АО «АЦКБ»

Карта сайта

Проект замены главного двигателя

Вводная часть

По просьбе заказчика разработан проект, которым предусматривается замена главного двигателя 3Д6 на ЯМЗ-238М2ррб на танкере «Вятич» пр. №868 с привязкой к существующим системам, реверс-редукторной передаче и фундаменту.

Проектная документация выполнена в соответствии с требованиями:

• — Правил Российского Речного Регистра ПКПС изд.2015г.;
• — Технического регламента «О безопасности объектов внутреннего водного транспорта», 2010г.;
• — ОСТов, ГОСТов, РД и других нормативных документов

Чтобы заменить главный двигатель, была разработана документация в объеме техно-рабочего проекта, достаточном для согласования с Российским Речным Регистром.

ОСНОВНЫЕ ДАННЫЕ

• • Тип судна – наливной одновинтовой теплоход с надстройкой и машинным отделением в корме, с четырьмя баками, вставленными в два трюма.
  • Назначение судна — перевозка нефтепродуктов.
  • Район плавания — бассейны разряда Р.
  • Район эксплуатации судна – акватории водных бассейнов, соответствующие классу судна.
  • Главные размерения корпуса:

  Длина габаритная, м	43,10
  Ширина габаритная, м	7,40
  Высота борта, м	2,20
  Осадка средняя в грузу, м	1,15
  Водоизмещение судна порожнем, т	115,5

  МЕХАНИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

  По базовому проекту на судне был установлен дизель-редукторный агрегат (ДРА) с главным двигателем 3Д6 мощностью 110 кВт (150 л.с.). Так как двигатель 3Д6 исчерпал свой моторесурс, судовладельцем производится его замена на двигатель ЯМЗ-238М2ррб, имеющий близкие технические характеристики. При этом движитель, валопровод, реверс-редуктор и фундамент ДРА на данном судне сохраняются существующие.

  Дизель ЯМЗ-238М2ррб адаптируется Богородским машиностроительным заводом для установки на существующий фундамент, с доработкой маховика и проставочным кольцом для стыковки с существующей реверс-редукторной передачей.

  Все системы вновь устанавливаемого главного двигателя выполнены с максимальным использованием трубопроводов и оборудования существующих систем двигателя 3Д6.

  Запас топлива для ГД хранится в двух цистернах запасного топлива.
  Подвод дизельного топлива к двигателю ДРА осуществляется из существующей расходной цистерны дизельного топлива емкостью 250 литров.
  Механизмы, оборудование и трубопроводы подачи топлива из существующей цистерны основного запаса дизельного топлива в расходную цистерну сохраняются по проекту 868.
  Подача топлива к главному двигателю осуществляется с применением оборудования и трубопровода демонтированного ГД.

  Охлаждение ГД производится забортной водой. Приемный отросток насоса забортной воды подсоединяется к кингстонному трубопроводу, который оборудуется запорным клапаном. Выброс воды производится за борт по существующему трубопроводу демонтированного ГД.

  Газовыпускные трубопроводы дизеля оборудованы сильфонными компенсаторами, краном для спуска конденсата и присоединены к существующему выхлопному трубопроводу, оборудованному охлаждающей рубашкой и сухим прямоточным глушителем с искроулавителем. Предусмотрена тепловая изоляция газовыпускных труб.

  В процессе эксплуатации проведение долива масла, смены масла согласно графиков ТО осуществляется вручную. Хранение нового масла осуществляется в жестяных заводских ёмкостях. При необходимости замены, отработанное масло из реверс-редуктора и картера ГД спускается в цистерну сточного масла емкостью 175 литров.

  Управление реверсом — гидравлическое. Гидроцилиндры управления реверсом приводятся в действие рабочей жидкостью, циркуляция которой обеспечивается навешанным на двигатель масляным насосом. Подача рабочей жидкости на гидроцилиндры производится из цистерны расходного масла через гидрораспределитель, оснащенный сервомотором.

  Установка гланого двигателя ЯМЗ-238М2ррб на фундамент выполняется жестко без амортизаторов. Доработку фундамента производить не требуется.

  Это описание одного из проектов замены главного двигателя. По желанию заказчика можно выполнить подобный проект для любого судна.

• Вернуться на главную страницу сайта АО «АЦКБ»

Разработка проектов по замене

Есть вопросы или нужна консультация?

В этом случае оставьте ваши контакты в форме ниже, и мы обязательно с Вами свяжемся

Работаем с государственными и частными организациями,

с физическими лицами во всех регионах России!

Примеры наших работ

Замена бортовых главных двигателей на т/х «А. Невский» пр. 588

По заявке судовладельца согласно технического задания выполнен технорабочий проект арх. № 588/100 замены бортовых главных двигателей 6NVD48 двигателями 6NVD48-2U на теплоходе «Александр Невский»

Установка ДГ30-2А.А-230 взамен валогенератора ЕСС-62-2 на

т/х «Москва-9» пр. Р51

Настоящий технорабочий проект арх № Р51/300 установки дизель-генератора ДГ30-2А.А-230 на т/х «Москва-9» выполнен ООО «Дефектация» по заявке Судовладельца согласно технического задания.

