Введение к работе
Актуальность темы.
Необходимость создания специальных двигателей для спасательных средств коллективного спасения экипажей судов (шлюпок, катеров) обуславливается специфичностью требований, предъявляемых к их эксплуатационным качествам.
Это связано с требованиями международной конвенции по спасению человеческой жизни на море (СОЛАС) по максимально возможному упрощению конструкции двигателей (и систем охлаждения в частности) с использованием забортной воды в качестве теплоносителя.
В этой связи для обеспечения условий невыпадения солей в системе охлаждения процесс осуществляется в режиме "холодного" цилиндра (температура воды на выходе не более 55С), который предопределяет повышенный удельный расход топлива для дизеля с камерой сгорания в поршне.
Ввиду низкой температуры стенки цилиндра, способствующей интенсификации износа деталей цилиндро-порпшевой группы, дизель имеет малый ресурс работы до первой переборки (500
ч).
Важное практическое значение приобретает также проблема снижения удельного расхода топлива (что позволит увеличить дальность плавания шлюпки или уменьшить запас топлива в пользу полезных грузов).
Цель работы.
Исследование конструкторско-технологических методов с целью оптимизации тепловых процессов в цилиндре шлюпочного дизеля по удельному расходу топлива и ресурсу работы.
Одним из направлений решения этой проблемы может стать термоизоляция рабочего цилиндра в такой степени, которая позволила бы привести условия протекания рабочего процесса в цилиндре к более оптимальному по тепловому режиму.
Научная новизна.
В данной работе решена задача повышения технико-экономических и эксплуатационных характеристик шлюпочного дизеля "Каспий-40" (ІЧСП9,5/11) за счет частичной термоизоляции втулки цилиндра путем нанесения на охлаждаемую поверхность термоизоляционного плазменного покрытия оптимального состава.
Экспериментально изучена и разработана математическая
модель теплопередачи через втулку цилиндра в охлажденную среду для штатной и модернизованной втулки. На базе этих исследований разработана оптимальная конструкция втулки цилиндра с дискретным теплоизоляционным покрытием.
Исследована теплопроводность плазменных покрытий систем МеО—Ме и установлено, что наименьшую теплопроводность имеет покрытие ZrC>2 + 7%Гг, которое может быть использовано в качестве термоизолятора для втулок цилиндров рассматриваемых дизелей.
Показано, что теплоизоляционное покрытие указанного состава способствует поддержанию внутри цилиндра теплового режима, соответствующего "горячему" двигателю, а в системе охлаждения — параметров "холодного" дизеля, что значительно улучшает его эксплуатационные показатели.
На базе проведенных исследований разработана и апробирована технология нанесения теплоизолирующих покрытий плазменным способом, оптимизированы параметры напыления и технология обработки.
Предложенная технология реализована в АООТ "Дагди-зель".
Апробация работы. Основные результаты проведенных исследований доложены в 1989—1997 годах на российских и международных конференциях, симпозиумах и семинарах. Дизели с опытными втулками прошли промышленное испытание.
Публикации. По результатам проведенных исследований опубликовано 6 работ в центральных периодических изданиях и тематических сборниках, получено 3 патента.
Автор защищает:
концепцию и технологию формирования теплоизолирующих покрытий на водоохлаждаемой поверхности втулки цилиндра шлюпочных дизелей с целью улучшения их эксплуатационных характеристик;
новую конструкцию втулки цилиндра с теплозащитными покрытиями и методику расчета параметров дискретного термоизолирующего покрытия;
результаты теоретических и экспериментальных исследований по оптимизации состава теплозащитных покрытий и технологию их нанесения.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, основных выводов, списка использованных