Wartsila-Sulzer RTA96-C — самый мощный и большой дизельный двигатель
Судоходные компании во всём мире всё чаще заказывают на верфях Супертанкеры и Контейнеровозы. Это бурно развивающийся сектор судостроительного рынка. Этим судам требуется всё более и более совершенная начинка, в том числе судовые двигатели. И именно для таких судов на дизеле строительных заводах в Финляндии строят самые большие в мире единичные судовые ДВС мощностью около 100 тыс кВт.
Компания Wartsila — один из мировых лидеров в области судовых дизелей большой единичной мощности. С 1990-х годов она разработала линейку судовых двигателей Wartsila — Sulzer — RTA96-C. Это двухтактные судовые дизели. Линейку — это потому, что судовладелец может заказать такой судовой двигатель в исполнении от 6 до 14 цилиндров. Конструктивно эти судовые дизеля очень похожи.
Диаметр цилиндра этого судового двигателя 960 мм, ход поршня — 2,5 метра! Рабочий объём цилиндра дизеля составляет 1820 литров. О других характеристиках — чуть позже.
Пока скажем, что порядка сотни таких судовых дизелей в 8, 9, 10, 11 и 12-цилиндровом исполнении было установлено на суда — контейнеровозы.
Судно вместимостью по 8 — 10 тысяч тонн, движимые единственным таким судовым дизель генератором, спокойно развивают 25 узлов (более 46 километров в час).
Первый судовой двигатель серии Wartsila — Sulzer — RTA96-C (11-ти цилиндровый дизель) появился в 1997 году. Его изготовила — японская компания Diesel United. А в 2002 году финские конструктора объявили о доступности 14-цилиндрового судового дизеля Wartsila — Sulzer.
Вот теперь о её рекордах подробнее. Wartsila (Вяртсиля) — Sulzer (Зульцер) — RTA96-C достигает 108 тысяч 920 лошадиных сил. Рабочий объём этого судового дизель генератора составляет 25 тысяч 480 литров. Литровая мощность дизеля необычайно низка — примерно 4,3 «лошади» на литр.
Скажете, вот уж странность, ведь в современных автомобильных турбированных дизелях инженеры научились «снимать» с литра более 100 лошадиных сил.
Однако относительно-низкая мощность при столь – гигантских размерах выбрана не спроста. Большие судовые двигатели Wartsila – Sulzer (Зульцер) работают с достоинством, неспешно (по меркам обычных ДВС) набирая в свои гигантские «лёгкие» воздух.
Частота вращения вала при максимальной мощности у этого судового дизеля составляет всего 102 оборота в минуту (против 3-5 тысяч оборотов у легковых дизелей). Это обеспечивает хороший газообмен в дизеле (представьте, какие объёмы воздуха нужно прокачивать), сравнительно низкие скорости поршня в двигателе , а всё вместе — хороший КПД.
В режиме наименьшего удельного расхода топлива (не полная мощность) он превышает 50% (видимо, это рекорд для серийных ДВС). Да и при полной нагрузке эффективность движка не намного ниже. Удельный же расход топлива на всех режимах колеблется в районе 118-126 граммов на лошадиную силу в час; что в 1,5-2,5 раза ниже, чем у автомобильных дизелей.
Сопоставляя цифры, учтите, что эти судовые дизели работают на тяжёлом морском дизтопливе с куда более низким содержанием энергии, чем у автомобильных аналогов.
14-цилиндровый Wartsila — Sulzer (Зульцер) 14RTA96-C (таково полное наименование судового дизеля) весит 2300 тонн в сухом виде (без масла и прочих технических жидкостей). Вес коленчатого вала составила 300 тонн. Длина судовых дизелей достигает — 26,7 метра, а высота — 13,2 метра.
Из инженерных особенностей нужно отметить, что в каждом цилиндре судового дизеля устроен единственный, расположенный в центре камеры сгорания, гигантский клапан. Есть ещё три маленьких клапана (аналоги форсунок в обычных моторах) для непосредственного впрыска дизтоплива в цилиндр судового двигателя.
Этот огромный клапан — выпускной. От него выхлопные газы идут в общий коллектор и далее к четырём турбокомпрессорам. Те, в свою очередь, гонят свежий воздух через охладители и к окнам, вырезанным в нижней части цилиндра. Последние открываются, когда поршень дизеля опускается в нижнюю мёртвую точку.
Как и во многих судовых дизелях, усилие от поршня к коленчатому валу передаётся здесь крейцкопфным механизмом.
Это повышает долговечность судового дизеля. А ещё фирма гордится низким весом своих судовых дизелей.
