Оригинальный гребной винт на лодочный мотор Yamaha, Parsun 4-5, F4-F6 (1 цилиндр) 3×7-1

Виды каяков с педальным приводом

Каяки с педальным приводом делятся на разборные, монолитные, надувные, могут быть одноместными, двухместными, трехместными. Каркасные (разборные) каяки состоят из легкого каркаса, который собирается из нескольких секций, и оболочки. Они применяются в основном для дальних путешествий по спокойной воде и могут перевозить довольно большое количество багажа. Такие каяки быстро разбираются и собираются, не занимают много места, без труда транспортируются, не требуют отдельного помещения для хранения.

Неразборные каяки с педальным приводом – это своеобразные маленькие суда со сплошным корпусом из полимеров, полиэтилена, кевлара, карбона, полиэстера, и небольшим кокпитом. Это лодки, выдерживающие мощные удары и снабжённые надежной теплоизоляцией. Они устроены так, что гребцы могут управлять каяком не только педалями или веслами, но и движением тела, контролируя крен судна и более точно осуществляя повороты.

Надувные каяки с педалями напоминают резиновые лодки, но отличаются от них формой и конструктивными элементами. Они способны перевозить довольно тяжелые грузы, вместительны, практически непотопляемы. Педальное управление на таких каяках делает их максимально удобными для использования на прогулках или на рыбалке даже в достаточно ветреную погоду.

Все модели педальных каяков разделяются на две группы по способу посадки гребцов. Это группа «сит ин» (самая распространенная), при которой люди сидят внутри корпуса, и группа «сит он топ», подразумевающая посадку сверху. Каяки второй группы просты в применении, подходят новичкам, не нуждаются в юбках, могут снабжаться герметичными контейнерами, но не подходят для холодной погоды. Каяки первой группы защищают гребцов от воды, сильного ветра, холода, однако ограничивают движения гребцов и не совсем удобны для дайвинга и в жаркое время года.

Конструкция каяка с педальным приводом

В конструкцию каяков с педальным приводом входят стрингеры, шпангоуты, носовой и комовой штевни, пиллерсы, спинные и коленные регулируемые упоры, эргономичные сиденья с мягкими спинками, люки, багажные отсеки, жгутовую обвязку, обводы, плавники. Педальные приводы в данном случае играют роль упоров для стоп, имеют винты для быстрой установки и соединяются с рулевым пером.

В конструкцию ряда моделей входят дренажные клапаны и емкости непотопляемости. Весла крепятся с помощью специальных держателей с клипсами. В каркасных каяках оболочку удерживают фальшборты, состоящие из двух или трех секций. По бокам и на носу лодок есть ручки для переноски. Конструкция рекреационных, экспедиционных каяков дополняется страховочными канатами, проходящими по всему периметру борта.

Технические характеристики каяков с педальным приводом

Каяки с педальным приводом могут развивать скорость до 10 километров в час и перевозить грузы весом до 350 килограмм. Их длина – от трех до пяти с половиной метров, ширина – от 60 до 86 сантиметров. Вес зависит от модели и может составлять от 22 до 48 килограмм.

Это надежные, практичные, способные передвигаться быстро и бесшумно каяки, которые при надлежащем уходе можно использовать на протяжении многих лет. Система педального управления долговечна, выдерживает значительные нагрузки и может легко заменяться при необходимости.

https://youtube.com/watch?v=p0x2DKpLgt0%3Ffeature%3Doembed

Ремонт каяка с педальным приводом

Поломка педального привода на каяке может быть различной и чаще всего для исправления требует некоторых технических знаний и навыков. По сути, ремонт каячных педалей аналогичен ремонту педалей на велосипедах, и если человек с ним знаком, он без особого труда справится с небольшими проблемами.

Довольно часто на каркасных каяках ломаются шпангоуты, расположенные посередине. Это происходит обычно в местах их соединений с кильсоном, испытывающих существенные нагрузки. Такую поломку несложно устранить с помощью ветки от дерева или куста, по форме подходящей под нижнюю часть шпангоутов с диаметром примерно 3 сантиметра. Ее приматывают проволокой вдоль шпангоута, захватывая кильсон, а затем притягивают к креплениям со стрингерами.

Если же в походе порвалась оболочка каяка, на повреждение можно просто приклеить заплаты из плотной прорезиненной ткани наиболее подходящим для структуры оболочки клеем.

Гребные винты для лодочных моторов «Ямаха»

Одна из «вечнозелёных» тем в водномоторной среде — выбор гребного винта. Сложнее подобрать для конкретного комплекта (лодка, двигатель, условия эксплуатации) оптимальную модель, нежели определить, винт какого производителя предпочесть. Серийные фирменные «Ямаха» или модели сторонних компаний?

Оригинальные гребные винты Yamaha

Крупнейший производитель лодочных моторов и винтов имеет огромный опыт работы. За эти десятилетия накоплены собственные разработки, обеспечивающие заявленные характеристики: высокая скорость или наибольшая тяговая сила, в зависимости от типа движителя.

Типы

«Ямаха» традиционно предлагает три разновидности винтов для лодочных моторов:

• Стандартные. Универсальные; поставляются в комплекте с двигателем, на который рассчитаны. Представлены моделями из алюминия и нержавеющей стали. Широкая линейка для моторов от 2 до 250 л.с.
• Скоростные — разработаны для достижения значительной скорости и работы на высоких оборотах.
• Грузовые: при незначительной потере скорости способствуют увеличению тяги.

Серии, отличные от других

Стандартные, скоростные и грузовые «пропеллеры» есть у всех производителей силовых установок. Оригинальные разработки Yamaha отличают её предложения от конкурентов. Обновленная система SDS с увеличенным до 19° углом демпфирования ещё эффективнее амортизирует при переключении передач, уменьшает ударные нагрузки на шестерни редуктора и снижает шум.

Полированные нержавеющие винты серии Reliance (SDS) предназначены для стандартных подвесников от 150 «лошадей» и мощнее.

