El sistema de propulsión de los barcos civiles modernos a gran escala generalmente utiliza un motor diesel de baja velocidad de dos tiempos como motor principal. Este tipo de host tiene dos características distintivas: la primera es que la velocidad nominal es muy baja y la otra es que el volumen y el peso son muy grandes, por ejemplo, el motor diésel más grande del mundo 14RT-flex96C tiene un peso bruto instalado de 2446 toneladas (peso neto 2300 toneladas). Los motores diésel de velocidad media y alta suelen ser mucho más pequeños en volumen y peso que los motores diésel de dos tiempos y baja velocidad con la misma potencia. Esto hace que uno se pregunte: ¿por qué el volumen y el peso del motor diésel marino de dos tiempos y baja velocidad más grande del mundo son tan grandes? ¿Tiene esto algo que ver con sus bajas revoluciones?
La importancia de la baja velocidad del motor diésel para los barcos
Antes de resolver el problema, comprendamos brevemente el significado de la baja velocidad del motor diesel para los barcos. En primer lugar, la baja velocidad permite que el motor diesel obtenga una mejor eficiencia de combustión, mejorando así la eficiencia del motor principal. Además, cuanto mayor sea el diámetro de la hélice del barco, menor será la velocidad y mayor la eficiencia, lo que significa que si la velocidad del motor principal es lo suficientemente baja, lo suficientemente baja como para coincidir directamente con la velocidad de la hélice. El par es lo suficientemente grande como para impulsar directamente la hélice de gran diámetro, luego se puede simplificar el sistema de propulsión del barco, eliminando la necesidad de que la caja de engranajes de reducción impulse directamente la hélice por el motor principal a través del eje de transmisión, mejorando así la eficiencia. de todo el sistema de propulsión. Por ejemplo, para un barco equipado con un motor diesel marino de baja velocidad 14RT-flex96C, el motor principal impulsa directamente una hélice con un diámetro de casi diez metros y, a una velocidad de menos de 100 revoluciones por minuto, impulsa una gran Portacontenedores de casi 400 metros de eslora para navegar a 25 nudos arriba.
La hélice del motor diésel marino 14RT-flex96C pesa 131,4 toneladas y es la hélice marina más grande del mundo.
¿Cómo puede un motor diésel marino reducir las revoluciones sin reducir la potencia?
Una idea importante para reducir la velocidad de los motores diésel marinos es reducir la velocidad del pistón. Entonces, ¿cómo reducir la velocidad del pistón? El movimiento del pistón se produce por el gas a alta presión producido por la combustión del gasóleo en el cilindro haciendo un trabajo sobre el mismo, por lo que al reducir la presión del gas se reduce su velocidad. Sin embargo, aunque esto puede reducir la velocidad, también reduce la potencia y el par del motor diésel, lo que es contrario a nuestra intención original de reducir la velocidad. Por lo tanto, para garantizar la potencia y el par del motor diésel, mientras se reduce la presión de trabajo del gas del motor diésel, también es necesario aumentar el diámetro interior para garantizar el área efectiva del pistón.
El área efectiva del pistón del motor tiene una gran influencia en el par
Además de reducir la velocidad del pistón, otro método para reducir la velocidad del motor diesel es aumentar la carrera del pistón sin reducir la velocidad del pistón. Es como dos autos que corren a la misma velocidad, uno corre un pequeño vuelta de 100 metros, y el otro corre una gran vuelta de 200 metros. Cuando el auto que corría una vuelta pequeña de 100 metros dio dos vueltas, el auto que corrió una vuelta grande de 200 metros solo dio una vuelta. De hecho, el trabajo realizado por los dos autos es igual, pero el número de vueltas se duplica. De esta forma, introducimos esta idea al motor diésel. Aumentar la carrera del pistón es como aumentar la distancia del automóvil, lo que reduce en gran medida la velocidad del motor diesel. Esta es también una de las ideas principales para grandes motores de baja velocidad.
¿La baja velocidad hará que el motor diésel marino sea voluminoso y pesado?
Influencia del diámetro del cilindro en la longitud y dimensión del motor diesel
Tome el 7G80ME-C de MAN Diesel & Turbo como ejemplo, el motor diesel de baja velocidad tiene un diámetro de 800 mm. Los motores diésel de baja velocidad son todos cilindros en línea, es decir, los cilindros están dispuestos en fila. De esta manera, imaginamos que 7 cilindros con un diámetro de 800 mm están dispuestos en fila uno al lado del otro, y su longitud superará los 5 metros. De hecho, 800 mm es solo el diámetro interior del cilindro, el cilindro en sí tiene cierto grosor y los cilindros no se pueden colocar cerca, sino que requieren una cierta distancia, por lo que la longitud total real del 7G80ME-C alcanza los 13,6 m.
Influencia de la carrera en las dimensiones de altura y anchura del motor diésel
También tome el 7G80ME-C de MAN Diesel & Turbo como ejemplo, es un motor diesel verde de carrera ultralarga con una relación carrera-diámetro de más de 4.6. Para ello, en el caso de un diámetro de 800 mm, cuenta con una carrera de pistón extralarga de 3720 mm. La carrera súper larga significa que la longitud del cilindro del motor diesel, la carrera de la cruceta y el radio de rotación del cigüeñal son muy grandes. Como resultado, la altura del motor diesel será muy alta. Tome el 7G80ME-C como ejemplo, todo el motor diesel tiene una altura de 16 m y más de cuatro pisos de altura. Además de la altura, para garantizar el espacio de rotación del cigüeñal, el diámetro de la cavidad interior debe ser superior a 3720 mm, por lo que el ancho también aumentará en consecuencia. Por ejemplo, el ancho del 7G80ME-C alcanza los 9,7 m.
Obviamente, el diseño de baja velocidad hará que el motor diésel sea más alto y más grande, y el peso aumentará considerablemente, por lo que el volumen y el peso del motor diésel más grande del mundo tienen mucho que ver con su baja velocidad.
