авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ БИБЛИОТЕКА РОССИИ

КОНФЕРЕНЦИИ, КНИГИ, ПОСОБИЯ, НАУЧНЫЕ ИЗДАНИЯ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 |   ...   | 2 | 3 || 5 | 6 |   ...   | 7 |

«Посвящается памяти профессора АНИКИНА ЕВГЕНИЯ ПЕТРОВИЧА 1 Профессор Аникин Евгений Петрович 2 Федеральное агентство по ...»

-- [ Страница 4 ] --

7. Главные котлы должны быть полностью экранированы с исполь зованием принудительной либо смешанной циркуляции, их пароперегре ватель должен быть приближен к топке, а также они должны позволять использовать практически все виды органического низкосортного топли ва. На рубеже 2020–2030 гг. возможно появление и использование кора бельных паровых котлов с кипящим слоем.

Из вышесказанного следует, что корабельная КТЭУ имеет шанс к использованию на надводных кораблях ВМФ будущего только в том слу чае, если основными направлениями научных исследований по ее совер шенствованию станут:

- существенное повышение экономичности установки с широким использованием утилизации и регенерации тепла;

- приспособление ее для работы практически на любых видах орга нического топлива (низкосортных мазутах, отходах нефтепереработки, пылеугольно-мазутной смеси и также на угле);

- снижение габаритов и массы установки;

- повсеместная автоматизация всех рабочих процессов установки и ши рокое ее диагностирование с использованием микропроцессорной техники.

В этой связи следует отметить, что уже имеющиеся на сегодняшний день научные разработки свидетельствуют о возможности приблизить экономичность КТЭУ к экономичности газотурбинных двигателей чет вертого поколения.

Развитие пароэнергетических установок характеризуется значитель ным повышением начальных параметров пара. Современные суда име ют пароэнергетические установки, которые вырабатывают пар давлени ем 64 кгс/см2 и температурой 470°С. В котлотурбинной установке отече ственных крупнотоннажных танкеров типа «Крым» параметры пара по вышены до давления 88,3 кгс/см2 и температуры 515°С. В энергетической установке данных судов используется тепловая схема с промежуточным перегревом пара и высокой экономичностью главных турбин и вспомога тельных механизмов.

Показатели тактико-технических свойств установок постоянно со вершенствуются и улучшаются по мере развития науки и технологии ко рабельной энергетики. Совершенствование котлотурбинных энергетиче ских установок в первую очередь с целью повышения экономичности и снижения массогабаритных показателей предполагается по следующим основным направлениям:

- применение более совершенных элементов паросиловых энергети ческих установок: котлов, главных и вспомогательных механизмов;

- повышение начальных параметров пара;

- применение рациональных тепловых схем.

Дальнейшее развитие котлостроения идёт в направлении перехода от принципа естественной циркуляции к принудительной, что позволяет зна чительно повысить экономичность современных установок и одновремен но существенно уменьшить их габариты и массу.

В настоящее время большое внимание уделяется вопросам создания надежных и экономичных котлов с большим сроком службы, простых по устройству и обслуживанию, с полной автоматизацией процессов управ ления и регулирования.

Повышение начальных параметров пара является действенным сред ством увеличения экономичности установки при одновременном сниже нии ее массы, так как это приводит к увеличению термического КПД цик ла паросиловой установки. В настоящее время имеются реальные техни ческие возможности для перехода от давления пара 64 кг/см2 при темпера туре 470° к давлению пара 100–110 кг/см2 при температуре 530–540°С.

Применение рациональной тепловой схемы позволяет более эффек тивно использовать тепловую энергию в установке. Основные направле ния здесь – использование регенеративных тепловых схем и схем с про межуточным перегревом пара. В регенеративных тепловых схемах подог рев питательной воды производится за счет пара в деаэраторе, отбираемо го из главных паровых турбин. В установках с промежуточным перегре вом пара последний после турбины высокого давления поступает в специ альное устройство (промежуточный перегреватель), где его температура повышается, а затем подается в турбину низкого давления.

Развитие корабельной и судовой энергетики не ограничивается лишь совершенствованием корабельных энергетических установок (КЭУ). К чис лу наиболее перспективных общих направлений дальнейшего развития энергетических установок относятся:

- комплексная автоматизация управления и обслуживания КЭУ с ис пользованием ЭВМ;

- применение альтернативных топлив.

Совершенствование системы автоматического управления установ кой идет в направлении создания и внедрения в практику эксплуатации КЭУ прогрессивных средств информатики - микроэлектроники и вычисли тельной техники. Важное значение представляют средства технической ди агностики, позволяющие производить осмотры и ремонты механизмов по их фактическому состоянию и прогнозировать качество работы установки.

Альтернативным топливом называются его различные виды, заме няющие топлива нефтяного происхождения. К ним относятся каменный уголь, горючие сланцы, метанол, этанол, сжатый и сжиженный природ ный газ, водотопливные эмульсии (смесь топлива с водой). Потребность в применении альтернативных видов топлива вызвана стремлением к сбе режению нефтяных запасов и использованию более дешевых видов топ лива, запасы которых имеются в достаточном количестве.

Из всех типов КЭУ наиболее приспособлены для работы на альтер нативном топливе корабельные КТЭУ. Принципиальных трудностей для перевода КТЭУ на эти виды топлива нет, поскольку имеется опыт работы таких КТЭУ в прошлом. Подобный опыт работы имеется и в стационар ных КТЭУ.

Библиографический список 1. Основные тенденции в развитии энергетики мира // Теплоэнерге тика. 1995. № 9.

2. Некоторые проблемы энергетики на международных форумах // Теплоэнергетика. 1995. № 11.

3. Маслов В.В. Энергетические установки судов будущего // Судо строение. 1992. № 3.

4. Венцюлис Л.С., Петий И.И. Котлотурбинные и атомные энергети ческие установки надводных кораблей. – СПб.: ВМА, 1992.

5. Темнов В.Н., Плотников Ю.И. Корабельные котлотурбинные энер гетические установки. – Л.: ЛВВМИУ, 1990.

УДК 004.738. Э.А. Гончаренко, А.А. Румянцев АЛЬТЕРНАТИВНЫЙ СПОСОБ СКОРОСТНОГО ДОСТУПА К РЕСУРСАМ СЕТИ INTERNET НА ОСНОВЕ ТЕХНОЛОГИИ PON Многие операторы связи делают ставку на развитие дополнительных видов услуг (Value Added Services, VAS). В прошлом году доход отечест венных операторов и поставщиков контента от предоставления VAS утро ился, правда, в основном за счет сотовых сетей. Между тем внедрение та ких услуг имеет большое значение и для операторов фиксированной свя зи: «обогащение контента» будет способствовать и росту рынка, и увели чению доходов. Таким образом, во всем мире перед провайдерами стоит задача перехода от продажи трафика и услуг доступа к продвижению но вых высокодоходных услуг. Специалисты Nortel выделяют среди них VoIP, мультимедийные конференции (голос/видео/обмен сообщениями), Web-ТВ, интерактивное ТВ, телевидение высокой четкости (HDTV), ТВ с оплатой по времени, видео по запросу (VoD), радиотрансляции, высоко скоростной Internet, интерактивные игры и VPN. Это услуги не только для домашнего, но и для корпоративного сектора.

Особая роль отводится поддержке мультимедийного трафика для предоставления прибыльных услуг предприятиям (VoIP, видеоконференц связь) и частным пользователям (видео по запросу, телевещание по сетям IP, интерактивные игры и др.), а также обеспечению необходимой пропу скной способности для прозрачного взаимодействия удаленных офисов (VPLS). Услуги Triple Play (голос, видео, данные) требуют пропускной способности более 10 Мбит/с, а HDTV (MPEG-2) – 16–20 Мбит/с на канал.

Использование в России мультисервисных широкополосных сетей досту па в качестве среды распространения ТВ-контента пока минимально, од нако провайдеры начинают разрабатывать бизнес-модели для предостав ления пакетов услуг, занимаются налаживанием взаимоотношений с по ставщиками контента и формированием самого рынка потребления. Не менее серьезной проблемой является готовность инфраструктуры доступа к поддержке подобного сервиса и ее оптимизация для доставки видео.

Между тем ввиду растущего спроса на пропускную способность все более привлекательным оказывается волоконно-оптический доступ с практически неограниченными возможностями предоставления услуг, ко гда требуется поддержка видео, аудио, IP-телефонии и других сервисов.

Проникающая на зарубежный рынок технология HDTV становится все более доступной для потребителей. Ее внедрение будет способствовать приближению оптических сетей к клиентам.

Задача организации широкополосного волоконно-оптического дос тупа может быть решена разными способами: по схеме «оптическое во локно до здания» (FTTB), «до жилища» (FTTH) или «до распределитель ной коробки» (FTTC). В топологии сетей доступа обычно выделяют три основные архитектуры: «кольцо», «точка–точка» (P2P) и «точка–множество точек» (P2MP), выбор которых зависит от требований заказчиков, плотно сти размещения абонентов и их удаления, от технологии и архитектуры магистральной сети, предоставляемых услуг и ряда других факторов.

Волоконно-оптические сети призваны со временем заменить медную инфраструктуру доступа. Вместе с тем очевидно, что потребуется не одно десятилетие, прежде чем волоконно-оптических линий станет больше, чем медных.

Рост спроса на услуги широкополосного доступа заставляет опера торов модернизировать свои сети, а инвестиции в FTTH способны давать отдачу в течение долгого времени.

Продукты для решения проблем доступа, системы и платформы управления, выпускаемые многими производителями, позволяют строить практически любые конфигурации – P2P, P2MP, кольцевые, с выделени ем/вставкой (add/drop) и их комбинации.

Увеличение скорости до 10 Гбит/с, новые возможности в организа ции мультисервисных услуг благодаря применению таких стандартов и протоколов, как IEEE 802.1Q (VLAN), приоритезация трафика, классы DiffServ для обеспечения QoS, MPLS для быстрой коммутации пакетов в многопротокольных сетях превратили Ethernet в технологию операторско го класса. На уровне городских сетей это выражается в распространении Metro Ethernet.

