВРШ должны быть учтены требования, изложенные в пп.2.1.2 и 2.1.3.

2.2.2.

Ходовая характеристика

зависимости скорости хода от числа оборотов

и шага винта

(рис.4) строится для двух осадок судна - в полном грузу и в балласте. Назначение характеристики - оценка скорости хода судна в зависимости от числа оборотов и шага винта, а также контроль технического состояния пропульсивного комплекса (корпус - гребной винт).

Рис.4. Ходовая характеристика судна с ВРШ

в грузу при осадке

9,0 м

2.2.2.1. На основании характеристик

для грузовой и балластной осадок могут быть построены вспомогательные графики

при постоянном числе оборотов и шаге винта, которые применяются для корректировки скорости при контроле технического состояния пропульсивного комплекса в тех случаях, когда фактическая осадка судна не соответствует приведенным на графиках.

2.2.2.2. Линия максимальной скорости хода (рис.4) ограничивает скорость хода из условий максимально допустимых мощности главного двигателя и числа оборотов вала для данного шага и осадки.

2.2.2.3. Для построения характеристики (рис.4) должно быть определено не менее трех точек линии

при постоянном шаге винта, близком к номинальному. Для других значений шага винта допускается проведение испытаний на одном-двух режимах, поскольку характеристики

при

с достаточным приближением можно представить как пучок прямых, выходящих из одной точки.

2.2.3.

Ходовая характеристика

представляет собой зависимость мощности главного двигателя от числа оборотов вала

и шага винта

, на которую нанесены линии постоянной скорости хода

(рис.5). Характеристика применяется для выбора оптимального шага винта и числа оборотов вала при плавании с заданной скоростью и осадкой. Оптимальный режим определяется по минимуму кривой, соответствующей постоянной скорости.

Рис.5. Ходовая характеристика судна с ВРШ

в грузу при осадке

9,0 м

2.2.3.1. Характеристики

строятся для двух осадок судна - в полном грузу и в балласте. Для выбора оптимального шага винта при промежуточных осадках на основе этих двух характеристик может быть построен вспомогательный график

. Выбор оптимального шага по графику при промежуточных осадках производится путем линейной интерполяции.

2.2.3.2. Для построения характеристики (рис.5) должно быть определено не менее четырех точек линии

при шаге винта, близком к номинальному. Для остальных линий

при

можно ограничиться испытаниями на одном режиме. Текущие значения мощности для данного шага в этом случае могут быть получены по формуле

,

где

,

- мощность и число оборотов вала, замеренные во время испытаний при данном шаге винта;

- показатель степени кривой

для номинального шага винта.

Примечание. В общем случае

зависит от числа оборотов и для расчетного построения характеристики предварительно должен быть определен вид функции

.

2.2.3.3. Для построения линий

используется характеристика

, приведенная на рис.4. Для этого на рис.4 определяется число оборотов вала, соответствующее заданной скорости и шагу винта, по которому на линии

при

(рис.5) определяется положение нужной точки.

 3. МАНЕВРЕННЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ СУДНА

3.1. Маневренные характеристики отражают инерционные свойства судна и его управляемость.

3.2. Инерционная характеристика (рис.6) представляет собой зависимость скорости хода

, пройденного судном расстояния

и изменения курса при положении пера руля в диаметральной плоскости

от времени после подачи сигнала "стоп главный двигатель". Характеристика строится для двух осадок судна - в полном грузу и в балласте.

Рис.6. Инерционные характеристики т/х

3.2.1. Испытания для определения инерционных характеристик производятся в тихую погоду (ветер до 3 баллов и волна до 2 баллов) на глубокой воде с полного хода. На характеристике указываются осадка судна, начальное число оборотов вала, направление и сила ветра, волнение, начальный курс судна. На графике отмечается время остановки главного двигателя.

3.2.2. Оценка выбега судна при меньшей начальной скорости хода производится путем переноса начала координат в точку оси абсцисс, соответствующую заданной скорости на кривой

. Таким образом, может быть построен вспомогательный график полного выбега

и полного времени выбега

для двух осадок судна - в грузу и в балласте.

3.3. Характеристика торможения судна (рис.7) отражает путь, пройденный судном, скорость и изменение курса в зависимости от времени при изменении направления вращения вала. Испытания по определению характеристик проводятся в грузу и в балласте при изменении режима работы главного двигателя с "полного", "среднего" и "малого" хода вперед на "полный" назад.