Серия Talon (SDS) сконструирована для различных условий эксплуатации, конструкция также оснащена демпфером. Эти винты из стали и алюминия адаптированы к широкому списку моделей подвесных моторов.

Новая линейка топовых винтов серии Saltwater из нержавеющей стали представлена несколькими разновидностями моделей: Series XL / XL4 /HS4/ II.

Стальные Saltwater II с системой демпфирования переключения передач (SDS) разработаны специально для морской эксплуатации мощных моторов в 150–300 л. Их отличают большой диаметр, увеличенный загиб кромок лопастей и большой угол наклона лопастей. Это делает винт устойчивым к проявлениям кавитации и обеспечивает экономное расходование топлива при работе двигателя на средних оборотах.

Saltwater HS4 также выполнены из нержавеющей стали и оснащены SDS. Четырехлопастные модели обладают лучшей тягой, нежели трёхлопастные. За счёт этого Saltwater HS4 обеспечивает стабильность и большее ускорение на неспокойной воде. Но максимальная скорость движения немного ниже, чем при использовании пропеллера с тремя лопастями. Данная серия устанавливается на ПЛМ с компоновкой V-6 мощностью 150–300 лошадиных сил. Варианты с левым и правым направлением вращения выпускаются для сдвоенной установки.

Полированные пропеллеры серии Saltwater XL разработаны для крупных морских судов с моторами V-8 в 350 л. , а Saltwater XL4 отличаются наличием четырёх лопастей. Данные винты также оснащены SDS. XL обеспечивает высокую тяговую мощность, XL4 — быстро выводит круизные суда на глиссирование.

Специализированная серия VMAX для мощных подвесников SHO от 150 до 275 л. обеспечивает превосходные ходовые качества лёгким судам.

Винты Performance с отверстиями для вывода выхлопных газов обеспечивают быстрое увеличение числа оборотов мотора благодаря прогрессивному шагу и увеличенному интерцептору. Ставятся на ПЛМ 50-130 от 50 до 130 л.

Линию High Performance также отличает прогрессивный шаг, увеличенный загиб кромок лопастей, а также ступица малого диаметра с системой выпуска отработавших газов. Это гребные винты для двигателей Ямаха мощностью 60–200 лошадиных сил.

Как читать обозначения винтов Yamaha

Символы и цифры, обозначенные на фирменной упаковке и самих изделиях, ориентируют покупателя в размерах винта, количестве лопастей, диаметре, величине шага в дюймах и иногда дополнительной информации (например, направлении вращения). Маркировка наносится на ступицу или лопасти.

Расшифровываем типоразмеры: 3×7,1/4x4R A.

3 в начале — количество лопастей, 7,1/4 — диаметр (в дюймах), 4 — шаг (в дюймах), R (right) — правого вращения. Литера в конце маркировки обозначает тип посадки на вал (количество шлицов). В данном случае буква «А» означает шпоночную посадку. Можно встретить следующие варианты: B, BS, BA — 9 шлицов; N — 7,  R или J — 8; А — 10, G — 13; K, KL, M/T, ML/TL — 15, X, XL — 17.

Сторонние производители гребных винтов для Ямахи

Производство гребных винтов стало отдельным бизнесом с развитием рынка лодочных моторов. Лидеры выпускают универсальные модели для двигателей разных производителей. Стоимость изделий ниже благодаря снижению затрат при массовом производстве.

Проверенные бренды: Solas, E. Chance, Marine Rocket, BaekSan — предлагают качественные винты для ПЛМ «Ямаха» по более низкой цене.

Тайваньская компания Solas лидирует на рынке производителей винтов. Её продукция подходит для установки не только на «Ямаху», но и на большинство известных моделей лодочных моторов (Evinrude, Force, Honda, Johnson, Mercury/Mariner/Mercruiser, Tohatsu/Nissan, Suzuki).

Solas предлагает два типа винтов:

• С запрессованной втулкой-демпфером (алюминиевые: серии Amita 3, Amita 4; нержавеющая сталь с высоким содержанием никеля и хрома: Titan 3, Titan 3, Lexor, Saturn, New Saturn, Scorpion).
• Со сменной промежуточной втулкой из каучука (серия Rubex), что позволяет иметь два или более сменных винтов с разными характеристиками.

В пользу выбора продукции Solas говорят не только хорошие отзывы пользователей, но и позиция ведущих компаний, использующих винты этого бренда. «Хонда» и «Тохатсу» устанавливают гребные винты на свои двигатели. Большинство производителей рекомендуют эти «пропеллеры» для подвесных моторов и для «стационаров».

Как правильно подобрать гребной винт для лодки?

Представленные на нашем сайте гребные винты выполнены из алюминия, нержавеющей стали и пластика.

Опытные владельцы водомоторной техники советуют приобрести несколько лодочных винтов для разных вариантов:

• Улучшение скорости

Лодочные винты, выполненные из пластика подойдут для ежедневного использования на небольших лодках с маломощными двигателями.

Главным преимуществом этих винтов выступают стойкость к коррозии и доступная цена, а недостатками выступают высокий расход топлива и полную неремонтируемость.

Виды лодочных винтов – какой выбрать?

Лодочные винты из алюминия – рабочая лошадка для использования в сочетании с маломощными и среднемощными двигателями. Идеально подходят для плавсредств на мелководье или каменистого дна.

Доступная цена и хороший ремонтный потенциал делает их привлекательной покупкой для заядлого лодочника.

С точки зрения износостойкости и экономного потребления топлива лидером являются винты из нержавеющей стали. Наряду с этим преимуществом обладают максимальной крейсерской скоростью и высокой ремонтопригодностью.

В интернет-магазине Адреналин, можно подобрать стальной или алюминиевый гребной винт для вашего судна.

Шаг винта

Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 3 августа 2022 года; проверки требуют 17 правок.