Хотя на магистралях региональных и городских сетей по-прежнему доминирует кольцевая инфраструктура ATM/SDH, сегменты Ethernet по степенно появляются и здесь. Применение Ethernet в глобальных сетях и сетях доступа позволяет снизить стоимость услуг Triple Play и добиться прозрачного соединения удаленных офисов. В новых разработках IP/Ethernet для сетей доступа делается попытка объединить лучшие качества воло конной оптики и технологии Ethernet, причем последняя применяется не только для сетей с коммутацией пакетов, но и для унаследованных маги стральных сетей SDH.

С принятием IEEE стандарта 802.3ah, получившего название «Ethernet на первой миле» (EFM), появились расширенные возможности управления и мониторинга удаленных устройств и каналов связи для па кетных сетей Ethernet. Для всех топологий доступа предусматривается общий набор правил управления, администрирования и обслуживания (OAM). Оператор имеет возможность комбинировать оптические и мед ные сегменты сети и управлять ею посредством единого набора инстру ментов и процедур. Этот стандарт стал ориентиром для большинства про изводителей оборудования доступа по оптике и меди.

Рис. 1. Развитие сетей доступа На решение проблем последней мили (рис.1) с помощью «оптиче ского Ethernet» в соответствии со стандартами IEEE и альянса EFM наце лено семейство медиа-конвертерных платформ METRObility Radiance.

Компания METRObility дополняет 802.3ah собственными патентованными технологиями, такими, как управление пропускной способностью канала, измерение мощности оптического сигнала, управление параметрами обо рудования (температура и напряжение источника питания). Для организа ции канала управления используются межкадровые промежутки Ethernet (Inter-Packet Gap, IPG). Расширения не влияют на стандартные возможно сти управления, а лишь добавляют функциональность и число параметров управления. Система управления основана на базах MIB, использует стек протоколов SNMP и стандарт IEEE 802.3ah. Графический интерфейс сис темы управления NetBeacon позволяет получать информацию о событиях, соотносить их с сетевыми элементами и каналом связи, отображать со стояние соединений и условия функционирования портов.

Конструктивно оборудование METRObility представляет собой мо дульные устройства, куда устанавливаются линейные карты с компактны ми съемными модулями (Small Form-factor Pluggable, SFP), оснащенные средствами мониторинга качества линии, оптической амплитуды и пара метров оборудования. Они способны поддерживать CWDM, а оптический транспондер Multi-Rate Line Card (MRLC) позволяет использовать различ ные протоколы (Ethernet, STM-1/4/16, ESCON, FC) и поддерживать сразу несколько услуг по одной оптической паре («мультисервисный CWDM»).

Транспондер MRLC преобразует различные длины волн для любых про токолов со скоростью передачи от 45 Мбит/с до 2,7 Гбит/с. Одна из функ ций линейных карт – динамическое изменение пропускной способности с шагом в 1 Мбит/с раздельно для приема и передачи.

Рис. 2. Сеть доступа Ethernet по CWDM на базе платформ METRObility – шасси R40000/ R50000 и мультиплексоров OADM в конфигурации «точка–точка» и «кольцо»

Продукты METRObility дают возможность организовать доставку услуг по оптическому волокну на расстояние до 80–100 км в конфигура ции «точка–точка» или «кольцо» (рис. 2).

Компания выпускает оконечные устройства (ONU), мультиплексоры ввода/вывода (Optical Add-Drop Multiplexor, OADM) и платформы CDWM для установки в помещении клиента.

С их помощью оператор может управлять устройством в помещении клиента по стандартному протоколу. Подобный подход реализуют сего дня многие производители. Современные медиа-конвертеры способны ра ботать на гигабитных скоростях по одному волокну.

Платформа волнового мультиплексирования LambdaDriver пред ставлена пятью моделями с поддержкой CWDM/DWDM. Они способны передавать по одному оптическому волокну до 80 каналов в случае DWDM (обычно применяемом на транспортном уровне городских сетей и сетей дальней связи) и до 8/16 каналов в случае более дешевого CWDM.

Платформы LambdaDriver прозрачны для любого цифрового протокола со скоростью передачи до 10 Гбит/c, включая цифровое видео, а набор моду лей позволяет строить практически любые конфигурации: «точка–точка», линейные, кольцевые, полносвязные и с выделением/вставкой.

MRV имеет подразделение Luminent, производящее оптические компоненты, что позволяет ей оптимизировать стоимость решений и вы пускать разнообразные оптические модули. Ратуя за «оптику до клиента», компания все же предлагает в своих коммутаторах OptiSwitch, агреги рующих трафик пользователей, поддержку Ethernet поверх VDSL (EoVDSL). В таком варианте оператор Telia реализовал в Швеции круп ный проект на базе оборудования MRV с EoVDSL на последней миле, где агрегируется трафик 100 тыс. пользователей.

Чтобы сэкономить на дорогостоящих электронных компонентах и обеспечить недорогой способ развертывания оптических линий, в прило жениях FTTH/FTTB предполагается использовать всего два лазерных ис точника на приемном устройстве и два на передающем (для транспорти ровки трафика в прямом и обратном направлении), а трафик абонентов разделять с помощью временного мультиплексирования. Эта технология с архитектурой P2MP получила название пассивных оптических сетей (Passive Optical Network, PON). Идея PON появилась еще в 1995 г., а в 1998 г. были приняты первые спецификации (G.983). Именно за стандар том G.983 исторически закрепился термин PON.

Обычно «классические» сети PON имеют древовидную топологию (P2MP) с пассивным разветвлением, хотя не исключаются кольцевая (в биз нес-приложениях) и линейная (для территориальных сетей) схемы.

К одному порту центрального узла подключается сегмент дерева, охватывающий десятки абонентов. Основа экономичности PON – относи тельно недорогое оборудование в точке присутствия провайдера (Optical Line Terminal, OLT), клиентские устройства (Optical Network Terminal, ONT) и не требующая обслуживания инфраструктура доступа.

В любой технологии PON пропускная способность делится между абонентами и распределяется согласно политике администрирования.

Кроме того, в отличие от SDH, в сети PON свободную пропускную спо собность можно динамически выделять нуждающемуся в ней абоненту.

Обычно одно OLT обслуживает до 32 абонентов, удаленных на расстоя ние до 20 км.

В 2001 г. в IEEE была образована рабочая группа Ethernet in the First Mile (EFM), поставившая задачу стандартизации симметричной техноло гии Ethernet PON (EPON). В июне 2004 г. принят стандарт IEEE 802.3ah, где специфицированы технологии доступа EoVDSL/ EoSHDSL, EPON (P2MP) и оптический Ethernet P2P (до 100 км). В архитектуре EPON со хранились многие рекомендации G.983, а для повышения качества услуг и надежности поддерживаются Type of Service (ToS) и DiffServ, допускается резервирование, предусматриваются многоуровневая защита посредством VLAN и VPN для групп пользователей, IPSec и туннелирование.

EPON – одноволоконная сеть, использующая мультиплексирование WDM на длинах волн 1490 и 1310 нм для прямого и обратного сигнала.

С точки зрения управления сеть ЕPON функционирует как распреде ленный коммутатор Ethernet, который, с одной стороны, имеет абонент ские интерфейсы, а с другой — порты операторского оборудования. Такой коммутатор должен поддерживать обычные для коммутаторов стандарты и протоколы (Spanning Tree, приоритезацию трафика и т.д.).

Физический уровень EPON предусматривает два класса интерфейсов – для малых (до 10 км) и больших (до 20 км) расстояний. Это дает возмож ность применять менее дорогие передающие узлы, зона действия которых не превышает 10 км. Такой вариант хорошо подходит для территориаль ных сетей или коттеджных поселков с компактным расположением або нентов, студенческих городков и учебных корпусов вузов.

Реальная пропускная способность EPON – около 1 Гбит/с в направ лении к абоненту и 800 Мбит/с в обратном направлении. Технология не требует преобразования протоколов между ATM и IP. Сети Metro Ethernet делают применение ATM излишним, хотя в оборудовании BPON/ GPON также предусмотрены интерфейсы Ethernet.

PON можно использовать в сочетании с DSL или технологией бес проводного доступа, при этом названные технологии применяются на бо лее коротких участках. Решить задачу сквозного управления такой инфра структурой помогает стандарт 802.3ah, обеспечивающий мониторинг ка налов и управление устройствами при комбинации технологий EFM – 100BaseX, EPON и EoVDSL. С появлением коммутаторов, поддерживаю щих 802.3ah, стало возможным собирать и анализировать в центре комму тации различную информацию: данные о состоянии линии и параметрах оборудования, статистику по трафику Ethernet на удаленном устройстве или пороговые значения ошибок.

Оптимальным вариантом для уже сложившихся жилых районов, бизнес-центров и гостиничных комплексов считают технологию Ethernet P2P по медному кабелю, для новых районов – оптический Ethernet P2MP, а для подключения крупных корпоративных клиентов рекомендуют мас штабируемую волоконно-оптическую инфраструктуру P2P. PON целесооб разнее использовать в древовидных топологиях с множественным делени ем, а активные оптические сети Ethernet – в более сложных полносвязных и кольцевых структурах. Выбор технологии зависит от решаемой задачи.

Три разновидности технологии PON различаются по своему назна чению. EPON ориентирована в первую очередь на решения FTTH (волок но до дома – квартиры или коттеджа), а BPON/GPON – на FTTP/FTTB (волокно до помещений клиента или «до бизнеса»), поскольку предусматри вают удобный и относительно простой «проброс» E-1. Российские клиенты часто нуждаются именно в организации телефонных выносов с помощью сетей PON. Версии PON на базе ATM обеспечивают наиболее высокое каче ство услуг (QoS). В EPON сложнее реализовать транспорт сигнализации при передаче голосового трафика. С другой стороны, она открывает перспекти вы для применения VoIP и предоставления недорогих услуг доступа к Internet.

