Avtonova37.ru

Авто мастер
1 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Водяные двигатели что необходимо для работы этих водяных двигателей

Все устройства, которые созданы для превращения энергии в механическую работу, называются двигателями.

Двигатель на воде – определение размытое. Под ним можно подразумевать:

  • винтовые двигатели лодочных типов (может использовать двигатель внутреннего сгорания на воде, паровой и другие);
  • двигатели на реактивной тяге (гидроциклы, БТР и опять-таки подлодки);
  • генератор, превращающий энергию воды в механическую работу (двигатель, который работает на воде);
  • паровой двигатель (двигатель, работающий на воде, из-за простоты строения рассмотрен в деталях не будет).

Паровой двигатель устроен подобным образом: в котел заправляется горючее, в цилиндре закипает вода, увесистый поршень сверху под давлением поднимается до тех пор, пока не откроется клапан цилиндра. За счет поршня приходит в движение механизм.

Что такое помпа в автомобиле и её назначение

Жидкость по системе охлаждения самостоятельно передвигаться не может, поэтому в конструкцию жидкостной системы входит водяной насос, он же – помпа. Основная задача его – обеспечение циркуляции охлаждающей жидкости по системе, что и обеспечивает забор тепла и отвод его.

Больше помпа ничего не выполняет, но от ее работы зависит нормальное функционирование мотора. Без нее силовая установка очень быстро будет перегреваться, поскольку не будет обеспечиваться отведение тепла.

Видео: Для чего в автомобиле нужна водяная помпа

На автомобилях на данный момент используется водяной насос центробежного типа. Широкое распространение этот тип помпы получил благодаря простоте конструкции, при этом он вполне справляется с поставленной задачей. Для привода его используется усилие, получаемое от коленчатого вала, которое передается за счет ременной передачи.

Циркуляция жидкости по системе обеспечивается за счет крыльчатки. Чтобы она обеспечивала движение жидкости в рубашке охлаждения, насос входит в конструкцию силового агрегата. Причем основная его часть располагается с внешней его стороны, и только крыльчатка располагается внутри рубашки.

Практическое использование водородного двигателя

Производство водорода H2 путём электролиза требует довольно много энергии. Это проблема, поскольку объём топливного бака придётся увеличить. Облегчить конструкцию можно, если использовать углепластик, что сильно увеличивает стоимость. Другой минус водородных двигателей — водород трудно хранить длительное время, его чрезвычайно маленькие молекулы легко просачиваются, а утечка может привести к возгоранию.

Ещё один отрицательный момент — энергоэффективность, КПД такого движка не превысит 30%, тогда как для электромобилей этот показатель достигает 70-80%. Плюс ко всему трудно найти заправку.

Преимущества тоже есть. Заправить машину можно за 5 минут, тогда как зарядка электромобиля занимает от получаса до 12 часов. У транспортных средств на топливных элементах такой же запас хода, как у обычных газовых машин, хотя их характеристики с возрастом ухудшаются. Но главный плюс — экологичность.

Универсальная схема водородного генератора

Тем, у кого нет способностей к конструированию, водородный генератор для автомобиля можно купить у народных умельцев, поставивших на поток сборку и установку таких систем. Сегодня есть множество таких предложений. Стоимость агрегата и установки составляет порядка 40 тысяч рублей.

Но можно собрать такую систему и самостоятельно – сложного в ней нет ничего. Состоит она из нескольких простых элементов, соединённых в одно целое:

  1. Установки для электролиза воды.
  2. Накопительного резервуара.
  3. Улавливателя влаги из газа.
  4. Электронного блока управления (модулятора тока).

Ниже приведена схема, по которой можно легко собрать водородный генератор своими руками. Чертежи главной установки, производящей газ Брауна, достаточно просты и понятны.

Схема не представляет какой-либо инженерной сложности, повторить её может каждый, кто умеет работать с инструментом. Для автомобилей с инжекторной системой подачи топлива необходимо еще установить контроллер, регулирующий уровень подачи газа в топливную смесь и связанный с бортовым компьютером автомобиля.