Шаг винта— это расстояние, пройденное поступательно винтом, ввинчивающимся в неподвижную среду, за один полный оборот (360°). Одна из основных технических характеристик воздушного или гребного винта, зависящая от угла установки его лопастей относительно плоскости вращения при их круговом движении в газовой или жидкостной среде Не путать с поступью винта, которая учитывает скорость движения среды. Например, скорость транспортного средства, приводимого в движение этим винтом.

Находится в тангенциальной зависимости от угла наклона лопастей относительно плоскости, перпендикулярной оси винта. Измеряется в единицах расстояния за один оборот. Чем больше шаг винта, тем больший объём газа или жидкости захватывают лопасти, однако, вследствие увеличения противодействия, тем больше нагрузка на двигатель и меньше скорость вращения винта (обороты). Конструкция современных воздушных и гребных винтов предусматривает способность изменения наклона лопастей без остановки агрегата.

Воздушный винт (пропеллер)Править

Зафлюгированный воздушный винт

Проверка винта АВ-140 на флюгирование: кадр № 1 — двигатель в рабочем режиме, кадр № 2 — двигатель остановлен и винт полностью зафлюгирован, кадр № 3 — лопасти винта выведены из зафлюгированного состояния, двигатель готов к запуску на земле

На самолёте поршневым двигателем управление шагом винта может осуществляться экипажем в полёте, шаг может выставляться на земле перед полётом или быть неизменным как у деревянных винтов фиксированного шага. Для поршневого двигателя самолёта шаг винта является отдалённым аналогом коробки передач автомобиля. Каждому шагу винта соответствует некоторая единственная скорость максимума тяги. Чтоб увеличить эффективность движителя, шаг подстраивают под, в частности, скорость полёта. Влияют ещё плотность воздуха ( высота ), находится ли самолёт в наборе высоты, горизонтальном полёте или пикирует. В последнем случае очень важно чтоб раскручиваемый набегающим потоком винт не раскрутил двигатель до критических оборотов. В общем случае, увеличение шага приводит к увеличению тяги винта но, одновременно, и нагрузки на двигатель, снижая его мощность и приёмистость. На авиационном жаргоне это называется «затяжеление винта». Уменьшение шага винта уменьшает тягу, но также снижает нагрузку на двигатель, позволяя реализовать полную мощность и повышая приемистость. Это называется «облегчение винта». Кроме того, при невысокой скорости полета и большом шаге винта (близком к 85° относительно плоскости винта) на лопастях будет формироваться срыв потока, и скорость движения будет увеличиваться очень медленно, так как лопасти будут просто перемешивать воздух, создавая очень маленькую тягу, напрасно расходуя мощность двигателя. Напротив, в случае маленького шага (5—10°) и высокой скорости полёта лопасти будут захватывать малый объём воздуха, скорость воздушного потока, создаваемого винтом, будет приближаться к скорости движения набегающего воздуха, остатки которого будут набегать на винт, вызывать его авторотацию, тормозить самолёт, раскручивая двигатель выше допустимых оборотов. В некоторых случаях лопасти просто не выдержат перегрузок и разрушатся.

В связи с этим пилотам (в особенности, времён Второй мировой войны) приходилось постоянно следить за скоростью, шагом винта и оборотами двигателя. Умело манипулируя оборотами и шагом винта, в зависимости от скорости полёта, можно было добиться меньших оборотов двигателя при высокой скорости, причём скорость не падала, а даже увеличивалась. Чтобы снизить расход топлива, а также не утруждать двигатель сильнейшими нагрузками, пилоту приходилось искать золотую середину. Обычно, при выполнении полёта на поршневом самолёте применяется следующий алгоритм управления воздушным винтом:

• на взлёте винт находится в положении среднего шага, позволяя двигателю раскрутиться до оборотов взлётного режима и до завершении взлёта шаг винта не меняется, управление двигателем ведется путем изменения подачи топлива (в безнаддувных двигателях) или давления наддува;
• в наборе высоты пилот несколько затяжеляет винт, что позволяет снизить обороты двигателя до номинального режима;
• в крейсерском полёте пилот устанавливает предусмотренный РЛЭ режим работы двигателя (по давлению наддува или подаче топлива) и, регулируя шаг винта, добивается работы двигателя на наиболее экономичном режиме по оборотам;
• на снижении и заходе на посадку режим работы двигателя уменьшается, а винт облегчается, что позволяет, в случае ухода на второй круг, обеспечить высокую приемистость двигателя;
• после касания полосы при начале пробега самолёта винт облегчается до предела, чем создает тормозное усилие, сокращающее длину пробега;
• реверс тяги винта на поршневых самолётах применяется редко.

На относительно современных турбовинтовых двигателях самолётов и вертолётах установлена автоматика, поддерживающая частоту вращения воздушного винта постоянной, за счёт непрерывной корректировки угла установки лопастей винта, а значит, и нагрузки на двигатель. Изменение мощности двигателя в сторону уменьшения или увеличения путём изменения подачи количества топлива приводит к автоматическому соответствующему изменению шага при сохранении неизменной частоты вращения. Говорят, что винт с большим шагом загружен (термин затяжелен применяется только к винтам поршневых двигателей), а с малым шагом — облегчён.

При аварийной остановке двигателя в полёте для снижения лобового сопротивления устанавливают максимальный угол наклона лопастей, равный ~90° (параллельно оси винта). Значение шага винта в этом случае теряет смысл и становится условно равно ∞. Такой винт называется зафлюгированным.

На некоторых самолётах реализована система реверса тяги с помощью изменения шага винта, когда при приземлении во время пробега устанавливают отрицательный угол наклона лопастей, таким образом, вектор тяги винта меняет направление на обратное. Впрочем, сопротивление потоку незафлюгированного воздушного винта настолько велико, что на многих турбовинтовых самолётах для эффективного торможения в полёте или при пробеге на посадке вполне достаточно установить малый шаг винта (облегчить винт) простым переводом рычага управления тягой двигателя на минимальную тягу. Чтобы защитить винт от ухода на этот минимальный шаг в полёте (что приведёт к резкому торможению, срыву потока на крыле за винтом и в неблагоприятных условиях к аварии), во втулке винта часто устанавливается золотниковый промежуточный упор (ПУ), который включается перед взлётом и выключается после касания. Угол винта на ПУ (φПУ) обычно на 15-20° больше нулевого. В связи с этим на многих турбовинтовых самолётах при взлёте (перед разбегом) и посадке (после касания) отрабатывается контрольная операция — «Винты на упор» и «Винты с упора».

