Иногда мне пишут: на кой ты это рассказываешь - специалисты и так знают, а не специалистам оно надо? Меж тем, среди 64 000 подписчиков 16% женщины, не думаю, что такое количество мужиков пользуются аккаунтами своих жён. Значит, это таки интересно :)
Так вот, дизели дышат тем же самым, что и механики в машинных отделениях и чем старше судно, тем насыщеннее эта атмосфера. Тут тебе и испарения масла и топлива, и пробивающиеся выхлопные газы - конечно, с соответствующим ароматом. Иногда в косых лучах солнца, попадающих в машину через световые люки, всё это выглядит в виде голубоватых столбов, пронизывающих воздух машинного отделения. Где и как всё это оседает, рассмотрим ниже, а пока о всевозможных воздухонагнетателях, чтобы дизелю легче дышалось.
Ещё кроманьонцы наверняка знали, что дополнительное поступление воздуха способствует процессу горения, раздувая костёр из тлеющих углей. Создателей первых двигателей внутреннего сгорания до поры до времени устраивало количество кислорода попадающего из атмосферы в цилиндры естественным путём. Впрочем, подобные двигатели существуют и в наше время. Вот, например, до сих пор доживающие свой век на наших судах гэдээровские NVD. Стрелками указаны входники для воздуха, защищённые от попадания посторонних предметов мелкой сеткой:
Однако требовалась всё большая мощность, обычно это достигается увеличением количества сжигаемого топлива. Но тут возникает проблема - для этого требуется и большее количество воздуха. Первый путь - увеличение объёма камеры сгорания, что скорее всего приведёт к увеличению размеров двигателя. Нет, конечно, можно пойти путём, которым шли при увеличении мощности жигулёвских моторов, но бесконечно это делать невозможно.
А что, если не увеличивая размеры камеры сгорания, увеличить массу и плотность поступающего туда воздуха? Около 1900 года Готлиб Даймлер запатентовал использование воздуходувки Рутса в применении к автомобильному двигателю, а к 1921 году "Мерседес" начал серийно выпускать автомобили с такими двигателями.
Кто такой Рутс и что за воздуходувку он изобрёл? Вообще, их было двое - братья Филандер Хигли и Фрэнсис Мэрион Рутс . В 1866 году они запатентовали свою воздуходувку, которую предполагалось применять для продувки доменных печей, а позже они нашли применение и для вентиляции шахт. Вот остатки одной из них в 2004 году:
Принципиальная схема двухлопастной
Трёхлопастной
Как видите, роторы как бы скручены вдоль продольной оси. Процесс изготовления в более позднее время:
Контроль зазоров:
Такие нагнетатели устанавливались на многих типах двигателей, в том числе и на дизелях Фэрбенкса-Морзе, прототипах нашего 2Д100, о которых шла недавно речь в статье
Во время учёбы в СВВМИУ я изучал такие нагнетатели на дизелях 37Д Коломенского завода, устанавливавшихся на подлодках 613 и других проектов.
В применении к двухтактным двигателям они служили скорее для улучшения продувки цилиндров, пока выпускные клапаны были открыты и только после их закрытия могли увеличивать заряд воздуха в камере сгорания
Нагнетатели такого вида имеют привод от коленчатого вала, что даёт им некоторое преимущество перед турбонагнетателями. Дело тут вот в чём. Например, вам надо резко увеличить обороты двигателя. Вы подаёте в цилиндры большее количество топлива, но ротор турбокомпрессора по инерции ещё вращается с прежними оборотами, т.е. продолжает подаваться количество воздуха, уже недостаточное для качественного сгорания увеличенной порции топлива. Видели, как из выхлопной трубы грузовика или автобуса с дизельным мотором вылетают в такие моменты чёрные клубы? Вот это оно и есть.
Приводной же нагнетатель увеличивает подачу воздуха одновременно с увеличением оборотов коленвала. Но есть и у него недостатки, ничего в технике даром не даётся. Во-первых, он отбирает полезную мощность и чем выше обороты, тем большая мощность тратится на его вращение, а значит, растёт расход топлива. Также их изготовление требует особой точности, что сказывается на цене. Ещё пишут о повышенной шумности, но лично мне с ними работать не пришлось, так что сравнить с визгом турбин не имею возможности.
Как всегда, существовали гибридные конструкции
На низких оборотах турбонагнетатель был менее производителен, поэтому основную роль играл приводной нагнетатель. С повышением скорости вращения турбонагнетатель вносит всё больший вклад в процесс сгорания.
О комбинированной системе наддува на тепловозах и много о чём ещё рассказывается в статье автора Vivan755
Зато мне пришлось иметь дело с продувочным нагнетателем поршневого типа на престарелом буксире "Вал", оснащённым дизелями типа ДР 30/50. Продувочный воздух подается в ресивер поршневым продувочным насосом типа тандем двойного действия. Такой забавный звук он издаёт при работе, нечто вроде паровозного :) Нагнетатель этот имеет вид вертикального цилиндра
Синяя стрелка - вход воздуха Нет хороших фото, вот один из снимков:
Однако, при том, что объёмные нагнетатели всё ещё вполне используются, царят теперь турбонагнетатели. Принцип вполне простой - выхлопные газы вращают турбину, на одном валу с которой сидит рабочее колесо воздушного компрессора
Более близкая к действительности схема
На "Шкодах" Волго-Балтов входник воздуха имел такой вид:
На NVD Сормачей такой:
Защитные сетки со временем хорошо забивались теми примесями в воздухе машинных отделений, о которых я говорил выше. Кроме того, в машину могут попадать например, пыль при погрузке зерна или угля, металлолома, хотя мы и старались максимально загерметизировать пути её поступления.
Периодически приходится снимать их и промывать соляркой. Чтобы уменьшить объём возни, поверх сетки оборачивали входник нетолстым синтепоном, который начинал чернеть буквально через несколько дней. Вот, нашёл снимок, где этот процесс уже начался:
Тем не менее, кое-что всё равно проникает внутрь и откладывается на рабочем колесе компрессора. Для его очистки во время работы дизеля впрыскивают во входник различные жидкости, есть варианты. В некоторых турбокомпрессорах можно так же очищать и колесо турбины. Периодически всё же приходится разбирать его и обслуживать ротор, так сказать, ручками. Вот мои снимки такой работы со шкодовским. Вид со стороны турбины:
А здесь рабочее колесо компрессора уже отмыто, а турбины пока нет:
А чего удивляться, если вход газов в турбину выглядел так:
Не пугайтесь, патрубок не забит полностью, просто снимок такой, на самом деле всё обстоит так:
Вообще, тема очень объёмная, не для Дзена. Ну, вкратце вот так.
Ещё о судовых дизелях с моей колокольни:)
Что делать, когда вода начинает вытекать из дизеля
Разборки в ̶Б̶р̶о̶н̶к̶с̶е̶ машинном отделении судна-"жабодава"
Итоги разборок в машинном отделении и пара слов о романтике
Выпускной клапан прогорел посреди океана. Что делать?
Как узнать, что дизель начал строгать сам себя?
........................................................................................................................................
