Характеристики двигателей необходимы для диагностики их технического
состояния, предотвращения перегрузки, а также для установления
оптимальных режимов работы и программ совместного управления двигателем
и ВРШ (на судах, работающих с переменной частотой вращения винта).
Для судов с ВФШ достаточно иметь две винтовые характеристики: для
свободного хода и для траления. В качестве независимой переменной
следует принимать мощность, а не частоту вращения, поскольку в основном
она определяет удельный расход топлива ge, температуру отработавших
газов to r, частоту вращения турбокомпрессоров птк и др.
На рис. 4.22, а представлены винтовые характеристики двигателя без
наддува. Из приведенного рисунка видно, что удельные расходы топлива ge
даже для различных режимов работы (свободный ход и траление) при
одинаковых мощностях отличаются не более чем на 5 %, в то же время
различие в частоте вращения п достигает 12 %. Аналогичная картина
наблюдается для винтовых характеристик двигателя с газотурбинным
наддувом (рис. 4.22, б). На судах с ВРШ, работающих при постоянной
частоте вращения винта, устанавливаются дизель-редукторные агрегаты (ДРА)
или дизель-генераторы (на судах с электродвижением).
Двигатели таких судов работают по нагрузочным характеристикам при
номинальной частоте вращения, одна из которых представлена на рис. 4.23.
Из рис. 4.22 и 4.23 следует, что в логарифмических шкалах зависимости
многих рабочих параметров (частоты вращения двигателя n и
турбокомпрессора итк, максимального давления сгорания р2, давления
наддувочного воздуха Рк, температуры отработавших газов fo r) от
мощности изображаются прямыми, т. е. описываются степенными функциями.
Указанные координаты и следует использовать для обработки опытных
данных, что позволит сократить объем испытаний и исключить сомнительные
результаты. Указанные зависимости справедливы в пределах измерения Л^, =
(0,4 ... 1,1)ЛН. Зависимость между удельным расходом топлива ge и
мощностью не является прямолинейной в логарифмических шкалах, а
представляет собой более сложную показательную функцию.
Двигатели судов с ВРШ, работающих с переменной частотой вращения, имеют
широкий диапазон эксплуатационных режимов. Поэтому для них необходимо
иметь универсальные (многопараметровые) характеристики, наиболее важной
из которых является зависимость мощности (или среднего эффективного
давления) от частоты вращения при различном расходе топлива (часовом G
или удельном ge ). Одна из таких характеристик приведена на рис. 4.24.
Заштрихованная зона соответствует экономичным режимам работы двигателя.
Для предотвращения недопустимых в эксплуатации режимов работы двигателей
используются ограничительные характеристики, наиболее важной из которых
является верхняя ограничительная (заградительная) характеристика. Для
большинства двигателей без наддува или с умеренным наддувом в качестве
заградительной принимается характеристика, получаемая при постоянной
номинальной цикловой подаче топлива gn (см. рис. 4.24) или при
неизменном положении рейки топливных насосов, которая близка к линии
номинального крутящего момента на выходном фланце в ал а двигателя Мт.
Главные двигатели судов с ВФШ испытываются при свободном ходе с частотой
вращения 63, 80, 91, 100 и 103 % номинальной, что примерно соответствует
мощности 25, 50, 75, 100 и 110% номинальной. Двигатели промысловых
судов, кроме свободного хода,испытываются на 4-5 режимах при тралении,
причем максимальная частота вращения не должна превышать 80 %
номинальной. Испытания двигателей судов с ВРШ, работающих с постоянной
частотой вращения, производится на 4-5 режимах при различных шаговых
отношениях винта Н/D (показаниях ВУШ или <р), обеспечивающих примерную
загрузку 25, 50, 75, 100 и 110 % номинальной.
Для получения универсальной характеристики двигателя, работающего на ВРШ
с переменной частотой вращения, необходимо провести его испытания не
менее чем на 16 режимах (по 4 режима на каждой из четырех нагрузочных
характеристик). Если учесть, что на каждом режиме определяемый параметр
замеряют 3-4 раза, то становится очевидным, какой большой объем работы
требуется осуществить для получения универсальной характеристики.