В России технология PON (обычно BPON) используется в основном для нужд корпоративных заказчиков. Причем если крупные организации могут позволить себе выделенную волоконно-оптическую линию P2P, то PON — компромиссное решение для малого бизнеса, особенно когда нужно подключить несколько организаций в одном микрорайоне. Обыч ный операторский узел PON обслуживает до 10 клиентов.

Альтернативу BPON/GPON представляет MicroSDH. Оборудование PON приближается по стоимости к недорогим решениям SDH, и цены на него постепенно снижаются. С другой стороны, оптические трансиверы, работающие на сопоставимых с PON скоростях, так же недороги и про должают дешеветь.

В проектировании сетей PON есть свои тонкости. Архитектуру сети нужно тщательно продумать для будущего наращивания, рассчитать ее бюджет с учетом затухания, вносимого каждым сплиттером. Изменение конфигурации уже задействованного волокна в этой одноволоконной тех нологии приведет к потере связи у нижерасположенных клиентов. По той же причине сеть PON обладает слабой «живучестью», а резервные каналы увеличивают стоимость решения. Однако при правильном проектирова нии подключение новых клиентов упрощается.

Крупные производители сетевого оборудования стремятся предла гать совместимые решения в соответствии со всеми имеющимися отрас левыми стандартами и поддерживать все типы широкополосных техноло гий. Как следствие, PON поддерживается в продуктах Alcatel, Cisco, Lucent, Marconi, Nortel и ряда других поставщиков. Разнообразными ин терфейсами оснащают свои устройства производители концентраторов доступа. Развивая линейку IP/ATM DSLAM Stinger, Lucent Technologies предусматривает поддержку GPON, Gigabit Ethernet и VoIP и планирует объединить усилия с ведущими поставщиками для поддержки активных сетей Ethernet и EPON. Интерфейсы BPON и GPON присутствуют в обо рудовании IP DSLAM Hi-FOCuS IP, предназначенном для предоставления услуг Triple Play, которое выпускает компания ESI Telecom.

В отечественных проектах PON наиболее широко представлена про дукция Terawave и OlenСom Electronics. Решения последней для BPON/GPON предназначены для оказания мультисервисных услуг – как на базе протокола IP, так на основе TDM. Предлагаемые OlenCom устрой ства EPON (UTStarcom BBS 1000 и UTStarcom ONU 100) относятся к бюджетным решениям для передачи трафика Ethernet. Это оборудование компании UTStarcom поставляется OlenCom по дистрибьюторскому со глашению.

Пока трудно сказать, в какую сторону – активных или пассивных оп тических сетей – повернется рынок и как стоимость этих решений повлия ет на технологический прогресс. Однако применяемая ныне технология DSL близка к исчерпанию своих возможностей, по крайней мере в плане увеличения пропускной способности потока информации. В то же время технология EPON позволяет в разы увеличивать пропускную способность при использовании различных вариантов (как новых, так и уже сущест вующих) организации способов доступа клиентов к потокам информации.

Библиографический список 1. Назаров А.Н. АТМ: Технические решения создания сетей. – М.:

Телеком, 2001.

2. Олифер В.Г., Олифер Н.А. Компьютерные сети. Принципы, техно логии, протоколы: Учебник для вузов. – 2-е изд. – СПб.: Питер, 2003.

3. Инфраструктура построения VoDSL / Электронный ресурс. Спо соб доступа: URL: http://www.ccc.ru/ 4. Продукты фирмы Lucent Technologies / Электронный ресурс. Спо соб доступа: URL: http://www.lucent.ru/products 5. Орлов С. Прозрачная миля LAN, #05/2005 / Электронный ресурс.

Способ доступа: E-Mail: lan@teleserv.ru 6. Лагутенко О.И. Модемы: Справ. пользователя. – СПб.: Лань, 1997.

7. Прокис Джон. Цифровая связь / Пер. с англ. под ред. Д.Д. Клов ского. – М.: Телеком, 2000.

8. Перспективы и пути развития широкополосных сетей абонентско го доступа. ©2000 EMAG All Rights Reserved / Электронный ресурс. Спо соб доступа: xDSL.ru (http://www.xdsl.ru/second.htm).

УДК 629.123. Б.В. Гольцев НАПРЯЖЁННО-ДЕФОРМИРОВАННОЕ СОСТОЯНИЕ ГРЕБНОГО ВАЛА ПРИ ОПИРАНИИ НА ЖЁСТКИЙ ДЕЙДВУДНЫЙ ПОДШИПНИК При опирании гребного вала в дейдвудном подшипнике на вклады ши, изготовленные из малоподатливых жёстких материалов, его геомет рическая ось сохраняется прямолинейной и после приложения основной нагрузки. В этих условиях дейдвудный подшипник, сопротивляясь изгибу гребного вала, нагружает его реакциями, представляющими распределён ную нагрузку по всей зоне контакта. Таким образом, в нагруженном со стоянии на гребной вал действуют распределённая и сосредоточенная на грузки от собственного веса гребного винта и вала и реакции дейдвудного подшипника. В этом случае расчётная схема соответствует представлен ной на рис. 1 при условии, что гребной вал свободно без зазора проходит в дейдвудной втулке, оставаясь в дейдвудном подшипнике прямым.

q – интенсивность qr – интенсивность реакций распределённой нагрузки дейдвудного подшипника от собственного веса вала Р гребной вал А z B дейдвудный подшипник a Рис. 1. Расчётная схема гребного вала на участке дейдвдного подшипника В этих условиях кривизну вала на участке АВ можно представить двумя составляющими:

y = y + y Q, (1) АВ М где y – кривизна вала от деформации изгиба, y Q – кривизна вала от де М формации сдвига. В соответствии с этим равенством дифференциальное уравнение изогнутой оси вала принимает вид M kQ y =, (2) АВ EJ GF где М – изгибающий момент;

Q – первая производная от поперечной си лы;

EJ – жёсткость вала при изгибе;

GF – жёсткость вала при сдвиге;

k – коэффициент формы поперечного сечения.

Так как гребной вал в дейдвудном подшипнике остаётся прямоли нейным и после приложения основной нагрузки, необходимо выполнение условия y = 0 (3) АВ или M kQ = 0. (4) EJ GF При использовании дифференциальных зависимостей M и Q равен ство (4) приводится к виду GF M M = 0. (5) kEJ Общий интеграл этого дифференциального уравнения принимает вид M = C1sh(z ) + C 2 ch(z ), (6) GF =.

где (7) kEJ Постоянные интегрирования в уравнении (6) определяются из на чальных условий:

qа при z = 0 М = Ра, при z = М = 0, где P – вес гребного вин та, q – распределённая нагрузка от собственного веса гребного вала.

При этих условиях получим qа 2 qа )cth(l);

C1 = ( Ра + C 2 = ( Ра + ). (8) 2 После подстановки постоянных (8) в (6) получим выражение для оп ределения изгибающего момента в виде qа 2 qа )cth(l) sh(z ) ( Ра + )ch(z ), M = ( Ра + (9) 2 которому соответствуют следующие выражения для поперечных сил Q и интенсивности распределённой нагрузки qк:

qа 2 qа )cth(l)ch(z ) ( Ра + )sh(z ), Q = ( Ра + (10) 2 qа 2 2 qа 2 ) cth(l) sh(z ) ( Ра + ) ch(z ).

qк = ( Ра + (11) 2 Из уравнения (10) следует, что в сечении В вала при z = попереч ная сила Q не равна нулю. Следовательно, в этом сечении должна возни кать реакция RВ:

qа 2 qа )cth(l)ch(l) ( Ра + )sh(l).

R B = ( Ра + (12) 2 В сечении А гребного вала со стороны консольного участка попе речная сила Q А = ( P + qa ). (13) В том же сечении со стороны участка АВ поперечная сила qа )cth(l).

Q АВ = ( Ра + (14) Отсюда следует, что в сечении А поперечная сила приобретает два значения, которые могут быть вызваны действием только сосредоточен ной силы.

Следовательно, в сечении А от приложенной нагрузки должна воз никать реакция RА:

R А = Q АВ Q А. (15) После подстановки (13) и (14) в (15) получаем qа )cth (l) + ( P + qa ).

R А = ( Ра + (16) Таким образом, исследования показали, что при опирании гребного вала на жёсткий дейдвудный подшипник на вал действует распределённая нагрузка, изменяющаяся по закону (11), две сосредоточенные силы (реак ции) в сечениях А и В, значения которых устанавливаются по формулам (12) и (16). На прямолинейном участке вала АВ изгибающий момент (9) и поперечная сила (10) оказываются отличными от нуля.

УДК 629.123. Б.В. Гольцев НАТУРНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ НАПРЯЖЕННО ДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ СУДОВЫХ ВАЛОПРОВОДОВ ПРИ РАЗЛИЧНЫХ РЕЖИМАХ ЭКСПЛУАТАЦИИ Для уточнения основных положений теоретических расчётов греб ных валов автором проводились натурные исследования напряжённо деформированного состояния валопроводов на морских автопассажирских паромах (АПП) «Босфор Восточный» и «Бригадир Ришко» ООО «ВЛАД МОРПАСС».

АПП «Бригадир Ришко» проект 10380 ЛЦПКБ водоизмещением 1028 т имеет 3 двигателя марки 6 ВД2620 мощностью 3700 кВт при скорости вращения валопровода 400 об/мин, четырёхлопастной винт мас сой 7260 Н. Исследования проводились при выполнении рейсов «Влади восток – о. Русский – Владивосток».

АПП «Босфор Восточный» проект 1876 водоизмещением 1493 т обо рудован 3 двигателями марки 5Д50М мощностью 31000 кВт при скоро сти вращения валопровода 380 об/мин. Исследования валопровода прово дились при выполнении рейсов «Владивосток – Славянка – Владивосток».

Во время выполнения исследований регистрировали нормальные на пряжения, возникающие в поперечных сечениях валопроводов при раз личных режимах эксплуатации. Измерение напряжений производили с помощью проволочных тензорезисторов омического сопротивления и специальной тензометрической аппаратуры, включающей в себя усили тель ТА-5, шлейфовый осциллограф Н-041 и блоки питания усилителя и осциллографа.

