Tässä artikkelissa analysoidaan laivojen päädieselmoottoreiden ylikuormituksen syitä ja tarkastellaan aluksen erityistä ja monimutkaista toimintaympäristöä.
Vaihtelevat ja arvaamattomat työolosuhteet, joihin se altistuu, eivät ole niitä ylikuormitusolosuhteita, joita esiintyisi kiinteän (maalla) yksikön toiminnassa, vaan ne ovat erittäin todennäköisiä aluksella.
On olemassa poikkeavuuden ja normaaliuden kääntymisen ilmiö, ja se ilmenee enimmäkseen implisiittisessä muodossa, jolla on arvaamattomia ominaisuuksia.
Katastrofiset sääolosuhteet, ankarat meriolosuhteet ja vesistön topografia ovat tärkeimmät ylikuormituksen syyt.
I. Dieselmoottorin ylikuormituksen yleinen määritelmä
Kiinteän dieselgeneraattorisarjan käytön aikana ei esiinny ylikuormitusta niin kauan kuin se ei ylitä käyttöyksikön "teho{0}}nopeusominaisuuskäyrän" rajaa ja tärkeimpiä teknisiä parametreja (pääasiassa erilaisia lämpötilaparametreja; paineparametrit; pyörimisnopeusparametrit).
Jos nämä määräykset ylittyvät, yksikkö katsotaan ylikuormitetuksi. Tämä koskee kiinteitä (maa-pohjaisia) yksiköitä. Laivojen dieselmoottoreiden ylikuormituksen määrittäminen käytön aikana on kuitenkin paljon monimutkaisempaa.
Tämä johtuu siitä, että laivojen dieselmoottorit määräytyvät niiden propulsio-ominaisuuksien mukaan.
Lisäksi meren olosuhteet vaikuttavat niihin.
Meridieselmoottorit ovat alttiina ulkoisille luonnollisille ja ei-{0}}ihmisen-aiheuttamille ympäristöhäiriöille ja rajoituksille käytön aikana.
Tämä tilanne on epänormaali paikallaan oleville yksiköille, mutta normaalia laivojen dieselmoottoreille käytön aikana, mikä johtaa erilaisiin ennalta arvaamattomiin (kuten epäsuotuisat sääolosuhteet, monimutkaiset meriolosuhteet, vedenalaiset esteet jne.) ylikuormitusolosuhteet.
Näiden ulkoisten tekijöiden aiheuttama kuormituksen vaihtelu on yleensä säännösten tai menettelytapojen ulkopuolella ja on erittäin satunnainen tapahtuma, johon liittyy suuri satunnaisuus ja epävarmuus.
Tätä ylikuormitusta voidaan kutsua löyhästi piilotetuksi ylikuormitukseksi sen erottamiseksi kiinteästä-yksikön ylikuormituksesta.
Se on vaarallisempi ja vaarallisempi tila.
Seuraavassa analysoidaan ulkoisten tekijöiden laukaisemien laivojen dieselmoottoreiden usein kohtaamien erilaisten äkillisten olosuhteiden syitä, ympäristöolosuhteita, vaaroja ja ennaltaehkäisyä.
II. Laivojen dieselmoottoreiden käyttöympäristön erikoisuuden, monimutkaisuuden ja ylikuormituksen välinen suhde
Laivojen dieselmoottoreiden ja kiinteiden yksiköiden käyttöympäristön, tilan, olosuhteiden ja kiinteiden yksiköiden (maalla) merkittävien erojen vuoksi nämä tekijät rajoittavat niitä väistämättä käytön aikana, ja myös yksikkökuorma muuttuu vastaavasti.
Seuraavat kohdat on korostettu lyhyesti havainnollistamaan niiden vaikutusta yksiköiden toimintaan.
1. Vaikeat meriolosuhteet
Se viittaa tuhoisiin hydrologisiin ja meteorologisiin ilmiöihin meressä, jonka aiheuttavat myrskyt, lumi, tsunamit ja taifuunit.
Meriolosuhteet muuttuvat milloin tahansa eri tekijöiden, kuten tilan, ajan, sään, laivareittien sekä maantieteellisten ja topografisten olosuhteiden vuoksi, ja tilanne on erittäin monimutkainen.
Kuten vanha sanonta kuuluu: "Merellä on kolmen-jalan aalto ilman tuulta", mikä on kuvallinen kuvaus valtameren vaarallisesta säästä.
