Отсутствие непосредственной механической связи теплового двигателя с гребным валом в ГЭУ обусловливает определенные недостатки, отмеченные выше. С другой стороны, эта особенность ГЭУ наделяет силовые установки судов-электроходов рядом достоинств. Рассмотрим основные из них.
Применение высокооборотных тепловых двигателей. В ГЭУ максимальная частота вращения теплового двигателя ограничена допустимой частотой вращения электрического генератора, а не гребного винта. В результате частота вращения приводного двигателя в ГЭУ может быть значительно более высокой, чем при непосредственном его соединении с гребным валом. Применение высокооборотных дизелей существенно снижает их габариты и массу на единицу мощности. Например, при номинальной частоте вращения 125 об/мин относительная масса дизеля составляет около 80 кг/л. е., а при 800 об/мин она уменьшается до 12 кг/л. с. Следовательно, масса и стоимость дизель-электрической гребной установки по сравнению с гребной установкой теплохода могут оказаться меньше, причем уменьшение стоимости ГЭУ может достигать 25% и более стоимости установки теплохода.
Использование нереверсивных тепловых двигателей. На судах с электродвижением реверс гребного винта осуществляется реверсированием гребного электродвигателя, а тепловые двигатели работают при неизменном Направлении вращения. Выбор нереверсивного дизеля существенно упрощает его конструкцию и увеличивает срок службы. Анализ причин быстрого износа дизелей показывает, что каждый реверс дизеля по износу эквивалентен 16 ч его работы при номинальной загрузке.
Вследствие ограниченной емкости баллонов сжатого воздуха число последовательных реверсов гребного винта на теплоходах не превышает 18-—20. При этом развиваемый дизелем вращающий момент снижается, что приводит к затягиванию процесса реверса. На судах-электроходах количество последовательных реверсов не ограничено, а вращающий момент гребного электродвигателя в период торможения и реверсирования винта может быть достаточно высоким.
Возможность обеспечения высокого уровня автоматизации.
В ГЭУ управление энергией движения судна осуществляется путем воздействия на электрические машины. Вследствие этого значительно легче осуществляется дистанционное управление гребной установкой с нескольких мест, прежде всего с ходового мостика. На судах с электродвижением сравнительно легко можно получить широкое и плавное регулирование частоты вращения гребного винта, обеспечить оптимальное использование всей силовой установки. В ГЭУ широко применяются системы обеспечения постоянства мощности на гребном валу при изменении момента сопротивления гребного винта, различные автоматические системы защиты и контроля режимов работы установки. На судах-электроходах значительно проще решаются вопросы комплексной автоматизации судна в целом.
Высокие маневренные качества. Сравнительная легкость регулирования скорости гребных электродвигателей и простота их реверсирования придают судам-электроходам высокие“ маневренные качества. Этому способствуют также широкие возможности для форсировки переходных процессов в электрических машинах.
Высокая живучесть гребной установки, высокая эффективность использования агрегатов. На судах с электродвижением число генераторных агрегатов может быть больше числа гребных валов. Широко применяются также двухъякорные электродвигатели для вращения каждого гребного вала. В результате имеется возможность создания различных комбинаций из имеющихся генераторных агрегатов и гребных электродвигателей. Это намного повышает живучесть силовой установки судна.
При уменьшении нагрузки на гребных валах часть агрегатов может быть выведена из эксплуатации, что обеспечивает оптимальную загрузку, а следовательно, оптимальный к. п. д. работающих агрегатов. Значительно расширяются возможности для ремонта, в том числе для профилактического. Отмеченные обстоятельства весьма положительно сказываются на сохранении моторесурса приводных двигателей генераторов.
Увеличение к. п. д. гребного вала и гребного винта. Отсутствие на электроходах длинных валопроводов гребного винта кроме улучшения использования объема судовых помещений, обусловленного отсутствием туннелей гребных валов, снижает потери энергии в линиях гребных валов. Гребные электродвигатели могут обеспечить оптимальную частоту вращения гребных винтов, что значительно повышает к. п. д. винтов.
Возможность использования главной силовой установки для питания различных электрифицированных механизмов. На судах с электродвижением генераторные агрегаты ГЭУ могут быть использованы для питания электроэнергией не только гребных электродвигателей, но и электродвигателей других механизмов. Вследствие этого для электроприводов механизмов, работающих на стоянках и в режиме пониженной скорости судна, нет необходимости предусматривать специальные источники энергии. Так, например, без ущерба для нужд гребной установки генераторные агрегаты ГЭУ можно использовать для питания электродвигателей грузовых насосов на танкерах во время погрузки и разгрузки, электродвигателей на плавучих кранах, электродвигателей насосов земснарядов и т. п.
Несмотря на отмеченные достоинства ГЭУ, их применение должно быть тщательно обосновано в каждом конкретном случае. На судах, от которых не требуются высокие маневренные качества, а нагрузка на винтах изменяется мало, применение ГЭУ оказывается нецелесообразным. Но и в тех случаях, когда применение ГЭУ оправдано, необходимо иметь в виду определенные недостатки этого типа гребных установок. Основные из них заключаются в следующем.
Дополнительные потери в генераторах, электродвигателях и в электропередаче снижают общий к. п. д. силовой установки и увеличивают расход топлива. Степень снижения к. п. д. зависит от режимов работы установки. Если использование ГЭУ позволяет существенно улучшить степень загрузки тепловых двигателей при широком изменении нагрузок на гребном винте, то указанное снижение может быть незначительным — в пределах 3—5%. Если же степень загрузки тепловых двигателей в ГЭУ и теплоходах одинакова, то снижение к. п. д. может достигнуть 15% и более.
При использовании дизелей в ГЭУ требуется чаще ремонтировать и заменять их, так как моторесурс высокооборотных дизелей значительно ниже, чем низкооборотных. Следует, однако, добавить, что ремонт и замена высокооборотных дизелей намного проще, чем низкооборотных. Дробление мощности генераторных агрегатов ГЭУ еще более упрощает эту задачу.
Применение высокооборотных дизелей в ГЭУ требует использования более высококачественных сортов топлива и масла, а вместе с тем значительно повышает уровень шума в машинных отделениях судов.
Автоматизированные гребные электрические установки являются сложными техническими устройствами, требующими высококвалифицированного обслуживания. В штат машинной команды необходимо дополнительно вводить электротехников.
Отмеченные особенности указывают на необходимость технико-экономического обоснования ГЭУ для каждого типа судна.