CHARAKTERYSTYKI OKRĘTOWYCH
SILNIKÓW SPALINOWYCH

Teoretyczne pole pracy

Dla

określenia

techniczno-eksploatacyjnych

wskaźników pracy silników okrętowych w
różnych

warunkach

eksploatacji

służą

ich

charakterystyki - graficzne lub analityczne
przedstawienie

zależności

i

parametrów

charakteryzujących pracę silnika.

W przypadku głównych silników napędowych
statku (pracują przy różnych prędkościach
obrotowych)

najczęściej

używane

są

charakterystyki

obrotowe

-

graficzne

przedstawienie momentu i mocy użytecznej (lub
średnie ciśnienie, temperatury spalin, zużycie
paliwa itp.) w funkcji jego prędkości obrotowej.

Jednym z rodzajów charakterystyk obrotowych jest

charakterystyka zewnętrzna silnika spalinowego, gdzie w

funkcji prędkości obrotowej przedstawiona jest zależność

momentu

i

mocy

dla

ustalonych

nastaw

pompy

wtryskowej.
W rozważaniach o charakterze teoretycznym i ogólnym, w

przypadku silników wolnossących lub o stałym ciśnieniu

doładowania, często pomija się zmiany sprawności

wolumetrycznej

pomp

wtryskowych.

Przyjmuje

się

upraszczające założenie, że przy ustalonej nastawie pompy

(ustalonej dawce paliwa) moment silnika jest stały, tzn. nie

zależy od liczby obrotów.
Uproszczenie to jest dopuszczalne w związku z tym, że dla

tych silników głównym i decydującym parametrem

wpływającym na zmianę momentu jest wielkość dawki

paliwa przypadająca na jeden cykl ich pracy. Wówczas moc

może być przedstawiona jako zależność liniowa prędkości

obrotowej.

TEORETYCZNE CHARAKTERYSTYKI ZALEŻNOŚCI

MOMENTU I MOCY

A (3-5-7-9-3) pole dopuszczalnych w obciążeń i stabilnej pracy silnika;
B (1-2-3-4-1) - pole eksploatacyjne długotrwałej pracy silnika;
C (1-2-9-7-5-4-1) - pole przeciążeniowe, a w tym: (1-2-9-8-1) - pole przeciążenia
prędkością obrotową i (1-4-5-6-1) - pole przeciążenia momentem oraz (1-6-7-8-) - pole
przeciążenia i momentem i obrotami

Cechą

tłokowego

silnika

spalinowego

jest

utrzymywanie

prawie

stałego

momentu

obrotowego niezależnie od jego prędkości
obrotowej

(ewentualne

dopuszczalne

maksymalne przekroczenie momentu ponad
jego nominalną wielkość nie przekracza ok.
10%).

Zastosowanie regulatora prędkości obrotowej

pozwala na wzrost momentu bez wyraźnej
zmiany wielkości obrotów, ale tylko w zakresie
dopuszczalnym (granice ustalają producenci
silników).

Przyjęto, że stabilna praca silnika jest możliwa w
zakresie prędkości obrotowej od 0.35



1.05

wartości obrotów nominalnych. W każdym
punkcie pola eksploatacyjnego praca silnika jest
nieograniczona w czasie.

W polu przeciążenia praca silnika może być
dopuszczalna

tylko

w

ciągu

pewnego,

ograniczonego czasu na przykład 1 h na 12
godzin pracy - w przypadku zgody producenta
silników.

Ograniczenia te wynikają dla pola:



z powodu dużych obciążeń elementów
układu korbowego siłami bezwładności,



ze względu na przeciążenie cieplne tłoków i
komór spalania,



jednocześnie z obu względów.

Warunki prawidłowej instalacji silnika:



Silnik powinien pomyślnie przejść próby na hamowni

u wytwórcy, powinien być prawidłowo dobrany do

układu napędowego statku (zalecenia wytwórcy

silnika).



Instalacje

obsługujące

silnik

powinny

być

zaprojektowane i wykonane zgodnie z wytycznymi

wytwórcy silnika.



Silnik po demontażu u wytwórcy powinien być

prawidłowo zmontowany na statku oraz połączony z

linią wałów i z instalacjami z nim związanymi.



