Принципы передачи мощности ГТУ на движитель судна схожи с принципами передачи мощности от дизельных энергетических установок. Передача мощности от ГТД может производиться через механическую, гидравлическую, электрическую передачи, либо комбинированную передачу, сочетающую в себе вышеперечисленные типы главных передач. При этом обязательным элементом ГТУ является редуктор, понижающий частоту вращения ротора пропульсивной турбины до оптимальной частоты вращения движителя.
Наибольшее распространение получили механические передачи мощности от ГТД на движитель судна. Несколько реже используются электрические передачи, когда в состав установки входит один или несколько ГТД, работающих на электрогенераторы (главные газотурбогенераторы – ГГТГ), и гребные электродвигатели переменного или постоянного тока.
Принципы размещения ГТУ на судне аналогичны принципам размещения дизельных установок. В машинном отделении находится один (для одновального судна) ГТД, размещаемый в диаметральной плоскости, или два (для двухвального судна) ГТД, размещаемых побортно. Здесь же находятся редукторы, главные упорные подшипники, оборудование систем, обслуживающих работу ГТУ, воздушные шахты и газоходы, пост дистанционного управления установкой.
Часто ГТД используется в комбинированных энергетических установках в качестве форсажного (ускорительного) двигателя. Схемы размещения и передачи мощности от ГТД, входящих в состав комбинированных установок, будут рассмотрены в разделе, посвященном комбинированным установкам.
В особую группу следует выделить ГТУ, предназначенные для привода двух потребителей мощности. Наличие двух потребителей мощности характерно для судов на воздушной подушке. Одним из них является движитель – как правило, воздушный винт; вторым – турбонагнетатель, подающий воздух в полость воздушной подушки.
Мощность от одного ГТД на два потребителя может передаваться двумя различными способами:
- с помощью механической передачи;
- с помощью газовой передачи.
В ГТУ с механической передачей мощности от ГТД на потребители (рис. 83), мощность, полученная на валу пропульсивной турбины, через угловую редукторную передачу разделяется на два потока, направляющихся к воздушному винту и к нагнетателю воздуха. В этом случае ГТД размещается над палубой СВП в специальном обтекателе, установленном на стойке двигателя. Воздушный винт является главным движителем СВП.
Конструктивная схема ГТУ с газовой передачей мощности от ГТД на два потребителя показана на рис. 84. В такой установке газотурбинный двигатель вырабатывает газодинамическую энергию − поток газов, который по газоходу поступает на две последовательно расположенные свободные силовые газовые турбины: сначала на турбину, приводящую в действие турбонагнетатель воздушной подушки, затем на турбину привода воздушного винта. Силовые турбины через редукторы передают вращающий момент на потребители энергии.
К числу ГТУ, имеющих характерные особенности, можно отнести установки для судов на подводных крыльях (СПК). Особенности обусловлены тем, что при движении в неводоизмещающем режиме корпус СПК поднимается над уровнем воды, и между днищем и поверхностью воды создается пространство высотой до нескольких метров (для крупных СПК – до 3 ÷ 4 метров). При такой большой высоте подъема корпуса над поверхностью воды чрезвычайно затруднена передача мощности от ГТД, расположенных в корпусе, к гребным винтам, расположенным ниже поверхности воды. Применение наклонных гребных валов не дает удовлетворительного решения из-за большого угла наклона к горизонту и уменьшения КПД движителей, работающих в косом потоке воды. Указанные особенности приводят к необходимости применения специального вида передачи типа «колонка» (рис. 85).
Колонка включает в себя два зубчатых угловых редуктора с вертикальным передаточным валом между ними. Верхний редуктор располагается в корпусе судна на выходном валу ГТД, нижний размещается в герметичной, полностью погруженной обтекаемой гондоле, расположенной в плоскости кормовых подводных крыльев СПК.
Наиболее распространенные кинематические схемы передачи мощности от ГТУ (ГТД) на движители судна показаны на рис. 86 – 88.
Литература
Судовые энергетические установки. Дизельные и газотурбинные установки. Болдырев О.Н. [2003]