Подумайте о нагрузках на детали дизеля, жёстких требованиях по вибрации, а также о необходимой долговечности такого движка (представьте замену подобного судового дизеля у гиганта-контейнеровоза).
Основным материалом для постройки этого судового дизеля стали традиционные чугуны и стали.
Так что труд и талант создателей судовых дизелей Wartsila (Вяртсиля) заслуживает глубочайшего уважения.
Между тем, коллектив конструкторов Wartsila (Вяртсиля) работает над созданием и более мощных судовых ДВС. Уже есть упоминание относительно разработки 18-цилиндрового варианта своего сверхмощного судового дизеля.
Итак. Факты о 14 цилиндровой версии:
Вес: 2300 тонн (коленчатый вал всего 300 тонн)
Длина: 27 м
Высота: 13,4 м
Максимальная мощность: 108 920 л.с. при 102 об/мин
Максимальный вращающий момент: 7 907 720 Нм при 102 об/мин
Расход топлива: более 6 283 л тяжелого горючего в час
Самый большой в мире двигатель внутреннего сгорания — ФОТО.
Изобретение дизельного двигателя внутреннего сгорания (ДВС) – это настоящая техническая революция, позволившая в первую очередь пересадить человечество с гужевого транспорта на автомобили. Со временем спектр его использования значительно расширился. Сегодня ДВС в качестве силового агрегата, помимо автомобилестроения, используют в тракторостроении, на дизельных электростанциях (ТЭС и ТЭЦ), при производстве железнодорожных локомотивов и грузовиков. Но главными потребителями являются судостроительные предприятия, производящие моторы для супермощных танкеров и контейнеровозов. Именно в этой отрасли можно встретить самые большие двигатели внутреннего сгорания в мире. Познакомимся с ним поближе.
Производители и клиенты
Ещё в конце XIX века в небольшой финской деревне Вяртсиля, расположенной на берегу Ладожского озера (ныне это территория России), был построен автомобильный завод. Сегодня это предприятие (оно финское, но имеет несколько филиалов в России) специализируется на производстве гигантских дизельных силовых установок для сверхкрупных единиц морского грузового транспорта.
Компания Wartsila разработала и успешно внедрила в производство целую линейку двигателей Wärtsilä-Sulzer RTA96C/RT-flex96C, поражающих и своими габаритами, и мощностью.
Первым судном, оснащенным агрегатом RTA96C в 2006 году стал датский контейнеровоз «Эмма Мэск». На тот момент он был первым в мире по грузоподъемности, но сегодня входит лишь в пятерку. При этом он может одновременно взять на борт груз массой более 123 000 тонн, что соответствует 11000 контейнеров.
Характеристики
Итак, сначала о размерах. Агрегат весит около 2,3 тыс. тонны, имеет 27 метров в длину и 13 – в ширину. При этом вращаемый им коленвал, весит целых 300 тонн. Диаметр каждого цилиндра – 960 мм, ход поршня – 2,5 м, объём – 1820 литров, а их количество варьируется от 8 до 14. Суммарный объем всех 14 цилиндров достигает 25,5 тыс. литров. Максимальная мощность такого двигателя, равняется 108921 «лошадей». При этом на максимальных оборотах агрегат делает не так уж много вращений – всего 102 (для сравнения автомобильные движки крутятся со скоростью 5000-6000 оборотов в минуту), но при этом крутящий момент составляет приличные 7,5 млн Нм.
На максимальной скорости двигатель потребляет около 13 тонн топлива в час, а судно может развить скорость до 25 узлов.
Отдельный разговор – это КПД установки. Он составляет 50%. На сегодняшний день ни один серийный двигатель не обладает подобной эффективностью. В качестве топлива используется мазут повышенной вязкости. Это в совокупности с низкооборотной работой позволяет максимально оптимизировать газообмен с окружающей средой, снизить скорость движения поршня и, таким образом, получить 50%-ный КПД. Следует отметить, что при такой работе происходит максимальная выработка топлива, что повышает и экономическую эффективность агрегата.
Чтобы несведущий читатель мог ярче представить все мощностные возможности ДВС типа RTA96C, приведём бытовой пример. Вращаясь с максимальной скоростью в 102 оборота в минуту, дизель вырабатывает 80 млн Ватт энергии. Обычная бытовая лампочка в среднем потребляет 60 Ватт, следовательно, всей мощности ДВС RTA96C хватить для одновременного поддержания работы 1,3 млн.