Ja aallot ovat yksi tärkeimmistä syistä koneiden piilotettuun ylikuormitukseen.
Kuva 1 Dieselmoottorin toimintapisteen muutokset erilaisissa navigointiolosuhteissa
Kuvasta 1 voidaan nähdä, että jos dieselmoottori toimii nimelliskuormitusnopeuskäyrällä ja toimii yhdessä potkurin kanssa, jolla on ominaiskäyrä I, toimintapiste on a. Tällä hetkellä dieselmoottori lähettää nimellistehoa Pe ja käyttää potkuria pyörimään nimellisnopeudella ne.
Jos laivan vastus kasvaa, potkurin propulsiokäyrä jyrtyy, esimerkiksi siitä tulee ominaiskäyrä II. Siten toimintapiste muuttuu pisteestä a pisteeseen b. Tällä hetkellä, vaikka dieselmoottorin teho ja nopeus ovat molemmat pienempiä kuin nimellisarvot, ne toimivat jo yli-vääntömomenttialueella, mikä on erittäin epäedullista dieselmoottorin toiminnan kannalta.
Päinvastoin, kun aluksen vastus pienenee, potkurin propulsiokäyrä litistyy, esimerkiksi siitä tulee ominaiskäyrä III. Siten toimintapiste muuttuu pisteestä a pisteeseen d. Tällä hetkellä, vaikka dieselmoottori ei toimi yli-vääntömomenttialueella, dieselmoottorin nopeus ja teho ylittävät molemmat nimellisarvot ne ja Pe. Dieselmoottori on myös ylikuormitettu, mikä on erittäin epäedullista dieselmoottorin toiminnalle.
Aluksen navigoinnin vastukseen vaikuttavat seuraavat hallitsemattomat tekijät:
Myrskyihin, lumi- ja meriolosuhteisiin liittyvät tekijät; valtamerivirtojen suuntaan liittyvät tekijät; vesiväylän topografiaan liittyvät tekijät; tekijät, jotka liittyvät sedimenttiin rungon vedenalaisessa osassa; karilleajoon ja karille ajamiseen liittyvät tekijät; tekijät, jotka liittyvät potkurin takertumiseen vieraisiin esineisiin; vetämisen (hinauksen) lisääntymiseen liittyvät tekijät; tekijät, jotka liittyvät potkurin vaikutukseen kelluviin esineisiin jne.
Hallittavia tekijöitä ovat:
Jyrkät käännökset navigoinnin aikana; Aloitus; kapeat vesiväylät; Kiinnitys; Kiihtyvyys; Navigointi taaksepäin; suunnan muuttaminen; Lataus jne.
Nämä tekijät, joko yksinään tai yhdessä, voivat aiheuttaa yksikön todellisen propulsiokäyrän (tai vääntömomentin ominaiskäyrän) poikkeamisen alkuperäisestä suunnitellusta propulsiokäyrästä (tai vääntömomenttirajan ominaiskäyrästä). Varsinaisen propulsion liike vasemmalle tai oikealle johtaa yksikön tehon, vääntömomentin tai nopeuden ylikuormitukseen.
Tällainen tilanne toistuu toistuvasti ja vuorotellen navigoinnin aikana epäsuotuisissa sää- ja meriolosuhteissa.
Kun alus on aallon harjalla, potkuri altistuu veden pinnalle, mikä johtaa nolla{0}}kuorman joutokäyntiin, yksikön nopeuden äkilliseen nousuun ja pääkoneen ylikierrokseen (ylikäyntiin).
Kun alus on aallon pohjalla, upotetun rungon tilavuus kasvaa äkillisesti, kitkavastus kasvaa äkillisesti ja pääkoneen kampiakseli (mukaan lukien akseli) ylikuormitetaan. Samalla potkurin työntövoima ja vääntömomentti kasvavat.
Tämä epäsuotuisa meriolosuhteet aiheuttaa laivan rungon pitkittäis- ja sivusuuntaista heilahtelua, mikä johtaa molempiin edellä mainittuihin kahdesta ylikuormitustyypistä (joihin itse asiassa liittyy ylikuumenemiskuormitus).
Ja nämä kaksi ylikuormitustyyppiä ovat vaarallisimpia laivojen dieselmoottoreille.
Myös muilla eri tekijöillä on samanlaisia haitallisia vaikutuksia yksikköön, mutta niiden vakavuus vaihtelee.