Замена двигателя 3Д6 на ДРА-150-3 (ЯМЗ-238М2)

на т/х «Диспетчер» пр. Р376у

Настоящий проект арх № 376/300 замены главного двигателя 3Д6 (6ЧСП15/18) на дизель-редукторный агрегат ДРА-150-3 (8ЧСП13/14) на т/х «Диспетчер» пр. Р376у выполнен по заявке Судовладельца.

Примеры некоторых других проектов

Замена двигателей 6NVD26A-2 на ДРРА 35К на судах пр. Р14Ал (Подробнее. )

Замена двигателей 6NVD26А-3 на ДРРА 26К на тх Капитан Волокитин пр. 81172 (Подробнее. )

Замена двигателей 6ЧНСП 18-22 на ДРРА 374К на судах пр. Р14А (Подробнее. )

Замена двигателей 6ЧНСП 18-22 на ДРРА 374К на тх Плес пр. Р14 (Подробнее. )

Замена двигателя 3Д6 на ЯМЗ-238 ГМ2 на тх Тюльпан проекта 1606 (Подробнее. )

Замена двигателя 3Д6 на ЯМЗ-238М2-6 при существующей РРП РР300 на тх 706 пр. Р376. Смотреть ПЗ.

Замена двигателя 3Д6 на ЯМЗ-238М2рр на тх Жемчуг пр. Р376 (Подробнее. )

Замена двигателя 6ЧНСП 18-22 на ДРРА 374К на тх ШС-1 проекта 81030 (Подробнее. )

Замена ДГА25-9М на ДГР2-30-1500 и ДГР1-50-1500 на брандвахте №Б-11 проекта 81020. Смотреть проект.

Замена ДГА50М2-9 на ДГР2-50-1500-РД1143 на тх К. Пронский проекта 81172 (Подробнее. )

Замена дизеля 4Ч 10,5-13 на дизель Д-246.1 в составе ДГ-25 на тх Гаттерия пр. 1344 (Подробнее. )

Замена парогенератора компрессорной станцией НВ-10-8 М2 на плавкране-копре ЮБИГАУ проекта 3662. Смотреть подробнее.

Замена электрооборудования 110В на 220В (установка ДГ АДА10-230ТЯ2) на тх 1268 и 1301 пр. РВМ376. Смотреть подробнее.

Сотрудничая с нами, Вы оперативно решите проблему разработки проекта по замене главных двигателей или дизель-генераторов на вашем судне с согласованием у Российского Речного Регистра. Кроме этого, ООО «Дефектация» выполняет все возможные сопутствующие работы.

Разработка проектной документации по замене главных двигателей и дизель-генераторов является основной нашей специализацией. Накоплен серьезный опыт в этой области.

Имеется архив уже разработанных и согласованных РРР проектов (что отражается на сроке выполнения и на цене работ).

Имеется успешный опыт работы с разными филиалами Речного Регистра

(Средне-Волжский, Нижне-Волжский, Доно-Кубанский, Северный, Московский).

Возможность выезда наших специалистов к месту нахождения судна.

Большой опыт проведения возможных сопутствующих работ (кренование, проведение анализа соответствия судна Правилам РРР, различные расчеты, помощь в устранении замечаний РРР, узаконивание различных переделок и модернизаций и т.п.)

Вниманию судовладельцев!

ООО «Дефектация» выполняет и согласовывает с Речным Регистром проектную документацию по изменению назначения пассажирских разъездных и иных судов в прогулочные и оформляет документы для регистрации этих изменений в регистрационных органах администраций бассейнов внутренних водных путей с получением судового билета. Узнать больше об этой услуге

Примечание. Прогулочное судно это судно, которое используется в некоммерческих целях для отдыха на водных объектах.

Как с нами связаться

Если у Вас остались вопросы или требуется консультация, то с нами можно связаться, заполнив контактную форму (ниже) или позвонив по телефонам

8 (8443) 56-89-46 или +7 (960) 884-01-22 с 08:00 до 17:00 по мск.

Электронная почта: svtexk@yandex.ru

Мы работаем со всеми регионами России!

Есть вопросы или нужна консультация?

В этом случае оставьте ваши контакты в форме ниже, и мы обязательно с Вами свяжемся

Другие услуги и работы

ООО «Дефектация» оказывает услуги по регистрации судов, обследованию и кренованию судов, дефектации корпусов, механизмов и электрооборудования, по изменению назначения пассажирских разъездных и иных судов в прогулочные и оформлению документов для регистрации этих изменений в регистрационных органах администраций бассейнов внутренних водных путей с получением судового билета.

