В таких ДЭУ нагрузка и частота вращения ГД, работающих через муфты и редуктор на гребной винт, на номинальном ходовом режиме назначаются также как и для ДЭУ с прямой передачей. Дополнительные потери в муфте, регуляторе отражаются лишь на КПД установки [9]. Однако тип и характеристика муфты существенно влияют на работу дизеля, тяговые свойства ПК и маневренность судна при пуске, перемене хода, торможении винта и в меньшей степени при изменении условий плавания и сопротивления движению судна.
При работе ГД на винт имеются свои особенности, обусловленные характеристиками муфт. Наличие соединительной муфты в составе ПК практически не вызывает изменения передаваемого момента и частоты вращения. Это означает, что моменты на входном и выходном валах равны между собой, а незначительное различие в частотах вращения вызывается потерями в муфте. В дизель-редукторных установках наибольшее распространение получили механические и гидродинамические муфты, а электродинамические встречаются сравнительно редко. Все типы муфт используются как муфты сцепления.В состав гидродинамической муфты входят ротор насоса и ротор гидравлической турбины. В этом случае моменты, потребляемые насосом и развиваемые турбиной, одинаковы и равны эффективному крутящему моменту дизеля, т.е. Мн=Мт=Ме.
Значения мощности на валу насоса и турбины могут быть определены в соответствии с выражениями:
Возможные варианты работы элементов ПК (например, ГД –гребной винт) при наличии гидродинамической соединительной муфты. При застопоренном гребном винте (ситуация его заклинивания). В этом случае nт= 0,Sм= 100%,ηгм = 0. Учитывая, что частота вращения дизеля не равна нулю (nГД≠0), поэтому вся подводимая мощность будет поглощаться внутренним сопротивлением муфты.
В обычных условиях регулирование частоты вращения винта и скорости хода осуществляется непосредственно дизелями.
При этом муфты находятся в состоянии постоянного заполнения. В такой ситуации в многомашинных ДЭУ управление несколькими дизелями производится с центрального пульта фиксированными вариантами положения муфт: “ВКЛЮЧЕНО”, “ВЫКЛЮЧЕНО”. В первом случае (включенное рабочее состояние муфты) золотник подвода масла открывается полностью. Масло из напорной цистерны по осевому каналу в вале поступает на всасывание насоса в муфты. Энергия движения масла по кругу циркуляции используется в турбине и часть масла через зазоры в прикрытых сливных отверстиях на наружном кожухе сливается в сточную цистерну. Отсюда масло забирается насосом и через фильтры и маслоохладитель перекачивается в напорную цистерну. Опорожнение муфты достигается одновременным открытием сливных отверстий и закрытием золотника подвода масла.
Для определения свойств муфт, используется ее характеристика, под которой понимаются зависимости момента, мощности и КПД от частоты вращения выходного вала. Конкретная характеристика гидромуфты при полном ее заполнении приведена на рис.
Характеристика гидродинамической муфты.
Анализ приведенных зависимостей показывает следующее.При постоянной частоте вращения вала дизеля момент муфты возрастает во всем диапазоне частот вращения винта вплоть до его полно остановки (точки nв =0,Sм=100%,ηгм=0 ).При условии поддержания номинальной частоты вращения в различных ситуациях и полном заклинивании винта муфта может передать максимальный момент, равный восьмикратному номинальному моменту дизеля. Это говорит о tom,что гидромуфта весьма надежное устройство с точки зрения сцепления вала дизеля с винтом. При любых скольжениях, возникающих при подключении муфты к работающему дизелю, момент его полностью передается винту, что обеспечивает тяговые и маневренные качества ДЭУ. С увеличением скольжения мощность, отдаваемая винту Nт, сначала возрастает, а затем уменьшается. Её максимальное значение равное четырехкратной величине номинальной мощности дизеля, достигается при nв=0,66nном. С увеличением частоты вращения дизеля максимум снижается и смещается к началу координат. С переходом на характеристику тяжелого винта (например, при ходе с грузом и обрастании корпуса) скольжение муфты возрастает.
При этом линия постоянного КПД располагается левее номинальной, а ηгм падает. При ходе с балластом, наоборот, уменьшается разность nТ-nB , а ηгм увеличивается.
Дизели, работающие на винт через муфту, независимо от типа муфты и наличия всережимного регулятора по требованию Регистра должны иметь регулятор безопасности. Он как бы страхует работу всережимного регулятора и защищает дизель от разноса при внезапном отключении муфты.
В связи с частотой работы при пониженных скоростных режимах всережимный регулятор должен дополняться устройством ограничения нагрузки, предохраняющим дизель от возможной перегрузки при отключении муфты или остановки одного из дизелей.