2. Alus maadoittumassa tai karilleajossa
Lukuisten merionnettomuuksien joukossa karille jääminen tai karille ajaminen (mukaan lukien riutalle ajaminen) ovat molemmat vakavia merionnettomuuksia.
Tällaisen onnettomuuden sattuessa aluksen nopeus putoaa yhtäkkiä normaalinopeudesta nollanopeuteen tai lähes nollanopeuteen hetkessä, mutta moottori jatkaa potkurin käyttöä alkuperäisessä tilassaan.
"Potkurin suorituskykykäyrästä" voidaan tietää, että tällä hetkellä potkurin työntövoima ja vääntömomentti nousevat minimiarvosta maksimiarvoon.
Potkurin toimintaperiaate kertoo: "Kun nopeus vähitellen kasvaa, potkurin työntövoima laskee jatkuvasti. Kun nopeus saavuttaa tietyn arvon (yleensä hieman suurempi kuin H-arvo), potkurin työntövoima on nolla. Tätä kutsutaan yleisesti nollatyöntövoimaksi."
Päinvastoin, kun nopeus muuttuu maksimiarvosta nollaan, potkurin iskukulma saavuttaa maksimiarvon. Tällä hetkellä potkuri, akseli ja yksikkö kärsivät vakavasta ylikuormituksesta, koska potkuri tuottaa enemmän tehoa ja vääntömomenttia kuin suunniteltu propulsioteho ja vääntömomentti.
Kun alus kokee yllä mainitut onnettomuudet, se peruuttaa usein suurella kuormalla aluksen nollanopeuksilla pelastaakseen itsensä ja paetakseen, mikä aiheuttaa yksikön keinotekoisen ylikuormituksen.
3. Vieraat esineet takertuvat potkuriin tai peräakseliin
Tämän vian ilmetessä potkurin kuormitus kasvaa äkillisesti, moottorin pakokaasut muuttuvat mustaksi, pyörimisnopeus laskee, ja jos se jatkuu pitkään, se aiheuttaa jäähdytysveden ja voiteluöljyn lämpötilan nousun, palamisen heikkenemisen sekä akselin ja kampiakselin ylikuormituksen.
4. Vetäminen
Tällaista ylikuormitusta esiintyy useimmiten troolareilla.
Pääsyynä on se, että kun kalaverkko joutuu suureen kalaryhmään tai jää kiinni johonkin esineeseen (kuten upotettuun laivanpalaseen, pieneen kiviin jne.), alkuperäinen toimintatila muuttuu, prosessi pienenee ja potkurin iskukulma muuttuu, mikä lisää työntövoimaa ja vääntömomenttia.
Tämä tilanne aiheuttaa pitkittyneen ylikuormitustoiminnan.
5. Potkurin isku kelluviin esineisiin
Tällaisissa tapauksissa potkurin lavat vääntyvät, potkurin suorituskyky heikkenee, erityisesti nousu kasvaa, dynaaminen tasapaino häiriintyy ja tärinä voimistuu. Tämä lisää eri laakereiden kuormitusta, mikä johtaa vaurioihin.
6. Lisääntynyt kitkavastus rungon likaantumisen vuoksi
Aluksen toimiessa ajan myötä meren eliöt (levät, äyriäiset jne.) kiinnittyvät enemmän rungon pintaan, mikä lisää korroosiota.
Rungon kitkavastus kasvaa vähitellen päivä päivältä. Asiaankuuluvien tietojen mukaan rungon kitkavoima kasvaa 2 % vuodessa, mikä väistämättä lisää yksikön lisäkuormitusta. "Potkurin propulsiokäyrä" siirtyy vasemmalle ja yksikön nopeus laskee.
Jos alkuperäinen asetettu nopeus säilyy tällä hetkellä, yksikkö toimii itse asiassa liian suurella teholla.
Tämä tilanne voi helposti johtaa siihen, että yksikkö toimii liian suurella teholla pitkään ja aiheuttaa suurta vahinkoa.
7. Laivan kääntäminen
Kuten hyvin tiedetään, jokaisella aluksella on oma erityinen kääntösäde.
Tällä ominaisuudella on vain vähän vaikutusta aluksiin, joissa on yksi moottori, mutta se on merkittävä aluksille, joissa on useita moottoreita.
