Назначение пропульсивной установки судна состоит в обеспечении непрерывного упора для преодоления гидродинамического сопротивления и инерции судна. Механическая мощность в установке вырабатывается главным двигателем. Остальные устройства служат для передачи мощности (валы, подшипники, редукторы) или ее преобразования (например, механической мощности в электрическую или электрической в механическую). Преобразование механической мощности в упор осуществляется гребными винтами.
Рис. 1. Основные типы пропульсивных установок.
Д — дизель; ПТ — паровая турбина; ПГ — парогенератор; Г — электрический генератор; ЭД — электродвигатель; QCT — энергия топлива;
Для получения механической мощности используются разнообразные главные двигатели, наиболее важные из которых приведены на рис. 1. В настоящее время в качестве топлива (первичный носитель энергии) в основном применяется нефть. В будущем широкое распространение получит также и ядерная энергия, по крайней мере для крупных судов и судов специального назначения (ледоколов, подводных кораблей). В этом случае вместо паропроизводящей установки будет использоваться ядерный реактор с парогенератором. Весьма перспективны также газотурбинные двигатели, которые в качестве преобразователей энергии соответствуют дизелю.
Следует отметить, что перечисленные виды двигателей применяются не только для движения судна, но и как приводы самых разнообразных вспомогательных механизмов (генераторов, насосов, лебедок и т. д.). Иногда используются также и комбинированные установки. Так, например, на траулерах дизель одновременно служит главной пропульсивной установкой и приводом генератора судовой сети (валогенератора).
Рассмотрим в первую очередь пропульсивные установки, имеющие в качестве главного двигателя дизель.
Судовое дизелестроение развивалось в соответствии с тенденцией постоянного увеличения размеров судов. Поэтому до сих пор дизели находят широкое применение. В настоящее время мощность одного цилиндра дизеля достигает 4200 л. е., следовательно, предельная мощность современных дизелей составляет около 50 000 л. с. (12-цилиндровые дизели).
Рис. 2. Структура дизельной пропульсивной установки.
Паровые турбины также широко используются. Применяются они в основном для супертанкеров (большие мощности) и крупных пассажирских судов (высокая мощность, спокойная работа). В связи с этим уделим существенное внимание и автоматизации турбинных установок.
При анализе степени автоматизации пропульсивной установки необходимо учитывать состояние самого судна, приводимого в движение гребным винтом. Таким образом, объектом исследования служит система, состоящая из главной энергетической установки и судна с гребным винтом. При рассмотрении энергетической установки следует отдельно остановиться на дизельных установках и установках, имеющих в своем составе паровую турбину.
Блок-схема дизельной пропульсивной установки представлена на рис. 6.2. Энергетическая установка состоит из главного двигателя с механической передачей энергий винту и ряда вспомогательных систем: топливной, масляной, охлаждающей, наддува, пускового воздуха.