Водородные двигатели

Типы водородных двигателей и их описание

Наука непрерывно развивается. Каждый день придумываются новые концепты. Но только лучшие из них воплощаются в жизнь. Сейчас существует всего два типа водородных двигателей, которые могут быть рентабельными и производительными.

Первый тип водородного двигателя работает на топливных элементах. К сожалению, водородные двигатели данного типа до сих пор имеют высокую стоимость. Дело в том, что в конструкции содержаться дорогие материалы вроде платины.

Ко второму типу относятся водородные двигатели внутреннего сгорания. Принцип работы таких устройств сильно напоминает пропановые модели. Именно поэтому их часто перенастраивают для работы под водород. К сожалению, КПД подобных устройств на порядок ниже тех, что функционируют на топливных элементах.

На данный момент тяжело сказать, какая из двух технологий по созданию водородных двигателей победит. У каждой есть свои плюсы и минусы. В любом случае работы в данном направлении не прекращаются. Поэтому, вполне возможно, что к 2030 году машину с водородным двигателем можно будет купить в любом автосалоне.

Принцип работы

Водородный двигатель работает на основе принципа электролиза. Данный процесс происходит в воде под воздействием специального катализатора. В результате выделяется гидроген. Его химическая формула следующая — ННО. Газ не обладает взрывоопасными качествами.

В состав генератора входит электролизер и резервуар. За процесс генерации газа отвечает модулятор тока. Для обеспечения наилучших результатов в инжекторных водородных двигателях устанавливается оптимизатор. Это устройство отвечает за регулирование соотношения топливно-воздушной смеси и газа Брауна.

Характеристики катализаторов

Катализаторы, используемые для создания нужной реакции в водородном двигателе, могут быть трёх видов:

  1. Цилиндрические банки. Это самая простая конструкция, работающая на довольно примитивной системе управления. Производительность водородного двигателя, работающего с данным катализатором, не превышает 0,7 литра газа в минуту. Такие системы могут использоваться на машинах с водородным двигателем объёмом до полутора литра. Увеличение числа банок позволяет превысить данный лимит.
  2. Раздельные ячейки. Считается, что именно такой тип катализатора является наиболее эффективным. Производительность системы составляет более двух литров газа в минуту, КПД — максимальный.
  3. Открытые пластины или сухой катализатор. Данная система рассчитана на длительный срок работы. Производительность колеблется в диапазоне от одного до двух литров газа в минуту. Открытое расположение обеспечивает максимально эффективное охлаждение.

Эффективность водородных двигателей с каждым годом растёт. Сейчас начинают вводиться в эксплуатации гибридные устройства, функционирующие на водороде и бензине. В свою очередь, конструкторы не прекращают искать наиболее эффективной модели катализатора, обеспечивающей ещё большую производительность.

Авиационный двигатель: воздушного или водяного охлаждения?

Рассматривать станем на примерах истребителей, просто потому, что бомбардировщику с его задачами, в принципе, без разницы, на каком двигателе лететь. Летим и летим, долетели, высыпали бомбы, летим назад. У истребителей все было несколько сложнее в плане задач.

Итак, кто был лучше: двигатель воздушного охлаждения или водяного?

Да, будем называть двигатель жидкостного охлаждения по привычке водяным, поскольку ну какие там антифризы были в 30-40 годах прошлого века? В лучшем случае – вода с этиленгликолем. В худшем – вода с солью или просто вода.

Противостояние «жидких» и «воздушных» двигателей началось тогда, когда появились эти моторы. Точнее, когда инженеры додумались до того, что стоит прекратить вращать цилиндры роторного мотора вокруг коленвала. И так появилась «воздушная звезда». Вполне нормальный двигатель, без закидонов и проблем. Но к концу Первой мировой инженеры вполне смогли уже адаптировать автомобильный двигатель водяного охлаждения, так что соревнование началось уже тогда.

И на протяжении всего существования конкурировали друг с другом V-образные двигатели жидкостного охлаждения и звездообразные двигатели воздушного охлаждения.

Каждый из этих типов двигателей имеет свои достоинства и недостатки. Для того чтобы сравнить, возьмем несколько моторов из обеих категорий. Скажем так, лучшие из лучших.