Рис.7. Характеристики торможения т/х при реверсе двигателя с "полного вперед" на "полный назад"

3.3.1. При проведении и оформлении результатов испытаний должны быть выполнены требования п.3.2.1. Кроме того, на оси абсцисс отмечаются моменты начала выполнения команды в машинном отделении, прохождения числа оборотов вала через нуль и развития полного числа оборотов заднего хода.

3.3.2. Знание характеристик торможения судна необходимо судоводителям для принятия решений в сложных ситуациях. Поэтому испытания для их определения производятся с применением контрвоздуха при реверсировании главного двигателя.

3.4. Характеристики управляемости судна определяют изменение курса судна в зависимости от времени при перекладке руля последовательно на правый и левый борт (выполнение маневра "зигзаг" - рис.8). Испытания проводятся в грузу и в балласте на полном ходу при углах перекладки руля ±10°, ±20° и ±35°. На графике указываются осадка судна, начальная скорость, сила и направление ветра и волнения, начальное число оборотов гребного вала.

Рис.8. Характеристика управляемости судна - зависимость изменения курса от угла перекладки руля и времени (маневр "зигзаг")

3.5. В судовых документах должен указываться диаметр циркуляции судна в грузу и в балласте на полном ходу. Испытания проводятся при полной перекладке руля на правый и левый борт.

 4. ХАРАКТЕРИСТИКИ ГЛАВНОГО ДВИГАТЕЛЯ

4.1. Стендовая винтовая характеристика (рис.9) отражает зависимость основных параметров дизеля от числа оборотов вала при изменении нагрузки по закону

. Характеристика строится по результатам заводских сдаточных испытаний дизеля в соответствии с ГОСТом 10448-63* и должна сопровождаться протокольной таблицей испытаний.

Рис.9. Стендовая винтовая характеристика дизеля

4.1.1. Значения рабочих параметров дизеля, полученные на стенде завода-изготовителя, служат в качестве эталона для сравнения с эксплуатационными значениями соответствующих параметров. Отклонение от нормы позволяет судить о техническом состоянии и регулировке дизеля.

4.1.2. На стендовой характеристике обязательно должно быть отражено изменение следующих параметров (средних значений по цилиндрам или турбонагнетателям):

- мощности

;

- среднего индикаторного (эффективного) давления

;

- давления наддува

;

- давления конца сжатия

;

- максимального давления цикла

;

- температуры выпускных газов за цилиндрами, перед турбиной и за турбиной

,

и

;

- числа оборотов турбонагнетателей

;

- механического коэффициента полезного действия двигателя

;

- часового расхода топлива

;

- удельного индикаторного (эффективного) расхода топлива

;

- положения топливной рукоятки

(индекса топливных насосов ИТН).

4.1.3. В таблице испытаний отражаются значения параметров, указанных в п.4.1.2 по отдельным цилиндрам и турбонагнетателям, а также давление и температура воды, масла и топлива в системах дизеля, температура воздуха до охладителей и в ресивере.

4.1.4. В протоколе указываются условия испытаний дизеля: температура, барометрическое давление и влажность наружного воздуха, противодавление на выпуске, сорт топлива и масла.

4.2. Судовая винтовая характеристика отличается от стендовой тем, что она снимается на судне в процессе его сдачи или через непродолжительное время после ввода в эксплуатацию. Характеристика должна сниматься отдельно при ходе в полном грузу и в балласте и соответствовать требованиям, изложенным в пп.4.1.2-4.1.4. Кроме того, должны быть указаны осадка судна и погодные условия во время испытаний, а также дата последнего докования. Вид графической характеристики аналогичен показанному на рис.9.

4.2.1. В процессе эксплуатации главного двигателя теплотехническими партиями пароходств или судовым составом снимаются контрольные судовые винтовые характеристики или производятся замеры на отдельных режимах для контроля за техническим состоянием двигателя и для оценки изменения параметров в зависимости от времени эксплуатации.

4.3. Ограничительная характеристика главного двигателя определяет зависимость допускаемой для длительной работы нагрузки (мощности, среднего индикаторного давления или расхода топлива) от числа оборотов вала. Характеристика должна поставляться с технической документацией дизеля заводом-строителем. При отсутствии в технической документации характеристика разрабатывается отделом теплотехники пароходства с учетом надежности и опыта эксплуатации двигателя.

