Чтобы выбрать судовой дизельный двигатель для замены на рыболовном или рабочем судне, начните с режима эксплуатации и имеющегося гребного винта, а не с мощности в рекламном буклете. Выберите двигатель, категория эксплуатационного режима которого допускает вашу фактическую продолжительность работы под нагрузкой, номинальная частота вращения и редуктор обеспечивают расчетную частоту вращения винта, а система охлаждения, масса и габариты позволяют установить его на существующий фундамент и согласовать с валопроводом при минимальных конструктивных доработках.
Основные выводы
- Показатель мощности судового двигателя имеет смысл только вместе с номинальной частотой вращения и категорией эксплуатационного режима (непрерывный, средний, периодический или повышенной мощности).
- Рабочим судам и траулерам, которые подолгу работают почти с полной нагрузкой, нужен двигатель, рассчитанный на непрерывный или тяжелый режим, даже если для той же мощности потребуется больший рабочий объем.
- Мощность, потребляемая гребным винтом, растет приблизительно пропорционально кубу частоты вращения вала, поэтому двигатель с чрезмерно тяжелым винтом не достигает номинальных оборотов, перегревается и дымит.
- Охлаждение через теплообменник защищает блок двигателя от прямого контакта с забортной морской водой и обычно применяется на коммерческих судах; килевое охлаждение подходит для воды с илом или большим количеством мусора.
- Масса и длина двигателя, а также высота оси коленчатого вала определяют объем работ верфи по фундаменту и валопроводу.
- Отправка поставщику данных старого двигателя, передаточного числа редуктора, размеров гребного винта и фотографии машинного отделения экономит недели переписки.
Какие мощность и обороты действительно нужны моему судну?
Самая надежная отправная точка при замене — снимаемый двигатель. Если судно с ним работало хорошо, новый двигатель должен обеспечивать близкую мощность при близкой номинальной частоте вращения, чтобы сохранить существующие передаточное число редуктора и гребной винт либо ограничиться небольшими изменениями. Если мощности судну не хватало или владелец хочет увеличить скорость либо буксировочную тягу, перед повышением мощности судовой проектировщик или опытная верфь должны повторно проверить корпус и гребной винт.
Всегда сравнивайте мощность в одинаковых единицах. В китайских и европейских технических паспортах часто используются метрические лошадиные силы (PS), где 1 PS равна 0.7355 kW, а в американских — механические лошадиные силы, где 1 hp равна примерно 0.746 kW. Двигатель "100 hp", такой как SDEC SC4H100 с номинальной мощностью 73.5 kW при 2200 rpm, имеет мощность 100 метрических лошадиных сил. Сравнение в kW устраняет неоднозначность.
Номинальная частота вращения не менее важна, чем мощность. Более низкооборотный двигатель с большим рабочим объемом обычно развивает больший крутящий момент на каждый kW и лучше переносит длительную работу под нагрузкой, чем небольшой высокооборотный двигатель той же мощности. Например, Weichai WD618.C-16 объемом 11.6 L развивает 170 kW всего при 1700 rpm, тогда как двигатель объемом 8.3 L, такой как SDEC D683, достигает 320 hp при 2200 rpm.
Какую категорию эксплуатационного режима выбрать для рыболовного или рабочего судна?
Изготовители судовых двигателей публикуют несколько вариантов номинальной мощности для одного базового двигателя, и каждый ограничивает продолжительность и частоту использования полной мощности. Названия и определения различаются у разных производителей, поэтому всегда читайте определение режима в техническом паспорте; ниже приведены типичные категории.
| Категория эксплуатационного режима (типичное название) | Типичное применение | Характер нагрузки | Типичные суда |
|---|---|---|---|
| Непрерывный / тяжелый режим | Неограниченная продолжительность работы на номинальной мощности | Почти полная нагрузка большую часть рабочего дня | Траулеры, буксиры, грузовые баржи, земснаряды |
| Средний продолжительный режим | Ограниченная продолжительность работы на полной мощности, остальное время — при сниженной нагрузке | Переменная нагрузка, частые периоды работы на полном газу | Паромы, суда для перевозки персонала, патрульные и лоцманские катера |
| Периодический / легкий режим | Полная мощность только в течение небольшой части каждого часа | Преимущественно крейсерский ход при мощности значительно ниже номинальной | Скоростные рабочие катера, некоторые чартерные суда |
| Повышенная мощность / прогулочная эксплуатация | Очень ограниченная годовая наработка на полной мощности | Кратковременные нагрузки, небольшая годовая наработка | Частные яхты и спортивные катера |
Траулер, буксирующий трал, или буксир, толкающий баржу, может часами работать при нагрузке 80–100 процентов, что соответствует непрерывному режиму. Для того же блока двигателя может быть заявлена более высокая мощность в kW в прогулочном режиме, и установка такого исполнения на рабочее судно — частая причина сокращения ресурса двигателя. Если есть сомнения, выбирайте исполнение для более тяжелого режима, даже если двигатель будет немного крупнее.
