Морское судно как и любое транспортное средство, должно иметь как передний, так и задний ход. Изменение направления движения судна достигается изменением упора, создаваемого гребным винтом. Направление упора можно изменить следующими способами:
- устройством между нереверсивным главным двигателем и винтом специальной реверсивной муфты.
- применением электродвижения, когда главные судовые двигатели вращают генераторы, а электрическая энергия поступает на реверсивные гребные электродвигатели.
- применением винтов регулируемого шага (ВРШ). В этом случае можно, не меняя направления вращения коленчатого вала дизеля, изменить направление упора винта разворотом лопастей.
- устройством реверсивного механизма, позволяющего изменять направление вращения коленчатого вала двигателя при прямой передаче крутящего момента на гребной винт. Этот способ получил распространение на установках с мощными малооборотными дизелями. Как правило, механизм реверсирования выполняется вместе с пусковым механизмом и называется реверсивно-пусковым устройством. Время реверсирования и пуска дизеля не должно превышать 15 с.
Сущность реверсирования у всех дизелей сводится к изменению порядка работы распределительных органов дизеля: системы воздухораспределения при пуске двигателя, топливоподачи и газораспределения во время работы. Для некоторых реверсивных дизелей предусматривают также реверсирование навешенных механизмов: шестеренчатых топливоподкачивающих и роторных продувочных насосов.
Существует несколько различных конструкций реверсивно-пусковых устройств судовых дизелей.
Для реверсирования четырехтактных и некоторых двухтактных дизелей распределительные органы имеют по два комплекта кулачных шайб — для переднего и заднего ходов. Подвод кулачных шайб соответствующего хода под ролики толкателей при реверсировании таких дизелей осуществляется аксиальным перемещением распределительных валов. На четырехтактных двигателях старой конструкции все операции по реверсированию осуществлялись вручную: сначала отводились или приподнимались вверх толкатели с роликами, затем перемещался распределительный вал. Для упрощения операции и сокращения времени реверсирования на новых дизелях все кулачные шайбы распределительных органов размещают на одном валу или на смежных, связанных между собой, валах. Аксиальное перемещение вала или валов при этом осуществляется без отвода толкателей, благодаря наличию переходных скосов между кулачными шайбами переднего и заднего ходов и мощного усилителя (сервомотора).
Реверсирование двухтактных дизелей с прямоточно-клапанной продувкой и некоторых дизелей с контурной продувкой («Зульцер», «Фиат») осуществляется разворачиванием распределительного вала относительно коленчатого на угол реверсирования.
Реверсирование некоторых двухтактных дизелей с контурной продувкой осуществляется без перемещения или разворачивания распределительных валов — для привода топливных насосов применяются кулачные шайбы симметричного профиля, обеспечивающие подачу топлива в нужное время при работе двигателя как на передний, так и на задний ход.
На некоторых дизелях возможна комбинация указанных способов. Например, у двигателей фирмы «Бурмейстер и Вайн» вал воздухораспределителя перемещается аксиально с подводом кулачных шайб соответствующего хода, а вал газораспределения и топливных насосов разворачивается относительно коленчатого вала на угол реверсирования (это достигается притормаживанием распределительного вала при пуске дизеля на обратный ход.
Оборудование реверсивно-пускового устройства
К оборудованию реверсивно-пускового устройства относятся: пусковые клапаны цилиндров, главный пусковой (маневровый) клапан, воздухораспределители, система блокировки неправильных и преждевременных пусков, а также блокировка с валоповоротным механизмом и машинным телеграфом. Пусковые клапаны цилиндров бывают трех типов: с механическим приводом, с пневматическим приводом, автоматические.
Пусковые клапаны с механическим приводом имеют привод, подобный приводу впускных и выпускных клапанов четырехтактных дизелей (кулачная шайба, толкатель, штанга, рычаг). Система привода клапанов работает только при пуске дизеля. Пусковые клапаны с механическим приводом из-за сложности системы привода и необходимости отключения его во время работы дизеля на новых дизелях не устанавливают.
Наибольшее распространение на новых дизелях получили клапаны с пневматическим управлением (рис. 81, а). Пусковой клапан 6 размещается в корпусе 1 и удерживается в закрытом положении пружиной 19. Пусковой воздух поступает в полость 7 и воздействует на тарелку 8 клапана и разгрузочный поршень 10 с одинаковым усилием (площади их равны), поэтому клапан остается в закрытом положении до тех пор, пока управляющий воздух не поступит в полость 12. При этом усилие, воздействующее на поршень 11, значительно превышает упругость пружины 20 — пусковой клапан открывается, и пусковой воздух поступает в цилиндр. Закрывается клапан под действием пружины 19 после разгрузки полости 12 от управляющего воздуха. Плотность в полости 7 достигается за счет тщательной притирки тарелки 8 клапана к корпусу 1 и разгрузочного поршня 10 к втулке 5, запрессованной в корпусе клапана 1. Полость 12 уплотняется прокладкой 13, которая устанавливается между корпусом клапана и крышкой 18. Выходное отверстие штока клапана уплотняется сальниковым устройством 16, которое прижимается гайкой 17 и смазывается масленкой 14. Поршни 11 и 10 смазываются из масленок 2, которые при помощи кронштейнов 3 и гаек 4 крепятся к корпусу клапана. Пусковой клапан устанавливается в специальное гнездо в крышке цилиндра и уплотняется прокладкой 9. Шток имеет квадратную головку 15 для периодического проворачивания во время эксплуатации, что предотвращает пригорание клапана к гнезду.
