Конструкции газотурбинных установок - Шварц В.А.
Скачать (прямая ссылка):
На рис. 27 и 28 показана газотурбинная установка ГТУ-20 для транспортного флота мощностью 13 000 л. с. Ленинградского Кировского завода (ЛКЗ) [13, 18]. Установка предназначена для сухогрузного судна «Парижская Коммуна» и состоит из двух одинаковых двигателей типа ГТУ-10 мощностью 6500 л. с., работаю-40
щих через общий двухступенчатый редуктор на винт регулируемого шага.
Система топливоподготовки предназначена для очистки и сжигания тяжелых топлив, удельный расход его 225 г/(л. с. ч.).
I Вылод газа
Выход боды I
Рис. 27. Конструктивная схема газотурбинной установки ГТУ-20 ЛКЗ мощностью 13 000 л. с.:
/ — обдувочное устройство регенератора; 2 — регенератор; 3 — камера сгорания;
4 — газоперепускиой клапан; 5 — турбина высокого давления; 6 — пусковой двигатель; 7 — гидротрансформатор; 8 — валоповоротное устройство; 9 — привод вспомогательных механизмов; IO — компрессор высокого давления; 11 — протнвопомпаж-ный клапаи; 12 — воздухоохладитель; 13 — турбииа низкого давления; 14 — компрессор низкого давления
Техническим- заданием предусмотрен режим «Стоп-винт». Для этого на шестернях второй ступени смонтированы два пневматических тормоза, останавливающих систему винт — редуктор— турбокомпрессор низкого давления. При этом часть газа из патрубка между турбинами высокого и низкого давления перепускается в выпускной турбопровод установки, минуя турбину
41
низкого давления. Возможен также пуск ГТУ в режиме «Стоп-винт» при заторможенном турбокомпрессоре низкого давления.
Время пуска ГТУ составляет 4—6 мин для прогретого и 8—10 мин для холодного двигателя. При экстренном пуске время сокращается в 2 раза. Набор полной мощности с режима холостого хода осуществляется за 80 сек. Управление установкой — дистанционное.
Последующей модернизацией установки предусмотрено дальнейшее снижение удельного расхода топлива до 195—190
ej{л. с. ч.) путем увеличения к. п. д. турбины высокого давления, поднятия температуры перед соплами до 760° С и повышения степени регенерации до 80%.
С повышением надежности авиационных двигателей и с разработкой способов конвертации их для морской службы появилась возможность использования этих установок в транспортном флоте. В 1963 г. американская фирма Пратт Уитни подготовила к монтажу на судне хорошо отработанный и проверенный в авиации турбореактивный двигатель со специальной силовой турбиной FT-4 мощностью 20 000 л. с. При эксплуатации установки в судовых условиях намечается ревизия и профилактический ремонт на борту каждые 4000 ч работы (80 000 миль плавания) и ремонт на берегу каждые 20 000 ч (400 000 миль).
42
Замена на борту турбокомпрессора массой 2300 кг длится менее 6 ч. Масса двигателя равна 6350 кг, габариты — 7,9 X 1,9 X X 2,1 м. Время пуска из холодного состояния до полной мощности 2 мин\ стоимость установки 2,5 млн. долларов.
Установка работает на дизельном топливе, стоимость которого на 70% выше стоимости бункерного топлива С. Удельный расход топлива 254 г/(л. с. ч.). Таким образом, затраты на топливо для этой установки почти в 2 раза выше, чем в последних наиболее совершенных ГТУ целевого назначения — типа ГТУ-20 ЛКЗ и ГТУ мощностью 20 ООО л. с. фирмы Дженерал—Электрик. Однако у ряда американских специалистов существует мнение, что повышенные эксплуатационные расходы в связи с применением дистиллатного топлива компенсируются уменьшением капитальных затрат на установку — ее размеры и масса уменьшены, ремонт и обслуживание упрощены; кроме того, исключена довольно сложная и громоздкая система очистки тяжелого топлива (стоимость системы топливоподготовки на судне «Джон Сержант» составила 65 000 долларов).
Несмотря на накопленный опыт эксплуатации транспортных судов с ГТУ и большое количество разработанных проектов, на сегодняшний день эти установки не вышли из стадии экспериментальной проверки и не получили широкого применения в первую очередь из-за недостаточной их надежности и экономичности, так как опыт сжигания тяжелого топлива при высоких температурах газа все еще недостаточен.
Однако в торговом флоте есть области, где применение ГТУ, работающих на легком топливе, предопределено внешними обстоятельствами. Так, на судах для перевозки сжиженного метана в качестве топлива могут использоваться естественные утечки этого газа. Газотурбинные установки также могут найти применение на паромах, где можно использовать основное качество двигателя — возможность его остановки при простоях судна и быстрый пуск перед короткими рейсами.
ГТУ для судов на подводных крыльях
По данным, опубликованным в иностранных литературных источниках, суда на подводных крыльях используются как в транспортном флоте, так и в военно-морском. Эти суда должны иметь большую мощность двигателей при минимальной массе энергетической установки и объеме машинного отделения. В середине 50-х годов предельная масса судов на подводных крыльях, исходя из показателей дизельных двигателей, была установлена порядка 50 т. Применение для судов авиационных двигателей позволило поднять их водоизмещение до 200 т и более.
