МИНИСТЕРСТВО ТРАНСПОРТА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Федеральное агентство морского и речного транспорта
Омский институт водного транспорта (филиал) ФГБОУ ВО
«Сибирский государственный унивнрситет водного транспорта»
Кафедра
Специальные технические дисциплины
(наименование кафедры полностью)
РАБОЧАЯ ПРОГРАММА
по дисциплине
С3.Б.10 Судовые двигатели внутреннего сгорания
(шифр и наименование дисциплины)
Специальность
26.05.06 Эксплуатация судовых энергетических установок
(код ОКСО и наименование направления или специальности)
Специализация
Эксплуатация судовых энергетических установок
(наименование профиля или специализации)
Форма обучения
Курс
3/4
Семестр(ы) / курс(ы) для ЗО
ОМСК 2015 г.
очная/заочная
5-6/4
1 ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ДИСЦИПЛИНЫ
Цель изучения дисциплины «Судовые двигатели внутреннего сгорания» (СДВС) –
формирование у студентов необходимых знаний о современных СДВС, применяемых на
речных и морских судах, особенностей их конструкции и рабочего процесса, методов проектирования и оптимизации показателей в эксплуатационных условиях.
Основными задачами дисциплины являются:
- изучение конструкций современных и перспективных СДВС;
- изучение основных принципов работы и теории рабочих процессов ДВС;
- освоение методов расчета, теоретического анализа и экспериментального исследования рабочих процессов ДВС.
2 МЕСТО ДИСЦИПЛИНЫ В СТРУКТУРЕ ООП
Дисциплина «Судовые двигатели внутреннего сгорания» относится к базовой части
профессионального цикла дисциплин ФГОС ВПО.
3 ТРЕБОВАНИЯ К УРОВНЮ ОСВОЕНИЯ СОДЕРЖАНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ
3.1.
Процесс изучения дисциплины «Судовые двигатели внутреннего сгорания»
направлен на формирование следующих компетенций (в соответствии с ФГОС ВПО)
(таблица 1.1):
Таблица 1.1 – Компетенции, формирующиеся при изучении дисциплины
Шифр компетенции по
ФГОС
Характеристика
Профессиональные компетенции (ПК):
ПК-7
ПК-9
ПК-24
ПК-26
ПК-33
способность и готовность осуществлять безопасное техническое использование,
техническое обслуживание и ремонт судов и их механического и электрического
оборудования в соответствии с международными и национальными требованиями
способность и готовность осуществлять выбор оборудования, элементов и систем
оборудования для замены в процессе эксплуатации судов
способность и готовность принять участие в разработке проектной, нормативной,
эксплуатационной и технологической документации для объектов профессиональной деятельности
способность и готовность осуществлять монтаж, наладку, техническое наблюдение
судовой техники, эффективно использовать материалы, оборудование, соответствующие алгоритмы и программы расчетов параметров технологических процессов
способностью выполнять информационный поиск и анализ информации по объектам исследований
3.2.
Процесс изучения дисциплины направлен на формирование следующих
компетенций в соответствии с Кодексом ПДМНВ-78 (раздел А – III/1) (таблица 1.2):
Таблица 1.2 – Компетентность в соответствии с Конвенцией ПДМНВ-78
Компетентность
Знания, понимания и профессионализм
Функция: Судовые механические установки на уровне эксплуатации
Эксплуатация главных и Основы конструкции и принципы эксплуатации механических
вспомогательных меха- систем, включая морские дизели
низмов и связанных с ними систем управления
Функция: Техническое обслуживание и ремонт на уровне эксплуатации
Проектные характеристики и выбор материалов в конструкции
оборудования.
Техническое обслуживание и ремонт судовых
механизмов и оборудования
Интерпретация чертежей и справочников по механике.
В результате освоения дисциплины студент должен:
знать:
- сферы применения, основные направления научно-технического прогресса в двигателестроении и перспективы совершенствования конструкций судовых двигателей внутреннего сгорания;
- принцип действия, основы конструкции судовых дизелей и их элементов, обслуживающие системы судовых дизелей;
- экологические проблемы, возникающие при эксплуатации судовых дизелей;
уметь:
- анализировать особенности конструкции и функционирования современных судовых двигателей внутреннего сгорания;
- проводить диагностику и испытания судовых дизелей;
владеть:
- методикой расчета и анализа рабочих процессов в цилиндре дизеля, системах газообмена и топливоподачи;
- навыками регулирования параметров и дизеля в целом;
- методами, обеспечивающими готовность, надежный пуск и контроль режимов
работы главного двигателя и других судовых технических средств и обслуживающих систем
4 МЕЖДИСЦИПЛИНАРНЫЕ СВЯЗИ
Междисциплинарные связи дисциплины «Судовые двигатели внутреннего сгорания»
представлены в таблице 2.
Таблица 2 – Междисциплинарные связи дисциплины
Обеспечивающие дисциплины, модули,
Обеспечиваемые дисциплины, модули,
практики
практики
Наименование конкрет- Наименование Наименование конкретНаименование
ных вопросов (тем), необдисциплин,
ных вопросов (тем), недисциплин, моходимых для изучения
модулей,
обходимых для изучения
дулей, практик
данной дисциплины
практик
данной дисциплины
Идеализированные циклы
Принцип действия и осноЭксплуатация
тепловых двигателей:
вы конструкции судовых
Техническая
цикл Отто, цикл Дизеля,
судовых дви- дизелей. Рабочие процессы
термодинамика
цикл Тринклера
гателей внут- в цилиндре судового дизеля. Энергетические и экои теплопередача Термический КПД двигареннего сгономические показатели
рания
теля внутреннего сгораработы дизелей
ния
5 ОБЪЕМ ДИСЦИПЛИНЫ И ВИДЫ УЧЕБНОЙ РАБОТЫ
Общая трудоемкость дисциплины составляет 5 зачетных единиц, 180 часов, распределение трудоемкости приведено в таблице 3.
Таблица 3 – Трудоемкость дисциплины
Вид учебной работы
Трудоемкость, час.
