Конструкции газотурбинных установок - Шварц В.А.
Скачать (прямая ссылка):
Благодаря малой массе и компактности удается выполнять ГТУ с пожарными насосами переносными — установка мощностью 60—100 л. с. имеет массу до 100 кг и поддается легкой транспортировке. При дооборудовании действующих кораблей такими переносными насосными установками последние могут подсоединяться к стационарной пожарной магистрали гибкими шлангами. Благодаря большой производительности гидравлической системы появляется возможность использования этих кораблей для тушения пожаров на других судах и прибрежных сооружениях.
При необходимости насосная установка может быть снята и использована на берегу для перекачки жидкости на большие расстояния.
В аварийных газотурбинных двигателях, предназначенных для привода генераторов или насосов, может также предусматриваться отбор воздуха для пуска основной ГТУ. Так, на канадском корабле FHE-400 на подводных крыльях пуск основной ГТУ мощностью 22 000 л. с. производится воздушной турбиной, питаемой от бортовой сети воздухом высокого давления, а в качестве резервного варианта используется воздух низкого давления от аварийной ГТУ мощностью 190 л. с.
49
Реверсирование
Для получения заднего хода судна могут быть использованы: турбина заднего хода, электропривод, винт регулируемого шага, гидравлическая и гидромеханическая передачи, механическая реверсивная зубчатая передача.
Турбина заднего хода. Практически единственным способом реверсирования в паротурбинных установках служат отдельные турбины или группы ступеней заднего хода. При передних ходах рабочие лопатки ступеней заднего хода вращаются в обратном направлении; потери на вентиляцию и трение этой группы
Рис. 33. Реверсивная центростремительная турбина:
а — общий вид; б — компоновка ГТУ «Олимпус» мощностью 20 000 л. с. фирмы Бристоль — Снддли с двумя реверсивными центростремительными турбинами
ступеней относительно невелики, так как они работают в вакуумной полости. Использование аналогичного решения в ГТУ приводит к повышенным потерям на трение и вентиляцию, поскольку ступени заднего хода в газовых турбинах вращаются в полости с атмосферным давлением. Ho основным препятствием для применения турбин и ступеней заднего хода в ГТУ является сложность системы горячих газопроводов большого сечения и запорных органов. Кроме того, при реверсировании с помощью турбин заднего хода понижается мощность установки на заднем ходу; обычно она не превышает 40% полной мощности двигателя (это относится в равной мере и к паровым турбинам).
В литературе, особенно в патентной, описано большое количество конструктивных решений этой задачи. В частности, разработаны различные варианты подключения турбин заднего хода по газовому тракту и с помощью разобщительных муфт. Предлагаются также разные способы осуществления реверса
в пределах одной пропульсивной турбины. Одним из этих способов служит поворот сопел в радиальной турбине. На рис. 33, а показана двухпроточная центростремительная турбина, которая снабжена поворотными соплами, обеспечивающими в зависимости от их положения вращение ротора в ту или иную сторону. Сопла выполнены в виде фигурных каналов в цилиндрических поворотных цапфах. При любом положении сопел их горловое сечение остается неизменным, поэтому нагрузка на турбокомпрессоре также не меняется. Газ из турбокомпрессора (рис. 33, б) попадает в две параллельно установленные турбины, каждая из которых связана через редуктор со своим винтом. Возможность реверсирования каждой из силовых турбин обеспечивает высокую маневренность корабля — при необходимости одна турбина может работать в режиме переднего хода, другая— в режиме заднего хода. Раздвоение потока газа за турбокомпрессором и выполнение каждой из турбин двухпроточной приводит к тому, что при общей мощности установки около 20 000 л. с. каждый проток турбины реализует мощность всего 5000 л. с.— этим создаются предпосылки для применения радиальной турбины.
Конструктивная схема для реверсирования осевой силовой турбины представлена на рис. 34 [79]. Рабочие лопатки и сопла турбины двухъярусные. При переднем ходе газ по внешнему периферийному кольцу через лопатки 1 сопел и лопатки 2 верхнего яруса поступает в выпускной патрубок 6 турбины. Доступ газа к лопаткам 4 нижнего яруса перекрыт повернутыми лопатками 3 сопел заднего хода. Кроме того, на переднем ходу закрыты поворотные лопатки 5 спрямляющего аппарата заднего хода. Этим исключается рециркуляция выпускного газа через нижний ярус рабочих лопаток и уменьшаются потери на вентиляцию.
При заднем ходе сопла и спрямляющий айпарат поворачивают таким образом, чтобы лопатки 1 перекрывали сечение канала, а лопатки 3 и 5 находились в рабочем положении. Наличие спрямляющего аппарата благоприятно сказывается на характеристике ступени при работе турбины в режиме заднего хода.
4* 51
Рис. 34. Лопатки реверсивной осевой турбины
При расположении лопаток переднего хода в верхнем ярусе горячий поток газа отделяется от обода диска лопатками нижнего яруса, которые служат как бы изоляторами. На задних ходах число оборотов ротора ниже и напряжения в лопатках меньше, поэтому повышение температуры в корневом сечении лопаток и на ободе вполне допустимо.