Mitä suurempi ja pidempi laiva on, sitä suurempi sen kääntösäde (yleensä noin kolme kertaa laivan pituus) ja sitä pidempi kääntöaika. Vaikutus moottoreihin on selvempi.
Koska sisä- ja ulkomoottorit ovat eri säteillä laivan kääntyessä, niiden kokemat etäisyydet ja kurssit ovat erilaisia, ja myös potkurien kokemat prosessit kääntöympyrän sisä- ja ulkosivuilla ovat erilaisia. Siten myös sisä- ja ulkomoottoreiden kuormat (pyörimisnopeudet) ovat erilaisia.
Tämä voidaan tunnistaa suoraan yksikön pakokaasun muutoksista. Jos yksikön kuormitusta (pyörimisnopeutta) ei säädetä etukäteen tässä vaiheessa, sisäyksikkö siirtyy vakavasti ylikuormitettuun tilaan.
8. Navigointi kapeissa kanavissa (matalissa vesissä)
Kun laivat saapuvat valtamerestä jokiin (tai kanaviin) tai siirtyvät syvänmeren alueilta matalille alueille, niin -ns. "laivan imu (rantaimu tai pohjaimu) ilmiö" tapahtuu. Tämän ilmiön suorin seuraus on navigointivastuksen lisääntyminen ja nopeuden lasku.
Jos nopeutta ylläpidetään sokeasti ilman muutoksia, moottori toimii ylikuormitettuna.
III. Ylikuormituksen vaarat ja ennaltaehkäisy
Ylikuormitusta esiintyy yksikön käytön aikana, ja syyt voidaan tunnistaa ja analysoida vain käyttöprosessin kautta.
Yleisesti ottaen syyt voivat kuitenkin johtua joko subjektiivisista tekijöistä tai ulkoisista objektiivisista tekijöistä.
Ulkoisia haitallisia tekijöitä voidaan lieventää subjektiivisilla toimilla ja käytöksillä. Erityisen tärkeää on korostaa tarvetta syventää ymmärrystä objektiivisesta maailmasta, kuten kunkin lentosuunnitelman laatiminen, sääennusteiden analysointi, miehistön teknisen kunnon ymmärtäminen, reagointitoimenpiteet jne. Asianmukaiset toimintatekniikat tulee ottaa käyttöön objektiivisissa toimintaolosuhteissa.
Ylikuormitus tapahtuu, kun moottorin, potkurin ja aluksen välillä on epätasapaino.
Näiden kolmen suhteellinen tasapaino takaa ylikuormituksen estämisen.
Tämän tasapainon muodostuminen on sattumanvaraista (erityisesti meriolosuhteisiin liittyvää) ja perustuu keskinäiseen riippuvuuteen.
Yksikön ylikuormituksen estämiseksi on erittäin tärkeää, että henkilöstöllä on kattava tieto.
Varsinkin nykyaikaisissa laivoissa, joissa on integroitu kone{0}}pilottijärjestelmä, sekä moottorinhallinnan tieteenalalla että kuljettajan ammatilla tulisi olla perustiedot asiaankuuluvilta-tieteidenvälisiltä aloilta. Nykyään mikään yksittäisen aineen tietämys ei riitä.
Nykyaikaisessa laivatoiminnassa on mahdotonta kuvitella, että miehistön jäsenet, jotka eivät tunne "propulsion ominaiskäyrää", voisivat tieteellisesti ohjata aluksen toimintaa.
Ja miehistön jäsenten, jotka eivät tunne aluksen suorituskykyä, on mahdotonta säätää koneistoa sopeutumaan erilaisiin navigointiolosuhteisiin.
Siksi ennaltaehkäisevän työn edellytyksenä tulee olla miehistön laadun parantaminen, kun taas erilaiset määräykset, menettelyt ja järjestelmät tulevat toiseksi.
Ilman laadukasta{0}}henkilöstöä parhaitakaan asioita ei voida toteuttaa kunnolla.
Laivojen dieselmoottoreiden ylikuormituksen estäminen on usein vaikeaa.
1) Koska meriolosuhteiden muutokset ovat arvaamattomia mikrotasolla, optimistisinta, mitä voimme tehdä, on tehdä ennusteita niiden makroskooppisista muutoksista, joilla ei ole juurikaan merkitystä paikan päällä tapahtuvan teknisen toiminnan kannalta.
Siksi myös moottoriyksiköiden ylikuormituksen muutokset ovat arvaamattomia. Ennustaminen ei voi olla etusijalla, eikä ennaltaehkäisystä voida keskustella.