Несущий винтПравить

В презентациях и статьях фирмы МАN-B&W двигатели серии МЕ часто называются «Intelligent Engine», что в дословном переводе означает «интеллектуальный двигатель». Под этим термином в дальнейшем будем понимать двигатель, управление которым осуществляется адаптивными
системами автоматического управления с элементами искусственного интеллекта в виде способностей воспринимать и анализировать достаточно сложную и изменяющуюся внешнюю среду и принимать соответствующие решения.

Для достижения высокого качества управления двигателем необходимо, по крайней мере, обеспечить гибкость в управлении подачей топлива и выпускным клапаном. Обеспечение гибкости управления двигателем с приводом топливного насоса и выпускного клапана от кулачкового вала потребует создания сложного механического комплекса, который сильно скажется на надежности двигателя.

В свою очередь для достижения надежности необходимо иметь систему, которая сможет предотвратить поломки двигателя из-за перегрузки, недостатка технического обслуживания, неправильной регулировки и т. Система наблюдения за состоянием двигателя должна оценивать техническое состояние двигателя для того, чтобы поддерживать эффективность двигателя и его рабочие параметры в заданных пределах.

Все это указывало на то, что необходимо применение нового типа привода топливных насосов высокого давления и выпускных клапанов, которые бы
управлялись посредством электронных средств управления под контролем системы наблюдения за состоянием двигателя. Описанная концепция наглядно
показана на рис.

В верхней части рис. 1 показаны программы работы двигателя, которые могут быть заданы с панели управления или собственной системой управления «интеллектуального двигателя». Система управления содержит данные для оптимального управления в данных программах, которые состоят из отдельных режимов соответствующих, например, различным нагрузкам двигателя или ограничениям по выбросам в атмосферу.

Режим экономии топлива и ограничения выбросов в атмосферу задаются с панели управления двигателем, а режим реверсирования и аварийной остановки выбирается системой управления, когда маневровая система запрашивает выполнение соответствующей команды.

Режим предупреждения повреждения двигателя, напротив, задается исключительно системой анализа состояния двигателя, невзирая на текущий рабочий режим. Если это случается в обстановке, когда, например, снижение мощности двигателя угрожает безопасности судна, этот режим может быть отменен с мостика или ЦПУ.

Центр рис. 1 показывает «мозг» системы: электронную систему управления. Она анализирует состояние двигателя и управляет работой следующих систем (нижняя часть рис. 1): впрыска топлива, выпускных клапанов, цилиндровой смазки и турбонадува.

Как уже упоминалось, некоторые функции управления предварительно оптимизированы и могут быть выбраны с панели управления. Остальные же функции управления задаются системой анализа состояния двигателя, основываясь на анализе различных данных, таких как:

• эффективность двигателя;
• давление в цилиндре;
• состояние цилиндра;
• нагрузка двигателя и др.

Когда система анализа данных определяет удовлетворительное рабочее состояние двигателя, рабочие параметры не подвергаются корректировке, позволяя двигателю работать в заданном оптимальном режиме. Однако, если анализ показывает неудовлетворительное состояние двигателя, будут применены контрмеры. Как вариант, в случае повышения температуры выпускных газов, момент подачи топлива может быть задержан и/или более
раннее открытие выпускного клапана позволит увеличить поток энергии к газотурбонагнетателю, увеличивая подачу воздуха и снижая температуру выпускных газов.

В любом случае, система оповестит оператора о конкретной неисправности, контрмерах, которые были приняты или предлагаются, и выдаст рекомендации по управлению двигателем до тех пор, пока не будет произведен соответствующий ремонт.

Электронная система управления

Система управления двигателем состоит из контроллеров (MPC), связанных между собой двумя линиями сети. Контроллеры одинаковы по конструкции (рис. 1) и отличаются только программным обеспечением. К сети также подключены две панели управления (MOP) на базе ПК под управлением WindowsXP. Программное обеспечение для всех контроллеров хранится на жестком диске MOP.

Каждый контроллер управляет одним конкретным цилиндром двигателя и обозначается как CCU. Их количество соответствует количеству цилиндров двигателя и их резервирование не предусмотрено. Осуществляют управляют впрыском топлива, выпускным клапаном, подачей цилиндровой смазки, пусковым клапаном.

Контроллеры обозначенные как ACU (3 шт. ) управляют вспомогательными
системами и механизмами, такими как электровоздуходуйки, гидравлические
насосы, система обвода выпускных газов и т. Резервирование не предусмотрено.

ECU (2 шт. ) управляют общими функциями двигателя, как поддержание заданной частоты вращения, подготовка двигателя к пуску, пуск, реверс,
остановка, оптимизация сгорания в соответствии с режимом работы, предотвращение перегрузки двигателя, управление 4-ым и 5-ым гидралическими насосами (если двигатель ими оборудован) и т. Полностью резервируют функции друг друга, за исключением двигателей оборудованных более чем 3-мя гидравлическими насосами.

Блок EICU (2 шт. ) обеспечивает взаимодействие системы с внешними системами, а именно телеграфом, системой ДАУ, системой аварийно-предупредительной сигнализации, системой предотвращений аварии (рис. Полностью резервируют функции друг друга.

Таким образом количество контроллеров 7 (3 ACU, 2 ECU, 2 EICU) плюс количество цилиндров.

Каждый контроллер находится в отдельном металлическом ящике (IP66), имеет два независимых источника питания с батареями, подключен к двум независимым сетям, связывающим все контроллеры между собой и панелями управления, а также подключен к датчикам и исполнительным механизмам. К каждому ящику тросом прикреплен специальный разъем (ID-Plug), который подключается к контроллеру и задает его адрес в сети. В соответствии с этим адресом контроллер при замене автоматически скачает программное обеспечение с жесткого диска MOP и начнет работу по установленному программному обеспечению. Если автоматическое скачивание не произошло, то его можно осуществить в ручном режиме посредством микропереключателей.