Очное обучение (О)
Заочное обучение (3)
Семестры
Курс
Всего
Всего
5
6
4
часов
часов
180
36
144
180
180
102
30
72
32
32
54
18
36
14
14
6
6
48
12
36
12
12
78
6
72
148
148
22
22
22
22
-
Общая трудоемкость дисциплины:
Аудиторные занятия
Лекции
Практические занятия (ПЗ)
Лабораторные работы (ЛР)
Самостоятельная работа (СР)
Курсовой проект (работа)
Расчетно-графические (контрольные) работы
Иные виды самостоятельной работы (реферирование, изучение литературы, подготовка
56
к экзамену, зачету)
Вид итогового контроля (зачет, экзамен)
Зач/Экз.
6
50
126
126
Зач.
Экз.
Экз.
Экз.
6 СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ
6.1. Разделы, темы дисциплины и виды занятий, формы текущего контроля отражены в таблице 4.
Таблица 4 – Тематика дисциплины
№
п/п
1
2
Раздел (тема) учебной дисциплины
Виды учебной деятельности, вклюФормы
чая самостоятельную работу стутекущего
дентов и трудоемкость (в часах)
контроля
Всего Лекции ПР ЛР
СР успеваемости
О З О З З О З О З
5 семестр для очного обучения/4 курс для заочного обучения
Раздел 1. Типы судовых дизелей и их основные параметры
Тема 1.1. Введение в дисциплину
2 3 2 1
Тема 1.2. Типы современных судовых дизелей, основные параметры и характеристики
4
7
2
1
2
2
6
Раздел 2. Принцип действия и основы конструкции судовых дизелей
3
4
Тема 2.1. Принцип действия и основы конст4
рукции четырехтактных дизелей
Тема 2.2. Принцип действия и основы конст2
рукции двухтактных дизелей
6
2
4
2
2
Раздел 3. Конструкции судовых дизелей
5 Тема 3.1. Остов
2 4 2
Тема
3.2
.
Кривошипно-шатунный
механизм
6
6 6 2
7 Тема 3.3 Механизм газораспределения
6 4 2
8 Тема 3.4 Топливная система
6 6 2
9 Тема 3.5 Обслуживающие системы
2 4 2
Зачет
2 Итого 5 семестр:
36 - 18
2
4
4
4
4
4
12
2
6
4
6
4
6
4
-
Защита
инд. задания
защита ЛР
зачет
№
п/п
Раздел (тема) учебной дисциплины
Виды учебной деятельности, вклюФормы
чая самостоятельную работу стутекущего
дентов и трудоемкость (в часах)
контроля
Всего Лекции ПР ЛР
СР успеваемости
О З О З З О З О З
6 семестр для очного обучения/4 курс для заочного обучения
Раздел 4. Рабочие процессы в цилиндре судового дизеля
10 Тема 4.1. Рабочее тело и его свойства
4 5 2 1 2
Тема 4.2. Процессы газообмена в четы11
6 3 2 1
рехтактных дизелях
12 Тема 4.3. Процесс сжатия
6 4 2
4
Тема 4.4. Процессы топливоподачи и
13
18 7 2 1
12
смесеобразования
Тема 4.5. Процесс сгорания топливо14
6 7 2 1
4
газовой смеси
Тема 4.6. Процесс расширения газов и
15
2 2 2
выпуск
Тема 4.7. Энергетические и экономиче16
14 7 4 1 2 8
ские показатели работы дизелей
Тема 4.8. Тепловой баланс. Проблемы
17
2 7 2 1 2
утилизации тепла в судовых дизелях
Раздел 5. Динамика рабочего процесса судового дизеля
Тема 5.1. Кинематика и динамика кри18
4 8 4 2
4
вошипно-шатунного механизма
19
20
21
22
23
24
Тема 5.2. Неуравновешенность, вибрация и
крутильные колебания судовых дизелей
2
2
2
2
2
4
2
защита инд.
задания
4
защита ЛР
6
защита ЛР
6
защита ЛР
4
2
2
защита ЛР,
4 инд. задания
4
защита инд.
задания
2
защита ЛР
2
Раздел 6. Основы проектирования судовых дизелей
Тема 6.1. Общие требования и выбор ос4 2 4
2
новных параметров
защита ЛР
Тема 6.2. Тепловой, динамический и кон12 12 4 2
8 4
6
струкционный расчеты судового дизеля
Раздел 7. Перспективы совершенствования судовых дизелей
Тема 7.1. Основные направления соверзащита
2 8 2
4
4
шенствования конструкции и рабочего
ЛР
цикла судовых дизелей
Тема 7.2. Экологические требования,
2 4
предъявляемые к современным судовым 4 4 2
дизелям, и пути их решения
Курсовая работа
22 22
22 22
25 Экзамен
Итого 6 семестр
Всего по учебной дисциплине
36 36
144 - 36 180 180 54 14
36 36
- 36 - 72 6 48 12 78 148
Содержание разделов и тем дисциплины представлено в таблицах 5-7.
Номер лекции
Таблица 5 – Тематический план лекций
Количество
часов
Тема лекции
Содержание лекции
Из них
все- интерго активных
5 семестр
Раздел 1. Типы судовых дизелей и их основные параметры
Вводная часть: цели и задачи курса, его объем, рекомендуемая для изучения основная и дополнительная
литература. Назначение и область применения судовых
дизелей в составе СЭУ
Типы современных Классификация судовых дизелей. Принципы обозначе2 судовых дизелей, ос- ния дизелей отечественного и зарубежного производстновные параметры и ва. Основные типы судовых дизелей, их параметры и
характеристики
характеристики (МОД, СОД, ВОД)
Введение в дисци1
плину
2
2
1
Раздел 2. Принцип действия и основы конструкции судовых дизелей
Принцип действия и
Принцип действия четырехтактного дизеля. Индика3 основы конструкции торная диаграмма рабочего цикла четырехтактного дичетырехтактных дизеля. Круговая диаграмма фаз газораспределения
зелей
Принцип действия и Принцип действия двухтактных дизелей. Индика4 основы конструкции торная диаграмма рабочего цикла двухтактного дидвухтактных дизелей зеля. Круговая диаграмма фаз газораспределения
2
1
2
Раздел 3. Конструкции судовых дизелей
5
6
7
8
9
Детали остова двигателя. Основные архитектурные
формы дизелей. Фундаментные рамы, рамовые подОстов
шипники, станина, картеры, цилиндры, крышки цилиндров. Условия работы деталей, материалы, применяемые для их изготовления
Схемы КШМ, применяемые в судовых дизелях. Детали
кривошипно-шатунного механизма. Шатуны, конструктивные формы шатунов, условия работы, материалы,
применяемые для их изготовления. Коленчатые валы,
условия работы, основные конструктивные элементы и
Кривошипноих соотношение. Материалы для изготовления валов.