На поверхности вала параллельно его продольной оси в исследуемом сечении наклеивали два тензорезистора (один резервный) с омическим сопротивлением 200 Ом и базой 20 мм. Подобный тензорезистор наклеи вали на пластинку из Ст.3 и при выполнении испытаний использовали как компенсационный. Электрическая схема соединения тензорезисторов с усилителем и регистрирующей аппаратурой приведена на рис. 1.

Подключение датчиков, наклеенных на исследуемый валопровод, непосредственно к тензометрической аппаратуре производили с помощью специального токосъемного устройства (рис.

2), которое изготавливали следующим образом. В непосредственной близости с наклеенным датчи ком поверхность вала 1 покрывали изоляционным материалом 4, в качест ве которого в опытах использовали ленту шириной 200 мм, вырезанную из обычного ватмана. На поверхность ватмана накладывали изолированно друг от друга две медные ленты 3 шириной 40 мм и толщиной 0,2 мм, кон цы которых после их натяжения и тщательного обжатия, припаивали вна хлёст с последующей зачисткой места спайки. С этими лентами, в даль нейшем выполнявшими роль токоотводящих шин, соединяли с помощью удлинительных проводов и пайки выходные контакты тензорезисторов 2, наклеенных на вал. По поверхности медной ленты вал обхватывали медной проволокой 6 диаметром 1,5 мм, концы которой затем скручивали и спаива ли, образуя из этой проволоки петлю, диаметр от которой несколько больше диаметра вала. Необходимое плотное прилегание проволоки по поверхности медной ленты обеспечивали натяжением её с помощью пружины 5 – рези нового шнура, выполняющего одновременно роль изолятора.

Размеры проволочной петли подбирались такими, при которых обеспечивался постоянный контакт с токоотводящей шиной при враще нии вала. Это достигалось при угле обхвата вала проволокой, составляю щем приблизительно 2200. После натяжения к проволоке припаивались концы коммутирующих проводов, передающих электрические сигналы от тензорезисторов регистрирующей аппаратуре.

Р К БПО О у БПУ Рис. 1. Электрическая схема подключения тензометрической аппаратуры:

БПО – блок питания осциллографа;

БПУ – блок питания усилителя;

У – усилитель;

О – осциллограф;

Р – рабочий датчик;

К – компенсационный датчик 1 Блок 6 питания усилителя Усилитель Блок питания ТА- осцилло графа Осциллограф Н-О 7 Рис. 2. Токосъёмное устройство:

1 – гребной вал;

2 – тензорезистор;

3 – медная лента;

4 – изоляционная ткань;

5 – пружина;

6 – медная проволока;

7 – компенсационный датчик;

8 – стальная пластина Для тарировки аппаратуры по напряжениям использовали плоский образец 8, изготовленный из Ст.3, на который наклеивали тензорезистор, обладающий теми же электрическими характеристиками, что и тензорези сторы на валопроводах. В качестве компенсационного использовали дат чик, подобный наклеенному на стальную пластинку. Подготовленный об разец устанавливали в захватах разрывной машины Р-5 и подключали к тензометрической аппаратуре (рис. 3), после чего нагружали начальным растягивающим усилием Р0 = 5 кН. Луч гальванометра, подключенного че рез усилитель к датчику испытуемого образца, устанавливали на нулевое деление масштабной линейки осциллографа. Затем образец нагружали до конечной нагрузки Р1 = 15 кН, а по масштабной линейке фиксировали со ответствующее смещение «n» луча гальванометра от нулевого положения.

Для получения более надежных результатов такое нагружение об разца указанными усилиями и снятие отсчетов по гальванометрам произ водили трижды. По этим измерениям устанавливали величину среднего смещения nср луча гальванометра:

n1 + n2 + n, nср = (1) где n1, n2, n3 – смещение луча гальванометра от нулевого положения соот ветственно при первом, втором и третьем нагружениях.

Тарировочный коэффициент n масштабной линейки осциллографа вычисляли по формул ( P1 P ), (2) n= ncp А где А – площадь поперечного сечения образца, мм2.

Величины нормальных напряжений u от изгиба согласно записям осциллограмм определяли по формуле К max K min n, u = (3) где Кmax и Кmin – максимальное и минимальное отклонения от нулевого (начального) положения луча гальванометра. При выполнении исследований регистрация сигналов от тензорезисторов с записью на фотоплёнку осцилло графа производилась при скорости вращения вала 40, 120 и 180 об/мин. Ре зультаты расшифровки осциллограмм напряжений приведены в табл. 1 и 2.

Таблица Напряжения, зарегистрированные при исследовании валопровода АПП «Бригадир Ришко»

Число оборотов Напряжение от изгиба валов, МПа гребного вала, об/мин Гребной вал Промежуточный вал 0 57 40 58 120 58 180 59 Таблица Напряжения, зарегистрированные при исследовании валопровода АПП «Босфор Восточный»

Число Напряжение от изгиба вала, МПа оборотов гребного вала, Гребной вал Промежуточный вал об/мин 0 32 - 40 33 - 120 33 - 180 35 - Согласно полученным данным можно сделать несколько важных за ключений. Так, в верхних точках поперечного сечения валопровода АПП «Бригадир Ришко» на участке между носовым торцом дейдвудного под шипника и второй промежуточной опорой возникают только растягиваю щие нормальные напряжения. Наибольшие напряжения, зарегистрирован ные в исследуемом сечении, оказались практически равными напряжени ям, соответствующим изгибающему моменту от собственного веса винта и гребного вала в случае опирания валопровода лишь на промежуточные опоры. По-видимому, такой результат можно объяснить только значи тельной выработкой в капроновых втулках дейдвудного подшипника, вследствие чего гребной вал практически не опирается на них в дейдвуд ном подшипнике.

У валопровода АПП «Босфор Восточный» в верхних точках попе речного сечения гребного вала зарегистрированы растягивающие напря жения, а в поперечном сечении промежуточного вала – сжимающие. Из этого следует, что на участке, расположенном между гребным винтом и первой промежуточной опорой, изогнутая ось вала представляет собой плоскую кривую выпуклостью вверх, а на участке промежуточного вала – выпуклостью вниз. На рис. 3, а показано положение изогнутой оси вало провода, соответствующее экспериментальным данным, а на рис. 3, б – положение изогнутой оси, установленное согласно традиционной схеме расчёта, предусматривающей замену дейдвудного подшипника двумя то чечными опорами.

Дейдвудный подшипник а) б) Рис. 3. Деформированное состояние судового валопровода АПП «Босфор Восточный»:

а – по данным эксперимента;

б – согласно «классической» схеме расчёта Выводы Проведенные натурные исследования деформированного состояния судовых валопроводов на автопассажирских паромах «Босфор Восточ ный» и «Бригадир Ришко» показали, что напряжения в реальном валопро воде и установленные расчётным путём при использовании традиционной схемы расчёта могут существенно отличаться не только по величине, но и по знаку. Это свидетельствует о необходимости проявления осторожности при выборе расчётной схемы валопровода. Оценка напряжённо-дефор мированного состояния будет более достоверной, если в расчётной схеме дейдвудный участок вала рассматривается опирающимся не на две точеч ные опоры, а на упругое основание.

УДК 622. А. В. Жуков, А. Н. Тюрин ОРГАНИЗАЦИОННО–ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ ОСНАЩЕНИЕ МОРСКОГО ГОРНО-ОБОГАТИТЕЛЬНОГО КОМПЛЕКСА ДЛЯ ПРОМЫШЛЕННОГО ОСВОЕНИЯ ТИТАН И ЖЕЛЕЗОСОДЕРЖАЩИХ РУДНЫХ ПЕСКОВ МЕСТОРОЖДЕНИЙ КОНТИНЕНТАЛЬНОГО ШЕЛЬФА На континентальном шельфе дальневосточных морей России про мышленный интерес представляют и наиболее глубоко геологически изу чены титан- и железосодержащие рудные пески, состоящие из титаномаг нетита, ильменита, магнетита, сфена, пятиокиси ванадия и других рудных минералов. Перспективные провинции рудного минерального сырья на ходятся на Курильских островах, Камчатке, западном побережье Татар ского пролива в Хабаровском крае и Приморском крае. Разведанные запа сы и прогнозные ресурсы рудного минерального сырья на побережье и шельфе дальневосточных морей составляют более 800 млн тонн. Совре менные методы обогащения позволяют получить высококачественные концентраты вышеперечисленных минералов, объем которых составляет от 8 до 15 % рудной массы песков или от 100 до 150 млн т концентратов.

Разработанные в ДВГТУ экологически безопасные инновационные технологии и технические средства, защищенные патентами России, по зволяют моделировать и проектировать альтернативные варианты техно логических схем добычи и обогащения минерального сырья, обосновы вать технические и технологические характеристики отдельных модулей и техническое оснащение морского горно-обогатительного комплекса (ГОКа).

В проектах морских ГОКов планируется использование добычного судна, оснащенного различными добычными, обогатительными и транспортны ми модулями, в конструкциях которых использованы электрофизические, электромагнитные и магнитные принципы, а также принципы гравитаци онной и магнитной сепарации, гидравлического и пневматического транс портирования и др.

В статье рассматриваются проекты морских добычных и обогати тельных комплексов для опытно-промышленного освоения Проточного ильменитового месторождения (Приморский край) с производственной мощностью предприятия 200–250 тыс. т горной массы в год и с получением 20–25 тыс. т товарных концентратов магнетита, ильменита и сфена, а так же титаномагнетита. На следующем этапе промышленного освоения твер дых минеральных ресурсов месторождений континентального шельфа предусматривается составление технико-экономического обоснования це лесообразности промышленной эксплуатации Ручарского титаномагнети тового месторождения (Южные Курилы и Сахалинская область). В техно логических схемах добычи минерального сырья на Ручарском месторож дении планируется применение новых опытно-промышленных конструк ций и модулей добычного и обогатительного оборудования.