4.3.1. В зависимости от конкретного типа двигателя характеристика может отражать ограничение нагрузки не только по числу оборотов вала, но и по другим параметрам: температуре, давлению и влажности воздуха на всасывании, предельной амплитуде колебаний числа оборотов при плавании на волнении и др.

4.3.2. Вид ограничительных характеристик наиболее распространенных современных главных дизелей типа

фирмы Бурмейстер и Вайн (ДКРН 62/140-3 Брянского машиностроительного завода) и

фирмы Зульцер показан на рис.10 и 11.

Рис.10. Ограничительные характеристики дизелей

фирмы Бурмейстер и Вайн

граница области длительных режимов

граница области кратковременных режимов (1 час)

Рис.11. Ограничительная характеристика дизелей Зульцер типа

       

     - область режимов работы без ограничения времени;

- область режимов, работа на которых допускается ограниченное время (до постановки в док или в заводской ремонт);

- область режимов, допускаемых только при проведении испытаний.

5. ХАРАКТЕРИСТИКИ ВСПОМОГАТЕЛЬНЫХ МЕХАНИЗМОВ МАШИННОГО ОТДЕЛЕНИЯ

5.1. Нагрузочная характеристика вспомогательного дизель-генератора (рис.12) отражает зависимость основных рабочих параметров дизеля и к.п.д. генератора от нагрузки (мощности, среднего эффективного давления) при работе с постоянным числом оборотов. Поставляется заводом-строителем дизеля, а при отсутствии документации определяется испытаниями на судне при исправном состоянии дизеля. Служит для оценки технического состояния дизель-генератора в эксплуатации.

Рис.12. Нагрузочная характеристика вспомогательного дизель-генератора

5.1.1. Характеристика должна включать в себя изменение следующих параметров:

- средней температуры выпускных газов за цилиндрами

;

- удельного расхода топлива

;

- часового расхода топлива

;

- максимального давления рабочего цикла

;

- давления наддува

;

- температуры воздуха в ресивере

;

- к.п.д. генератора

.

Указываются сорт топлива при проведении испытаний и параметры воздуха на всасывании (температура, давление, влажность).

При судовых испытаниях характеристика может строиться в зависимости от нагрузки генератора в кВт. В этом случае к.п.д. генератора не учитывается.

5.2.

Характеристики насосов

представляют зависимость производительности

, коэффициента полезного действия

и потребляемой мощности

от напора

, развиваемого насосом. Характеристики поставляются заводами-изготовителями вместе с паспортом и руководством по эксплуатации и применяются для оценки технического состояния насоса путем сопоставления эксплуатационных данных с паспортными.

5.2.1. На рис.13 для примера приведена характеристика роторно-зубчатого насоса Р3-4,5а. На характеристике должно быть указано число оборотов ротора насоса (электродвигателя) и вязкость перекачиваемой жидкости.

Рис.13. Характеристика насоса Р3-4,5а (Р3-4,5) при

1500 об/мин, вязкость перекачиваемой жидкости 35

°

ВУ

Приложение 1

ПЕРЕЧЕНЬ МЕТОДИЧЕСКОЙ ЛИТЕРАТУРЫ, РЕКОМЕНДУЕМОЙ ДЛЯ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ПРИ ПОСТРОЕНИИ ПАСПОРТНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК

1. ГОСТ 10448-63. Дизели стационарные, судовые и тепловозные. Методы испытаний.

2. ГОСТ 6134-71*. Насосы динамические. Методы испытаний.

3. Карпович В.А. Дизельные установки с винтами регулируемого шага. Изд. "Судостроение", Л., 1964.

4. Кацман Ф.М., Музыкантов Г.М., Шмелев А.В. Эксплуатационные испытания морских судов. Изд. "Транспорт", М., 1970.

5. Методика теплотехнических испытаний дизельных судовых установок. Информационный сборник ЦНИИМФ, вып.83-84. Изд. "Морской транспорт", 1962.

6. Семека В.А. Составление паспортных характеристик судов. Изд. "Водный транспорт", 1954.

7. Силуков Г.Д. Построение паспортных диаграмм для судов с ВРШ. "Судостроение", 1962, N 9.

8. Соловьев Б.И. Теплотехнические испытания и эксплуатация судовых дизелей. Изд. "Транспорт", М., 1973.

9. Осташенков В.Ф. Теплотехнические испытания судовых дизелей. Изд. "Транспорт", М., 1967.