услуга 2015-2016 г.г.

проектной документации по изменению назначения пассажирских разъездных и иных судов в прогулочные

404130 Волгоградская область

г. Волжский ул. Портовая. 14

тел. 8 (8443) 56-89-46

Свидетельство о признании Российского Речного Регистра №10421 со сроком действия

Работаем со всеми регионами РФ!

Москва, Волгоград, Саратов, Самара, Ростов, Астрахань и др.

ЗАМЕНА ГЛАВНОГО ДВИГАТЕЛЯ 3D6 ПАССАЖИРСКОГО Т/Х «КАПИТАН МИТЯГИН» ПРОЕКТА 1411

Год изготовления и поставки:	2019
Проект:	Пассажирский т/х «Капитан Митягин» проект 1411
Местоположение:	Архангельская область
Тип оборудования:	Судовой дизель-реверс-редукторный агрегат
Модель:	ДА140-1
Общее количество агрегатов:	1
Единичная мощность:	140 кВт (190 л.с.)
Суммарная мощность:	140 кВт (190 л.с.)
Состав работ:	Разработка и производство оборудования, замена главного двигатель 3D6, поставка, ПНР, гарантийная эксплуатация у Заказчика.

В феврале 2019 года специалисты АО «Волгодизельмаш» осуществили поставку двух судовых дизель-редукторных агрегатов ДА140В-1 в интересах федерального бюджетного учреждения «Администрация Волго-Донского бассейна внутренних водных путей».

В рамках классификационного ремонта пассажирского теплохода «Капитан Митягин» сделан проект переоборудования судна. Инженерами сервисной службой АО «Волгодизельмаш» проведен монтаж, пуско-наладочные работы и ввод агрегатов в эксплуатацию. Установленные новые главные двигатели WD10C190 позволили улучшить ходовые качества судна и снизить эксплуатационные расходы.

Все работы проведены под надзором Архангельского филиала Российского морского регистра судоходства. В настоящее время судно выполняет рейсы по муниципальному маршруту водного транспорта Онега – Легашевская запань.

Пассажирский т/х «Капитан Митягин» проекта 1411 построен в 1978 году на судоремонтном заводе «Красная Кузница». Назначение судна — перевозка безкоечных пассажиров в портовом и рейдовом плавании.

Индивидуальные проект «Рациональность замены двигателя внутреннего сгорания на альтернативу»

Муниципальное казенное общеобразовательное учреждение

«Лодейнопольская средняя общеобразовательная школа №68»

ИТОГОВЫЙ ИНДИВИДУАЛЬНЫЙ ПРОЕКТ

Тема: «Рациональность замены двигателя внутреннего сгорания на альтернативу ».

Работу выполнил: Брана Игорь

ученик МКОУ «ЛСОШ №68» 11 «А» класса

Жулидова Марина Сергеевна

Итоговый индивидуальный проект защищен

г. Лодейное Поле

Оглавление

§ 1. Введение

Актуальность

Человечество с давних времен использует дерево, кустарник, растительные остатки для получения тепла. Но с развитием промышленной революции эти источники (когда, то основные) отошли все дальше в списке энергоносителей. Быстрое развитие промышленности требовало новых источников энергии, более концентрированных и удобных для получения тепловой энергии. Ими стали сначала уголь затем нефть и газ. К концу ХХ века стало понятно, что этот путь развития имеет огромные недостатки, в том числе невозобновляемость источников топлива (месторождений) а, следовательно, и удорожание добычи, поскольку приходится осваивать все новые месторождения идти дальше и глубже. К тому же огромные выбросы вредных веществ образующихся при сгорании топлива стали бедствием для экологии. С середины ХХ века начался активный поиск альтернативных возобновляемых источников энергии.

Гипотеза : можно ли заменить двигатель внутреннего сгорания на альтернативный двигатель.

Цель: рассмотреть возможность замены двигателя внутреннего сгорания (далее по тексту ДВС) на альтернативные двигатели.

Изучить историю возникновения различных двигателей.

Изучить литературу и источники Интернета о двигателях внутреннего сгорания.

Изучить литературу и источники Интернета об альтернативных двигателях.

Провести сравнительный анализ различных двигателей.

Доказать либо опровергнуть гипотезу.

Историческая справка

Газовый двигатель Лебона

В 1799 году французский инженер Филипп Лебон открыл светильный газ и получил патент на использование и способ добычи светильного газа путём сухой перегонки древесины или угля. Это открытие имел o огромное значение, прежде всего, для развития техники освещения. В скором времени во Франции, а затем и в других странах Европы газовые лампы стали успешно конкурировать с более дорогостоящими свечами. Но светильный газ годился не только для освещения. Изобретатели взялись за конструирование двигателей, способных заменить паровую машину, при этом топливо сгорало бы не в топке, а непосредственно в цилиндре двигателя.