Читать еще:  Что залить в двигатель чтобы не стучал на горячую

За «воздушников» сыграют АШ-82 и Pratt & Whitney R-2800 Double Wasp, за «водяных» — «Роллс-Ройс» «Мерлин Х», «Даймлер-Бенц» DB 605, Климов ВК-105.

В таблице есть одна несправедливость. Знатоки сразу поймут, о чем речь: конечно, это вес. У «водяных» в ТТХ всегда дается так называемый «сухой» вес, то есть без воды/антифриза. Соответственно, они будут за кадром, то есть на ВПП, тяжелее. Где-то на 10-12%, а это немало.

А теперь пойдем сравнивать.

Конструкция

Конструктивно, конечно, проще воздушные. Не нужна рубашка охлаждения, не нужен радиатор, не нужна броня, защищающая радиатор, трубопроводы, жалюзи радиатора.

Воздушный двигатель проще, а значит, дешевле в производстве и обслуживании. И надежнее в бою. Известно, что двигатели воздушного охлаждения выдерживали несколько попаданий и продолжали работать, лишившись двух и даже трех цилиндров. А вот водяной двигатель запросто выходил из строя в случае одного попадания в радиатор.

1:0 в пользу воздушных двигателей.

Охлаждение

Эффективнее, в общем, воздушные. Главной проблемой двойных звезд был отвод тепла от второго ряда цилиндров. Если конструкторы с этим справлялись, все было просто прекрасно.

В полете самолет спокойно предоставлял необходимый объем воздуха для охлаждения головок цилиндров. А у водяного двигателя существовало ограничение в виде температуры жидкости, которую ограничивала точка кипения воды/антифриза. Температура головок цилиндров воздушного двигателя в любом случае выше, чем температура охлаждающей жидкости, так что при одном объеме воздуха, проходящем через головки цилиндров воздушного и радиатор водяного двигателей, эффективнее был воздушный, поскольку площадь радиатора явно уступала площади звезды. И на отвод одной единицы тепла требовался больший объем воздуха, чем от головок цилиндров.

Тем более тогда, когда со временем радиаторы упрятали в тоннели.

2:0 в пользу воздушных.

Аэродинамика

Да, здесь однозначно водяные двигатели имели преимущество. Более тонкий и острый нос, более узкий фюзеляж – самолеты с водяными двигателями были заметно быстрее своих конкурентов с воздушными двигателями.

Толстый лоб самолета с воздушным двигателем – это серьезный удар по аэродинамике самолета. А в начале пути и вообще кольцо Тауненда считалось верхом аэродинамических изобретений.

И в начале 40-х получилось некое такое разделение: самолеты с водяными двигателями были более скоростными, самолеты с воздушными – более маневренными.

Тут стоит отметить, что более легкие И-16, А6М, «Рок» действительно были весьма маневренными машинами. Но уступавшими в скорости своим водяным конкурентам.

Тут лучший пример — наш И-16.

Фактически с «Циклоном» от фирмы «Райт» И-16 запросто лупил в Испании Bf-109B. Однако, как только у немцев появился DB-600, давший «Эмилю» преимущество в скорости и вертикали, роли поменялись тут же, и вчерашний охотник стал дичью.

Реально дело было не только в более мощном поколении моторов, дело было и в аэродинамике. Самолеты стали более тонкими и гладкими, радиаторы стали утапливать в крылья и фюзеляжи, а применение антифризов позволило улучшить теплоотдачу и уменьшить размер и – немаловажно – вес радиаторов и охлаждающей жидкости, которую надо было заливать в систему.

Так что 2:1 в пользу воздушных.

Вооружение

А тут нюансов очень много.

Водяной двигатель был просто создан для настоящих авиаснайперов, поскольку позволял использовать такую замечательную вещь, как мотор-пушку. Наводилась пушка точно по носу самолета, никаких проблем. Плюс вокруг блока цилиндров можно было разместить пару пулеметов.

Все это давало очень неплохой секундный залп с минимальным рассеиванием. Очень важный момент.

Здесь сразу нужно давать балл водяным. 2:2.