Изучение титаномагнетитовых россыпей на побережье дальнево сточных морей ведется с начала 50-х годов XX столетия. Здесь выявлен ряд россыпей и россыпных проявлений титаномагнетита, части из кото рых дана промышленная оценка. В первую очередь это Халактырское (на юго-восточном побережье Камчатки) и Ручарское (о. Итуруп) месторож дения. Выявлены россыпные проявления Озерновское (на юго-западном побережье Камчатки), Хасанское (в Южном Приморье), а также в запад ной части Татарского пролива.

Следует учитывать, что изученные и оцененные в настоящее время россыпи титаномагнетита, в том числе имеющие промышленное значение, локализованы в сравнительно узкой полосе побережья в отложениях пля жа, береговых валов и низких морских террас (табл. 1).

Таблица Разведанные запасы и прогнозные ресурсы россыпей титаномагнетита на побережье дальневосточных морей Месторождения и россыпные проявления Категории Запасы Рудного минерального сырья оценки и ресурсы, млн т Халактырское В + С1 78, Ручарское С1 + С2 14, Озерновское С1 0, Проточное Р3 10, Западное побережье Татарского пролива Р3 1, Всего разведано 104, Исследователи, проводившие изучение титаномагнетитовых россы пей, указывают на возможное увеличение запасов полезного компонента при проведении геолого-разведочных работ на суше и на прилегающих участках шельфа (табл. 2).

Таблица Вероятный прирост прогнозных ресурсов титаномагнетита Вероятный прирост ресурсов, Месторождения и россыпные проявления млн т рудного минерального сырья На пляже На побережья шельфе Халактырское 25–30 50– Ручарское 1–2 150– Проточное 1– Западное побережье Татарского пролива 3–4 50– Всего разведано 30–38 250– Наиболее перспективные увеличения запасов титаномагнетита свя заны с шельфом (табл. 1 и 2). В настоящее время область шельфа, и в пер вую очередь участки, пространственно сопряженные с побережьем, где локализованы известные россыпи и россыпные проявления титаномагне тита, остается наименее изученной в геологическом отношении.

В связи с этим проблема планомерного и целенаправленного геоло гического изучения шельфа с целью выяснения перспективности россып ной металлоносности и выявления промышленных прибрежно-морских россыпей титаномагнетита является актуальной и требует своего решения путем постановки геолого-разведочных работ, основными условиями ко торых должны быть их планомерность и целенаправленность, базирую щиеся на объективной оценке всего комплекса геологических факторов формирования титаномагнетитовых россыпей на шельфе: металлогениче ского, лито- и гидродинамического, геоморфологического, тектоническо го и неотектонического, литолого-фациального, стратиграфического и др.

Другим важным требованием к этим работам является комплекс ность изучения минеральных ресурсов шельфа, позволяющая получить всестороннюю оценку с учетом возможностей извлечения минералов ред коземельной группы и благородных металлов, использования вмещающих титаномагнетитовые россыпи рыхлых отложений в качестве строительных материалов.

Анализ имеющихся данных позволяет предварительно оценить пер спективность и определить очередность проведения геолого-разведочных работ на выделяемых для изучения площадях. Критериями перспективно сти площадей на стадии составления программы работ послужили степень геологической изученности питающих провинций, протяженность абрази руемого морем побережья, сложенного продуктивными вулканогенными образованиями, степень экономической освоенности районов, удаленность возможно выявленных месторождений от потребителя, степень развитости транспортной сети и возможность комплексного использования сырья.

Многообразие природных факторов, характеризующих морские рос сыпи в зоне шельфа, а именно генезис и геологическое строение, морфо логия и физико-механические свойства вмещающих горных пород, гидро логия районов залегания и литодинамика донных отложений, метеороло гическая обстановка и географическое положение относительно крупных промышленно развитых центров и уровень экологического состояния ак ватории на участках, где предполагается проведение работ по подводной добыче твердых полезных ископаемых, требуют создания технологий и технических средств, в которых бы в полном объеме и в максимальной сте пени учитывались вышеперечисленные и другие важные условия, напри мер ресурсоохранного и безотходного природопользования.

Промышленное освоение месторождений шельфа требует разработки новых технологических принципов, технико-экономической и экологиче ской оценки эффективности освоения россыпей титаномагнетита и ильме нита. Основными принципами при разработке технологических решений, регламентов, технических условий и проектов горно-морских предприятий являются:

- строгое соблюдение экологических требований, исключающих от рицательное влияние горно-морских добычных работ на фауну и флору акваторий;

- комплексность использования ценных компонентов титаномагне титовых концентратов, в том числе утилизация продуктов переработки (создание безотходных технологий);

- создание технологий и техники выемки и обогащения, в том числе и в придонном пространстве, с максимальным извлечением полезных ком понентов из продуктивных песков ильменитовых и титаномагнетитовых россыпей;

- разработка высокоэффективной технологии обогащения чернового концентрата до кондиций, устанавливаемых требованиями металлургиче ского передела;

- разработка и экспериментальное обоснование технологий и техни ческих средств горно-технической и биологической рекультивации рай онов дна, нарушенных горно-морскими работами;

- формирование условий, обеспечивающих максимальную технико экологическую безопасность породных отвалов и хвостохранилищ (на дне шельфа и в надводном пространстве) для размещения отходов горно добычного производства.

Применяя вышеназванные принципы к гидрологическим условиям и метеорологической обстановке в прибрежно-береговой, наиболее актив ной, зоне шельфа северных и замерзающих морей с тяжелым ледовым ре жимом, необходимо проектировать и строить плавсредства с усиленными корпусами, а горно-выемочное оборудование – повышенной прочности, учитывая низкие температуры и влажность среды.

Рассматривая вопрос о создании горно-морских добычных комплек сов с позиций оснащения их обогатительной и сортировочно-перера батывающей техникой, следует обратить внимание на то обстоятельство, что для обогащения металлосодержащих песков рудных россыпей (олова, золота, ильменита, титаномагнетита и др.) на борту судна потребуется ус танавливать специальные обогатительные машины и аппараты, обеспечи вающие высокоэффективное извлечение руды и получение концентрата только определенного металла. Если технические средства позволят осу ществлять выемку продуктивных песков различного минерального соста ва (в определенных пределах), то их обогащение на одном и том же обо рудовании обеспечить практически будет невозможно.

В зависимости от типа и физико-механических характеристик добы ваемого твердого минерального сырья, объемов и уровня обогащения, комплексности извлечения полезных компонентов структура добычного и обогатительного комплекса, технические и технологические параметры отдельных модулей могут быть различными.

Как правило, морские горно-промышленные системы состоят из сле дующих основных технологических и производственных подсистем: до бычных, обогатительных, погрузочно-транспортных, транспортных и под систем промышленной переработки твердых минеральных ресурсов. В их составе также присутствуют горно-металлургические и горно-химические организационные структуры.

Пример компоновки морского горно-обогатительного комплекса и его расположение на отрабатываемой акватории показаны на рис. 1. До бычное оборудование включает фрезерный грунтозаборный орган, ис пользуемый в комплексе с транспортирующим узлом шнекового типа, смонтированным в трубчатом кожухе и не допускающим распространения взвешенных твердых частиц в окружающей водной среде. Обогатительная установка в зависимости от конкретных условий содержит дезинтеграци онный модуль и обогатительные модули. Дезинтеграционный модуль представляет из себя грохот-дезинтегратор, обеспечивающий измельчение горной массы до заданного уровня с одновременным ее разделением на классы по крупности (например, дражная бочка). Процесс обогащения ба зируется на использовании сепараторов гравитационного и магнитного типа, что исключает необходимость применения при обогащении химиче ских веществ (флокулянтов, кислот, солей и др.) и тем самым исключает опасность выброса таких веществ в окружающую среду с хвостами обо гащения. Модули обогащения гравитационного типа (винтовые или ко нусные сепараторы) и магнитного типа (многобарабанные дисковые маг нитные сепараторы, которые при установке дисков из материалов с раз личной напряженностью магнитного поля позволяют разделять широкий спектр россыпных материалов) размещаются последовательно друг за другом, при этом каждая обогатительная линия «обслуживает» свой класс крупности горной массы. Количество обогатительных линий определяется конкретными характеристиками полезного ископаемого с учетом обеспе чения оптимального (с позиций экономики) уровня извлечения полезного компонента. «Концентратные» выходы обогатительных линий связаны с бункером-накопителем (если принята валовая выдача концентрата), а сами линии, в свою очередь, связаны перегружателями с транспортно-пере грузочным модулем. Представляется целесообразным, особенно при отра ботке поликомпонентных россыпей, чтобы готовый концентрат складиро вался в контейнеры, накапливаемые на контейнерной площадке, что по зволяет осуществлять выдачу концентрата в виде широкого диапазона продуктов. Сброс хвостов обогащения обеспечивают узлы, исключающие распространение взвешенных твердых частиц в окружающей водной сре де, выполненные в виде трубчатых кожухов, шарнирно связанных с соот ветствующими бункерами-накопителями хвостов, при этом длина кожу хов превышает глубину акватории на участке разработки, а сами кожухи снабжены механизмами подъема.

Технологические схемы отработки подводных месторождений вклю чают комплекс мероприятий по локализации наиболее мелких и наиболее подвижных твердых частиц на местах разработки, для чего при подъеме материала россыпи на борт и сбросе хвостов исключают контакт переме щаемого материала с окружающей водной средой. Выпуск хвостов осуще ствляют непосредственно на дно траншеи, остающейся после выемки ма териала россыпи, в порядке, обеспечивающем первоначальную отсыпку хвостов самой мелкой фракции с последующим её «захоронением» под хвостами более крупной и менее подвижной фракции.


В зависимости от защищенности акватории папильонирование пла воснования осуществляют с применением собственной двигательной ус тановки либо свайно-тросовым способом. Выемку материала россыпи осуществляют в следующем порядке: на дно водоема опускают грунтоза борный орган и включают его в работу с одновременной подачей вниз до выхода на плотик россыпи или выхода на уровень, заранее определенный по технико-экономическим соображениям. После этого осуществляют пе ремещение грунтозаборного органа по заданной траектории с одновре менным перемещением плавоснования вдоль оси заходки. Затем плавос нование 1 перемещают на следующую заходку, разворачивают и ведут выемку к началу первой заходки и так далее до полной отработки участка.