шатунный
Детали цилиндропоршневой группы. Цилиндры, крышмеха ки цилиндров, поршни и условия их работы. Охлажде- низм (КШМ)
ние поршней и цилиндров. Поршневые пальцы и кольца. Требования, предъявляемые к деталям цилиндропоршневой группы и материалам, применяемым для их
изготовления
Механизм газораспределения. Основные схемы привода
Механизм газорас- клапанов, распределительные валы, толкатели, штанги,
коромысла, впускные и выпускные клапаны. Условия
пределения
работы деталей, материалы для их изготовления
Топливная система дизеля низкого и высокого давлеТопливная система ния. Конструкции ТНВД, форсунок. Работа плунжерной
пары. Регулировка количества подаваемого топлива.
Системы смазки, охлаждения, воздухоснабжения и гаОбслуживающие
зовыпуска. Система управления, ее назначение и состав.
Система регулирования и контроля, ее назначение,
системы
классификация, типовые схемы и состав
Итого 5 семестр
2
2
1
2
1
2
2
18
4
Номер лекции
Количество
часов
Тема лекции
Содержание лекции
Из них
все- интерго активных
6 семестр
Раздел 4. Рабочие процессы в цилиндре судового дизеля
Рабочее тело и его
10
свойства
Рабочее тело, его состав, свойства и их изменение в ходе рабочего цикла. Коэффициент избытка воздуха. Коэффициент остаточных газов. Коэффициент молекулярного изменения
2
1
Процессы газооб- Назначение и характеристики процесса газообмена
11 мена в четырех- в четырехтактных дизелях. Коэффициенты продув- 2
тактных дизелях
ки и наполнения
1
Теплообмен в процессе сжатия. Показатель политропы
сжатия как характеристики теплообмена. Степень сжа12 Процесс сжатия
тия и ее влияние на рабочий процесс. Выбор степени
сжатия
Процессы топли- Процесс топливоподачи и смесеобразования в дизелях.
воподачи и смесе- Подача топлива в цилиндр. Характеристики топливоподачи. Процессы распыливания топлива. Характеристики
13
образования
распыливания. Типы камер сгорания и способы смесеобразования
Физико-химические основы процесса сгорания топливогазовой смеси в дизелях. Процессы испарения, самовоспламенения. Период задержки самовоспламенения и
Процесс сгорания его определение, расчет, влияние на рабочий процесс.
Модель процессов сгорания и распыливания. (Грине14 топливогазовой
вецкий-Мазинг, Глаголев, Вибе). Анализ процесса сгосмеси
рания по индикаторной диаграмме. Фазы процесса горения. Диагностические параметры процесса горения и
его контроль в условиях эксплуатации
2
2
2
2
2
Процесс расширения и выпуска отработавших гаПроцесс расширезов. Теплообмен, показатель политропы расшире- 2
ния газов и выпуск
ния. Параметры рабочего тела
Индикаторные и эффективные показатели работы
дизеля. Среднее индикаторное давление и его расЭнергетические и чет по индикаторной диаграмме. Индикаторная раэкономические по- бота и мощность, индикаторный КПД, механиче16
4
казатели
работы ские потери и механический КПД, эффективная
дизелей
мощность и ее определение. Среднее эффективное
давление, удельный эффективный расход топлива,
эффективный КПД дизеля
15
Тепловой
баланс. Качественный и количественный анализ тепловых
Проблемы утилиза17 ции тепла в судовых потоков. Расчет теплового баланса дизеля. Пути
утилизации тепла энергетических установок.
дизелях
2
Раздел 6. Динамика рабочего процесса судового дизеля
Кинематика КШМ четырехтактного дизеля. Анализ
Кинематика и дисил и моментов, действующих на КШМ в двигатенамика кривошип18
ле, их расчет. Диаграмма суммарных и набегающих 4
но-шатунного месил и моментов на коренные и кривошипные шейханизма
ки коленчатого вала
2
1
2
Номер лекции
Количество
часов
Тема лекции
Из них
Содержание лекции
все- интерго активных
Основные типы неуравновешенности и пути уравновеНеуравновешеншивания судовых дизелей. Крутильные колебания. Явность, вибрация и
ление резонанса в системе «двигатель -гребной вал 19
крутильные колебадвижитель». Методы борьбы с крутильными колебания судовых дизелей
ниями (демпферы)
2
1
Общие требования конструкции и рабочему процессу судового дизеля.
20 и выбор основных Обоснование и выбор основных параметров дизеля. Оп- 4
ределение основных размеров рабочего цилиндра. Компараметров
2
4
2
2
1
Раздел 7. Основы проектирования судовых дизелей
Общие и специальные требования, предъявляемые к
поновка архитектурной формы
Основные этапы и методы проектирования судового диТепловой, динами- зеля. Тепловой расчет методом Гриневецкого-Мазинга.
ческий и конструк- Сущность метода Гриневецкого, его достоинства и не21
ционный расчеты достатки. Численные методы моделирования рабочего
процесса. Основы динамического и конструкционного
судового дизеля
расчетов судового дизеля
Раздел 8. Перспективы совершенствования судовых дизелей
Основные направле- Оценка технического уровня и качества дизелей.
ния совершенствоваПоказатели качества конструкции и рабочего про22 ния конструкции и
рабочего цикла судо- цесса. Способы повышения экономичности и эффективности судовых дизелей
вых дизелей
Экологические тре- Влияние водного транспорта на экологию окрубования,
предъяв- жающей среды. Основные компоненты отработавляемые к современ23
ших газов и их влияние на организм человека. Выным судовым дизеброс вредных веществ с отработавшими газами.
лям, и пути их решеМетоды снижения выбросов вредных веществ
ния
Итого 6 семестр
Всего по учебной дисциплине
2
36
54
17
21
Практические занятия представлены для заочной формы обучения (таблица 6).