ламп и освещения около 220 тыс. домовладений (конечно, речь идет только об освящении, без учета использования всего разнообразия бытовой техники). А это порядка полумиллиона человек, т. е. население не самого маленького города.Ещё одно интересное техническое решение направлено на максимальное продление срока службы агрегата. Каждый цилиндр снабжен несколькими клапанами: одним большим центральным, через которые осуществляется выпуск отработавшего газа, и трёх маленьких, расположенных по краям, через которые подается дизтопливо. Отработанный газ со всех цилиндров попадает сначала в выпускной накопитель, а затем в турбокомпрессоры (их 4), в которых производится нагнетание и охлаждение газа и его доставка к специальным отверстиям выпуска. Последние открываются при достижении поршнем нижней мертвой точки. Кроме этого, мотор снабжен крейцкопфным механизмом, передающий усилие от поршня на коленчатый вал.
Детали для ДВС изготавливаются из высокопрочных материалов – чугуна и стали.
Планы на будущее
Инженерно-конструкторская группа концерна «Вяртсиля» на достигнутом не остановилась и твёрдо решила удержать звание предприятия, производящего самые большие двигатели внутреннего сгорания в мире. На стадии разработки находится агрегат, состоящий из 18 цилиндров.
Этот двигатель мощностью 107 390 л.с. (80 080 кВт) является самым мощным из когда-либо созданных дизельных двигателей. когда-либо производившийся и выдающий колоссальные 80,1 МВт (107 390 л.с.).
Это колоссальное творение приводит в действие один из самых больших когда-либо созданных контейнеровозов.
Wärtsilä-Sulzer производит ряд двигателей этого класса, все они рядные, от шести до 14 цилиндров.
Изображение, которое вы, вероятно, видели во время обхода, — это даже не дедушка, а просто «детский» шестицилиндровый двигатель.
Хотите статистику? Вот они:
| Конфигурация | Двухтактный дизельный двигатель с турбонаддувом, рядный, 14 цилиндров | ||
|---|---|---|---|
| Диаметр отверстия | 1 90 031 | ||
| Ход | 2500 мм (8,2 фута) | ||
| Рабочий объем | 25 592 литра, (1 556 002 кубических дюйма) | ||
| Частота вращения двигателя | 15–102 об/мин | ||
| 5720 кВт на цилиндр, 80 080 кВт (107 390 л.  с.) всего | |||
| Крутящий момент | 7 603 850 Нм (5 608 310 lbf⋅ft) при 102 об/мин | ||
| Расход топлива | 1 9002 2500 тонн топлива в сутки 019 | Вес коленчатого вала т | 300 т (660 000 фунтов) |
| Вес поршня | 5,5 т (12 000 фунтов) | 6 м (20 футов) | |
| Длина | 26,59 м (87,2 фута) | ||
| Высота | 13,5 м (44 фута) | ||
| Вес (сухой) | 9021 9031Тип топлива | Мазут |
Если вы думаете, что показатели мощности огромны, просто попытайтесь разобраться в значениях крутящего момента.
Это почти 8 миллионов ньютон-метров. Для сравнения, это эквивалентно крутящему моменту более чем 11 000 Toyota LandCruiser 300 Series». Изгиб разума.
Хотя конструкция не слишком отличается от того, что вы можете найти в современном дизельном автомобиле, есть несколько заметных отличий (помимо очевидных пропорций).
Верхняя часть шатуна не прикреплена непосредственно к поршню; вместо этого он соединен с «траверсой», которая движется по направляющим каналам, также известным как тапочки. Этот механизм похож на внутренности паровой машины.
Длинный поршневой шток затем соединяет крейцкопф с поршнем. Это сделано для уменьшения ширины картера. Одиночный шатун между кривошипом и поршнем потребует, чтобы картер был намного шире, чтобы выдерживать боковое движение шатуна.
Использование скользящей траверсы также сделано для того, чтобы боковые силы, создаваемые шатуном, поглощались траверсой, а не поршнем. Эти боковые силы со временем удлиняют обычные цилиндры до овальной формы.
Эти гигантские двигатели представляют собой двухтактные дизели с прямоточной продувкой выхлопных газов, по существу похожие на знаменитые двухтактные дизели Detroit. Они имеют впускные отверстия в гильзах цилиндров, а отработавшие газы выпускаются через клапаны в верхней части головки цилиндров, приводимые в действие гидравлически.
Пожалуй, одним из самых впечатляющих показателей этого монстра является его топливная экономичность. Что-то, что необходимо для его роли в питании грузовых судов, где рабочий диапазон и расход топлива измеряются миллионами долларов за раз.