Газовый двигатель Ленуара 1860 года

В последующие годы несколько изобретателей из разных стран пытались создать работоспособный двигатель на светильном газе. Однако все эти попытки не привели к появлению на рынке двигателей, которые могли бы конкурировать с паровой машиной . Идея создания коммерчески успешного двигателя внутреннего сгорания принадлежит бельгийскому механику Жану Ленуру . К 1864 году было выпущено более 300 таких двигателей разных мощностей. Разбогатев, Ленуар прекратил работу над усовершенствованием своей машины, и это определило её судьбу — она была вытеснена с рынка более совершенным двигателем, разработанным немецким изобретателем Николаусом.

Ознакомившись с двигателем Ленуара, осенью 1860 года гениальный немецкий изобретатель Николаус с братом построили копию газового двигателя Ленуара и зимой 1861 года подали заявку на патент двигателя с жидким топливом на основе газового двигателя Ленуара в Министерство коммерции Пруссии, но заявку отклонили. В 1863 году был создан двухтактный атмосферный двигатель внутреннего сгорания. Двигатель имел вертикальное положение цилиндра, зажигание открытым пламенем и коэффициент полезного действия до 15%. Четырёхтактный двигатель Отто 1876 года вытеснил двигатель Ленуара.

В 1864 году он получил патент на свою модель газового двигателя и в том же году заключил договор с богатым инженером Лангеном для использования этого изобретения. Вскоре была создана фирма «Отто и Компания». В 1876 году Николаус Август Отто собрал более совершенный четырёхтактный газовый двигатель внутреннего сгорания.

Изобретателем его был немецкий инженер Готлиб Даймлер . Много лет работал в фирме Отто и был членом её правления. В начале 80-х годов он предложил своему шефу проект компактного бензинового двигателя, который можно было бы эксплуатировать на транспорте. Отто не поддержал предложение Даймлера. Тогда Даймлер вместе со своим другом Вильгельмом Майбахом принял смелое решение — в 1882 году они ушли из фирмы Отто, купили небольшую мастерскую близ Штутгарта и начали разрабатывать свой проект.

Проблема, стоявшая, перед Даймлером и Майбахом была не из лёгких: они решили изобрести двигатель, который не требовал бы газогенератора, был бы очень лёгким и компактным, но при этом достаточно мощным, чтобы двигать экипаж. Увеличение мощности Даймлер хотел получить за счёт увеличения частоты вращения вала, но для этого необходимо было обеспечить требуемую частоту воспламенения смеси. В 1883 году был создан первый калильный бензиновый двигатель с зажиганием от раскалённой трубочки, вставляемой в цилиндр. Первая модель бензинового двигателя была предназначена для промышленной стационарной установки.

Двигатель Дизеля и Тринклера

Немецкий инженер Рудольф Дизель, опираясь на богатые угольные ресурсы Германии (ввиду отсутствия в последней месторождений нефти) в 1897 предложил двигатель с воспламенением от сжатия, работавшим на угольной пыли. Но, такой двигатель ввиду быстрого абразивного износа поршневой группы, маленькой скорости и не полноты сгорания угля не смог получить никакого распространения. Однако, имя Дизеля стало нарицательным для всех моторов с воспламенением от сжатия.

На заводе «Людвиг Нобель» Эммануила Людвиговича Нобеля в Петербурге в 1898 — 1899 Густав Васильевич Тринклер улучшил этот двигатель и использовал бескомпрессорное распыление топлива, что позволило применять в качестве топлива нефть. В результате бескомпрессорный двигатель внутреннего сгорания высокого сжатия с самовоспламенением стал наиболее экономным стационарным тепловым двигателем.

Двигатели в России

В России первый двигатель с искровым зажиганием был построен в 1889 г. по проекту инженера И. С. Костовича. В 1899 г. на заводе Э. Нобеля в Петербурге (ныне завод «Русский дизель») был построен промышленный образец двигателя с высокой экономичностью, у которого было воспламенение топливной смеси от сжатия. Такой двигатель в отличии от своего предшественника построенного немецким инженером Р. Дизелем (1897 г.) и работавшего на керосине, мог работать на природной (сырой) нефти и ее погонах. Вскоре конструкция этого двигателя была серьёзно усовершенствована, после чего его стали применять в энергетических стационарных установках, на судах и т.п. В настоящее время дизели применяются на тепловозах, тракторах, автомобилях средней и большой грузоподъемности и на других транспортных средствах. На автомобильном транспорте широкое применение получили карбюраторные двигатели. Они устанавливались на всех легковых автомобилях, а так же и на грузовых автомобилях малой и средней грузоподъемности. В нашей стране после Великой Октябрьской социалистической революции стало быстро развиваться производство двигателей внутреннего сгорания различного назначения, в том числе и автомобильных. Автомобильные карбюраторные двигатели и дизели непрерывно совершенствуются. Модернизируются старые конструкции двигателей и ставятся на производство новые, имеющие большую экономичность и надежность при меньшей массе, приходящейся на единицу мощности. В 1906 г. профессор Московского высшего технического училища В.И. Гриневецкий впервые разработал метод теплового расчета двигателя. Этот метод в дальнейшем был развит и дополнен член — корреспонде́нтом АН СССР Н.Р. Брилингом, профессором Е.К. Мазингом, академиком Б.С. Стечкиным и др.