Однако кто сказал, что у истребителей с воздушным охлаждением все обстояло печально? Совершенно нет!

Начнем с того, что были два уникальных истребителя, Ла-5 и Ла-7, которым мотор АШ-82 позволил разместить две и три синхронных пушки ШВАК. Да, боекомплект был вполне приличный, около 120 снарядов на пушку, этого выше крыши хватало, чтобы провести бой и разнести любой бомбардировщик противника.

Но истребители Лавочкина – это очень интересное исключение из правил.

А вот все остальные, немцы, японцы, американцы, предпочли воспользоваться тем, что в крыле и около него не стоят громоздкие радиаторы охлаждения, и разместили в крыльях целые батареи.

Плюсов, кстати, тоже достаточно. Проще обслуживать… нет, не оружие. Как раз двигатель, вокруг которого не натыкано пушек, пулеметов и патронов/снарядов. В крыле места больше, соответственно, можно разметить больший боезапас и большее количество стволов.

«Фокке-Вульф» 190А-2, обладатель одно из самых впечатляющих секундных залпов, нес в крыльях четыре 20-мм пушки. Правда, был «секрет». Корневые (расположенные ближе к фюзеляжу) пушки имели боезапас 200 снарядов, а дальние – всего 55. Но все равно внушительно. Плюс два синхронных пулемета.

Японцы на Ki-84 «Хаяте» обошлись меньшим боекомплектом для крыльевых пушек, всего 150 снарядов и 350 патронов для синхронных пулеметов.

Но наиболее весомых успехов в плане размещения оружия добились, на мой взгляд, американцы. Р-47 с восемью 12,7-мм «Браунингами» и F4U «Корсар» с шестью – это весьма. Плюс боекомплект из 400-440 патронов на ствол. У крайних от фюзеляжа крыла б/к мог быть уменьшен до 280 патронов, но это реально несущественно.

Можно долго говорить на тему, что лучше, две пушки или шесть крупнокалиберных пулеметов, но это тема отдельного исследования. Есть и плюсы, и минусы. В любом случае, 3 000 патронов против 300-400 снарядов – есть о чем говорить.

Так что в количественном плане размещения вооружения истребители с воздушными двигателями оказались ничуть не хуже коллег. Более того, так как воздушные двигатели были мощнее водяных, то, соответственно, позволяли брать на борт больше всего. Логично.

А если взять в качестве сравнения Як-9 с одной 20-мм пушкой и одним 12,7-мм пулеметом против американского истребителя с батареей из восьми 12,7-мм «Браунингов», то очень сложно сказать, кто станет победителем. Асу-снайперу, конечно, потребуется всего десяток-другой снарядов, а вот если речь пойдет о летчиках среднего плана… Там пулеметы будут поинтереснее, потому что хоть что-то да попадет.

Балл воздушным. 3:2.

Защита

Здесь все совершенно по-разному. Водяной двигатель надо было защищать. Защищать сам двигатель от прострела, защищать радиатор, защищать всю арматуру. Ибо одно-два попадания в рубашку двигателя или радиатор – и все, прилетели. Да, какое-то время до того момента, как двигатель заклинит от перегрева, имеется. И можно попробовать дотянуть до удобного места либо на свою территорию, либо – парашют. Не очень надежно, не очень удобно.

Воздушной звездой можно было просто защищаться, как бронеплитой. Прострелов эти двигатели, конечно, боялись, но отмечались случаи, когда «Фокке-Вульфы» без пары цилиндров дымили, но летели. А наши «Ла» вполне нормально доползали до аэродромов с тремя выбитыми цилиндрами. В истории зафиксировано множество таких случаев.

Потому и «Ла», и «Тандерболт», и «Фокке-Вульф» очень неплохо зарекомендовали себя именно как штурмовики. Воздушным двигателем можно было прикрыться от малокалиберных зениток и разносить все на своем пути. И бомбы более мощные двигатели запросто позволяли взять на борт. Ла-5 – 200 кг, «Фокке-Вульф» 190 серии F – до 700 кг, а «Тандерболт» серии Д – до 1135 кг.