Содержание практического занятия
Стехиометрический расчет ЭХС рабочего
тела дизельного двигателя: топлововозРасчет и анализ
душное соотношение, коэффициент избытЭХС рабочего тела ка воздуха, коэффициент остаточных газов,
судового дизеля
«чистые» продукты сгорания, ЭХС продуктов сгорания для конкретного топливовоздушного соотношения
Индив.
задание
Количество
часов
Из них
интерактивных
1.
Наименование темы практического
занятия
Методы
контроля
Всего
Номер занятия
Таблица 6 – Тематический план практических (семинарских) занятий
2
2
3.
Тепловой баланс
рабочего цикла
судового дизеля
Расчет и анализ индикаторных и эффективных
показателей рабочего цикла судового дизеля:
среднее индикаторное давление и его расчет по
индикаторной диаграмме; индикаторная работа
и мощность, индикаторный КПД
Качественный и количественный анализ тепловых потоков, расчет теплового баланса судового дизеля, анализ путей утилизации тепла судовых энергетических установок
Из них
интерактивных
2.
Расчет и анализ
эффективности
рабочего цикла
судового дизеля
Содержание практического занятия
Количество
часов
Всего
Номер занятия
Наименование темы практического
занятия
Методы
контроля
Индив.
задание
2
2
Индив.
задание
2
2
6
6
Итого
Номер
работы
Таблица 7 – Тематический план лабораторных занятий
1
Наименование лабораторных работ
Конструкция кривошипно-шатунного механизма (КШМ) четырехтактного тронкового
дизеля
Конструкция механизма
газораспределения судового дизеля
2
Конструкция топливной
системы высокого давления судового дизеля.
3
Итого 5 семестр
Содержание лабораторной работы
5 семестр
Изучение назначения, устройства и работы КШМ и его
основных деталей судового дизеля 6ЧНСП18/22. Основные детали КШМ: цилиндропоршневая группа
(поршень, поршневые кольца, поршневой палец), шатун, шатунные болты, коленчатый вал, подшипники
скольжения. Конструктивные особенности основных
деталей, режимы работы, нагрузки, материалы, особенности изготовления. Смазка и снижение потерь на
трение в подшипниках КШМ и деталях ЦПГ. Демонтаж, монтаж и ТО деталей КШМ.
Изучение назначения, устройства и работы газораспределительного механизма (ГРМ) судового дизеля
6ЧНСП18/22. Принципиальная схема и состав ГРМ (эскиз). Конструктивные особенности, режимы работы и
нагрузки основных деталей (рабочие и сборочные чертежи). Материалы, особенности изготовления и ремонта
основных деталей (клапаны, распределительный вал,
пружины). Фазовая диаграмма ГРМ: построение и анализ. Демонтаж, ТО, монтаж, регулирование тепловых
зазоров ГРМ
Изучение назначения, устройства, работы и основных
параметров топливной системы высокого давления судового дизеля 6ЧНСП18/22. Принципиальная схема, спецификация, основные узлы топливной системы высокого
давления. Устройство, принцип работы и основные
параметры ТНВД золотникового типа. Назначение,
конструктивные особенности и основные параметры
закрытой форсунки с многодырчатым распылителем, с
пружинным и гидравлическим запиранием. Регулирование цикловой подачи топлива. Демонтаж, ТО, монтаж, регулировка основных узлов топливной системы
Объем
часов
4
4
4
12
Номер
работы
Наименование лабораторных работ
4
Расчет и анализ показателя политропы сжатия
при изменении угла поворота коленчатого вала
5
6
7
8
9
Профилирование кулачков топливных насосов
судовых дизелей
Определение зависимости цикловой подачи
топлива от частоты
вращения вала ТНВД и
положения топливной
рейки
Определение и анализ
коэффициента истечения топлива из отверстий распылителя многодырчатых форсунок
Расчет и построение
диаграммы изменения
температуры рабочего
цикла аналитическим и
графическим методами.
Моделирование рабочего цикла поршневого
двигателя внутреннего
сгорания.
Содержание лабораторной работы
Объем
часов
Назначение, основные параметры и характерные точки на индикаторной диаграмме процесса сжатия судового четырехтактного дизеля. Теплообмен между рабочим телом, стенками цилиндра и огневым днищем
поршня в процессе сжатия. Показатель политропы
сжатия, его изменение в процессе сжатия и среднее
значение; влияние основных конструктивных и режимных факторов. Термодинамический расчет параметров рабочего тела в конце сжатия и анализ зависимостей от параметров эксплуатации
4
Физические процессы в системе топливоподачи
высокого давления судового дизеля с плунжерным ТНВД. Построение и анализ совмещенной индикаторной диаграммы рабочего цикла и процесса
топливоподачи для одного цилиндра. Методика и
алгоритм профилирования кулачковой шайбы
ТНВД. Расчет и анализ параметров цикловой подачи топлива при различных профилях кулачковой
шайбы
Цикловая подача топлива в топливной системе с
плунжерным ТНВД. Определение и методы регулирования цикловой подачи топлива. Расчет и
анализ цикловой подачи топлива в зависимости
от частоты вращения вала ТНВД, положения топливной рейки и условий эксплуатации судового
дизеля
Назначение и основные параметры процесса объемного смесеобразования в судовом четырехтактном дизеле 6ЧНСП18/22. Основные факторы,
определяющие мелкодисперсность распыливания
и изменение топливного факела в ходе топливоподачи. Методика и алгоритм расчета коэффициента истечения топлива из отверстий распылителя многодырчатых форсунок
Особенности процесса сгорания топлива в судовом четырехтактном дизеле 6ЧНСП18/22. Фазы
процесса сгорания и их анализ по индикаторной
диаграмме дизеля. Термодинамические соотношения в процессе сгорания; уравнение сгорания и
методы его решения. Термодинамический расчет
параметров состояния рабочего тела в конце сгорания
Тепловой расчет судового четырехтактного дизеля с
газотурбинным наддувом: назначение, методы и алгоритмы, применяемые при проектировании и анализе
эксплуатационных характеристик. Метод Гриневецкого - Мазинга. Численное моделирование рабочих процессов дизельного двигателя. Прикладные программы
теплового расчета судовых дизелей: TEPRAS, NEPTUN, MathCAD
4
4
4
4
4
Номер
работы
Наименование лабораторных работ
10
Динамический расчет
судового четырехтактного дизеля
11
Стендовые испытания
дизельного двигателя
Скоростная характеристика дизельного двигателя
Итого 6 семестр
12
Объем
часов
Содержание лабораторной работы
Назначение, методы и алгоритмы динамического расчета при проектировании и анализе эксплуатационных
характеристик на примере судового дизеля
6ЧНСП18/22. Расчетная схема центрального тронкового КШМ для динамического расчета. Расчет и построение диаграмм сил давления газа, сил инерции и
движущей силы. Расчет и построение диаграмм набегающих моментов на шейках коленчатого вала. Анализ влияния эксплуатационных факторов на нагрузку
подшипников КШМ. Прикладные программы динамического расчета судовых дизелей: DINAMIKA,
EXCEL, MathCAD
Назначение и методики стендовых испытаний дизельных двигателей. Энергетические и экономические показатели работы дизеля. Определение индикаторных и
эффективных показателей рабочего цикла. Анализ
влияния на эффективные показатели дизеля его технического состояния, эксплуатационных регулировок
и режимов работы
Испытание судового дизеля на режимах внешней скоростной характеристики.