Сеть А начинается с MOP B, последовательно подключается ко всем контроллерам и заканчивается на ECU B. Сеть B начинается с MOP A и заканчивается на ECU A (рис. Что бы стабилизировать работу сети, начало и окончание сети оборудованы резистором номиналом 120 Ом.

Важно!!! На практике имели место случаи, когда резистор от вибрации выпадал, что приводило к отключению сети. Поэтому важно поддерживать чистоту в ящиках, в которых находятся контроллеры. Это позволит быстро определить неисправность и найти утерянное сопротивление. Как уже было отмечено сети независимы и полностью взаимозаменяемы. При потери связи по одной из сетей, система сможет продолжить работу используя вторую.

Важно!!! Как было сказано ранее, некоторые контроллеры не резервируются, поэтому при выходе их из строя рекомендуется иметь запасной контроллер.

Есть очень малая вероятность того, что последовательно могут выйти из строя несколько не резервируемых контроллеров. В этом случае можно использовать, например, один из контроллеров EICU или ECU.

На современных двигателях в качестве CCU используются модернизированные MPC, которые получили обозначение MPC-10, показанные на рис. Они отличаются уменьшенным количеством вводов/выводов и не взаимозаменяемы с МРС. При этом стоимость МРС-10 в 2 раза ниже, чем МРС.

Блоки CCU и ECU получают сигнал от 2-ух датчиков положения коленчатого вала, жестко закрепленных на свободном конце коленчатого вала и от датчика ВМТ первого цилиндра. Двигатели типа МЕ не имеют жесткой связи коленчатого вала с топливными насосами и выпускными клапанами, как на двигателях типа МС посредством цепной передачи. Поэтому датчики положения коленчатого вала необходимы для точного определения положения
коленчатого вала чтобы обеспечить управление цилиндром. Датчики положения коленчатого вала полностью резервируют функции друг друга и при выходе из строя одного из них система продолжит работу на втором. Но при выходе из строя двух датчиков работа системы невозможна. Поэтому крайне важно иметь на борту запасной датчик положения коленчатого вала.

Масляная система

Принципиальное изображение системы, заменившей распределительный вал, представлено на рис. Она включает в себя масляные насосы высокого давления, приводимые в действие двигателем через зубчатую передачу, которые обеспечивают энергией гидравлически управляемые блоки подачи топлива и приводы выпускного клапана, установленные по одному на каждый цилиндр. До запуска двигателя давление в системе серво масла создается с
помощью электроприводных насосов.

В качестве насосов, создающих давление сервомасла, используются хорошо зарекомендовавшие себя аксиально-плунжерные насосы, показанные на рис. Они используют циркуляционное масло двигателя, что позволяет обходиться без дополнительных цистерн, холодильников, питательных насосов и большого количества трубопроводов. Однако, системное масло недостаточно чистое для использования в системе управления, поэтому дополнительно
установлен самоочищающийся фильтр (6 мкм).

Давление масла в системе поддерживается в зависимости от нагрузки двигателя от 175 до 210 бар. А в современных модификациях до 300 бар. Важно!!! Все элементы гидравлической системы закрыты защитными кожухами, которые предотвращают попадание масла под высоким давлением на горячие поверхности, а также защищают обслуживающий персонал от травм. Работа двигателя без защитных кожухов запрещена. Работы по устранению протечек масла под давлением запрещены до полной остановки двигателя и снижении давления масла до нуля.

Модуль гидравлических насосов полностью закрыт кожухами, а протечки собираются в специальный танк, где установлен датчик уровня. Если количество протечек достигнет предельного значения, то двигатель остановится.

Электроприводные насосы работают только до запуска двигателя. Они поднимают давление в масляном аккумуляторе до 175 бар и продолжают работать пока значение частоты вращения не достигнет 15 % от номинальной.

Навесные насосы приводятся во вращение через цепной привод от коленчатого вала. Вал насосов сконструирован таким образом, чтобы предотвратить серьёзные повреждения при заклинивании насоса, т. выполняет функции «механического предохранителя». Как видно ни рис. 3
часть вала имеет сужение и в случае перегрузки она разрушается, отсоединяя насос от приводной шестерни.

Для обеспечения достаточной производительности и запаса надежности все двигатели оборудованы от 3 до 5 насосами. При выходе из строя одного
насоса двигатель сможет продолжить работу с ограничением нагрузки.

Каждый насос оборудован пропорциональным клапаном, который управляет наклоном шайбы изменяя производительность насоса в соответствии с нагрузкой двигателя. Если двигатель оборудован пятью насосами, то 4-ый и 5-ый насос работают только при максимальной своей производительности.

При потере связи системы управления с управляющим клапаном производительность насоса автоматически установится на максимальное значение на передний ход.

Система впрыска топлива

Для обеспечения оптимального сгорания (соответственно и теплового КПД) необходим оптимальный закон подачи топлива, который задается формой топливного кулачка в традиционных дизелях. Длинноходовые двухтактные дизели спроектированы для работы при определенном максимальном давлении сгорания, а момент подачи топлива изменяется для того, чтобы достичь данного давления при данной топливной системе (кулачок, ТНВД, форсунка и пр.

Для современных дизелей оптимальная продолжительность впрыска топлива при полной мощности составляет приблизительно 18 – 20º поворота коленчатого вала, а максимальное давление сгорания достигается во второй половине этого периода. Для достижения наилучшего теплового КПД топливо, поданное после достижения максимального давления сгорания, должно быть подано (и сожжено) как можно быстрее для того, чтобы добиться наивысшего
коэффициента расширения.