2) Koordinointi ja yhteistyö moottoriosaston ja ohjausosaston välillä.
Varsinaisen toiminnan aikana, koska heillä on erilaisia näkökulmia samaan asiaan,
jokaisella osastolla on omat prioriteettinsa. Ohjausosasto huomioi koko laivan turvallisuuden ja koneosasto koneiston turvallisuuden. Kriittisissä meriolosuhteissa, jotka voivat johtaa erilaisiin ylikuormitustilanteisiin, on kuitenkin koneosaston noudatettava ohjausosaston ohjeita, eikä tästä voi kieltäytyä.
Siksi ylikuormitus on väistämätöntä, ja moottoriosasto voi vain pyytää minimoimaan vaurioiden laajuuden.
Tällä hetkellä ei ole tarkoituksenmukaista korostaa liikaa "määräyksiä" tai "menettelyjä".
3) Äärimmäisen vaarallisissa alusolosuhteissa, kuten karille ajaminen tai karille joutuminen, aluksen, henkilökunnan ja lastin turvallisuuden varmistamiseksi on väistämätöntä uhrata joidenkin pääkoneiden turvallisuus. Tämä on myös ennaltaehkäisymuoto.
4) Äkillisissä onnettomuuksissa, kuten navigoinnissa sumussa, kapeissa vesistöissä tai monimutkaisissa väylissä, täysitehoinen peruutusvaihde tai jyrkät käännökset ja väistöliikkeet, joita voi tapahtua törmäysten välttämiseksi, kaikki on suoritettava ylikuormitetuissa olosuhteissa.
5) Viimeisenä keinona navigointiosaston tulisi harkita "meriankkurin" käyttöä pääkoneen suojaamiseksi. Tässä vaiheessa aluksen ohjattavuus on kuitenkin arvioitava huolellisesti. Voimattoman aluksen tilanne on erittäin haastava.
6) Laivojen päädieselmoottoreiden osalta liiallisia ennaltaehkäiseviä toimenpiteitä ei tule toteuttaa seuraavissa navigointiolosuhteissa:
① Kun kohtaat väistämättömiä epäsuotuisia sääolosuhteita (kuten myrskyjä, lumimyrskyjä, tsunamit jne.) navigoinnin aikana;
② Kun sää äkillisesti muuttuu vilkkailla laivaväylillä;
③ Navigoitettaessa kapeilla vesiväylillä suotuisilla tuuli- ja virtausolosuhteilla ja suurilla virtausnopeuksilla;
④ Kun on olemassa törmäysvaara ja hätätilanteiden välttäminen, on ryhdyttävä toimenpiteisiin.
Näissä useissa tilanteissa, vaikka moottorin ylikuormitusriski on olemassa, se on silti välttämätöntä koko laivan turvallisuuden vuoksi.
Pienin sallittu käyttöehto on ylläpitää riittävä ohjauksen tehokkuus (yleisesti tunnettu ohjausvoimana) aluksen navigointia varten.
Jos moottorin propulsiotoiminto aiheuttaa tarvittavan ohjauksen tehokkuuden menetyksen, alus on vaarassa kaatua.
Varsinkin katastrofaalisissa sääolosuhteissa tai törmäysvaaran ollessa kyseessä voi olla moottorin ylikuormitusta vakavampia seurauksia, kuten laivojen tuhoutuminen ja ihmishenkien menetys.
Tämä on välttämätön varasuunnitelma, jota aluksen hallintoosasto ei voi etukäteen tehdä ilman.
Moottorin ylikuormituksen haitat laivojen dieselmoottoreille on{0}}selvä.
Lievissä tapauksissa se nopeuttaa komponenttien (erityisesti liikkuvien osien) kulumista, lyhentää koneen käyttöikää, vähentää taloudellista hyötyä ja heikentää laivan käyttötehokkuutta.
Vakavissa tapauksissa se voi aiheuttaa traagisen onnettomuuden, jossa kone tuhoutuu ja ihmisiä kuolee, ja uhkaa vakavasti käyttöturvallisuutta.
Siksi liiallisen käytön estäminen on otettava onnettomuuksien ehkäisyn avainkohtana.
Varsinkin tilanteissa, joissa toimintahäiriö johtaa moottorin ylikuormitukseen, hälytyskelloa tulee soittaa usein ja se tulee poistaa.