Грунтозаборный орган вращается и срезает фрезой 2 горную массу, кото рая посредством шнека 3 поднимается по трубчатому корпусу 5 на борт плавоснования 1. Далее горная масса попадает в дражную бочку 6, где де зинтегрируется и разделяется на несколько классов по крупности, при этом растительный мусор и галька сразу уходят в хвосты, а обогащению подвергается фракция с заданной крупностью. Если материал россыпи требует дополнительного обезвоживания и обесшламливания, в структуру ГОКа вводят соответствующий модуль, например спиральный клас сификатор, который размещают перед обогатительным модулем 7.

Рис. 1. Пример организационно-технологической компоновки морского ГОКа:

1 – плавоснование;

2 – фреза;

3 – транспортирующий шнек;

4 – консольная стрела;

5 – трубчатый корпус;

6 – дражная бочка;

7 – блоки гравитационного обогащения;

8 – блоки магнитного обогащения;

9 – желоб;

10 – «породный» выход;

11 – бункер породно-транспортного модуля;

12 – «концентрационный» выход;

13 – бункер;

14 – перегружатель;

15 – контейнеры для сбора концентрата;

16 – перегрузочный механизм;

17 – разгрузочные кожухи;

18 – сваи;

19 – тросы лебедок;

20 – дно водоема;

21 – плотик;

22 – дно траншеи;

23 – перемычки Далее горная масса подается на конусные сепараторы. Получаемый концентрат, содержащий титаномагнетит, рутил, ильменит и другие полез ные компоненты, обладающие большим удельным весом, попадает в бунке ра-накопители концентрата, а хвосты этой стадии обогащения попадают в магнитные сепараторы. Для выделения слабомагнитных минералов исполь зуют электромагнитную сепарацию. Применяя сепараторы с различной на пряженностью магнитного поля (Н), извлекают определенные минералы, имеющие соответствующие характеристики. Например, при Н = 200 кА/м в магнитную фракцию процесса сепарации будет извлекаться хромит, при Н = 380 кА/м – ильменит, при Н = 1280 кА/м – рутил и т.д. При необходи мости выделения циркона и сфена будет использоваться операция электри ческой сепарации.

Концентрат, прошедший блоки магнитного обогащения, попадает в бункеры-накопители 13. В зависимости от принятой схемы формирования массы чернового концентрата разгрузка блоков гравитационного и маг нитного обогащения идет в одни и те же или разные бункеры-накопители.

В первом случае происходит перемешивание магнитной и немагнитной фракций полезных компонентов;

во втором – магнитная и немагнитная фракция не перемешиваются друг с другом.

Хвосты блоков магнитного обогащения, накапливающегося в бунке рах – накопителях хвостов, сбрасывают непосредственно на дно траншеи, образованной работой грунтозаборного органа 2. Для этого свободные концы разгрузочных кожухов 17 опускают вниз в траншею 22. Таким обра зом они оказываются расположенными ниже уровня дна водоема 20. В зоне работы грунтозаборного органа 2 на дне водоема 20 остается выемка (траншея) 22, ширина которой поверху определяется углом естественного относа материала, слагающего её борта. Плавоснование 1 перемещают та ким образом, чтобы кожухи 17 в процессе прохода добычной установки по заходке не «выходили» из траншеи 22. Отсыпку хвостов в траншею ве дут при выпускном конце кожуха 17, опущенном в траншею таким обра зом, чтобы непосредственно на дно траншеи 22 отсыпать мелкую фрак цию, а на участок, занятый мелкой фракцией, отсыпать более крупную, которая образует покрытие, исключающее существенный размыв мелкой фракции и, следовательно, замутнение водоема придонными течениями или волнением.

В октябре 2004 г. совместно с сотрудниками Приморгеолкома нами была организована геологическая экспедиция на юг Приморского края, в Хасанский район, на место рудопроявления Проточное. Изучением этого района в 1970 г. занималось Приморское геологическое управление под руководством главного геолога морской партии Л. Б. Хершберга. Это ру допроявление представлено в виде россыпи, имеющей линейно вытяну тую форму рельефа – косу длиной порядка 10 км с наложенными в тыло вой части береговыми валами и широким песчаным пляжем. Основная часть месторождения порядка 80 % располагается на суше, остальная – в волноприбойной зоне шельфа. Распределение минералов неоднородно по простиранию и по глубине россыпи. В некоторых местах в разрезе рос сыпь представлена в виде сплошных слоев магнетита и ильменита, чере дующихся с менее обогащенными песками. Основываясь на данных При моргеолкома 1970 г. и результатах проведенной нами в 2004 г. геологиче ской экспедиции, можно дать укрупненную оценку кондиционных запасов месторождения (табл. 3).

С учетом объема поискового бурения и магниторазведки, проведен ных в начале 1971 г. в пределах аллювиально-морской равнины, перспек тивы участка могут быть значительно расширены. Только в пределах су ши запасы титан- и железосодержащих песков могут составлять не менее 100 млн м3 со средним содержанием ильменита 2–3 % и магнетита 3–4 %.

Таблица Укрупненные кондиции месторождения Проточного № п/п Наименование показателя Параметр Длина россыпи 1 10 000 м Средняя ширина 2 300 м 3 020 000 м Площадь Средняя мощность месторождения 4 6,94 м 20 958 800 м Запасы горной массы Среднее содержание ильменита 6 1,7 % Среднее содержание магнетита 7 2,16 % Среднее содержание циркона 8 0,02 % Запасы ильменита 9 0,9 млн т Запасы магнетита 10 1,14 млн т Запасы циркона 11 10 тыс т Отобранные в ходе экспедиции пробы были исследованы на обога тимость, в частности электромагнитным способом. В табл. 4 представлены результаты магнитного обогащения проб, отобранных на наиболее бога тых участках месторождения.

В настоящий момент ведутся работы по изучению режимных пара метров обогащения более представительной пробы, полученной в резуль тате усреднения проб, отобранных на различных участках месторождения.

Эти работы позволят более точно судить о способах и технологиях даль нейшего промышленного освоения месторождения.

Диаграммы извлечения минералов в концентраты представлены на рис. 2. На основании диаграмм можно судить о качестве применяемой тех нологии обогащения песков. Как видно из диаграмм, при получении концен трата магнетита в хвосты магнитной сепарации уходит порядка 5 % магне тита. При получении ильменитового концентрата аналогичный показатель равняется 4 %. Процент извлечения минералов в концентраты можно повы сить с применением в схеме обогащения оборудования, использующего принципы гравитационной сепарации и разделения минералов на основе различной электрической проводимости (электрические сепараторы).

Таблица Результаты магнитного обогащения песков месторождения Проточного Магнетит, %: Ильменит, %:

Продукты обогащения содержание извлечение содержание извлечение Магнетитовый 98 94,26 1 1, концентрат Ильменитовый 0,5 0,35 71 94, концентрат Хвосты магнитной 0,2 5,39 0,2 3, сепарации Итого: - 100 - Из табл. 4 видно, что качество ильменитового концентрата недоста точно высокое для дальнейшей промышленной переработки. Согласно требованиям ТУ 48-4-236-72, предъявляемым к ильменитовым концентра там, содержание минерала должно быть не менее 96,5 % с присутствием двуокиси титана не менее 50 %.

В 1975 г. Институтом химии совместно с Геологическим институтом ДВО РАН была выполнена большая научная работа по разработке и выда че рекомендаций промышленного использования месторождений, выяв ленных на основе изучения минералого-химического состава и технологи ческих свойств титаномагнетитовых и золотоносных прибрежно-морских россыпей акватории дальневосточных морей. По результатам выполнен ных исследований была предложена технологическая схема, позволяющая получать ильменитовый концентрат с максимальным содержанием дву окиси титана – 42,7 %, что не соответствует требованиям ТУ 48-4-236-72, предъявляемым к промышленным концентратам.

В настоящий момент ведутся исследования процессов обогащения песков месторождения с получением концентратов, отвечающих требова ниям ТУ 48-4-236-72.

В 2006 г. был проведен эксперимент [7] с целью определения ре жимных параметров устройства выемки магнитной фракции в условиях месторождения Проточного. На рис. 3 представлены графики зависимо стей показателей извлечения – и содержания – как функций режима для магнетита и ильменита. Анализ зависимостей показал, что наиболее эффективным режимом разработки магнетит-ильменитового месторождения Проточного является режим № 144, при котором магнитный поток, созда ваемый устройством магнитной выемки, Ф = 3600 Вб, число итераций (погружение / извлечение устройства магнитной выемки в россыпь) n = 7, извлечение магнетита и ильменита составляет 99 %. Общее содержание магнитной фракции (магнетит + ильменит) составляет 32 %, в т.ч. магне тита – 23 %, ильменита – 9 %.

Диаграмма изв лечения ильменита Магнетитовый концентрат Хвосты магнитной 1,96% сепарации 3,81% Ильменитовый концентрат 94,23% Диаграмма извлечения магнетита Хвосты магнитной сепарации 5,39% Ильменитовый концентрат 0,35% Магнетитовый концентрат 94,26% Рис. 2. Диаграммы извлечения минералов в концентраты Используя полученные зависимости показателей и как функций режима для магнетита и ильменита (рис. 3), можно выбрать наиболее под ходящий с технологической и экономической точек зрения режим отра ботки рассматриваемого месторождения.


Показатели, для ильменита в зависимости от режима Содержание и извлечение, и 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 № режима содержание ильменита, % извлечение ильменита, % Показатели, для магнетита в зависимости от режима Содержание и извлечение, и 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 № режима содержание магнетита, % извлечение магнетита, % Рис. 3. Сравнительные зависимости показателей и как функций режима для магнетита и ильменита Заключение Создаваемые экологически безопасные способы, технологии и тех нические средства в зависимости от горно-геологических и горно-техни ческих характеристик разрабатываемого месторождения позволяют с сис темных позиций моделировать альтернативные варианты схем добычи и обогащения минерального сырья, обосновывать технологические и техни ческие характеристики отдельных модулей и техническое оснащение ГОКа.