Таким образом, оптимальная характеристика подачи топлива должна повышать скорость подачи к окончанию впрыска, соответственно подавая оставшееся топливо как можно быстрее. Это было доказано в течение многих лет развития системы подачи топлива 2-тактных дизелей, и современный распределительный вал спроектирован соответственно. Система подачи топлива «интеллектуального двигателя» спроектирована таким же образом, но в отличие от дизелей с распределительным валом, она может быть оптимизирована для работы на различных режимах.

Аккумуляторная система подачи топлива с соленоидными двухпозиционными клапанами, уже стала стандартной во многих современных судовых дизелях. Она достаточно проста и предоставляет большую гибкость в управлении, чем система с распределительным валом. Фирма MAN-B&W применила такую систему для управления подачей газа в двухтопливных версиях двигателя типа MC, где двухконтурная аккумуляторная система обеспечивает необходимую гибкость, позволяющую изменять соотношение топливо/газ.

Однако, аккумуляторная система обеспечивает иную форму характеристики подачи топлива, отличную от оптимальной. Давление в аккумуляторе будет равно заданному в начале впрыска и будет снижаться во время впрыска, так как расход топлива из аккумулятора происходит
значительно быстрее, чем его наполнение.

Например, продолжительность впрыска в 8-цилиндровом двигателе составит 160º п. (8×20º п. ), в течение которых в двигатель из аккумулятора будет подано такое же количество топлива, что и топливные насосы подадут в аккумулятор за 360º п. Следовательно, расход из аккумулятора отличается от притока в 360/160 = 2,25 раза в течение одного и того же промежутка времени.

Следовательно, давление в аккумуляторе будет снижаться в течение впрыска, что в свою очередь противоречит оптимальной характеристике подачи топлива. Как вариант, было предложено использовать ступенчатую аккумуляторную систему, в соответствии с которой расход топлива в течение начального периода уменьшен, так как форсунки открываются не одновременно, а одна за одной.

На рис. 1 показаны характеристики интеллектуального двигателя (синяя линия), в котором используются пропорциональные клапана, и ступенчатой аккумуляторной системы (красная линия), рассчитанные специальной моделью системы подачи топлива для больших дизелей типа K98MC с тремя форсунками на цилиндр. Как можно увидеть из иллюстрации, ступенчатая аккумуляторная система подает различное количество топлива через каждую из трех форсунок.

Так ступенчатая аккумуляторная система обеспечивает характеристику подачи топлива близкую к оптимальной, однако, сгорание все же будет не оптимально, так как распределение топлива в камере сгорания произойдет крайне неравномерно. Это показано на рис. 2: форсунка, открывшаяся первой, подаст большее количество топлива, которое распылится слишком далеко и
достигнет следующего распылителя. Опыт эксплуатации показывает, что это может привести к проблеме надежности распылителей в результате высокотемпературной коррозии.

Неравномерное распределение топлива означает, что для топлива, поданного первой форсункой, количества воздуха будет недостаточно для оптимального сгорания, для второй — количество воздуха будет оптимально, а для третьей — слишком много. Усредненное количество воздуха может быть подобрано и правильно, но тепловой КПД и количество выбросов будут далеки от оптимальных значений. Кроме того, неравномерное распределение тепловой нагрузки в камере сгорания также негативно скажется на надежности двигателя.

Таким образом, система подачи топлива интеллектуального двигателя превосходит аккумуляторную систему, будь то ступенчатая или простая. Испытания подтвердили, что данная система может реализовать любую закономерность подачи топлива, необходимую для работы дизеля. Например, как одинарный впрыск, так и предварительный впрыск с широким диапазоном свободы выбора скорости подачи, времени начала подачи топлива, длительности и величины давления.

На практике закономерности подачи топлива могут быть сохранены в памяти управляющего контроллера и применены системой управления с тем, чтобы обеспечить работу двигателя по оптимальной характеристике впрыска от «самого малого» хода до перегрузки, так же как работа на задний ход и аварийное реверсирование. Смена характеристик впрыска может происходить почти мгновенно, от одного цикла к другому.

Некоторые возможности системы впрыска показаны на рис. 3, где для каждой закономерности подачи топлива показано давление топлива в форсунке и положение иглы распылителя. Исследование приведенных закономерностей на двигателе подтвердило, что «восходящий впрыск» аналогичный реализуемому на дизелях с распределительным валом превосходит остальные по экономичности на номинальном режиме. Применение же предварительного впрыска является удачным компромиссом между небольшим увеличением удельного расхода топлива и при этом снижением количества выбросов NOx примерно на 20 %, как видно на рис.

Для приведения в действие топливного насоса применена аккумуляторная система сервомасла, использующая охлажденное и очищенное масло в качестве
привода. Гидравлический модуль каждого цилиндра оснащен аккумулятором масла для обеспечения достаточно быстрого нагнетания масла в соответствии с
требованиями топливной системы, а также для предотвращения сильных колебаний давления.

Перемещением плунжера топливного насоса и выпускного клапана управляет быстродействующий пропорциональный клапан (в литературе встречается его обозначение как FIVA-valve — Fuel Injection Valve Activation), который в свою очередь управляется линейным электромотором, который получает управляющий сигнал от электронной системы управления, как показано на рис. При перемещении золотника влево FIVA-valve работает как двухпозиционный клапан, приводя в действие выпускной клапан. В случае перемещения вправо – действует как пропорциональный клапан, позволяющий управлять процессом подачи топлива.

Такая концепция выбрана для максимизации надежности и функциональности, так как топливная система высокого давления — это «сердце» двигателя, эффективность которой является ключом к топливной экономичности, экологической безопасности и эффективности работы двигателя. Ключевые компоненты системы доказали свою надежность на практике, так управляющий пропорциональный клапан в серийном производстве уже более 10 лет и используется как элемент автоматики на конвейерах сборки автомобилей, где надежность является ключевым свойством. Надежность плунжерных топливных насосов и форсунок хорошо известна по дизелям с распределительным валом.

На рис. 6 видно, что топливные насосы 2-го и 3-го поколения значительно меньше по размерам, чем насосы 1-го поколения. Детали насоса меньше и проще в изготовлении.