Как гребной винт ограничивает выбор двигателя?
Гребной винт фиксированного шага поглощает мощность приблизительно пропорционально кубу частоты вращения своего вала. Это означает, что двигатель, передаточное число редуктора и гребной винт должны быть согласованы так, чтобы двигатель мог достичь номинальных оборотов при загруженном судне. Если диаметр или шаг винта слишком велик для нового двигателя, винт оказывается "слишком тяжелым": двигатель не достигает номинальных оборотов, работает с высокой температурой отработавших газов и может дымить. Если винт слишком мал, двигатель превышает допустимые обороты, а мощность используется неэффективно.
На практике следует сохранить такое передаточное число редуктора, при котором винт вращается примерно с прежней частотой. При замене двигателя на траулере длиной 24 m SDEC D683 мощностью 320 hp при 2200 rpm был соединен с редуктором Advance 135A с передаточным числом 4:1. Это обеспечило около 550 rpm на гребном валу при номинальной частоте вращения двигателя, что подходило существующему винту фиксированного шага.
Теплообменник, килевое охлаждение или охлаждение забортной водой?
Выбор системы охлаждения влияет на ресурс двигателя и объем переделки трубопроводов на верфи.
- Охлаждение через теплообменник обеспечивает циркуляцию охлаждающей жидкости двигателя по замкнутому контуру, а насос морской воды отводит тепло через теплообменник. Морская вода не контактирует с блоком, что ограничивает внутреннюю коррозию. Большинство коммерческих двигателей этого класса, включая SDEC D683 и 6CTA8.3-M205 типа Cummins, предлагаются с такой системой.
- Килевое охлаждение направляет охлаждающую жидкость двигателя через трубы или решетчатый охладитель снаружи корпуса, поэтому для двигателя не нужны насос забортной воды и кингстон. Оно подходит для мелководья, мутной воды или воды с большим количеством мусора, однако размеры охладителя должны соответствовать тепловыделению нового двигателя.
- Прямое охлаждение забортной водой предусматривает прокачку морской воды через блок. Оно просто, но способствует коррозии и образованию отложений и редко является подходящим выбором при замене двигателя на коммерческом судне.
Если старый двигатель имел килевое охлаждение, убедитесь, что тепловыделение нового двигателя на номинальной мощности не превышает возможностей существующего килевого охладителя, либо предусмотрите бюджет на более крупный охладитель.
Подойдет ли новый двигатель к существующему фундаменту и валопроводу?
Перед сравнением цен сопоставьте следующие физические параметры с условиями машинного отделения:
- Длина, ширина и высота с учетом редуктора в сравнении с пространством между переборками и под палубным перекрытием.
- Масса двигателя вместе с редуктором. Масса двигателей сходной мощности существенно различается в зависимости от конструкции; более тяжелый агрегат может потребовать усиления фундамента и изменить дифферент небольшого судна.
- Высота осей коленчатого вала и выходного фланца относительно существующей линии валопровода, чтобы верфь могла определить, требуется ли поднять, опустить или выровнять фундамент двигателя.
- Схема расположения опорных лап и наличие упругих опор, что влияет на выбор упругой муфты.
- Выходной фланец редуктора и муфта вала, включая диаметр фланца, диаметр окружности расположения болтов и конусность вала или шпоночный паз.
- Расположение выпускного патрубка и его диаметр, а также трасса мокрой или сухой выпускной системы.
- Доступ для обслуживания фильтров, крыльчатки насоса морской воды и теплообменника.
Рядные шестицилиндровые двигатели длиннее, но уже V-образных двигателей сходной мощности, что обычно удобно для узких машинных отделений рыболовных судов. Для флота унификация на базе одной модели упрощает снабжение запчастями; в проекте речного грузового флота на двенадцати судах использовалась одна модель двигателя Weichai, а передаточные числа редукторов подбирались для каждого корпуса.
Какие семейства двигателей подходят для каких судов?