Основной целью создания морского ГОКа модульного типа является до быча и обогащение в первую очередь титаномагнетитовых и ильменито вых рудных песков, получение коллективных концентратов и доставка их к месту базирования стационарных или передвижных обогатительных ус тановок;

получение товарных концентратов титаномагнетита, ильменита, магнетита, циркона и др.

Для Проточного ильменитового месторождения в проекте рассмат риваются следующие технологические схемы добычи и обогащения тита номагнетитовых и ильменитовых песков:

1. Для разработки сухопутной части месторождения целесообразно использование селективной отработки наиболее богатых участков место рождения с применением мобильных обогатительных установок модуль ного типа. Данная технология позволяет снизить затраты на хвостовое хо зяйство, рекреацию и мелиорацию и повысить уровень экологической безо пасности разработки месторождения.

2. Для разработки волно-прибойной и шельфовой частей месторож дения планируется использование морских горно-обогатительных ком плексов (МГОК) катамаранного типа, позволяющих вести разработку ме сторождений на глубине до 50 м с получением коллективного концентрата на борту МГОКа.

Применительно к Ручарскому титаномагнетитовому месторождению необходимо отметить следующие отличия по предлагаемой технологии добычи:

1. Согласно разработанному нами кадастру основные запасы Ручар ского месторождения приходятся на волно-прибойную (глубина до 20 м) и шельфовую (глубина до 50 м) зоны. Согласно этому для разработки ме сторождения целесообразно применение МГОКов.

2. Согласно геологической оценке Ручарского месторождения основ ные запасы представлены в виде титаномагнетита. Соответственно, в техно логических схемах добычи и обогащения песков данного месторождения нужно ориентироваться на получение магнетитового и ильменитового кон центратов, что, в свою очередь, скажется на техническом оснащении мор ских горно-обогатительных комплексов.

Библиографический список 1. Zhukov A.V., Lutsenko V.T. The Main Principles and Parameters of the project of Marine Dressing Complex for the Industrial Development of the Continental Shelf Deposits // Proceeding of the Ninth (1999) International Off shore and Polar Engineering Conference. – Brest, 1999.

2. Жуков А.В. Организация конкурентоспособных предприятий и фирм для комплексного промышленного освоения твердых минеральных ресурсов шельфа дальневосточных морей // Организационно-экономические проблемы становления конкурентоспособного производства: Междуна род. науч.-техн. конф. – Воронеж, 1999.

3. Zhukov A.V., Zvonarev M.I. Organization of Marine Mining System for the Exploitation of Solid Mineral Raw Materials of the Continental Shelf De posits // The Second International Symposium on Mining Technology. Septem ber, 20–22, 2001. – Jixi, 2001.

4. Zhukov Anatoliy V., Zvonarev Michail I., Tyurin Alexander N. Techno logical structures of marine dressing complex for the exploitation of solid min eral raw materials of the continental shelf deposits // Journal of aomori public college. – 2004. – Vol. 9. № 2.

5. Отчет о поисково-рекогносцировочной оценке прибрежно-морских россыпей золота, касситерита, титаномагнетита и редкоземельных мине ралов в Южном Приморье за 1970–71 г. Главный геолог морской партии Л.Б. Хершберг. – Владивосток: Прим. геол. упр., 1971.

6. Разработка и выдача рекомендаций промышленного использова ния месторождений, выявленных на основе изучения минералого-хими ческого состава и технологических свойств, титаномагнетитовых и золото носных прибрежно-морских россыпей акватории дальневосточных морей:

Отчет по гос. теме. № гос. рег. РОО8288 22.02.73 г. / Науч. рук. М.И. Ефи мова, М.Я. Ямпольская. – Владивосток: АН СССР, ДВНЦ, ДВГИ, Ин-т хи мии, 1975.

7. Тюрин А.Н. Обоснование технологических параметров добычи и обогащения титан- и железосодержащих рудных песков месторождений континентального шельфа: Дис… канд. техн. наук. – Владивосток, 2006.

УДК 621.431.74-729. Г.П. Кича, Н.Н. Таращан, А.В. Голенищев КОМБИНИРОВАННАЯ ОЧИСТКА МОТОРНОГО МАСЛА В СУДОВЫХ ТРОНКОВЫХ ДИЗЕЛЯХ: НОВЫЕ ПРИНЦИПЫ И СХЕМЫ ОЧИСТКИ, РЕЗУЛЬТАТЫ ИСПЫТАНИЙ Практика эксплуатации дизелей последнего поколения с высоким наддувом на низкосортных топливах показала, что без эффективной очи стки моторного масла (ММ), которое интенсивно загрязняется и стареет, обеспечить прогрессивные ресурсные и экономические показатели этих двигателей невозможно.

Разработка комбинированных систем тонкой очистки масла (КСТОМ) высокой эффективности велась на основе моделирования схем и агрегатов смазочной системы (СС) дизеля с использованием результатов исследова ний МГУ имени адм. Г.И. Невельского [1, 2]. Рассчитывались различные схемы маслоочистки. Причем оптимизация их состава осуществлялась выбором маслоочистителей (МО) разного принципа действия, что позво лило рационально сочетать и использовать достоинства и преимущества каждого из них. Проектирование МО велось с учетом назначения, требо ваний к их технико-эксплуатационным показателям, тонкости и избира тельности отсева нерастворимых загрязнений, исходя из особенностей и форсировки дизеля и применяемых горючесмазочных материалов.

Сравнение эффективности полнопоточного фильтрования и центри фугирования ММ дизелей по наиболее важным показателям (рис. 1) по зволило заключить, что глубина очистки масла от общих, а особенно зольных, нерастворимых продуктов (НРП) центрифугированием намного выше, чем фильтрованием [1]. На это указывает превосходство центро бежного очистителя (ЦО) над фильтрами по средней концентрации нерас творимых загрязнений в масле в 1,5–2,6 раза. Низкий уровень общих c x и зольных c xз загрязнений вызван более высокой (в 6–12 раз) интенсивно стью очистки ММ центрифугированием по сравнению с фильтрованием.

По тонкости отсева н сравниваемые МО с разными принципами действия равноценны. Преимущество фильтра тонкой очистки масла, полнопоточного (ФТОМп) над маслоочистителем центробежным, с на ружным реактивным приводом и напорным сливом (МЦН-НС) огромно в надежности защиты N пар трения ДВС от попадания крупных, особенно опасных, частиц механических примесей. В период пуска двигателя очень низок показатель Nп у центрифуг (рис. 1). Это вызвано более сильным влиянием вязкости ММ на отфуговывание нерастворимых примесей по сравнению с их отфильтровыванием. Кроме того, на раскрутку ротора центрифуги необходимо время (2–3 мин), в течение которого во внутрен нюю СС двигателя поступает неочищенное масло. Фактор разделения при этом у центрифуги низок, так как частота вращения ее ротора с повыше нием вязкости масла резко падает.

На номинальных температурных (системы смазки) и скоростных (двигатели) режимах у сравниваемых МО номинальная тонкость отсева н отличается незначительно. В этих условиях фильтр всего лишь на 12–16 % превосходит центрифугу. Следовательно, и надежность защиты пар тре ния двигателя от крупных частиц в этом случае одинакова как при приме нении первого, так и второго МО.

Скорость удаления присадок ап из масла при фильтровании обычно на 15–22 % ниже, чем при центрифугировании. Интенсивность старения масла ас при использовании центрифуг с напорным сливом (полнопоточных) типа МЦН-НС в 1,3–1,5 раза ниже, чем при очистке его ФТОМП. Это обуслов лено более эффективным удалением из масла продуктов изнашивания де талей дизеля и разложения присадок, являющихся катализаторами окисле ния, что подтверждает сравнение МО по показателю c xз (рис. 1).

Назначение и Форсировка и ра- Режимы Параметры Количество условия эксплуа- бочие параметры работы дизеля системы смазки топлива и масла тации ДВС дизеля Надежность Старение масла Трудоемкость Интенсивность, тонкость и глубина защиты пар и удаление обслуживания и очистки масла трения ДВС присадок расходы на ФЭ Tр Рфэ N aс сx схз Nп aп Q н Пi, % ФТОМП МЦН-НС Оптимальный маслоочиститель Скорость Нагаро- и лакооб- Срок Угар масла изнашивания разование службы и расход деталей ДВС в дизеле масла топлива Ресурсные Надежность Экономичность Трудоемкость обслужи показатели вания ДВС и эксплуата работы дизеля дизеля дизеля ционные расходы Рис. 1. Сравнение эффективности очистки ММ полнопоточным фильтрованием и центрифугированием Несколько проигрывают МЦН-НС фильтру по трудоемкости обслу живания Тр, так как удалять из ротора отложения приходится намного чаще, чем осуществлять замену фильтровальных элементов (ФЭ). К тому же операция замены элемента менее трудоемка, чем чистка ротора МЦН НС. Преимущество центрифуги состоит также в отсутствии расходов на элементы Рфэ.

Сравнение рассматриваемых очистителей по десяти показателям не позволило выявить преимущества ни одного из них. Отсюда напрашива ется вывод о необходимости такого их сочетания в комбинированных СТОМ, чтобы достоинства ФТОМП и МЦН-НС были проявлены наиболее полно, а недостатки компенсировались.

Повышение эффективности тонкой очистки ММ осуществлялось за счет совершенствования СТОМ, МО и ФЭ. Новые научно-технические решения по повышению эффективности очистки ММ в судовых тронко вых дизелях приведены на рис. 2. Разработка комбинированных СТОМ, использующих достоинства очистки масла фильтрованием и центрифуги рованием, осуществлена на основе следующих принципов:

- разграничение функций агрегатов очистки таким образом, чтобы наиболее полно реализовывались преимущества полнопоточного фильт рования для защиты пар трения двигателя от крупных абразивных частиц и центрифугирования для глубокой очистки масла от тонкодиспергиро ванных, особенно зольных, нерастворимых примесей;

- последовательно-параллельное включение агрегатов очистки в СС дизелей и оптимизация их параметров для полного использования воз можностей каждого из очистителей, что достигается уменьшением массы полнопоточно фильтруемого холодного масла и увеличением доли цен трифугируемого ММ;

- поддержание высокой интенсивности очистки масла центрифуги рованием на всех скоростных режимах работы дизеля путем автономной подачи его на очистку и раскрутку ротора, установки напорного и пере ливного клапанов.