Главное отличие насоса последнего поколения — возможность работы на тяжелом топливе. Плунжер топливного насоса оборудован модифицированным
уплотнением типа «зонтик» для предотвращения попадания тяжелого топлива в масляную систему. Приводной поршень и плунжер топливного насоса проще
по конструкции и взаимодействуют посредством действия давления топлива на плунжер и давлением масла на приводной поршень. Моментом начала и конца
хода плунжера управляет только быстродействующий пропорциональный гидравлический клапан, который управляется контроллерной системой
управления цилиндра (рис.

Система управления выпускным клапаном

Выпускной клапан приводится в действие тем же сервомаслом, что и топливный насос высокого давления. Как правило, необходимая функциональность выпускного клапана заключается только в управлении временем открытия и закрытия клапана, что может быть осуществлено применением быстродействующего соленоидного клапана.

Привод имеет простую 2-ступенчатую конструкцию (рис. Поршень первой ступени имеет выступ по кругу для остановки при движении в обоих направлениях. Поршень второй ступени не имеет подобного ограничителя и находится в непосредственном контакте с приводным поршнем, преобразующим давление сервомасла в перемещающее усилие. Остановка и закрытие клапана происходит в результате действия стандартной «воздушной пружины».

Применение двух поршней позволяет в результате воздействия на большую площадь получить большое усилие для открытия выпускного клапана
в начальном положении. После того как выпускной клапан достаточно открыт, второй поршень продолжает движение до полного открытия выпускного
клапана, позволяя экономить энергию.

Когда управляющий клапан получает сигнал на закрытие выпускного клапана, как видно на рис. , золотник сообщает полость под управляющим поршнем со сливом и «воздушная пружина» возвращает поршень второй ступени обратно. Достигнув поршня первой ступени, они начнут перемещаться вместе, пока не достигнут начального положения.

Устройство сервопривода выпускного клапана, представленного на рис. 3, во многом аналогично традиционному клапану, установленному на дизелях с распределительным валом. В заданный момент контроллер формирует сигнал на управляющий быстродействующий клапан, который открывает проход сервомасла к поршню привода выпускного клапана, который в свою очередь подает масло к сервоприводу выпускного клапана открывая последний. Закрытие происходит при подаче сигнала на управляющий клапан, который открывает слив масла. В это время воздушная пружина поднимет клапан до полного его закрытия. Привод клапана оборудован демпферами, которые гасят удары при открытии и закрытии клапана. Контроль положения выпускного клапана осуществляется с помощью индукционного датчика, который реагирует на изменение расстояния между ним и конусной гайкой на штоке клапана.

При необходимости момент открытия и закрытия выпускного клапана может быть скорректирован оператором. Для этого необходимо на панели управления зайти в раздел «Engine» с закладкой «Cylinder Pressure», показанный на рис. Ползунки «Compression ratio offset» и «Exhaust valve open timing offset» соответствуют моменту закрытия и открытия выпускного клапана соответственно. Момент закрытия клапана изменяется в диапазоне ± 2º
п. , а момент открытия может быть скорректирован только в сторону более раннего открытия на 2º п.

Применение системы, позволяющей изменять момент открытия и закрытия выпускного клапана (рис. 5), дает возможность увеличить давление сжатия путем уменьшения продолжительности открытия клапана. Это позволяет поддерживать давление сгорания постоянным на значительно большем диапазоне нагрузок (рис. 6), что положительно влияет на полноту сгорания топлива, следовательно, и на экономичность двигателя, и при этом исключает перегрузку двигателя.

Система управления подачей цилиндровой смазки

Цилиндровая смазка выполняет следующие функции:

• создание гидродинамического слоя масла, отделяющего поршневые кольца от цилиндровой втулки;
• очистка поршневых колец и канавок;
• предотвращение коррозии, т.е. нейтрализация серы, содержащейся в топливе.

Традиционные механические системы подачи цилиндровой смазки для уменьшения количества подаваемого масла на частичных режимах работы дизеля связывали механизм подачи с рейкой топливных насосов, однако, не могли добиться синхронизации подачи смазки с положением поршня. При слишком ранней подаче часть масла попадала в камеру сгорания, где выгорало.

При поздней подаче – забрасывалось в подпоршневое пространство. Как известно, подача цилиндровой смазки должна начинаться между первым и вторым кольцом и осуществляться в течение времени прохождения поршневых колец через подающие штуцера. В этом случае масло хорошо разносится по поверхности втулки, и указанные потери минимизируются.

Разработанная фирмой MAN-B&W электронная система управления подачей цилиндровой смазки (рис. 1) позволила добиться значительного повышения точности подачи, скорости подачи (продолжительность подачи ≈ 0,1º п. ) и уменьшения расхода смазки на ≈ 0,5 г/(кВт·ч).

Подача смазки к лубрикаторам из расходной цистерны происходит гравитационно и контролируется датчиком уровня, как видно из рис. Следует обратить внимание, что потеря сигнала от датчика уровня или от датчика положения поршня приводит к активации сигнала «nonflow alarm», показывающего отсутствие подачи смазки в цилиндр и, как следствие, к уменьшению частоты вращения дизеля до минимальной. Быстродействующий соленоидный клапан, управляемый CCU, открывая проход сервомасла в правую полость приводного поршня, начинает подачу цилиндровой смазки.

Перемещение поршня контролируется индуктивным датчиком. Прекращение же подачи смазки происходит в момент соединения соленоидным клапаном
правой полости приводного поршня со сливом. Возвращение поршня в исходное положение происходит под действием внутренней пружины.

Количество плунжеров, подающих цилиндровое масло, соответствует количеству используемых штуцеров (рис. В дизелях с большим диаметром
поршня применяется два лубрикатора на цилиндр.

Таким образом, достигается четко дозированная подача масла во все штуцеры под высоким давлением, что гарантирует поступление масла даже при
частично забитом штуцере.

