Огромные контейнеровозы — это крупный и бурно развивающийся сектор
судостроительного рынка. Таким судам требуется всё более и более
совершенная начинка, в том числе двигатели. И именно для таких гигантов
финны строят самые большие в мире единичные ДВС мощностью около 100
тысяч лошадиных сил.
Известная финская компания Wartsila
— один из мировых лидеров в области судовых силовых установок и
энергетических систем. В 1990-х годах она разработала линейку судовых
двигателей RTA96-C.
Это рядные двухтактные дизели с турбонаддувом.
Линейку — потому, что клиент может заказать такой двигатель в
исполнении от 6 до 14 цилиндров. Конструктивно эти агрегаты абсолютно
идентичны.
А теперь держитесь. Диаметр каждого цилиндра 960 миллиметров, ход поршня — 2,5 метра!
Таким образом, рабочий объём цилиндра составляет 1820 литров. О других
параметрах — чуть позже. Пока скажем, что порядка сотни таких движков в
8, 9, 10, 11 и 12-цилиндровом исполнении было поставлено заказчикам.
Контейнеровозы, вместимостью по 6-8 тысяч тонн, движимые единственным
таким дизелем, спокойно развивают 25 узлов (более 46 километров в час).
Первый двигатель этой серии (в варианте 11 цилиндров) появился на свет
в 1997 году, его изготовил партнёр Wartsila — японская компания Diesel
United.
Дизельный контейнеровоз способен развивать большую скорость (фото с сайта wartsila.com).
А в 2002 году финны объявили о доступности 14-цилиндровой версии (PDF-документ) своего удивительного агрегата.
Вот теперь о её рекордах подробнее.
Максимальная мощность 14-цилиндрового RTA96-C достигает 108 тысяч 920 лошадиных сил.
Максимальный крутящий момент — более 763 тоннометров.
Рабочий объём супермотора составляет 25 тысяч 480 литров.
Нетрудно заметить, что литровая мощность необычайно низка — примерно 4,3 "лошади" на литр.
Скажете, вот уж странность, ведь в современных автомобильных
турбированных дизелях инженеры научились "снимать" с литра более 100
лошадиных сил.
Однако низкая степень форсировки выбрана не спроста. Супермоторы
работают с достоинством, неспешно (по меркам обычных ДВС) набирая в
свои гигантские "лёгкие" воздух.
Это не атомный реактор, а судовой дизельный
двигатель. Человек даёт представление о масштабе конструкции. В данном
случае, это 12-цилиндровая версия RTA96-C, но доступен и 14-цилиндровый
вариант (фото с сайта bath.ac.uk).
Частота вращения вала при максимальной мощности у этого морского
супердвижка составляет всего 102 оборота в минуту (против 3-5 тысяч
оборотов у легковых дизелей).
Это обеспечивает хороший газообмен (представьте, какие объёмы воздуха
нужно прокачивать), сравнительно низкие скорости поршня, а всё вместе —
хороший КПД.
Поперечный разрез супермотора. Хорошо виден выпускной клапан в центре и система турбонаддува справа (фото с сайта wartsila.com).
В режиме наименьшего удельного расхода топлива (не полная мощность) он
превышает 50% (видимо, это рекорд для серийных ДВС). Да и при полной
нагрузке эффективность движка не намного ниже.
Удельный же расход топлива на всех режимах колеблется в районе 118-126
граммов на лошадиную силу в час; что в 1,5-2,5 раза ниже, чем у
автомобильных дизелей.
Сопоставляя цифры, учтите, что эти судовые дизели работают на тяжёлом
морском дизтопливе с куда более низким содержанием энергии, чем у
автомобильных аналогов.
Добавим, что 14-цилиндровый Wartsila-Sulzer 14RTA96-C (таково полное
наименование гиганта) весит 2300 тонн в сухом виде (без масла и прочих
технических жидкостей). В том числе 300 тонн приходится на коленчатый
вал. Длина двигателя — 26,7 метра, а высота — 13,2 метра.
Разрез камеры сгорания и поршня, охлаждаемого маслом (фото с сайта wartsila.com).
Из инженерных особенностей нужно отметить, что в каждом цилиндре
устроен единственный, расположенный в центре камеры сгорания,
гигантский клапан. Есть ещё три маленьких клапана (аналоги форсунок в
обычных моторах) для непосредственного впрыска дизтоплива в цилиндр.
Этот огромный клапан — выпускной. От него выхлопные газы идут в общий коллектор и далее к четырём турбокомпрессорам.
Те, в свою очередь, гонят свежий воздух через охладители и к окнам,
вырезанным в нижней части цилиндра. Последние открываются, когда
поршень опускается в нижнюю мёртвую точку.
Сборка 10-цилиндрового RTA96-C (фото с сайта bath.ac.uk).
Как и во многих морских дизелях, усилие от поршня к коленчатому валу
передаётся здесь крейцкопфным механизмом. Благодаря ему на поршень не
действуют боковые нагрузки, а это повышает долговечность мотора.
А ещё фирма гордится низким весом агрегата.
Не удивляйтесь. Подумайте о колоссальных нагрузках на детали машины,
жёстких требованиях по вибрации (точнее, отсутствии оной), а также о
необходимой долговечности такого движка (представьте замену подобного
мотора у гиганта-контейнеровоза).
Вес коленвала десятицилиндрового двигателя — около трёхсот тонн (фото с сайта bath.ac.uk).
А ещё в этом ДВС использованы, в основном, чугун и сталь. По очевидным
соображениям заоблачной цены нескольких сотен тонн алюминия или титана.
Так что подвиг инженеров Wartsila действительно заслуживает уважения.
В материалах компании, между тем, есть упоминание о некоей внутренней
дискуссии относительно разработки 18-цилиндрового варианта своего хита.
Категория: Наука и техника |
Просмотров: 1226 |
Добавил: ivae
| Рейтинг: 0.0/0 |