Двигатель Wärtsilä приводит в действие самый большой в мире контейнеровоз Emma Maersk.
Корабль имеет длину 397 м (почти 1/4 мили для любителей дрэг-рейсинга) и имеет валовую вместимость более 170 000 тонн.
На полной скорости Wärtsilä может разогнать Emma Maersk до максимальной скорости 25,5 узлов. Это почти 50 км/ч для нас, автомобилистов. Неплохо для чего-то, что может перевозить почти 15 000 контейнеров из одной части мира в другую.
При максимальной экономичности тепловой КПД двигателя превышает 50 процентов. То есть более 50 процентов энергии топлива преобразуется в движение.
Для сравнения, большинство автомобильных двигателей изо всех сил стараются превысить 25-процентный тепловой КПД. Это означает, что 75 процентов топлива тратится впустую.
«Шипы» на штоках поршней представляют собой полые трубки, которые входят в отверстия, которые вы видите на нижней стороне поршней.
Они впрыскивают масло внутрь поршня, что предотвращает перегрев верхней части поршня.
Это не слишком отличается от «маслоразбрызгивателей» автомобильных двигателей, которые разбрызгивают масло на нижнюю часть поршня для его охлаждения.
На RTA9 установка двойного турбонаддува не требуется.6-С. Только большой сингл! Этот впечатляющий воздушный насос с вытяжным приводом имеет высоту почти 4 метра.
Учитывая, что 14-цилиндровый вариант вряд ли подойдет для вашей Honda, вам повезло, поскольку Wärtsilä также производит меньшую шестицилиндровую версию мощностью всего 30 000 л.с.
Если в вашей повестке дня стоит установка одного из них на ваш следующий проектный автомобиль (или если вы, как и я, просто энтузиаст), ниже приводятся маркетинговые материалы и технические характеристики прямо от Wärtsilä-Sulzer, пресловутой лошадиной пасти.
В любом случае, это интересное чтение, если у вас есть лишние 10 минут, чтобы полюбоваться инженерными разработками этого колоссального зверя.
Колоссальный: познакомьтесь с самым большим дизельным двигателем в мире
Wärtsilä-Sulzer 14RT-flex96C — самый большой дизельный двигатель в мире.
Удивляет по габаритам, расходу и мощности. Поскольку мы любители техники, стоит познакомиться с ним поближе.
Это изображение часто гуляет в социальных сетях, и, вероятно, они видят его не в первый раз: гигантский двигатель
Wärtsilä-Sulzer 14RT-flex96C является не только самым большим и мощным дизельным двигателем в мире, но и самым большим цилиндровым двигателем в мире как по размеру, так и по объему.
Колоссальный мотоцикл был произведен в Японии компанией Diesel United с использованием технологий финской компании Wärtsilä.
Этот монстр является частью RT-flex9Семейство модульных двигателей 6C.
Самый большой из них, этот 14RT, который мы выделили, в настоящее время обслуживает огромный контейнеровоз Emma Mærsk, введенный в эксплуатацию в 2006 году — одно из крупнейших судов в мире, длиной 397 м и весом более 170 тысяч тонн .
Возвращаясь к Wärtsilä-Sulzer 14RT-flex96C, это двухтактный дизельный двигатель. Его мощность составляет впечатляющие 108 878 лошадиных сил, а расход — приятные 14 000 л/ч при 102 об/мин — да, всего лишь 102 об/мин, что, кстати, является максимальным числом оборотов двигателя.
Несмотря на габариты, одной из задач команды инженеров Wärtsilä-Sulzer 14RT-flex96C были эффективность двигателя и контроль выбросов.
Семейство двигателей RT-flex96C произошло от RTA9.6C и отличается, прежде всего, использованием системы впрыска Common Rail , , которая резко снижает количество образующегося дыма, потребление и затраты на техническое обслуживание.
Энергия, вырабатываемая двигателем, используется не только для приведения в движение гребных винтов, но и для выработки электроэнергии (подаваемой на вспомогательные двигатели), а также используется для питания других компонентов корабля. Пар, образующийся при охлаждении камер сгорания, также используется для выработки электроэнергии.
В результате этот гигантский дизельный двигатель также является одним из самых эффективных двигателей внутреннего сгорания для питания любого типа транспортных средств (будь то наземный, морской или воздушный), достигая КПД более 50% — дизельные двигатели, которыми оснащаются современные автомобили, 43-44%.
В настоящее время по всему миру курсирует более 300 экземпляров двигателей Wärtsilä-Sulzer RT-flex96C и RTA96C.