С 1 января 2007 года IMO были введены ограничения на количество содержания серы в топливе при работе судна в специальных районах (SECA —
Sulfur Emission Control Area). В след за этим фирма-производитель получила большое количество писем с судов, работающих в этих районах, где говорилось
о неисправностях двигателя, вызванных появлением задиров на цилиндровых втулках, износом и поломкой поршневых колец и т.

Проведенные исследования показали, что при переходе на работу на топливе с пониженным содержанием серы, при использовании той же марки
высокощелочного масла — начинается интенсивное нагароотложение, которое приводит к полировке цилиндровой втулки вплоть до исчезновения гидродинамического слоя смазки. Экспериментально установлена зависимость износа цилиндровой втулки от количества подаваемого масла, показанная на рис.

На этом рисунке показаны три зоны: 1 – работа при недостатке смазки; 2 – нормальный коррозионный износ; 3 – интенсивный износ и образование
задиров ввиду большого отложения CaCO3.

В интеллектуальном двигателе реализован алгоритм подачи цилиндровой смазки в зависимости от щелочного числа используемого масла, нагрузки
двигателя и количества серы, содержащейся в топливе.

Содержание серы задается в процентах на основании анализов топлива, проведенных в лаборатории.

Минимальное количество подаваемого масла рекомендуется устанавливать на уровне 0,6 г/(кВт·ч).

Все перечисленные параметры задаются непосредственно на панели управления в разделе «Auxiliaries», закладка «Cylinder lubricators» (рис.

Панель управления оператора

Панель управления двигателя фирмы MAN-B&W, реализованная на базе персонального компьютера, позволяет управлять рабочими параметрами
дизеля, и в отличие от конкурентов, имеет интегрированный регулятор частоты вращения.

Панель управления имеет вертикальное меню, где в группы собраны закладки, содержащие элементы управления рабочим процессом двигателя. Некоторые из закладок уже были показаны на рис. 4 и 6. На практике, наиболее информативными во время маневров судна являются закладки «Operation» (рис. 1) и «Status» (рис. 2) меню «Engine».

Они содержат все необходимые контролируемые параметры, элементы управления и подсказки.

Закладка «Engine» позволяет изменять:

Режим работы регулятора:

• RPM – поддерживает заданную частоту вращения;
• Torque – поддерживает заданную частоту вращения с расширенной зоной нечувствительности;
• Index – поддерживает топливоподачу постоянной.

Режим работы двигателя:

• Economy – обеспечивает наименьший удельный расход топлива, не превышая допустимого количества выбросов NOx;
• Emission – обеспечивает пониженное количество выбросов NOx, при немного большем удельном расходе топлива.

Кнопка «Prepare start» обеспечивает подготовку двигателя к запуску, что включает в себя запуск вспомогательных воздухонагнетателей и предварительную подачу цилиндрового масла. Если данная кнопка не была нажата во время подготовки двигателя, то она автоматически активируется при перемещении рукоятки телеграфа на запуск двигателя.

Кнопки «Auto», «Slow turn» и «Air Run» задают действия системы управления при запуске двигателя. После выбора необходимого режима необходимо переместить рукоятку телеграфа в положение, соответствующее запуску двигателя. Пока рукоятка будет находиться в положении «Stop» запуск двигателя не произойдет.

Закладка «Status» имеет сугубо информативный характер и не содержит элементов управления. Она отображает текущее состояние двигателя, которое
может быть описано значением «Standby» и «FWE» (Finished With Engine), соответствующие состоянию готовности к запуску и блокировке запуска. С
левой стороны закладки содержится контрольный список, который описывает состояние органов управления (ГПК, воздухораспределитель, валоповоротное
устройство и др. Одна его часть соответствует состоянию «Standby», другая — «FWE». Красная отметка напротив какого-либо пункта сообщает о
несоответствии состояния органа управления состоянию двигателя. Зеленая — наоборот.

Преимущества «интеллектуального двигателя»

Электронное управление подачей топлива и работой выпускного клапана имеет ряд преимуществ, которые можно условно разделить на 3 группы.

Уменьшение расхода топлива:

• благодаря возможности управления фазами топливоподачи и газораспределения значительно расширился диапазон нагрузок, при которых
  значение давления сгорания поддерживается постоянным, что приводит к уменьшению удельного расхода топлива. При этом двигатель не
  перегружается;
• контроль рабочего процесса в режиме реального времени позволяет поддерживать равномерное распределение нагрузки по цилиндрам и
  эффективность двигателя в течение всего срока его эксплуатации.

Надежность и гибкость управления:

• улучшено реверсирование двигателя, как обычное, так и аварийное, так как момент подачи топлива и моменты открытия/закрытия выпускного клапана
  оптимизированы под этот режим тоже;
• более быстрый выход на заданный режим, так как давление продувочного воздуха увеличивается быстрее из-за более раннего открытия выпускного
  клапана в момент разгона;
• улучшена работа при минимальной частоте вращения: минимальная частота вращения значительно ниже традиционных дизелей, работа дизеля
  намного равномернее, а также улучшено сгорание топлива;
• постоянный контроль рабочего процесса позволяет определить и предотвратить рабочее состояние дизеля, которое может привести к
  неисправности. Например, при низком показателе самовоспламеняемости топлива может быть применен пред-впрыск топлива;
• система управления двигателем включает в себя систему предотвращения перегрузки (СПП), которая обеспечивает работу двигателя по нагрузочной
  характеристике, предотвращая работу в области «тяжелого винта»;
• обслуживание двигателя легче и дешевле ввиду более совершенной СПП и ранней диагностики неисправностей, что позволяет принимать контрмеры,
  избегая тяжелых последствий.

Гибкость в управлении выбросами выпускных газов:

• возможность работы в режиме низкого выброса окислов азота (NOx). Количество выбросов будет ниже предела, установленного IMO.
• простота изменения режима работы позволяет судну при необходимости работать с низким количеством выбросов NOx, в тех случаях, где этого
  требуют правила, без негативных последствий относительно экономичности за пределами таких зон. Кроме того, возможно уменьшение портовых сборов при
  низком количестве выбросов NOx.