Bilgiseller / Gemi sistemleri

Makine–pervane yük diyagramı: tork, güç ve çalışma payları

Pervane kanunu kestirimlerini tork ve makine sınırlarıyla ilişkilendirin; ağır çalışma ve şaft jeneratörü örneklerinde güç sınırını ve sabit hatve varsayımlarını açık tutun.

Bu sayfada

Makinenin anma gücü, izin verilen bütün güç–devir birleşimlerini tanımlamaz. Pervanenin talep eğrisi de çalışma koşuluyla değişir. Yük diyagramı bu iki gerçeğin buluştuğu yerdir: sevk sisteminin istediğini, makinenin belirtilen koşullarda sürekli veya geçici verebildiğiyle karşılaştırır. Diyagramı anlamak, etiket gücünden düşük bir değeri kabul edilebilir çalışmanın yeterli kanıtı sanma hatasını önler.

Makine sınırını talep eğrisinden ayırın

MAN Basic Principles of Ship Propulsion yayını, kurulu makinenin yük diyagramını belirtilmiş anma noktasını seçmekte kullanılan yerleşim seçeneklerinden ayırır. Yük diyagramında farklı güç, devir ve torkla ilişkili sınırlar vardır. Numaralanmış çizgiler belirtilen makine ailesine aittir ve evrensel sınır diye kopyalanamaz. Gemide, gerçek anma noktası, düzen ve geçerli talimatlarla ilişkili diyagram kullanılmalıdır.

Pervane eğrisi, belirli varsayımlardaki talebi temsil eder; makinenin sınırı değildir. Ölçülen çalışma noktası, tanımlı şaft sınırındaki çıkışı ve makine devrini birlikte verir. Noktayı doğru diyagrama yerleştirmek, talebin ve yeteneğin uyumunu sorgular. Nokta bir sınırı sağlarken diğerini aşabilir; yalnız en üst güç çizgisini okumak önemli bilgiyi dışarıda bırakır.

Eşit gücün neden farklı tork anlamına gelebileceğini görün

Dönen şaft gücü P = 2πnQ olur; n saniyedeki devir, Q ise N·m cinsinden torktur. Güç eşitken devir düşerse tork artar. Bu mekanik özdeşlik, makinenin o torku verebildiği iddiası değildir. Düşük devir noktasının, gücü olağan görünse bile neden zorlayıcı olabildiğini açıklar.

Varsayımsal örnekte 100 dev/dak hızda 8,00 MW yaklaşık 764 kN·m torka karşılık gelir. Aynı 8,00 MW gücü 80 dev/dak hızda vermek yaklaşık 955 kN·m, yani %25 daha fazla tork gerektirir. Böyle noktaya izin verilip verilmediği gerçek makine ve sevk sınırlarına bağlıdır. Bütün devir aralığında sabit anma torku veya sabit anma gücü varsaymak genel olarak gerekçelendirilemez.

Kübik yaklaşımı türetin ve varsayımlarını adlandırın

ITTC açık su deneyi prosedürü, pervane tork katsayısını KQ = Q/(ρn²D⁵), ilerleme katsayısını J = VA/(nD) olarak tanımlar. Su yoğunluğu, çap ve ilgili tork katsayısı sabit kalırsa Q, n² ile; P = 2πnQ ise n³ ile orantılıdır. Bilinen pervane kanunu yaklaşımının temeli budur. Devir her değiştiğinde KQ değerinin sabit kaldığını söylemez.

İlerleme hızı, iz akımı, hatve, kavitasyon ve başka koşullar katsayıyı değiştirebilir. Karşılaştırılabilir çalışma eğrisini izleyen sabit hatveli pervanede, uygun aralıkta kübik ilişki yararlı ön yaklaşım olabilir. Bağlı çekme, manevra, havalanma veya değişmiş hatve programı bu aralığın dışında kalabilir. Özellikle deniz ölçümlerine uygularken referans koşulu denklemin yanında tutun.

Yaklaşımı gemi hızı vaadine dönüştürmeden kullanın

Varsayımsal referans pervane 100 dev/dak hızda 8,00 MW çeksin. Kübik varsayımlar korunursa devir 80 dev/dak olduğunda P = 8,00 × 0,8³ = 4,096 MW bulunur. Tork 0,8² ile ölçeklenerek yaklaşık 489 kN·m olur. Bu, önceki sabit güç örneğinin gerektirdiği 955 kN·m değerinden çok farklıdır. İki hesap farklı soruları yanıtlar; tek işletme kuralında birleştirilmemelidir.

Hesap pervanenin dönme devriyle ilgilidir; geminin suya veya yere göre hızını otomatik vermez. Gemi hızını öngörmek gövde direncini, sevk özelliklerini ve çevre koşullarını gerektirir. Akıntı, pervane talebinde aynı değişimi oluşturmadan yere göre hızı değiştirebilir. Kübik kestirim saatlik yakıt tüketimini de tek başına hesaplamaz; makine verimi ve yardımcı talep değişebilir.