Сейчас некоторые скажут, что лучший штурмовик Второй мировой войны летал на водяном моторе, и будут правы.

Однако Ил-2 – это штурмовик, который был рожден штурмовиком. А выше шла речь о истребителях, которые стали штурмовиками. Разница есть, и в первую очередь именно в плане защиты.

Читать еще:  Двигатель волга 402 аварийный датчик давления масла

А в плане защиты однозначно впереди двигатели воздушного охлаждения. 4:2.

Вот такая картина получается. Виной тому, конечно, появившиеся в начале 1940-х двухрядные звёзды. И они затмили водяные двигатели, которые сделали большой шаг вперед с самого начала своего появления.

Главным шагом в развитии двигателей воздушного охлаждения стал момент, когда конструкторы справились с проблемой охлаждения второго ряда цилиндров. Для этого было сделано много: раздвигали ряды цилиндров, чтобы дать воздуху возможность лучше обтекать головки цилиндров, увеличивали площадь маслорадиаторов, так как большая часть тепла отводилась именно через масло, увеличивали оребрение цилиндров.

Именно решение проблемы охлаждения вывело звезды вперед в плане мощности и массы. Это было просто: двойная звезда имела больший литраж по сравнению с водяным двигателем. Отсюда и большая мощность.

Если сравнить удельную мощность наших моторов на уровне 1943 года, то АШ-82Ф имел показатель 1,95 л.с./кг, а ВК-105П – 2,21 л.с./кг массы двигателя. Вроде бы ВК-105П был лучше. И любой самолет с ним должен был иметь преимущество.

Однако если мы возьмем самолет, который летал и на ВК-105, и на АШ-82 и сравним, то без удивления увидим, что ЛаГГ-3 с ВК-105П в плане ЛТХ проигрывал Ла-5 с АШ-82 по всем параметрам. И это несмотря на то, что Ла-5, скажем так, не блистал аэродинамически.

Мощность двойной звезды АШ-82 решила все проблемы аэродинамики, просто вытащив самолет за счет «лишних» 500 л.с.

Конечно, конструкторы водяных двигателей не собирались сдаваться и попробовали догнать воздушников. Были попытки спарить двигатели, чтобы два двигателя работали через редуктор на один винт. В реальности не получилось ни у кого.

Более умным был проект Н- и Х-образных двигателей, когда несколько блоков цилиндров работали бы на один коленвал. Такой двигатель получился у британцев, Нэпир «Сейбр», 24-цилиндровый монстр. «Тайфун», конечно, с ним полетал, но как только британцы довели до ума свой воздушный Бристоль «Центавр», то и про «Сейбр» благополучно забыли.

В самом конце Второй мировой войны появились водяные двигатели нового поколения, с увеличенным литражом в основном за счет увеличения диаметра поршня и утончения стенок блоков. Это с одной стороны, сказалось на ресурсе, с другой – дало необходимую мощность. АМ-42, «Гриффон», DB-603, Юмо-213 – все они были хороши в этом плане, но опоздали на войну.

Для того чтобы поставить последнюю точку в соревновании поршневых двигателей, стоит посмотреть на окончание их карьеры.

Когда появились турбореактивные двигатели, поршневым пришлось уйти на заслуженный покой.

Уделом двигателей внутреннего сгорания стала лёгкая и спортивная авиация, где были свои требования к двигателям.

Воздушные двигатели оккупировали спортивную авиацию, а вот водяным просто пришлось уйти совсем. Правда, в последние годы намечается тенденция по возвращению в авиацию дизелей, но в любом случае это не столько авиационные, сколько автомобильные двигатели.

Так что, подытоживая все сказанное, я бы взял на себя ответственность по утверждению того, что авиационные двигатели внутреннего сгорания с воздушным охлаждением были более эффективны, чем их коллеги с жидкостным охлаждением сразу по нескольким параметрам.

То, что чудо-двигатель АШ-82 работает до сих пор как в самолетах, так и в вертолетах, только подтверждает это утверждение.