2.7. Электродвигатель

Это важное достижения прогресса, которое появилось в середине 19-го века, и было предвестником индустриальной эры. Электродвигатель был создан в 1834 году Борисом Якоби, русским пионером электротехники, и после некоторых усовершенствований в 1838 году был установлен на лодке, которая могла с его помощью перемещаться по реке со скоростью около 4 км/ч. Поскольку осуществлять их питание от батареи было крайне неудобно и электродвигатели не могли найти массового применения, то был создан электрический генератор. Первый двигатель переменного тока был сконструирован и создан Чарльзом Уитстоном в 1841 году. Началом применения переменного тока для электродвигателей принято считать 1889 год, когда инженер Доливо-Добровольский сконструировал первый трехфазный асинхронный двигатель. Первая линия трехфазного переменного тока была создана в 1891 году. Результаты использования этой линии доказали физическую возможность применения трехфазного тока, для передачи больших объемов электроэнергии с высокими показателями коэффициента полезного действия (далее по тексту КПД). К началу 20-го века появились прототипы основных электромашин. В 21-ом веке электродвигатели имеют особое место в нашей жизни. Они находятся почти во всех технических агрегатах, которые мы видим каждый день, будь то пылесос, стиральная машина, система вентиляции.

Основными критериями при конструировании и производстве двигателей вплоть до 70-х годов XX века оставалось стремление к повышению мощности и к получению наиболее компактного двигателя и получение максимальной экономичности. Главными критериями для любого двигателя являются требования и нормы по экологической чистоте двигателей и прежде всего по снижению токсичности отработавших газов при обеспечении хорошей экономичности и высокой мощности.

§ 2. Виды двигателей. Их достоинства и недостатки.

Двигатель — устройство, преобразующее какой-либо вид энергии в механическую работу. Термин мотор заимствован в первой половине XIX века из немецкого языка (нем. Motor — «двигатель», от лат. mōtor — «приводящий в движение») и преимущественно им называют электрические двигатели и двигатели внутреннего сгорания 1 . Есть еще одно определение двигателя – это агрегат, который может преобразовать одну энергию в механическую. Под это определение подходит множество видов двигателей, начиная от паровых (двигатели внешнего сгорания) и электрических и заканчивая двигателями внутреннего сгорания (бензиновые, дизельные моторы и т. д.). Во второй главе я расскажу о некоторых видах двигателей, их достоинствах и недостатках.

Газовые двигатели

Газовый двигатель — двигатель внутреннего сгорания, использующий в качестве топлива, сжиженные углеводородные газы (пропан-бутан) или природный газ (метан). Газовый двигатель работает по тепловому циклу Отто, когда теплота подводится к рабочему телу при постоянном объёме. Отличие от бензиновых двигателей, работающих по этому циклу — более высокая степень сжатия (около 17-ти). Объясняется это тем, что используемые газы имеют более высокое октановое число, чем бензин 2 . Для работы на транспорте используются газовые двигатели, переоборудованные из традиционных бензиновых. А после развития в Европе соответствующих технологий — переоборудованные из традиционных дизельных. Наиболее широко газовые двигатели применяются в газовой и нефтяной промышленности в качестве устройств на газоперекачивающих установках.

Рассмотрю преимущества газовых двигателей.

КПД современных двигателей на таком топливе достигает порядка 42 %.

Меньший износ основных узлов и деталей, это достигается путем создания качественной горючей смеси и ее эффективного сжигания.

В выхлопах практически отсутствуют вредные примеси. Наиболее чистый в экологическом отношении по сравнению с другими моторными топливами. Имеют более однородную топливовоздушную смесь, значительно уменьшенное содержание в отработавших газах углеводородов и оксидов азота. При правильно отрегулированном газовом двигателе выбросы в атмосферу угарного газа оказываются в 5-10 раз меньше, чем у бензинового, окислов азота в 1,5 – 2раза меньше и углеводородов в 2-3 раза меньше. Это позволяет соблюдать перспективные нормы токсичности автомобилей («Евро-2» и возможно и «Евро-3») при положенной отработке двигателей.

Конструкция бензинового двигателя, на котором устанавливается система подачи газа, практически не изменяется, кроме системы топливоподачи.

Применение сжиженных нефтяных газов позволяет снизить содержание вредных веществ в отработавших газах более чем на 10%.