4
4
4
36
Всего по дисциплине
48
7 САМОСТОЯТЕЛЬНАЯ РАБОТА СТУДЕНТОВ
Самостоятельная работа студентов представлена в таблице 8.
Таблица 8 – Внеаудиторная самостоятельная работа студентов по дисциплине
Рекомендуе- Объём заПеречень индивидуальных заданий и вопроФорма кондания, час
мая
сов для самостоятельного изучения
троля
литература
О
З
5 семестр для очного обучения/4 курс для заочного обучения
Техническая характеристика судового дизеля
8
экзамен
2
Построение и анализ индикаторной диаграммы
судового дизеля в координатах р-v и р-φ по результатам стендовых испытаний
Конструкции судовых дизелей
1, 2; 10; 14;
21
2
8
защита
инд.задания
Защита ЛР
24
2
6
6 семестр для очного обучения/4 курс для заочного обучения
Рабочее тело и его свойства
2
2
защита инд. за1; 2; 7; 17
дания
Процессы газообмена в четырехтактных дизелях
4
2
Защита ЛР
Процесс сжатия
4
Процессы топливоподачи и смесеобразования
4
6
Защита ЛР
Процесс сгорания топливогазовой смеси,
1; 2; 7; 14; 18
8
Процесс расширения газов и выпуск
Энергетические и экономические показатели
Защита ЛР, инд.
2
4
задания
работы дизелей
Подготовка к зачету
Итого 5 семестр
Перечень индивидуальных заданий и вопросов для самостоятельного изучения
Рекомендуемая
литература
Тепловой баланс. Проблемы утилизации тепла в судовых дизелях
Динамика рабочего процесса судового дизеля
1; 2; 7; 14; 18
Основы проектирования судовых дизелей
Основные направления совершенствования конструкции и рабочего цикла судовых дизелей
Экологические требования, предъявляемые к современным судовым дизелям, и пути их решения
Написание курсовой работы
Подготовка к экзамену
6; 14; 20; 25
Итого 6 семестр
Всего по учебной дисциплине
Объём задания, час
О
З
Форма контроля
-
4
защита инд. задания
-
4
8
защита ЛР и
курсовой работы
-
4
Защита ЛР
2
4
экзамен
22
36
72
78
22
36
148
защита КР
экзамен
7.1 Расчетно-графическая работа, контрольная работа (таблица 9) учебным планом
не предусмотрены.
7.2 Курсовой проект (работа)
Курсовая работа выполняется по индивидуальному варианту, ежегодно утверждаемому на кафедре на тему: Проектирование судового четырехтактного дизеля с газотурбинным наддувом.
Структура курсовой работы отражена в таблице 10.
Таблица 10 – Структура курсовой работы
Структура курсового проекта (работы)
Объем графической и текстовой
части
листов
часов
Рекомендуемая литература
1-2
2-4
8 - 12
6-8
0,5
1
6
4
2; 6: 17; 20;
25
4-6
2
1-2
1
1 формат А4
1 формат А3
1
1
1 формат А3
1
1 формат А3
1 формат А4
4
0,5
22
Пояснительная записка
Введение
Предварительное определение параметров дизеля
Тепловой расчет судового дизельного двигателя
Динамический расчет судового дизельного двигателя
Конструкционный расчет основных деталей судового дизельного двигателя
Заключение
Графическая часть
Свернутая индикаторная диаграмма
Диаграмма суммарной движущей силы
Диаграммы нормальной N, радиальной Z и тангенциальной T сил
Поперечный разрез судового дизеля
Перечень элементов
Итого
22 - 34
8 ТРЕБОВАНИЯ ПО ТЕКУЩЕЙ И ИТОГОВОЙ АТТЕСТАЦИИ
8.1. Текущий контроль
Текущий контроль знаний по дисциплине предполагает защиту курсовой работы и
другие виды оценочных средств, представленных в таблице 11.
Таблица 11 – Виды текущего контроля
Перечень контрольных точек в рамках текущей аттестации
Номер
ПР и ЛР
О
З
Разделы и темы
РП
Защита индивидуального задания «Техническая характеристика судового дизеля»
Защита отчета «Построение и анализ индикаторной диаграммы судового дизеля в координатах р-v и р-φ по результатам стендовых испытаний»
ЛР1
ЛР2 ПР1
Раздел 2, тема 2.1.
Раздел 3, тема 3.3.