Вода в качестве средства охлаждения двигателя внутреннего сгорания используется практически с первых же лет его существования. Тем более оправдано применение двигателей с водяным охлаждением на судах, на которых нет недостатка в сравнительно холодной забортной воде. И тем не менее, в последнее десятилетие конструкторы ДВС все чаще обращаются к использованию не водяного, а воздушного охлаждения и не только для двигателей наземных транспортных средств, но и для судовых двигателей. Одной из причин этого является всеобщая озабоченность сохранением чистоты внешней среды.

К чистоте выхлопа и явлениям, сопутствующим работе двигателей на судах, предъявляются все более строгие требования. Как бы ни был «чист» двигатель с водяным охлаждением, вместе с нагретой водой из его системы охлаждения всегда выбрасывается в воду какое — то количество горючего и смазочного масла, проникающих в систему в результате не абсолютной герметичности соединений.

Есть и другие доводы в пользу воздушного охлаждения судовых ДВС, причем все они вытекают из недостатков систем водяного охлаждения. Взять хотя бы коррозию рубашки двигателя от контакта ее поверхностей с проточной забортной водой. Коррозия блока цилиндров и его головки нередко является главной причиной преждевременного выхода двигателя из строя. Правда, некоторые фирмы снабжают системы охлаждения протекторной защитой в виде цинковых анодов, монтируемых в водопроточных каналах двигателя. Однако периодически протекторы нуждаются в замене, для чего необходима частичная разборка двигателя.

Коррозия может быть также уменьшена при использовании двухконтурной системы водяного охлаждения, при которой в замкнутом внутреннем контуре циркулирует пресная вода. Однако применение двухконтурной системы усложняет конструкцию двигателя, увеличивает его массу и удорожает монтаж на судне: двигатель необходимо снабдить водо — водяным и водо — масляным холодильниками; кингстоном, фильтром и насосом забортной воды; термостатом; смонтировать трубопровод с определенным числом соединений.

Эта система является весьма уязвимой, требует постоянного внимания и контроля со стороны обслуживающего персонала — нужен контроль за температурой воды, работой насоса, очисткой фильтра и водозаборника, не говоря уже о необходимости открывать перед запуском кингстон забортной воды.

Как показывает опыт, в двадцати случаях из ста причиной отказа двигателей являются неполадки в системе водяного охлаждения как на судах, так я на наземных транспортных средствах. Вероятность отказа системы охлаждения повышается при эксплуатации судна в воде, засоренной взвешенными частицами ила или песка, которые забивают фильтры и приемную решетку системы. При отрицательных температурах возможно размораживание двигателя, при котором в рубашке цилиндров и головке блока могут появиться трещины.

Как надежные и неприхотливые в эксплуатации ДВС воздушного охлаждения получили широкое распространение на тракторах, грузовых автомобилях, дорожных и горных машинах, работающих в самых сложных условиях. Одним из крупнейших поставщиков дизелей с воздушным охлаждением на мировом рынке является фирма «Дёйтц» (ФРГ), выпускающая в настоящее время около 40 моделей таких ДВС мощностью от 5 до 500 л. с. Имеются образцы 1000-сильных дизелей, однако дальнейшему повышению мощностей ДВС с воздушным охлаждением препятствует чрезмерное увеличение размеров ребер охлаждения цилиндров, что, помимо увеличения габаритов и массы двигателей, вызывает определенные конструктивные трудности.

Использование ДВС воздушного охлаждения на судах не является технической новинкой, точнее будет сказать, что в последние годы оно получает новый толчок. Можно, например, вспомнить глиссеры 30-х годов или современные мелкосидящие катера с воздушными винтами, приводимыми от мощных авиационных моторов. На большинстве судов на воздушной подушке ДВС с воздушным охлаждением приводят во вращение вентиляторные установки.

В этих случаях используются такие положительные качества двигателей воздушного охлаждения, как малый вес на единицу мощности и простота конструкции. Поскольку ДВС устанавливаются за воздушным винтом или вентилятором — в струе воздуха, имеющего достаточно высокую скорость, охлаждение их не представляет никаких проблем. В последние годы судостроители обращают пристальное внимание на двигатели другого рода — надежные и имеющие большой моторесурс дизели воздушного охлаждения, пригодные для более тяжелых условий службы на судах различного назначения.

