Судовая газовая турбина

Устройство судовой газовой турбины

Газовые турбины считаются наиболее сложными механизмами, среди судовых двигателей, поэтому применяются только на высокоскоростных кораблях, имеющих ограниченное время плавания. Кроме сложности конструкции, газовые турбины отличаются высоким расходом топлива, что делает их невыгодными для применения на торговых судах.

Газовая турбина представляет собой продольную ось вращения, на которой закреплены лопатки с переменным профилем. Газ под давлением поступает на лопатки и давит на них, заставляя вращаться относительно оси вращения. Вращающаяся ось приводит во вращение передаточный механизм, передающий вращение на вал, на котором закреплен судовой винт. Газовая турбина похожа как на паровую турбину, так и на двигатель внутреннего сгорания, так как для вращения турбины использует энергию топлива, сожженного в камере сгорания. Современные газовые турбины имеют одну из двух конструкций – турбокомпрессор или свободно поршневой генератор газа.

Турбокомпрессор

Турбокомпрессорная установка работает при постоянном давлении сгоревшего топлива. Компрессором засасывается атмосферный воздух, который сжимается до высокого давления, после чего подается в камеру сгорания. Одновременно со сжатым воздухом в камеру сгорания подается топливо, которое смешиваясь с воздухом, образует рабочую топливную смесь, сгорающую при постоянном давлении. Продукты сгорания разбавляются воздухом и направляются на неподвижные лопатки турбины, где происходит расширение продуктов сгорания, которые в дальнейшем направляются на рабочие лопатки. Газовый поток давит на лопатки, и заставляет вращаться ось вращения турбины. Ось турбины вращает компрессор, который через редуктор приводит во вращение гребной винт.

Для увеличения КПД газовых турбин применяются следующие мероприятия:

1. Закачиваемый компрессором воздух проходит через одну из камер турбины, где предварительно нагревается и расширяется. Увеличение объема воздуха способствует уменьшению необходимого воздуха, который подается в камеру сгорания. Кроме того, топливо, смешиваясь с подогретым воздухом, образует предварительно нагретую рабочую смесь, которая более полно сгорает.
2. Проблемой газовых турбин остается неполное сгорание топлива в камере сгорания, поэтому в турбинах часто используется последовательное сгорание топлива в нескольких камерах сгорания.
3. Для увеличения мощности потока засасываемого воздуха используют два компрессора, создающих двухступенчатое сжатие воздуха.

Главным недостатком судовых газовых турбин остается непродолжительный срок межремонтной эксплуатации, который, из-за высоких температур работы двигателя, может составлять от 500 до 1000 часов.