Характерные точки этой диаграммы в абсолютном выражении могут быть получены так:

1 – пересечением линии номинальной максимальной длительной мощности (НМДМ) и максимальной изодромы nмах. НМДМ агрегата ДВС может быть определена в результате умножения мощности цилиндра (см. графу 3 табл.3.1) на число цилиндров в составе агрегата:

;

2 – точка на изодроме nмах. Мощность N2 может быть определена путем пересчета:

;

3 – точка на изодроме nmin (см. графу 8 табл.3.1). Мощность N3 можно найти из следующего выражения:

;

4 – точка на пересечении минимальных изодромы nmin и изобары Реmin. Мощность в этой точке может быть найдена либо через точку 2, либо через точку 3:

или с помощью подстановки их выражения прямо через значение НМДМ:

Рис.3.1 не следует путать с областью допустимых режимов работы двигателя. На переменных и переходных режимах двигатели МС устойчиво работают при частотах более 30% от nmах. На рис.3.1 представлена область рекомендуемого расположения режимов максимальной длительной мощности.

Если для выбора допустимого варианта данных табл.3.1 достаточно, то для выбора оптимального из допустимых нужны еще массогабаритные характеристики и зависимость тепловой экономичности от режима. Для определения массы и длины агрегатов можно использовать линейные аппроксимации следующего вида:

где Gа и Lа – масса и длина агрегата, включающего Zц одинаковых цилиндров; Gа6 и Lа6 – масса и длина шестицилиндрового агрегата; Gц и Lмц – масса и межцентровое расстояние для цилиндра данного типоразмера.

Коэффициенты аппроксимационных зависимостей для определения массы и длины агрегатов МОД типа МС в функции числа цилиндров приведены в табл.3.2. Их, так же как и другие массогабаритные характеристики, приведенные здесь, целесообразно включить в состав ИБД СЭУ.

Таблица 3.2 Массогабаритные характеристики двигателей типа МС

Дополнительно к указанным выше характеристикам шестицилиндрового агрегата и одного цилиндра табл.3.2 включает в себя также Bфр – ширину двигателя по фундаментной раме и вертикальные габариты – физический Hгаб и ремонтный Hрем. Последний представляет собой минимально необходимое расстояние от опоры фундаментной рамы до гака грузоподъемного устройства для разборки двигателя, м. Эти характеристики позволяют определить вертикальные размеры МКО и расположение двигателя по длине с учетом сужения корпуса в кормовой оконечности.

Основной показатель энергетической эффективности двигателя – удельный расход топлива зависит от режима, на который настроен двигатель при его установке на судно, и режима, на котором двигатель эксплуатируется. Принимаются во внимание следующие характерные режимы.

1. Режим номинальной максимальной длительной мощности (НМДМ) – это точка 1 на рис.3.1, максимальная комбинация мощности и частоты, доступная без ограничения во времени. Возможно увеличение мощности до 110% от НМДМ в течение не более одного часа с перерывами не менее двенадцати часов.

2. Режим спецификационной максимальной длительной мощности (CМДМ). На этот режим спроектирована установка, выбраны вспомогательные и навешенные механизмы и поэтому длительное превышение этого режима не допускается. Возможно повышение мощности до 110% СМДМ не более одного часа с перерывами не менее двенадцати часов. В качестве режима СМДМ может быть выбрана любая точка внутри области допустимых номинальных режимов – 1-2-3-4 (см. рис.3.1), в том числе и режим НМДМ.

3. Режим длительной эксплуатационной мощности. Это режим, на котором допус­кается нормальная эксплуатация установки, выбирается судовладельцем с учетом района эксплуатации судна, состояния корпуса и других факторов в пределах так называемой «нагрузочной» диаграммы, представленной на рис.3.2. Диапазон частоты и мощности ниже ограничений, отмеченных на рис.3.2 линиями 3, 4, 5 и 7 доступен для расположения длительных эксплуатационных режимов.

Рис.3.2. Нагрузочная диаграмма двигателей типа МС

Точка А на этой диаграмме – упомянутый выше режим СМДМ. На диаграмме отмечены следующие ограничения:

3 – скорости (частоты). Это наибольшая частота, допускаемая для длительной эксплуатации. Обычно она составляет 105% от номинальной частоты. В случае проведения испытаний и отсутствия крутильных колебаний может быть повышена до 107%. В то же время отметим нежелательность длительной эксплуатации при частотах выше номинальной;

4 – количества продувочного воздуха;

5 – наибольшего эффективного давления, допустимого для длительной эксплуа­тации;

7 – наибольшей мощности, доступной для длительной эксплуатации - собственно СМДМ.

Жирным пунктиром отмечена область, доступная в течение ограниченного времени.

4. Режим оптимизации. На этот режим отрегулированы турбонагнетатель, газорас­пределение и степень сжатия, что позволяет гарантировать определенный удельный расход топлива. Мощность режима оптимизации для двигателей с цилиндрами S26MC – S46MC-C, S50MC-C, L60MC-C, S60MC-C, L70MC-C и S70MC-C совмещается с СМДМ. Для остальных двигателей режим оптимизации приблизительно на 10% ниже режима СМДМ.

В левой части рис.3.1 представлены зависимости изменения удельного расхода топлива по сравнению с заданным в табл.3.1 от величины среднего эффективного давления и степени загрузки двигателя по сравнению с режимом оптимизации. Давление выражено в долях от Ремах, а степень загрузки представлена тремя дискретными значениями – 50, 80 и 100% от мощности на режиме оптимизации.

В нижней части рис.3.1 приведены результаты расчетов по оптимизации двигателя на режимы, соответствующим винтовым характеристикам B и В1. Для первой в качестве режима оптимизации принят режим номинальной МДМ и к нагрузке двигателя на этом режиме ведется отнесение абсцисс графика изменения удельного расхода топлива по сравнению с номинальным его значением, приведенным в табл.3.1. При построении кривых на диаграмме допустимых режимов через точку оптимизации проводятся изобары, и на левой диаграмме снимаются по три значения изменения удельного расхода топлива. Эти три значения нанесены на графике как для винтовой характеристики В – при оптимизации комплекса в точке 1 – кривая А на нижнем графике, так и для винтовой характеристике В1 – при оптимизации комплекса в точке И – кривая Б на нижнем графике. Зависимость удельного расхода топлива двигателей типоразмерного ряда МС на спектре режимов эксплуатации может быть описана следующей формулой:

,

где be – удельный расход топлива на режиме частичной нагрузки, кг/кВт.ч; kN – отношение мощности на данном режиме к мощности на режиме оптимизации; Ре – среднее эффективное давление на режиме частичной нагрузки, бар; bе1, Ре1 – удельный расход и эффективное давление на режиме номинальной МДМ.