Одними из первых типов судов, которые стали оснащаться дизелями воздушного охлаждения, стали спасательные шлюпки и бортовые катера для морских судов. Для них ценна возможность запуска двигателя до спуска шлюпки на воду, когда она еще висит на шлюпбалках и заполняется людьми. Как только шлюпка окажется на воде и будут отданы гаки шлюп — талей, она немедленно отойдет от борта.

Читать еще:  В чем может быть проблема при запуске инжекторного двигателя

Конструкция современных шлюпочных дизелей с водяным охлаждением рассчитана на работу в течение 10—12 мин без контакта шлюпки с водой, но ДВС воздушного охлаждения может работать в таких условиях неограниченное время без опасности закипания воды, которая существует у обычных шлюпочных дизелей. Кроме того, при плавании в арктических водах в систему водяного охлаждения приходится добавлять антифриз и предусматривать специальные устройства для облегчения холодного запуска.

Условия размещения дизеля воздушного охлаждения на открытой шлюпке практически не отличаются от условий, в которых он работает на тракторе — он открыт для воздуха со всех сторон и ничто не препятствует свободному отводу подогревшегося воздуха. Попытки же применить такие ДВС в тесных моторных отсеках запалубленных катеров и яхт первое время часто оказывались неудачными: не уделялось достаточного внимания обеспечению циркуляции больших масс воздуха у двигателя.

Заметим, что для охлаждения двигателя требуется примерно в 25 раз большее количество воздуха, чем для сгорания топлива в его цилиндрах. Поэтому после запуска двигателя температура в моторном отсеке и смежных помещениях быстро поднималась, особенно если нельзя было открыть двери и люки.

Сейчас эта проблема успешно решена и количество судов различного назначения, оснащенных ДВС воздушного охлаждения, ежегодно увеличивается. Среди них немало судов, получивших класс различных классификационных обществ, что является высшей оценкой надежности и пригодности к эксплуатации на море. В частности, японский рыболовный флот насчитывает более 3000 мото — ботов и сейнеров, оборудованных дизелями «Дёйтц — Митсуи» ряда FL 912 мощностью от 17 до 110 л. с.

Успешно эксплуатируются лоцманские боты, патрульные катера, паромы, моторные и моторно-парусные яхты, на которых установлены дизеля с воздушным охлаждением. На ряде озер в Центральной Европе, где запрещено плавание судов с обычными ДВС, сделано исключение для пассажирских и прогулочных катеров с двигателями воздушного охлаждения (иногда со спаренной установкой при мощности дизелей по 220 л. с.).

Имеется положительный опыт применения дизелей с воздушным охлаждением типа Д22 и Д37 производства Владимирского тракторного завода и в отечественном малом судостроении. В частности, эти двигатели устанавливались на плавучих комбайнах ИРД, предназначенных для эксплуатации на внутренних водоемах для искусственного разведения рыбы; они непременно должны были отвечать повышенным требованиям к чистоте воды.

Однако широкого распространения на малых судах эти двигатели не получили из-за отсутствия в серийном производстве реверсивно — редукторных передач, пригодных для их комплектации. Итак, ДВС воздушного охлаждения имеют определенные качества, позволяющие рассматривать их как перспективный тип двигателей для малых судов. Познакомимся с некоторыми их особенностями, которые следует учитывать при установке на судно.

При водяном охлаждении максимальная температура охлаждаемых поверхностей двигателя (в частности — головки блока и стенки цилиндра) ограничивается температурой кипения воды, т. е. 90—11О°С. При воздушном охлаждении температура стенок цилиндров может быть допущена значительно выше — до 150°. Благодаря этому смазочное масло становится более жидким, его смазочные свойства улучшаются, что способствует уменьшению износа стенок цилиндров и поршневых колец.

Топливо, попадающее в смазочное масло и не успевающее сгореть при холодном пуске, при хорошо прогретом двигателе испаряется, затем через сапун и всасывающий тракт оно вновь поступает в цилиндры, где и сгорает. В судовых двигателях с водяным охлаждением при нормальной эксплуатации перегрева не бывает, поэтому попавшее в масло топливо остается в нем, ухудшая смазочные свойства. Для компенсации разжижения масла топливом приходится периодически доливать масло в расходный бак.