Совершенствование ФТОМП состояло в разработке ФЭ, обеспечи вающих надежную защиту трибосопряжений ДВС от абразивного изна шивания и высокую продолжительность их работы без обслуживания. Для полнопоточных МО важно достичь длительного функционирования без открытия перепускного клапана, в том числе и на пусковых режимах с хо лодным маслом. Для реализации этой цели потребовалось улучшить гид равлические характеристики ФЭ и их грязеемкость, что достигнуто с по мощью конструктивных мероприятий (рис. 2) и формированием поровой структуры ФМ исходя из рекомендаций, обоснованных расчетом [2].

Повышение эффективности очистки ММ в тронковых дизелях Совершенствование 3 Разработка ФЭ 4 Разработка ЦО схем включения МО с улучшенными с напорным сливом 2 в СС дизеля характеристиками 1 Комбинированная Полное использование Снижение Установка очистка масла фильтро- достоинств каждого из интенсивности разделительной ванием и центрифуги- методов очистки старения ММ диафрагмы рованием Облегчение условий Увеличение сро функционирования пол ка службы ФЭ нопоточного фильтра Использование Последовательное «всплывающего»

подключение МО ротора Повышение надежности Установка напорного Использование защиты пар трения ДВС клапана на откачиваю двухконтурных СС от опасных частиц НРП щей магистрали Автономная подача масла Оптимизация потока Эффективная работа на гидропривод масла через ротор ЦО ЦО на всех скорост- ротора ных (дизеля) и темпе- Использование Применение ратурных (СС) дроссельного Конструирование ФМС, ЦОСО режимах распределителя ЦО самоочищаю с обратной связью Автоматизация Очистка промывного щегося типа процесса очистки масла ЦО Рис. 2. Новые научно-технические решения по совершенствованию очистки масла в судовых ДВС:

1 – применение подложки;

2 – рифление ФМ, выдавливание дистанционных выступов;

3 – оптимизация параметров фильтровальной шторы;

4 – применение ФМ с однородной поровой структурой;

5 – пропитка ФМ составами, снижающими осмоление и адсорбцию присадок;

6 – использование регенерируемых ФМ На ЦО возлагалась задача глубокой очистки ММ от продуктов, ин тенсифицирующих старение масла и срабатывание присадок. Для этой це ли необходимо повышение эффективности очистки ММ от мелкодисперс ных нерастворимых примесей. При этом желательно такое подключение их в СС, чтобы максимально облегчить работу ФТОМП, снижая «грязе вую» нагрузку на них. Мероприятия по повышению эффективности ЦО состоят в увеличении фактора разделения, что достигается улучшением их конструкции и схемы подключения (рис. 3).

12 5 6 7 8 9 2 Рис. 3. Перспективная КСТОМ для судовых тронковых дизелей:

1 картер;

2 заборник;

3 – редукционный управляемый клапан;

4 – насос;

5 – предохранительный клапан;

6 – фильтр;

7 – напорный золотник с обратным клапаном;

8 – центрифуга с напорным сливом;

9 – трехходовой кран;

10 – вспомогательный насос;

11 – перепускной клапан;

12 – холодильник;

13 – распределительная магистраль Схема включения МО в СС дизеля с мокрым картером, в которой реализованы изложенные ранее принципы очистки масла, имеет следую щую особенность. В ней главный и вспомогательный контуры очистки гидравлически связаны через напорный золотник с обратным клапаном.

В пары трения двигателя (маслораспределитель 13) масло подается основ ным масляным насосом 4 через полнопоточный фильтр 6, где оно очища ется с тонкостью отсева 20–45 мкм. Дроссельный распределитель 3 за счет управляемого воздействия автоматически поддерживает постоянное дав ление масла перед потребителями при любой температуре масла в СС без перепуска его мимо ФЭ через предохранительный клапан 5 фильтра.

Вспомогательным насосом 10 масло через центрифугу 8 с напорным сливом и золотник 7 подается в главный контур циркуляции. Напорный золотник отрегулирован так, чтобы поддерживать давление перед цен трифугой 0,7–0,8 МПа, при котором эффективность ЦО наибольшая. При таком давлении перед соплами ротора фактор разделения центрифуги превышает 2000. Когда подача масла агрегатом 10 выше пропускной спо собности центрифуги, излишки его поступают на всасывание насоса через перепускной клапан 11. Для чистки ротора на работающем двигателе ЦО отключается от основного контура СС трехходовым краном 9. При этом из-за наличия обратного клапана в золотнике 7 масло в центрифугу от на соса 3 не поступает.

Подача на фильтр предварительно центрифугируемого масла увели чивает продолжительность работы ФЭ без закупорки пор. Перераспреде ление «грязевой» нагрузки между центрифугой и фильтром с уменьшени ем доли загрязнений, удаляемых последним, способствует росту срока службы ФЭ. Функции агрегатов очистки в КСТОМ разграничены так, что для защиты пар трения двигателя от наиболее опасных крупных частиц загрязнений используются преимущества полнопоточного фильтрования, а для глубокой очистки от катализаторов окисления (тонкодисперсных аб разивных, особенно зольных, нерастворимых примесей) – достоинства центрифугирования.

Доля центрифугируемого масла зависит от массогабаритных разме ров ЦО, прокачки масла через дизель и подачи вспомогательного насоса.

Увеличение ее благоприятно сказывается на сроке службы ФЭ. Обычно в судовых ДВС отношение центрифугируемого масла к фильтруемому ус танавливается в пределах 0,2–0,8. Чем интенсивнее поступление в масло НРП и больше в них крупных частиц, тем выше должна быть доля цен трифугированного масла.

Перепускной клапан, расположенный на центрифуге (на схеме он не показан), позволяет установить оптимальную подачу масла в центрифугу, при которой скорость удаления из масла нерастворимых загрязнений бу дет максимальной. При последовательной схеме подключения ЦО и фильтра имеется режим центрифугирования, создающий самые благопри ятные условия для функционирования фильтра.

Химмотологию КСТОМ оценивали на моторных стендах и в экс плуатации на судах Дальневосточного бассейна [1]. Испытания вели по ОСТ 24.060.09-89 на дизелях с высоким наддувом ДД112 (6ЧСПН18/22).

Исследовали влияние на старение масла и состояние дизеля КСТОМ, включающей полнопоточный фильтр тонкой очистки масла и МЦН-5НС с напорным сливом. В качестве базы сравнения использовали результаты моторных испытаний в этом же дизеле масла М-10Г2(цс) при его очистке ФТОМП.

Преимущество комбинированной очистки ММ над полнопоточным фильтрованием выразилось в более низкой концентрации НРП (таблица).

Так, в дизеле 6ЧСПН18/22 после 2,5 тыс.ч работы с КСТОМ в ММ содер жалось не более 0,2 % общих и 2 % зольных нерастворимых примесей.

При очистке масла ФТОМП за рассматриваемый период работы сх и схз соответственно выше: 2,5 % и 0,34 %. Коллоидное загрязнение (КЗ) масла, определяемое фотометрическим методом, показало преимущество КСТОМ над ФТОМП в среднем на 20 % (рис. 4).

Таблица Моторная эффективность маслоочистителей дизеля 6ЧН18/ Показатель ФТОМП КМОК Интенсивность очистки масла от НРП, г/ч:

12 ±2 250 ± общих 6 ±1 320 ± зольных Интенсивность старения масла, % 100 1600 ±100 2300 ± Срок службы ФЭ, тыс. ч Изнашивание деталей дизеля:

4,3 ±0,2 2,7 ±0, поршневых колец, г/1000 ч 13,5 ±1,2 7,3 ±2, цилиндровых втулок, мкм/1000 ч 163 ±14 108 ± вкладышей подшипников, мг/1000 ч 8,9 ±1,1 6,3 ±0, шатунных шеек КВ, мкм/1000 ч 8,4 ±0,9 5,8 ±0, Нагаро- и лакообразование на поршнях, балл Более интенсивное удаление из масла НРП комбинированным мас лоочистительным комплексом тормозит его окисление и срабатывание присадок. При работе СС с ФМП-2 массовая доля присадок П в ММ в конце этапа испытаний составляла 18 % концентрации их в свежем масле, при комбинированной очистке ФМП-2М и МЦН-5НС – 34 % (рис. 4).

Степень окисления СО масла М-10Г2(цс) на базовом этапе (ФТОМП) не стабилизировалась, и к 2 тыс. ч работы концентрация карбонилсодер жащих соединений равнялась 7,6 %. При использовании КСТОМ за этот же период концентрация продуктов группы – С = О в масле достигала уровня 6,3 %, т.е. степень окисления ММ была в 1,2 раза ниже.

Смолообразование происходило более интенсивно при очистке мас ла ФТОМП. В промежутке 0,6–2 тыс. ч работы массовая доля смол См со ставляла 10,5–12,8 %. В этот же период при дополнительном центрифуги ровании масла показатель См находился в пределах 7–9 %. Хроматогра фический анализ масла подтвердил деструкцию даже таких стойких угле водородов, как ароматические соединения, что объясняется высокой фор сировкой дизеля ДД112. Усиленная деструкция углеводородов на базовом этапе вызывается расщеплением ароматиков вследствие реакций замеще ния, которые интенсивнее протекают в присутствии окислов металлов.

Последних в масляной пленке на зеркале цилиндра в высокотемператур ной зоне ЦПГ при очистке ММ фильтрованием было больше.

КЗ, % 2, 1, Смолообразование СО, См, % 1,0 Степень окисления 0,5 0 ФМП-2М и МЦН-5НС;



Pages:     | 1 |   ...   | 2 | 3 || 5 | 6 |   ...   | 7 |
 





 
© 2013 www.libed.ru - «Бесплатная библиотека научно-практических конференций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.