Ağır çalışmayı kaymış ilişki olarak temsil edin

Talep eğrisinin değişimini göstermek için örnek P = Cn³ ilişkisindeki katsayının, basit modelde diğer her şey sabitken %15 arttığını varsayalım. 80 dev/dak hızda öngörülen talep 1,15 × 4,096 = 4,7104 MW olur. Güç 8,00 MW tutulursa karşılık gelen devir 100 × (1/1,15)^(1/3), yaklaşık 95,45 dev/dak olur. Bu varsayımsal duyarlılık incelemesidir; kirli gövde için nicel öngörü değildir.

Sonuç aynı güçte daha düşük devre, o güç için daha yüksek tork talebine kaymayı gösterir. Nedeni tanımlamaz ve emniyetli rezervi belirlemez. Kirlenme, hava, yükleme durumu ve değişen giriş akımı farklı etkiler doğurabilir. Deniz payı, makine payı ve hafif çalışma payı farklı tasarım sorularına, çoğu zaman farklı yüzde temellerine aittir. Tanımları olmadan yüzdeleri toplamak payı iki kez sayabilir veya yanlış gösterebilir.

Şaft jeneratörü talebini doğru noktada ekleyin

Güç çıkışı alan PTO, pervanenin kübik eğrisini izlemek zorunda olmayan talep getirir. Önceki 80 dev/dak pervane örneği doğrudan tahrik şaftında 4,096 MW istesin. %95 dönüşüm verimiyle 0,900 MW varsayımsal elektrik PTO çıkışı ve 0,100 MW şaft tahrikli yardımcı talep ekleyelim. Bu örnekte başka iletim kaybı ihmal edilirse makine yaklaşık 4,096 + 0,900/0,95 + 0,100 = 5,143 MW sağlamalıdır.

Elektrik çıkışı dönüşüm kayıpsızmış gibi eklenemez; ölçülen şaft yüküne zaten dahil yardımcı da tekrar sayılmamalıdır. Dişli veya birden çok güç alma noktası varsa önce gerçek güç sınırını çizin. Pervane talebi devirle azalırken yaklaşık sabit PTO talebi önemli kalabilir. Böylece pervane yaklaşımı yararlı olsa bile toplam talep eğrisi saf kübik eğriden belirgin biçimde ayrılabilir.

Sabit ve değişken hatveyi ayırın

Wärtsilä pervane açıklaması, sabit hatveli ve kontrol edilebilir hatveli düzenleri ayırır. Kontrol edilebilir hatvede şaft dönerken hatve değişebilir; dolayısıyla aynı devir önemli ölçüde farklı tork ve itkiye karşılık gelebilir. Kontrol programı devir ile hatve içinde bir yol belirler; bütün işletim için tek evrensel sabit hatve kübik eğrisi yoktur.

Hatve göstergesi, gerçek kanat konumu ve ortaya çıkan hidrodinamik yük ayrı gözlemlerdir. Bunları amaçlanan kontrol davranışı ve ölçülen tork veya güçle karşılaştırın. Geçici rejimde aktüatör tepkisi, gemi hareketi ve giriş akımı birlikte kararlı hale gelmeyebilir. Kararlı yük diyagramı, bu geçişleri yöneten ek sınırların veya deneylerin yerine geçmez.

İki eksenli diyagramın tam anlatamadığı sınırlara uyun

Isıl yük, hava beslemesi, şaft titreşimi, dişli sınırları ve pervane kısıtları ek koşul koyabilir. İki eksenli güç–devir grafiği bazılarını gösterebilir; bütün ilgili durum değişkenlerini gösteremez. Örneğin nominal olarak uygun noktada çalışmak, yardımcı hizmetin sağlıklı olduğunu veya düzen değişiminden sonra burulma titreşimi kısıtının kalktığını kanıtlamaz.

Geçici izin verilen bölgenin süresini ve koşullarını geçerli belgeden tanımlayın. Taralı alanı süresiz kalma iznine dönüştürmeyin. Düşük ortalama güç, zarar verici tekrarlı sapmalarla birlikte bulunabilir; yasak aralığın üzerinden ortalama almak, orada geçirilen süreyi gizleyebilir. Olay kaydı, ilgili sınırı değerlendirmek için gereken zaman geçmişini korumalıdır.

Deniz verisini belirtilmiş referansla kanıt olarak kullanın

Everllence proje rehberi açıklaması, rehberleri erken tasarım aşaması bilgisi olarak tanımlar. İşletme karşılaştırması ayrıca geminin geçerli belgelerini ve ölçülen düzenini gerektirir. Şaft gücü ölçüm yerini, devri, varsa hatveyi, su çekimini, çevreyi, PTO talebini ve kullanılan referans eğriyi kaydedin. Düzeltilmiş kestirimi ham ölçümden ayırın; düzeltme yöntemini saklayın.

Sonuç, hangi talebin değiştiğini, hangi yetenek sınırının ilgili olduğunu ve karşılaştırmayı hangi kanıtın desteklediğini belirtmelidir. Referans eğriden sapma, belirli arızayı kanıtlamadan da incelemeyi gerekçelendirebilir. Yük diyagramının pratik değeri tutarlı hesaptır: makine ve pervane aynı çalışma noktasında, aynı güç sınırında ve iddia edilen her pay tanımlanarak değerlendirilmelidir.

Kaynaklar