Защита отчета по лабораторной работе
ЛР3
Раздел 3, тема 3.4
-
-
Раздел 1, темы 1.1, 1.2
Раздел 3, тема 3.2
Защита индивидуального задания: «Рабочее тело и его свойЛР4 ПР2 Раздел 4, тема 4.1-4.3
ства», «Процессы газообмена в четырехтактных дизелях»
Защита отчета по лабораторной/ практической работе. Оп- ЛР9
- Раздел 4, тема 4.4, 4.5
рос по темам «Рабочие процессы в цилиндре судового дизе- ПР2 Раздел 4, темы 4.1-4.6
ля»
Опрос по темам: «Энергетические и экономические показатели работы дизелей», «Тепловой баланс. Проблемы утили- ЛР10 ПР3 Раздел 4, темы 4.7-4.8
зации тепла в судовых дизелях»
Защита отчета по лабораторной работе «Кинематика и динамика КШМ», «Неуравновешенность, вибрация и крутиль- ЛР11 ЛР1 Раздел 5, темы 5.1-5.2
ные колебания судовых дизелей»
Защита отчета по лабораторной работе «Тепловой, динамиЛР12 ЛР2 Раздел 6, темы 6.1-6.2
ческий и конструкционный расчет судового дизеля»
Темы 7.1
Защита отчета по лабораторной работе
ЛР3
8.2. Итоговый контроль
Итоговым контролем по дисциплине для очного обучения является зачет, проводимый в 5 семестре и экзамен, проводимый в 6 семестре.
Итоговым контролем по дисциплине для заочного обучения является экзамен, проводимый на 4 курсе.
Зачет проводится по результатам выполнения учебного плана и защите лабораторных работ и индивидуальных заданий. Экзамен проводится по экзаменационным вопросам при условии защиты курсовой работы. Курсовая работа оценивается с учётом сроков
выполнения, качества и знаний предмета (теоретического материала).
Примерный перечень вопросов к зачету:
1. Классификация дизелей. Принципы обозначения дизелей отечественного и зарубежного производства.
2. Принцип действия четырехтактного дизеля. Индикаторная диаграмма. Круговая диаграмма фаз газораспределения.
3. Принцип действия двухтактных дизелей. Индикаторная диаграмма. Круговая диаграмма фаз газораспределения.
4. Детали остова двигателя. Основные архитектурные формы дизелей. Фундаментные рамы, рамовые подшипники, станина, картеры, цилиндры, крышки цилиндров. Условия работы деталей, материалы, применяемые для их изготовления.
5. Детали кривошипно-шатунного механизма. Поршневая группа. Поршни и условия их
работы. Охлаждение поршней. Материалы, применяемые для изготовления поршней.
Поршневые пальцы и кольца. Требования, предъявляемые к этим деталям и материалам,
применяемым для их изготовления.
6. Шатуны ДВС. Конструктивные формы шатунов, условия работы, материалы, применяемые для их изготовления.
7. Коленчатые валы. Условия работы. Основные конструктивные элементы и их соотношение. Материалы для изготовления валов.
8. Механизм газораспределения. Основные схемы привода клапанов, распределительные
валы, толкатели, штанги, коромысла, впускные и выпускные клапаны. Условия работы
деталей. Материалы, применяемые для их изготовления.
9. Топливная аппаратура дизелей. Конструкции ТНВД. Конструктивный тип форсунок.
Работа плунжерной пары. Регулировка количества подаваемого топлива.
Примерный перечень вопросов к экзамену для очного обучения:
1. Рабочее тело и его свойства. Коэффициент избытка воздуха. Коэффициент остаточных
газов. Коэффициент молекулярного изменения.
2. Процесс газообмена в четырехтактных дизелях. Коэффициенты продувки и наполнения.
3. Процесс сжатия рабочей смеси. Теплообмен в процессе сжатия. Показатель политропы
сжатия как характеристики теплообмена. Степень сжатия и ее влияние на рабочий процесс. Выбор степени сжатия.
4. Процесс топливоподачи и смесеобразования в дизелях. Подача топлива в цилиндр. Характеристики топливоподачи. Процессы распыливания топлива. Характеристики распыливания.
5. Типы камер сгорания и способы смесеобразования.
6. Процесс горения топливо - газовой смеси. Физико-химические основы процесса горения топлива в дизелях. Процессы испарения, самовоспламенения.
7. Процесс горения топливо - газовой смеси. Период задержки самовоспламенения и его
определение, расчет, влияние на рабочий процесс.
8. Модель процессов сгорания и распыливания. (Гриневецкий - Мазинг, Глаголев, Вибе).
Анализ процесса сгорания по индикаторной диаграмме. Фазы процесса горения.
9. Процесс расширения и выпуска отработавших газов. Теплообмен, показатель политропы расширения. Параметры рабочего тела.
10. Индикаторные и эффективные показатели работы дизеля. Среднее индикаторное давление и его расчет по индикаторной диаграмме. Индикаторная работа и мощность, индикаторный КПД.
11. Механические потери и механический КПД, эффективная мощность и ее определение.
Среднее эффективное давление, удельный эффективный расход топлива, эффективный
КПД дизеля.
12. Схемы наддува. Физические процессы, происходящие в компрессорах и турбинах
турбонагнетателей.
13. Схема тепловых потоков. Качественный и количественный анализ тепловых потоков.
Теплонапряженность деталей дизеля и ее определение.
14. Тепловой баланс дизеля. Его составление. Пути утилизации тепла энергетических установок.
15. Анализ сил и моментов, действующих на КШМ в двигателе, их расчет. Диаграмма
суммарных и набегающих сил и моментов.
16. Виды и параметры режимов (номинальный, перегрузочный, частичный). Требования
Регистра к параметрам режимов судовых дизелей.
17. Перспективные направления развития тепловых двигателей. Новые идеи в области
конструкции и теории ДВС.
Примерный перечень вопросов к экзамену для заочного обучения:
1. Классификация дизелей. Принципы обозначения дизелей отечественного и зарубежного производства.
2. Принцип действия четырехтактного дизеля. Индикаторная диаграмма. Круговая диаграмма фаз газораспределения.
3. Принцип действия двухтактных дизелей. Индикаторная диаграмма. Круговая диаграмма фаз газораспределения.
4. Рабочее тело и его свойства. Коэффициент избытка воздуха. Коэффициент остаточных газов. Коэффициент молекулярного изменения.
5. Процесс газообмена в четырехтактных дизелях. Коэффициенты продувки и наполнения.
6. Процесс сжатия рабочей смеси. Теплообмен в процессе сжатия. Показатель политропы сжатия как характеристики теплообмена. Степень сжатия и ее влияние на рабочий
процесс. Выбор степени сжатия.
7. Процесс топливоподачи и смесеобразования в дизелях. Подача топлива в цилиндр.