В таблице ниже двигатели из ассортимента продукции приведены в качестве ориентиров. Окончательный выбор зависит от определения режима мощности и технических данных каждой модели.
| Двигатель | Комплектация | Номинальная мощность / частота вращения | Типичные области применения |
|---|---|---|---|
| SDEC SC4H100 | Рядный 4-цилиндровый, 4.3 L, с турбонаддувом | 73.5 kW при 2200 rpm | Небольшие рыболовные суда и рабочие катера для озер и портов |
| Двигатель типа Cummins 6CTA8.3-M205 | Рядный 6-цилиндровый, 8.3 L, с турбонаддувом и охлаждением наддувочного воздуха | 151 kW @ 2328 rpm | Моторные яхты, патрульные катера и катера для перевозки персонала |
| Weichai WD618.C-16 | Рядный 6-цилиндровый, 11.6 L, с турбонаддувом и промежуточным охлаждением наддувочного воздуха | 170 kW при 1700 rpm | Грузовые баржи и рабочие суда для тяжелых условий эксплуатации |
| SDEC D683 | Рядный 6-цилиндровый, 8.3 L, с турбонаддувом | 320 hp при 2200 rpm | Траулеры, буксиры и крупные рабочие суда |
| Yuchai YCK09360-60 | Рядный 6-цилиндровый, 8.3 L | 265 kW @ 1900 rpm | Крупные рыболовные и рабочие суда |
Что нужно отправить поставщику для получения коммерческого предложения?
Точный запрос позволяет получить точное коммерческое предложение. Инженеры MARS подбирают двигатель и редуктор до подготовки предложения. Ниже перечислены сведения, которые потребуются им или любому компетентному поставщику:
- Тип судна, длина, водоизмещение и обычная эксплуатационная скорость либо требуемая тяга на швартовах.
- Марка, модель, номинальная мощность и частота вращения в rpm прежнего двигателя, а также модель и передаточное отношение редуктора.
- Диаметр, шаг и число лопастей гребного винта, а также диаметр вала.
- Ежедневная продолжительность работы и характер нагрузки, определяющие требуемый режим мощности.
- Используемая система охлаждения (теплообменник или килевой охладитель) и тип системы выпуска.
- Размеры машинного отделения, эскиз фундамента двигателя и фотографии существующей установки.
- Требования классификационного общества или государства флага, если судно имеет класс.
- Планируемая дата и порт поставки — это важно при привязке работ к срокам докования.
MARS поставляет комплекты из Шанхая на условиях FOB или CIF. Перед отправкой двигатель и редуктор могут пройти совместные ходовые испытания на стенде с предоставлением письменного отчета и видеозаписи. Чтобы получить предложение по согласованному комплекту, отправьте сведения о вашем судне.
Часто задаваемые вопросы
Можно ли установить на мое рыболовное судно более мощный двигатель?
Иногда можно, но увеличение мощности полезно лишь в том случае, если корпус, гребной винт, вал и редуктор способны ее использовать. Проверьте гребной винт и вал и учитывайте, что при значительном увеличении мощности может потребоваться изменение передаточного отношения редуктора или замена винта.
Стоит ли сохранять существующий редуктор при замене двигателя?
Только если допустимые входная мощность и крутящий момент редуктора соответствуют новому двигателю при его новой номинальной частоте вращения в rpm, присоединительный картер подходит к новому картеру маховика, а сам редуктор находится в хорошем состоянии. В большинстве случаев замены двигателя менее рискованный вариант — новый редуктор, подобранный к новому двигателю.
Хуже ли высокооборотный двигатель для рабочего судна?
Не обязательно, но для длительной работы под высокой нагрузкой более крупный низкооборотный двигатель с номинальной мощностью для непрерывного режима обычно оказывается более долговечным выбором. Сравнивайте режимы мощности, а не только частоту вращения в rpm.
Чем отличаются охлаждение через теплообменник и килевое охлаждение?
В обоих случаях охлаждающая жидкость двигателя циркулирует в замкнутом контуре. Теплообменник передает тепло прокачиваемой забортной воде внутри судна, а килевой охладитель отводит тепло через трубы снаружи корпуса без насоса забортной воды.
Сколько времени занимает поставка согласованного комплекта двигателя и редуктора?
Двигатели и редукторы со склада могут быть отправлены оперативно, а изготовление комплектов под заказ обычно занимает около 20 рабочих дней плюс морская перевозка. Перед заказом согласуйте даты с планируемыми сроками докования.