Большие температурные перепады, на которые рассчитывается ДВС воздушного охлаждения, обусловливают важные преимущества их при работе в условиях высоких температур окружающего воздуха. Для них не существует опасности закипания воды в межрубашечном пространстве при засорении системы охлаждения, неисправности насосов забортной или циркуляционной воды, а также размораживания системы в случае отрицательных температур.

При холодном запуске дизеля воздушного охлаждения температура выпадения конденсата на стенках цилиндров достигается за срок, примерно в три раза более короткий, чем у двигателя с водяным охлаждением. Это обусловливает менее благоприятные условия для развития коррозии в цилиндрах ДВС воздушного охлаждения и больший срок их службы.

Распространенное мнение о том, что ДВС воздушного охлаждения создают при работе больше шума, чем двигатели с водяным охлаждением, в настоящее время потеряло под собой почву. Проведенные исследования показали, что тип охлаждения не является фактором, предопределяющим уровень шумности двигателя. Водяная рубашка отнюдь не является шумопоглощающей изоляцией, как это ранее предполагалось. Гильзы цилиндров, будучи соединенными со стенками картера, передают через него шум, создаваемый двигателем.

При тщательной доработке аэродинамических качеств вентилятора воздушного охлаждения шум двигателя может быть существенно снижен, особенно в его высокочастотных спектрах, оказывающих наибольшее звуковое воздействие на человека. ДВС воздушного охлаждения имеют несколько меньшие габариты и массу при равной мощности с двигателями водяного охлаждения.

Естественно, что у ДВС воздушного охлаждения имеются и недостатки, которые связаны прежде всего с работой этих двигателей на повышенном тепловом режиме. В целом такой режим благоприятно сказывается на некотором повышении термического КПД двигателя и его экономичности, но и в то же время происходит довольно большой угар масла. Это приводит к необходимости более частой замены масла в двигателе, повышенному образованию нагара на поршнях, клапанах, поршневых кольцах и форсунках и как следствие — к износу таких деталей.

При установке ДВС воздушного охлаждения на судне необходимо обеспечить подвод холодного наружного воздуха к вентилятору двигателя и отвод теплого воздуха в атмосферу. Если двигатель установлен в моторном отсеке у транца, воздухозаборники могут быть расположены в переборке, отделяющей отсек от кокпита. Иногда они выполняются в виде шахт, подводящих воздух из заборников, смонтированных в боковых или передней стенках рубки.

Важно, чтобы вместе с воздухом в моторный отсек не попадала вода с верхней палубы и воздух опускался беспрепятственно до трюма в моторном отсеке. В этом случае холодный воздух на пути в вентилятор двигателя будет охлаждать реверс — редуктор, топливные цистерны, переборки отсека. Вместе с ним будут удаляться газы, скапливающиеся в трюме.

При размещении двигателя у транца отвод горячего воздуха (его температура около 50 о ) может осуществляться через короткую трубу, соединяющую выходное отверстие в транце с патрубком на двигателе. При размещении двигателя в средней части судна оптимальной конструкцией отвода воздуха является вертикальная шахта, заканчивающаяся дымовой трубой над палубой или рубкой. Внутри шахты можно пропустить выхлопной трубопровод, который будет охлаждаться омывающим его воздухом, потому его не требуется изолировать.

Чтобы выхлопные газы не попадали в трубу, срез газовыхлопа желательно расположить слегка выше кромки дымовой трубы. Трубопровод, отводящий горячий воздух, должен быть по возможности коротким и не иметь крутых поворотов с тем, чтобы не оказывать сопротивления работе вентилятора. После остановки двигателя вентиляция моторного отсека происходит естественным путем — за счет тяги дымовой трубы.

Воздушные заборники и шахты в ряде случаев отнимают полезный объем помещений на малых судах и требуют определенных затрат на их изготовление и монтаж. Однако эти затраты окупаются надежностью, простотой обслуживания и другими эксплуатационными качествами двигателей с воздушным охлаждением.

Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector