Спосіб роботи парогазової установки багатогвинтового судна і парогазова установка для його здійснення

Винахід стосується області теплоенергетики, а саме, суднових енергетичних установок. Відомий спосіб роботи парогазової установки чотирьохгвинтового судна, яка складається з чотирьох агрегатів, кожний із який має газотурбінний двигун передньої ходи, котел-утилізатор і редуктор, що полягає в генеруванні в котлі-утилізаторі пари і подачі її в проточну частину газотурбінного двигуна передньої ходи. Для маневрів при причалюванні і забезпечення задньої ходи використовують два газотурбінних двигуни по одному на кожний борт із газореверсивними турбінами гвинта. [Єлисєєв Ю., Беляев В. Новий додаток. Двигун, №4, 2000, с.16-17]. Недоліком відомого способу є невисока економічність на малих ходах через відсутність обміну потужністю між агрегатами різних гребних гвинтів, а також наявність додаткових газотурбінних двигунів із газореверсивними турбінами гвинта для маневрів при причалюванні і забезпечення задньої ходи судна. Найбільше близьким по сукупності ознак до винаходу є спосіб роботи парогазової установки двохгвинтового судна, що складається з двох агрегатів, кожний із який має газотурбінний двигун, котелутилізатор, парову турбіну і редуктор, шляхом генерування в котлі-утилізаторі пари і подачі його на парову турбіну, що передає обертання через загальний із газотурбінним двигуном редуктор, де з метою збільшення ефективності використання палива на середніх і малих ходах судна пару, що генерується у котлі-утилізаторі першого агрегату, подають на парову турбіну другого агрегату і газотурбінний двигун другого агрегату відключають від редуктора, а задню ходу судна забезпечують газореверсивними турбінами гвинта газотурбінного двигуна [Авторське посвідчення СРСР, №824607, кл. F01К23/00, 1980]. Недолік відомого способу полягає в тому, що використовувана газореверсивна турбіна гвинта газотурбінного двигуна за рахунок вентиляційних втрат істо тно на (5-10%) зменшує паливну економічність установки при роботі на режимах передньої ходи судна. Крім того, температура газу на вході в котелутилізатор порівняно невисока, що не дозволяє забезпечити високі параметри пари на вході в парову турбіну і, відповідно, потужність і значну економічність. Задачею винаходу є підвищення ефективності використання палива парогазової установки багатогвинтового судна шляхом ускладнення термодинамічного циклу за рахунок допалювання необхідної кількості палива перед або за турбіною гвинта газотурбінного двигуна, а також створення парогазової установки, що реалізує спосіб, який заявляється. Поставлена задача вирішується тим, що в способі роботи парогазової установки багатогвинтового судна, що складається з n-агрегатів, який включає спалювання палива принаймні в одній камері згоряння газотурбінного двигуна, утилізацію тепла вихлопних газів у котлі-утилізаторі, привід гребного гвинта від газотурбінного двигуна і парової турбіни через об'єднуючий редуктор, із можливістю приводу будь якого з nгребних гвинтів судна від відповідних парових турбін за допомогою керованого транспортування пари від будь-якого працюючого котла-утилізатора до будь-якої парової турбіни з числа n-агрегатів, відповідно до винаходу, на режимі повної передньої ходи частину палива допалюють у додатковій камері згоряння перед або за турбіною гвинта газотурбінного двигуна, а на режимі задньої ходи турбіну гвинта газотурбінного двигуна будь якого з n-агрегатів обводять газом і в такий спосіб відключають від виробництва механічної роботи, при цьому задню ходу забезпечують подачею пари на ступіні задньої ходи парових турбін. Для здійснення заявленого способу в парогазовій установці, що складається з n-агрегатів, кожний із який має газотурбінний двигун, котел-утилізатор, парову турбіну і редуктор, устрої міжагрегатного перекидання пари, що з'єднують кожний із котлів-утилізаторів із кожною із парових турбін, відповідно до винаходу, парові турбіни постачені ступінями задньої ходи, газотурбінні двигуни постачені додатковими камерами згоряння перед або за турбіною гвинта й устроями обводу газом турбіни гвинта. На Фіг.1 подана принципова схема парогазової установки n-гвинтового судна; на Фіг.2 - схема газотурбінного двигуна з варіантами вмикання устрою обводу турбіни гвинта газом при реалізації способу роботи відповідно до винаходу. Парогазова установка складається з n-агрегатів, кожний із яких має нереверсивний газотурбінний двигун (1), парову реверсивну турбіну з конденсатором (2), сполучені механічно через редуктор (3) із валом гребного гвинта (4) судна. Газотурбінний двигун по вихлопному газу сполучений із котлом-утилізатором (5), що по парі може бути сполучений через устрій міжагрегатного перекидання пари (6) із будь якої із парових турбін із числа n-агрегатів. Газотурбінний двигун (1) містить компресор (7), камеру згоряння (8), турбіну компресора (9), додаткову камеру згоряння (10), що може розташовуватися перед або за турбіною гвинта, устрій обводу турбіни гвинта газом (11) і нереверсивну турбіни гвинта (12). Парогазова установка працює таким чином. У випадку, якщо судну необхідно забезпечити повну передню ходу, включаються в роботу всі агрегати. Турбіни гвинта (12) газотурбінних двигунів (1) не обводяться газом і газотурбінні двигуни (1) разом із паровими турбінами (2) через об'єднуючий редуктор (3) призводять в обертання гребні вали судна. За рахунок того, що при цьому ступіні задньої ходи парових турбін обертаються у вакуумі, утрати задньої ходи парових турбін дуже малі [див., наприклад, Курзон А.Г. Теория суднових парових і газових турбін. Л., Суднобудування, 1970, с.508]. За рахунок того, що за допомогою додаткової камери згоряння температура газів на вході в котел-утилізатор може бути забезпечена оптимальною, параметри пари перед паровою турбіною можуть бути достатньо високі і, як результат, забезпечена висока паливна економічність парогазової установки. У випадку, якщо судн у необхідно забезпечити середню і малу ходу включається в роботу лише деяке число газотурбінних двигунів (1), від утилізаційних котлів яких пара за допомогою устрою міжагрегатного перекидання подається на парові турбіни (2) агрегатів із непрацюючими газотурбінними двигунами (1). Гребні вали агрегатів із працюючими газотурбінними двигунами приводяться від своїх газотурбінних двигунів. Гребні вали агрегатів із непрацюючими газотурбінними двигунами приводяться від своїх парових турбін. За рахунок того, що працюючі газотурбінні двигуни використовуються на номінальному режимі витрати палива мінімальні з можливих у даній ситуації. У випадку, якщо судну необхідно забезпечити задню ходу, включається в роботу лише необхідне число агрегатів. При цьому турбіни гвинта (12) газотурбінних двигунів (1) обводяться газом і газотурбінні двигуни в такий спосіб газодинамічно відключаються від приводу гребних валів. У парових турбінах (2) пара подається на ступіні задньої ходи і через редуктори (3) парові турбіни (2) призводять в обертання гребні вали судна. За рахунок того, що при такому виді реверса здійснюється "контр-пар", процес реверсу здійснюється швидко, м'я ко, із малим часом зупинення судна [див., наприклад, Курзон А.Г. Теорія суднових парових і газових турбін. Л., Суднобудування, 1970, с.507-514]. При експлуатації судна в залежності від конкретної ситуаційної обстановки використовуються комбінації з описаних вище способів роботи парогазової установки. Використання описаного способу забезпечує економію палива і поліпшення маневрених характеристик n-гвинтового судна.