Использование газа в качестве моторного топлива является одним из малочисленных экологических мероприятий, затраты на которые окупаются прямым экономическим эффектом в виде уменьшения расходов на горюче-смазочные материалы. Подавляющее большинство других экологических мероприятий являются исключительно затратными. В условиях города с миллионным количеством двигателей использование газа в качестве топлива позволяет существенно снизить загрязнение окружающей среды.

Высокое октановое число. Стойкость газа к детонации составляет 100-105 единиц, тогда как у бензина — 80-95. От стойкости топлива к возгоранию напрямую зависит безопасность водителя и пассажиров.

Низкая нагрузка на цилиндры и увеличение ресурса двигателя на 15 %.

К недостаткам относятся.

Газовые двигатели редко выпускаются массово.

Дорогостоящая установка ГБО, цена колеблется от 300 до $1700.

Сложности с пуском двигателя в мороз.

Уменьшение объема багажника.

Низкая тяга. В сравнении с бензиновым топливом газ «забирает» у двигателя от 7 до 15 % мощности.

Высокая рабочая температура. К ней особенно чувствительны поршни, поэтому придется пристально следить за их исправностью, а заодно за работой системы охлаждения ДВС.

Двигатель, переделанный под газ, нуждается в более пристальном внимании и уходе, чем бензиновый.

2. Бензиновые двигатели.

Бензиновые двигатели — класс двигателей внутреннего сгорания, в цилиндрах которых предварительно сжатая топливовоздушная смесь поджигается электрической искрой. Управление мощностью в данном типе двигателей производится, как правило, регулированием потока воздуха, посредством дроссельной заслонки. 3

Преимущество таких двигателей заключается в:

на одной заправке можно проехать большие расстояния . Это особенно актуально для водителей, которые ездят на дальние расстояния.

высокая мощность . ДВС могут, обладают огромным запасом лошадиных сил.

доступность . Автомобили с двигателями внутреннего сгорания перестали быть редкостью.

большой ресурс работы . Современные моторы могут проработать без капитального ремонта десятки лет.

К недостаткам можно отнести:

высокая степень выбросов, т.к. топливо сгорает не полностью. На передвижение машины уходит лишь 15% горючего материала, остальное вылетает в воздух, в выхлопе такого двигателя может содержаться значительное количество угарного газа (СО), который всегда образуется при нехватке кислорода. Отработанные газы включают в себя сотни вредных компонентов, тяжелых металлов и производных углеводорода.

Всегда требуется наличие коробки переключения передач . Это устройство необходимо для того, чтобы менять передаточное число, регулирующее количество оборотов двигателя, которые в свою очередь передают энергию на колеса, и те начинают вращаться либо быстрее, либо медленнее.

Необходимость смены масла каждые 10.000 км пробега . Это обусловлено загрязнением жидкости, попадающими в двигатель мелкими частицами, а также при появлении рабочих отходов от поршней и коленвала.

Высокая стоимость топлива .

Низкий коэффициент полезного действия (20%) . Потери полезного действия происходят в результате неполного сгорания топлива, расходов на тепло, а также потери на прочее оборудование, такое как кондиционер, помпа, генератор.

Считаю, что одной из основных проблем является снижение загрязнения атмосферы токсичными веществами, выделяемыми с отработавшими газами. При работе двигателя из выхлопной трубы выбрасывается в окружающую среду большое количество различных газов, химических соединений и продуктов неполного сгорания топлива. Среди этих продуктов есть токсичные (ядовитые) вещества, представляющие опасность для живых организмов. Особенно опасны для здоровья человека и животных токсичные составляющие отработавших газов — оксид углерода ( CO ), углеводороды (С H ) и оксид азота ( NO ). Оксид углерода вызывает нарушение окислительных процессов в организме человека или животного, что может привести к смерти. Оксид азота в соединении с водяными парами образуют азотную кислоту, которая разрушает лёгочную ткань и приводит к хроническим заболеваниям. Оксид азота ( No ₂ ) раздражает слизистую оболочку глаз, лёгких и вызывает необратимые изменения в сердечнососудистой системе. Очень опасно для людей и животных наличие в отработавших газах бензиновых двигателей такого токсичного компонента, как свинец вызывающего злокачественные опухоли.

Дизельный двигатель

Дизельный двигатель (в просторечии — дизель) — поршневой двигатель внутреннего сгорания , работающий по принципу самовоспламенения распылённого топлива от воздействия разогретого при сжатии воздуха. Применяется в основном на суднах, тепловозах, автобусах и грузовых автомобилях, тракторах, дизельных электростанциях, а к концу XX века стал распространен и на легковых автомобилях. Назван по имени изобретателя. Первый двигатель, работающий по такому принципу, был построен Рудольфом Дизелем в 1893 году. 4

Преимущества современного «дизеля»:

низкий расход топлива, дизельные двигатели тратят почти в треть меньше горючего, чем бензиновые;

хороший разгон и отличная тяга, большой крутящий момент позволяет спокойно разгоняться на любой скорости;

большой ресурс, дизельные двигатели служат намного дольше бензиновых;

средний КПД (38%), дизельный мотор вырабатывает энергии больше бензинового.