Silnik oraz instalacje i urządzenia z nim związane

powinny być prawidłowo przygotowane do prób na

uwięzi i w morzu oraz przejść pomyślnie te próby.

Trwała praca silnika na obciążeniu
znamionowym w czasie eksploatacji

wymaga:



nienagannego stanu technicznego silnika, przestrzegania
zaleceń dotyczących bieżącej obsługi oraz przeglądów i
napraw okresowych,



prawidłowej regulacji i sterowania,



obciążenia stabilnym momentem,



przestrzegania zaleceń wytwórcy silnika odnośnie
własności bunkrowanego paliwa i jego przygotowania
przed podaniem do silnika,



przestrzegania zaleceń dotyczących
przeciwciśnienia wydechu i oporów ssania
powietrza,



przestrzegania zaleceń dotyczących parametrów i
własności czynników roboczych; dotyczy to:
temperatur, ciśnień, natężeń przepływu, własności
fizyko - chemicznych, czystości i innych,



pracy silnika w warunkach otoczenia nie gorszych od
tych, na jakie zaprojektowano silnik i układy z nim
związane.

W praktyce eksploatacyjnej występuje wiele
różnorodnych czynników, czasem trudnych
do zidentyfikowania, które mogą powodować
to, że trwała praca silnika na obciążeniu
znamionowym

będzie

prowadziła

do

przeciążeń cieplnych i mechanicznych. Z tych
względów

eksploatuje

się

silniki

na

obciążeniach niższych od znamionowych.

Na

ogół

maksymalne

trwałe

moce

eksploatacyjne powinny być niższe o 10



15% od

znamionowych.

Moc

znamionowa

jest

najczęściej traktowana jako moc granicznej
nastawy paliwowej i w normalnych warunkach
nie może być przekraczana.

Silniki główne powinny być przystosowane do

przeciążenia

w

szczególnych

przypadkach.

Zgodnie

z

wymaganiami

przepisów,

moc

przeciążeniowa powinna wynosić 110% Penom i
być dostępna w ciągu 1 godziny lub z przerwami,
w okresie 12 godzinnej pracy silnika.

Zdolność

silnika

do

pracy

na

mocy

przeciążeniowej powinna być sprawdzona na
hamowni

u

wytwórcy.

Dopuszcza

się

możliwość przeciążenia silnika podczas prób
morskich

w

obecności

przedstawiciela

wytwórcy.

Charakterystyki obrotowe

Charakterystyki hydrodynamiczne są mało
przydatne dla mechaników obsługujących
układy napędowe statku. Wygodniej jest
przedstawiać zależności opisujące pracę
śruby w układzie współrzędnych, w jakich
sporządzane

są

charakterystyki

silnika.

Krzywe opisujące pracę silnika i śruby
przedstawione w tym samym układzie
współrzędnych

umożliwiają

analizę

ich

współpracy.

Śruba stała

Jak wynika z charakterystyk hydrodynamicznych
śrub o stałym skoku, współczynnik momentu
posiada

stałą

wartość

w

warunkach

konstrukcyjnych

oraz

w

każdych

innych

warunkach pływania, jeżeli zanurzenie śruby i jej
stan techniczny jest ustalony, wtedy można
zapisać:

3

'

n

c

P

D





Współczynnik

c'

zależy

od

warunków

eksploatacyjnych i jest stały w określonych
warunkach eksploatacji.
Jego wartość rośnie, gdy warunki pływania
ulegają pogorszeniu oraz gdy pogarsza się
stan techniczny śruby.
Odwrotnie, wartość współczynnika maleje,
gdy śruba się wynurza lub, gdy warunki
pływania ulegają poprawie.

Na rzeczywisty przebieg funkcji mocy na stożku
śruby,

może

mieć

wpływ

charakterystyka

oporowa okrętu oraz zmienność sprawności
napędowej przy różnych prędkościach statku i
obrotach śruby.

c

k

- warunki konstrukcyjne,

c

1

- gorsze warunki pływania,

gorszy stan techniczny
śruby,
c

2

- statek pod balastem, w

dobrych warunkach
pogodowych

Śruba nastawna

Zależność dla śruby nastawnej:

P

D

= c'



n

3

W tym przypadku, współczynnik c' zależy od skoku śruby i
rośnie ze wzrostem wartości skoku śruby H.