Автоматические пусковые клапаны (рис. 81, б) применяются на быстроходных дизелях небольшой мощности. Пусковой воздух по каналу 3 поступает в полость 2 и, воздействуя на тарелку клапана 19 заставляет его открываться; клапан закрывается после прекращения подачи пускового воздуха под действием пружины 4.
Воздухораспределитель у двигателей с автоматическими пусковыми клапанами получается громоздким, так как через него проходит пусковой воздух (у двигателей с пневматическими пусковыми клапанами через воздухораспределитель пропускается только управляющий воздух).
Главный пусковой (маневровый) клапан предназначен для пропуска пускового воздуха к пусковым клапанам цилиндров во время пуска дизеля и быстрого отключения подачи воздуха после окончания пуска. Главный пусковой клапан устанавливается непосредственно на дизеле и управляется дистанционно.
Конструкция главного пускового клапана с дистанционным пневматическим управлением дизелей типа ДР 30/50 новых моделей показана на рис. 82. Клапан состоит из чугунного корпуса 1 и собственно клапана 2. При открытом запорном вентиле на пусковом баллоне воздух поступает в приемную полость А (по стрелке В) и далее по трубопроводу 8 к посту управления дизелем.
Для пуска дизеля управляющий воздух через специальный клапан поста управления направляют по трубе 5 в полость а. В результате давления воздуха на поршень 4 он преодолевает сопротивление пружины 3 и открывает главный пусковой клапан 2. Пусковой воздух (по стрелке в) поступает к пусковым клапанам цилиндров и в воздухораспределитель.
После окончания пуска дизеля воздух из полости а стравливается в атмосферу пружина 3 «сажает» клапан в гнездо 7, а воздух из системы пуска по трубе б стравливается в ресивер продувочного воздуха.
Дистанционно управляемый маневровый клапан сокращает время пуска дизеля и уменьшает расход пускового воздуха.
На небольших вспомогательных дизелях применяют главные пусковые клапаны с ручным управлением.
Воздухораспределители судовых дизелей бывают дисковые и золотниковые. В дисковом воздухораспределителе двигателей типа ДР 30/50 воздух на управление пусковыми клапанами от главного пускового {маневрового) клапана по трубе 1 и штуцеру 2 поступает в полость 17 над распределительным диском 15 и прижимает его к барабану 7. В барабане (размещен в корпусе 4) имеется вертикальное сверление 5, через которое управляющий воздух из эллиптического отверстия 3 и через горизонтальное сверление в барабане (на рисунке не показано) попадает в трубопровод 6 и направляется к нагрузочному поршню пускового клапана цилиндра, открывает его, и пусковой воздух от главного пускового клапана попадает в цилиндр. Начинает разворачиваться коленчатый вал дизеля, от которого через распределительный вал топливных насосов и коническую шестерню 8 разворачивается вал воздухораспределителя 9 вместе с диском 15. Диск поочередно сообщает полость 17 с пусковыми клапанами цилиндров согласно порядку их работы. Закрываются пусковые клапаны, когда пространство над нагрузочным поршнем клапана соединяется с атмосферой. На рис. 83, а показан момент, когда воздух по трубе 11 одного из пусковых клапанов попадает через канал 18 в подковообразный паз 12, связанный с атмосферой. После окончания пуска и разгрузки пусковой системы пружина 16 приподнимает вверх диск 15. Проворачивание диска осуществляется за счет скользящей шпонки 13.
Смазка к воздухораспределителю подается от лубрикатора по трубопроводу 14 через штуцер с невозвратным клапаном. Зубчатая рейка 10 входит в зацепление с зубчатым сектором на барабане 7 и служит для реверсирования воздухораспределителя. Перемещение рейки и разворачивание барабана на угол реверсирования осуществляются за счет пружинной связи между постом управления и рейкой, а у дизелей с дистанционным управлением — за счет пневматического сервомотора, смонтированного непосредственно на воздухораспределителе.
Золотниковые воздухораспределители бывают двух типов: с приводом золотников от общей кулачковой шайбы и с индивидуальными кулачными шайбами для каждого золотника. Воздухораспределители первого типа на новых дизелях не встречаются.
Воздухораспределитель золотникового типа (для одного цилиндра) двигателей «Бурмейстер и Вайн» показан на рис. 83, б.
Золотник б, смонтированный в корпусе 1, удерживается в верхнем положении пружиной 2. При пуске дизеля воздух от главного пускового клапана по трубе 3 поступает в полость а, и, действуя на поршенек 8 золотника 6, перемещает его вниз ( если золотник находится против среза кулачной шайбы 5), в результате этого управляющий воздух протекает из полости а в полость б и далее по трубе 7 на управление пусковым клапаном соответствующего цилиндра. Пусковой воздух, попадая в цилиндр через пусковой клапан, разворачивает коленчатый вал и распределительный вал воздухораспределителя, золотник 6 приподнимается вверх, и воздух из поршневого пространства пускового клапана по трубе 7 через полость в и трубу 4 выходит в атмосферу. Каждый цилиндр имеет один золотник и две кулачные шайбы.
Для реверсирования воздухораспределителя вал — с поста управления — перемещается соответственно на передний или задний ход.