Недостатки дизельных двигателей:

стоимость, дизельные автомобили стоят на порядок дороже бензиновых;

дорогой ремонт, большинство запчастей в дизельном двигателе стоит намного дороже бензиновых;

долгий прогрев двигателя, дизельные моторы работаю при меньшей температуре в цилиндрах, а это значит, что им нужно дольше прогреваться , для выхода на нужную температуру.

В выхлопных газах бензиновых двигателей содержится значительно меньше твердых частиц, чем в выхлопе дизеля, поэтому они кажутся чище. Однако в выхлопе бензиновых двигателей тоже содержится много токсичных химических веществ, аналогичных содержанию выхлопных газов дизелей, но в разных концентрациях.

Считаю, что одной из основных проблем является снижение загрязнения атмосферы токсичными веществами, выделяемыми с отработавшими газами. При работе двигателя из выхлопной трубы выбрасывается в окружающую среду большое количество различных газов, химических соединений и продуктов неполного сгорания топлива. Среди этих продуктов есть токсичные (ядовитые) вещества, представляющие опасность для живых организмов. Особенно опасны для здоровья человека и животных токсичные составляющие отработавших газов – диоксид азота ( NO ₂ ), оксид азота( N ₂ O ), оксид углерода( CO ), диоксид серы( SO ₂ ), формальдегид( HCHO ), ацетальдегид( CH ₃ CHO ) также дизеля выделяют ещё масляные аэрозоли и твёрдые частицы – сажу, и металлические соединения.

Водородный двигатель

Водородный транспорт — это различные транспортные средства, использующие в качестве топлива водород . Это могут быть транспортные средства как с двигателями внутреннего сгорания , с газотурбинными двигателями , так и с водородными топливными элементами . 5

Водородный ДВС практически идеальный способ приводить в движение автомобиль. Для разработки не требовалось больших вложений в разработку нового агрегата (водород может использоваться в качестве топлива в обычном двигателе внутреннего сгорания). По данным статистики, при использовании водородного топлива мощность мотора упадет с 82% — до 65%, в сравнении с обычным бензиновым двигателем. Но если внести небольшие изменения в саму систему зажигания, мощность того же двигателя сразу увеличится до 118%.

Сравним использования водорода в качестве автомобильного топлива.

В ДВС работающего на водороде необходимо внести минимальные изменения в конструкцию двигателя для того, чтобы мотор перевести на новый вид топлива.

Экологичность. Последняя серийная разработка японской автомобилестроительной корпорации «Toyota» доказала, что «выхлоп» водородного автомобиля можно пить. Это продемонстрировал один зарубежный автожурналист. Он сделал несколько глотков воды поступающей прямо из выхлопной трубы автомобиля Toyota Mirai, и тут же заявил, что на вкус данная вода ничем не отличается от дистиллированной, настоящая дистиллированная, без примесей. Никакого загрязнения в окружающую среду вредными выбросами в атмосферу не попадает. Значит, сведение к минимуму этих парниковых газов и спасение нашей великолепной Планеты.

Водород, как топливо для ДВС, используют уже давно. Значит и особых проблем в создании современного автомобиля не должно быть.

Распространенность водорода на планете и во вселенной. Часто встречающиеся в природе соединения водорода стоят дешево. Следовательно, и водородное топливо не должно быть дорогим.

Использование водорода в «топливном элементе». Топливный элемент отделяет один электрон в атоме водорода от одного протона и использует электроны для получения электрического тока. Это электричество было способно питать двигатель в электрокаре. В самих этих топливных элементах также не используется ископаемое топливо, поэтому такие (топливные элементы) просто не загрязняют окружающую среду. И самое главное преимущество — они безопасны, водород сам по себе не может самостоятельно испарится из них. Казалось бы, это просто идеальная замена двигателю внутреннего сгорания в качестве источника энергии для автомобилей 21-го века.

Использование водорода в силовых установках, делая его таким образом более гибким к развитию технологий. Разрабатываемые современные водородные автомобили в основном используют эту данную схему, как наиболее безопасную и продуктивную.

У водородных двигателей есть много положительных моментов, но до сих пор в транспортных средствах не используют этот тип двигателей. В чём причины? Давайте рассмотрим некоторые из них, в том числе серьезные опасности, которые могут возникнуть в водородной энергетики.