Характеристики топливоподачи. Процессы распыливания топлива. Характеристики
распыливания.
8. Типы камер сгорания и способы смесеобразования.
9. Процесс горения топливо - газовой смеси. Физико-химические основы процесса горения топлива в дизелях. Процессы испарения, самовоспламенения.
10. Процесс горения топливо - газовой смеси. Период задержки самовоспламенения и его
определение, расчет, влияние на рабочий процесс.
11. Процесс расширения и выпуска отработавших газов. Теплообмен, показатель политропы расширения. Параметры рабочего тела.
12. Индикаторные и эффективные показатели работы дизеля. Среднее индикаторное давление и его расчет по индикаторной диаграмме. Индикаторная работа и мощность,
индикаторный КПД.
13. Механические потери и механический КПД, эффективная мощность и ее определение.
Среднее эффективное давление, удельный эффективный расход топлива, эффективный КПД дизеля.
14. Схемы наддува. Физические процессы, происходящие в компрессорах и турбинах
турбонагнетателей.
15. Тепловой баланс дизеля. Его составление. Пути утилизации тепла энергетических установок.
16. Анализ сил и моментов, действующих на КШМ в двигателе, их расчет. Диаграмма
суммарных и набегающих сил и моментов.
17. Виды и параметры режимов (номинальный, перегрузочный, частичный). Требования
Регистра к параметрам режимов судовых дизелей.
18. Перспективные направления развития тепловых двигателей. Новые идеи в области
конструкции и теории ДВС.
9 ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ
Для активизации учебного процесса и развития навыков студентов в применении
теоретических знаний предусмотрено применение дискуссии и обсуждений, компьютерных симуляций и виртуальных лабораторных работ, анализа конкретных конструктивных
решений и путей совершенствования конструкции и рабочих процессов судовых дизельных двигателей.
В рамках интерактивных часов предусмотрено дистанционное консультирование
при подготовке к зачету и экзамену, конференциям, выполнению самостоятельных индивидуальных заданий. Основной целью данного вида работы является внеаудиторное общение, дополняющее традиционные технологии, и развитие навыков самостоятельной,
творческой работы.
10 УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ ПО ДИСЦИПЛИНЕ
10.1.
1.
Основная и дополнительная литература
Основная литература
Возницкий И. В. Судовые двигатели внутреннего сгорания [Текст]: учебник / И. В.
Возницкий. - СПб.: Моркнига Т. 1. - 2007. - 284 с.
2.
3.
4.
5.
Возницкий И. В. Судовые двигатели внутреннего сгорания [Текст]: учебник / И. В.
Возницкий. - СПб.: Моркнига Т. 2. - 2008. - 285 с.
Емельянов П. С. Судовые энергетические установки [Текст]: учеб. пособие / П. С.
Емельянов. - 2-е изд., испр. - СПб: ГМА им. адм. С. О. Макарова, 2008. - 172 с.
Пахомов Ю. А. Судовые энергетические установки с двигателями внутреннего сгорания [Текст]: учебник / Ю.А. Пахомов. - М: ТрансЛит, 2007. - 525 с.
Соболенко А. Н. Судовые двигатели внутреннего сгорания: курс лекций / А. Н. Соболенко. - МГУ им. адм. Г.И. Невельского. Издательство: «Лань», 2009. - 116 с. Режим доступа: http://e.lanbook.com/view/book/20159/
Дополнительная литература
6. Ваншейдт В. А. Конструирование и расчеты прочности судовых дизелей [Текст]:
учебник / В. А. Ваншейдт. - Л.: Судостроение, 1969. - 639 с.
7. Ваншейдт В. А. Судовые двигатели внутреннего сгорания [Текст]: учебник / В. А.
Ваншейдт. - 2-e изд., перераб. и доп. - Л.: Судостроение, 1977. - 392 с.
8. Возницкий И. В. Повреждения и поломки дизелей. Примеры и анализ причин
[Текст]: учеб. пособие по спец. 2405 / И. В. Возницкий . - 2-е изд., перераб. - СПб:
ГМА им. адм. С. О. Макарова, 2006. - 140 с.
9. Возницкий И. В. Топливная аппаратура судовых дизелей - конструкция, проверка
состояния и регулировка [Текст]: учеб. пособие по специальности 2405 / И. В. Возницкий. - 2-е изд. - СПб, 2005
10. Гогин А. Ф. Судовые дизели (Основы теории, устройство и эксплуатация) [Текст]:
учебник / А. Ф. Гогин, Е. Ф. Кивалкин, А. А. Богданов. - 4-е изд., перераб. и доп. М.: Транспорт, 1988. - 439 с.
11. Гогин А. Ф. Дизели речных судов [Текст]: атлас конструкций / А. Ф. Гогин. - 2-е
изд., перераб. и доп. - М.: Транспорт, 1973. - 129 с.
12. Гогин А. Ф. Дизели речных судов [Текст]: приложение к атласу конструкций / А. Ф.
Гогин. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Транспорт, 1973. - 100 с.
13. Двигатели внутреннего сгорания в 3-х кн. [Текст]: учебник. Кн. 2: Динамика и конструирование / под ред. В. Н. Луканина. - М.: Высш. шк., 1995. - 319 с.
14. Двигатели внутреннего сгорания. Устройство и работа поршневых и комбинированных двигателей [Текст]: учебник/ Под ред. А. С. Орлина. - 2-e изд., перераб. и доп. М. : Машиностроение, 1970. - 384 с.
15. Двигатели внутреннего сгорания: конструирование и расчет на прочность поршневых и комбинированных двигателей [Текст]: учебник/ Под ред.: А. С. Орлина, М. Г.
Круглова. - 4-e изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1984. - 383 с.
16. Двигатели внутреннего сгорания: системы поршневых и комбинированных двигателей [Текст]: учебник / под ред.: А. С. Орлина, М. Г. Круглова. - 3-e изд., перераб. и
доп. - М.: Машиностроение, 1985.
17. Дизели [Текст]: справочник / под ред. В. А. Ваншейдта. - Л.: Машиностроение, 1977.
- 479 с.
18. Лебедев О. Н. Судовые энергетические установки и их эксплуатация [Текст]: учебник / О. Н. Лебедев, С. А. Калашников. - М.: Транспорт, 1987. - 336 с.
