Использование автомобильного двигателя на катере связано с
рядом специфических особенностей, которые необходимо учитывать при
выборе и установке двигателя. Во-первых, режим работы двигателя на
автомобиле характеризуется частыми изменениями частоты вращения и
момента. При этом резко изменяются нагрузки, действующие на поршневую
группу и кривошцино-шатунный механизм. Частые разгоны п торможения
приводят к тому, что двигатель, работая на переходных режимах,
интенсивно изнашивается. Вместе с тем, поскольку двигатель на автомобиле
развивает лишь -Ч2 своей максимальной мощности, срок его службы
сохраняется достаточно большим.
Работа двигателя на катере характеризуется постоянством частоты вращения
и момента, а также почти полным отсутствием переходных режимов. Это
способствует быстрой приработке двигателя и увеличению срока службы.
Кроме того, автомобильные двигатели, приспособленные к работе на катере,
являются более удобными и в большинстве случаев более дешевыми, чем
подвесные моторы соответствующей мощности. Хотя установка автомобильного
двигателя на катере требует проведения большого объема работ, это обычно
окупается тем, что катерные установки со стационарными двигателями
экономичнее и долговечнее подвесных моторов. Так, при установке
автомобильного двигателя на водоизмещающем катере (D = 2 т) расход
топлива будет в 3-5 раз меньше, чем при установке подвесного мотора, а
ресурс двигателя до капитального ремонта в 4-10 раз больше. При
установке автомобильного двигателя на глиссирующем катере расход топлива
сокращается в 1,5-2 раза, а ресурс возрастает в 2-3 раза.
Однако выбор типа двигателя (стационарного или подвесного) обусловлен не
только расходом топлива или ресурсом, но и такими факторами, как
удобство обслуживания, компоновка, защищенность от воздействия волны и
брызг и г. д. Эти показатели во многом зависят от схемы примененной
винтомоторной установки (рис. 1).
На рис. 1 ,а-г даны схемы установки двигателя, реверсредуктора, гребного
вала и винта по одной линии. Это наиболее простая схема, однако
двпжитель-ная установка занимает в ней много места, поэтому данную схему
целесообразно применять на катерах, имеющих большие размеры. На рис. 1
д,е, даны V-образные схемы установки с применением углового
реверсредуктора или редуктора с параллельными ралами и изломом в двойном
карданном шарнире. Установка такого типа занимает меньше места, чем
предыдущие, и применяется на катерах, предназначенных для движения в
переходном режиме, и на глиссирующих катерах.
Рис. 1. Схемы винтомоторных установок.
Установка с откидной колонкой (рис. \,ж) имеет неоспоримые
преимущества перед винтомоторными установками других типов с точки
зрения как удобства компоновки, так и защищенности. Еще большей
защищенностью характеризуется схема с водометным движителем (рис. 1,з),
однако в этом случае расход топлива повышается на 30-50%; кроме того, с
точки зрения компоновки эта схема проигрывает схемам па рис. 1, г-ж.
В каждой из рассмотренных схем может быть использован любой
автомобильный двигатель. Следует отметить, что в паспорте двигателя
указывается максимальная мощность при максимальной частоте вращения.
Однако в условиях обычной эксплуатации на автомобиле двигатель в режиме
максимальной мощности работает ограниченное время; это учитывается при
проектировании и отработке двигателя на заводе. Поэтому длительная
работа двигателя на максимальной мощности существенно снижает его
надежность и моторесурс.
Для обеспечения длительной работы двигателя приходится заведомо снижать
его мощность, чтобы получить приемлемые значения надежности и
моторесурса. Такая мощность называется номинальной; эксплуатационная
мощность обычно принимается еще меньшей. Отметим, что максимальная
помощь Nmax, указанная в паспортах на тракторные двигатели, допустима и
при длительной работе, т. е. AW = Nmax.
Зависимость развиваемой мощности и момента от частоты вращения при
постоянном угле открытия дроссельной заслонки называется скоростной
характеристикой двигателя. Различные углы открытия дросселя дают
семейство характеристик. При максимальной подаче топлива получаем
характеристику с максимальными значениями параметров, которая называется
внешней.
Работа двигателя на винт постоянного шага при различных углах открытия
дросселя определяется винтовой характеристикой. Для водоизмещающих судов
потребляемая винтом мощность пропорциональна кубу частоты вращения.
Для глиссирующих судов из-за сложного характера изменения сопротивления
с ростом скорости показатель степени ие является постоянным, и в этом
случае характеристика называется .катерной.
Немаловажным фактором является удельный расход топлива, измеряемый в
граммах на I л. с, за 1 ч. работы. Удельный расход топлива характеризует
степень совершенства конструкции двигателя и зависит в основном от
режима его работы.
На рис. 2 представлены графики удельного расхода топлива двигателей
ГАЗ-21 и УМЗ-412, На рис, 2, а, б нанесены изолинии удельного расхода
топлива, а на рис. 2 в, г- изолинии частоты вращения. Видно, что область
наименьшего удельного расхода (заштрихованная часть графиков на рис. 2,
а, б) расположена ниже внешней характеристики. При постоянной частоте
вращения мощность, соответствующая наименьшему удельному расходу
топлива, составляет 70- 80% мощности по внешней характеристике.
Минимальный удельный расход соответствует частоте вращения и мощности,
составляющим 0,4-0,6 максимальных, и увеличивается как при их
возрастании, так и при уменьшении.
Эти соотношения достаточно справедливы и для других автомобильных и
тракторных двигателей. Увеличение удельного расхода топлива при
пониженных мощностях и частоте вращения связано с относительным
увеличением тепловых потерь и ухудшением смесеобразования; при
пониженных мощностях и большой частоте вращения это объясняется
возрастанием доли потерь на трение, т. е. уменьшением механического КПД.
На режимах, соответствующих внешней характеристике или близких к ней,
удельный расход топлива. 8 возрастает в связи с тем, что в работу
вступает экономайзер, обеспечивающий обогащение смеси для получения
максимальной мощности. Наиболее выгодным с точки зрения экономичности и
срока службы двигателя является режим, при котором дроссельная заслонка
открыта на такой угол, что шток привода клапана экономайзера касается
клапана, и о еще не открывает его. Для- двухкамерных карбюраторов это
соответствует положению начала открытия второй камеры и включению в
работу эконостата.
Рис. 2, а, б. Характеристики автомобильных
двигателей.
Рис. 2, в, г. Характеристики автомобильных
двигателей.
Рис. 2,д,е, Характеристики автомобильных
двигателей.
Рис. 2, ж. Характеристика автомобильных
двигателей.
На выбор типа двигателя оказывает влияние также объем работ,
связанных с конверсией. Так, использование двигателя: воздушного
охлаждения на комфортабельном мореходном катере с закрытым машинным
отделением вызывает необходимость проведения значительного объема работ
по обеспечению вентиляции машинного отделения и заглушению шума
двигателя. На речном хозяйственном катере открытая установка этого
двигателя окажется более простой и технологичной по сравнению с
двигателем водяного охлаждения.
После определения типа двигателя необходимо выбрать режим его работы в
зависимости от назначения и условий эксплуатации, так как срок службы
двигателя существенно зависит от соотношения частоты вращения и
снимаемого с двигателя момент.