19. Калашников С. А. Атлас конструкций судовых двигателей внутреннего сгорания
(приложение к книге)/ С. А. Калашников, Ю. М. Коновалов, Е. В. Хитушко и др; под
ред. Е. В. Хитушко . - Новосибирск: НГАВТ, 1972. - 33 с.
20. Калашников С. А. Проектирование главного судового двигателя [Текст]: Метод. указания по выполнению курсового проекта студентами очного и заочного отделений
специальности 180403 «Судовые энергетические установки» по дисциплине «Проектирование элементов главного судового энергетического оборудования». - Новосибирск: НГАВТ, 2007. - 56 с.
21. Калашников С. А. Расчёт характеристики тепловыделения по индикаторной диа-
грамме дизеля [Текст]: пособие для студентов, аспирантов / М-во трансп. Рос. Федерации, Фед. агентство мор. и реч. транспорта, ФБОУ ВПО "Новосиб. гос. акад. водного транспорта". - Новосибирск: НГАВТ, 2013. - 31 с. Режим доступа:
http://libcat.nsawt.ru/cgi-bin/cgi.exe
22. Калашников С. А. Устройство дизеля Wartsila L20 и его систем [Электронный ресурс]: пособие студентам судомех. спец. для самост. работы по дисц. "Судов. теплов.
двигатели" и "Судов. глав. энергет. оборудование" / С. А. Калашников; ФГОУ ВПО
"НГАВТ", каф. СДВС. - Новосибирск: НГАВТ, 2011. Режим доступа:
http://libcat.nsawt.ru/cgi-bin/cgi.exe
23. Корнилов Э. В. Главные среднеоборотные дизели морских судов (конструкция, эксплуатация) [Текст] / Э. В. Корнилов, Э. И. Голофастов. - Одесса, 2008. - 296 с.
24. Николаев А. Г. Расчет профилей кулачков топливных насосов судовых дизелей: метод. указ. для выполнения разд. в диплом. проектировании [Текст] / А. Г. Николаев ;
М-во трансп. Рос. Федерации, Гос. служба реч. флота, НГАВТ. - Новосибирск, 2003.
- 10 с. Режим доступа: http://libcat.nsawt.ru/cgi-bin/cgi.exe
25. Плотников В. А. Расчет на прочность деталей поршневой группы СДВС [Текст]: метод. указания к выполнению курс. пр. по дисциплине "Судовые двигатели внутреннего сгорания" / В. А. Плотников. - Омск: Омский филиал НГАВТ, 2003. - 21 с.
26. Прокопенко Н.И. Экспериментальные исследования двигателей внутреннего сгорания / Н. И. Прокопенко. - изд. 2-е, испр. и доп. - Издательство: "Лань", 2010. – 592 с.
Режим доступа: http://e.lanbook.com/view/book/20159/
27. Российский Речной Регистр. Правила. Т. 2 : Правила классификации и постройки судов внутреннего плавания (ПСВП). - М. : Марин инжиниринг сервис, 1995. - 395 с.
28. Судовые двигатели внутреннего сгорания [Текст]: учебник / Ю. Я. Фомин и др. - Л.:
Судостроение, 1989. - 343 с.
29. Титов С. В. Конструкция и принцип работы дизельной аккумуляторной системы питания Common rail: конспект лекций по дисц. "Судовое гл. энергет. оборудование"
раздел "СДВС" для студентов спец. 180103 "Судовые энергет. установки", а также
180403 "Эксплуатация судовых энергет. установок" / С. В. Титов: М-во трансп. Рос.
Федерации, Федер. агентство мор. и реч. трансп., ФГОУ ВПО "НГАВТ". - Новосибирск: НГАВТ, 2010. - 37 с. Режим доступа: http://libcat.nsawt.ru/cgi-bin/cgi.exe
30. Топливо и топливные системы судовых дизелей [Текст]: учебник / Ю. А. Пахомов и
др. - М.: Рконсульт, 2004. - 495 с.
31. Шеромов Л. А. Судовые тепловые двигатели [Электронный ресурс]. Ч. 1: Судовые
двигатели внутреннего сгорания / Л. А. Шеромов. - Новосибирск: НГАВТ, 2007. Режим доступа: http://libcat.nsawt.ru/cgi-bin/cgi.exe
Периодические издания
32. Двигателестроение [Текст]: межотраслевой научно-технический и производственный журнал - СПб.: ООО "ЦНИДИ-Экосервис", 1979 - . - Выходит ежеквартально.
33. Двигатели внутреннего сгорания [Текст]: научно-технический журнал. - Харьков:
Национальный технический университет "ХПИ", 2002 - .- ISSN: 0419-8719. -. - Выходит два раза в год.
34. Морской флот [Текст]: международный морской журнал/ ООО "Агентство "МаринПресс", Союз российских судовладельцев. - М.: Редакция журнала "Морской флот",
1886 - . - ISSN 0369-1276. - Выходит раз в два месяца
35. Судостроение [Текст]: науч.-техн. и производствен. журнал/ междунар. НТО судостроителей им. А. Н. Крылова; ассоциация судостроителей СПб и Ленинградской
обл.; центр технологии судостроения и судоремонта. - СПб.: ОАО "Центр технологии судостроения и судоремонта", 1898 - . - ISSN 0039-4580. - Выходит раз в два месяца
10.2. Перечень обучающих, контролирующих компьютерных программ, диафильмов, кино- и телефильмов, мультимедиа.
Пакет программ UNITEST (Marine Training Software, Simulators and Diesel Engine
Testers). Программы для теплового и динамического расчетов судового дизеля TEPRAS1,
DINAMIKA.
11 МАТЕРИАЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ
Лекционные аудитории оборудованы видеопроекционным оборудованием и экраном
для презентаций и применения мультимедийных материалов в лекционном курсе.
Компьютерный класс, оборудованный мультимедийным проектором, экраном и 11
ПК с операционной системой Windows XP для проведения виртуальных лабораторных
работ и применения электронных тренажеров в учебном процессе.
Аудитории 212 и 202, оборудованные экспериментальными стендами и макетами узлов и механизмов судовых дизелей, для проведения лабораторных работ.