это огромные затраты энергии, а значит и большие материальные средства для получения водорода пригодного для использования в двигателях. Хоть и водород самый распространенный элемент во всей вселенной, однако, на Земле водород встречается в виде соединений, а в чистом виде газообразный водород большая редкость. Этот газ очень легок и в чистом виде моментально поднимается к верхним слоям атмосферы и уходит дальше в безвоздушное пространство. В большинстве случаев атомы водорода завязаны с другими типами атомов в разнообразные молекулы, которые образуют после этого самые разные вещества. Наиболее распространёнными соединениями являются вода — H ₂ O, и метан — СН ₄ . Чтобы получить альтернативное топливо водород должен быть извлечен из этих веществ, а после уже переведен в сжиженный вид. На все эти действия потребуются огромные затраты энергии и огромные материальные средства. К примеру, для того чтобы извлечь H ₂ (водород) из воды с помощью электролиза требуется огромное количество электроэнергии. По различным подсчетам стоимость 1 литра сжиженного водорода составляет приблизительно от $2 долларов и до 8 Евро, в зависимости от способов его добычи.

отсутствие развитой структуры сети водородных заправок. Стоимость оборудования для таких заправочных станций намного выше, чем у обычной АЗС. Есть разные варианты строительства водородных заправок, но пока эти проекты чрезвычайно дорогие и относительно опасные. Развитие сетей водородных заправок дело будущих десятилетий. Именно столько должно пройти времени, чтобы стоимость их постройки была целесообразной.

Невозможность использования автомобилей с самым обычным двигателем внутреннего сгорания. На чистом водороде двигатель проработает очень мало. Т.к. при сгорании водородной смеси выделяется количество тепла намного превышающие, сгорание того же бензина в обычном двигателе, а это приведёт к перегреву клапанов и поршней двигателя. Из-за высоких температур H ₂ (водород) может влиять на смазку в двигателе и на материалы, из которых собран мотор, что определённо приведет к повышенному износу рабочих частей агрегата. Простая замена топлива на водород приведет к быстрому износу ДВС. Без дорогой модернизации ДВС, которая приспособит мотор к работе на этом виде топлива, использование водорода как топлива не приведет к ожидаемому результату. А пока что все построенные объекты для заправки автомобилей водородным топливом используются в качестве рекламы и для демонстрации возможностей будущего.

Дорогая стоимость топливных ячеек. Как и с заправочными станциями и с двигателями ДВС, все упирается именно в стоимость применяемых на данный момент технологий. В качестве катализатора в этих топливных элементах используется на сегодня платина. А теперь представляете стоимость такой детали?! Некоторые технологии для ДВС стоят таких больших денег, что проще купить девушке платиновое кольцо с бриллиантом, чем заменить сломавшуюся деталь в водородном автомобиле. Ученые ведут поиск новых материалов способных заменить платину, что приведёт к значительному снижению стоимости топливного элемента.

Самый большой недостаток водородных двигателей связан с обеспечение безопасной эксплуатации жидкого и газообразного водорода.

При наличии окислителя, т.е. кислорода, водород может сам по себе просто воспламениться. Иногда такое воспламенение происходит в виде взрыва. Согласно проведенным исследованиям учёные смогли установить, что для воспламенения водорода достаточно всего 0,1 части энергии, что требуется для воспламенения бензина. Одна маленькая искра от статического электричества и гремучий газ вспыхнет. Наличием большого количества чистого водорода накопившегося в одном месте представляет серьёзную опасность. Когда жидкий водород хранится в специальных резервуарах, это неопасно, но стоит ему просочиться наружу, как он в тужу секунду превращается в гремучую смесь (гремучий газ). При воспламенение водорода пламя настолько незаметно, что с ним не так-то просто справиться.

водород может привести к удушью. Наличие большого количества водорода в воздухе может привести к удушью. Наши клетки будут лишены кислорода. Распознать, что концентрация водорода в помещении превышает норму просто невозможно, так как он совсем невидим и не имеет запаха, так же как и сам кислород.

Жидкий водород имеет, температуру -253 С 0 . При утечке водорода из бака и непосредственным контактом с открытыми участками тела человека, он может привести к обморожению частей тела.

Водород не настолько опасен как может показаться. Поскольку газообразный водород очень легок, то при утечке он быстро рассеется в самой атмосфере. Тогда гремучая смесь не получится, и опасность взрыва будет минимальна. Что касательно опасности удушья, то такая проблема может случиться только в замкнутом пространстве без вентиляции, например в гараже. Если же утечка водорода произойдет на открытом воздухе, то его концентрация будет минимальна, опасности для жизни она не представляет.

5. Электродвигатель

Электрический двигатель — электрическая машина (электромеханический преобразователь), в которой электрическая энергия преобразуется в механическую. 6

Электромобиль обладает огромным количеством преимуществ по сравнению с автомобилем обыкновенным.

Эксплуатация дешевле, чем расходы на содержание и топливо классических автомобилей. По средним подсчетам электротяга при текущей стоимости электричества и бензина или дизельного топлива обходится дешевле примерно в десять раз. Разница незначительно уменьшается, если автомобиль сжигает газ вместо бензина или дизельного топлива.

В разных регионах вводятся льготы по транспортному налогу и парковкам для владельцев электромобилей.

Электромобиль более надёжен, чем аналоги с ДВС.

Реже требуется техническое обслуживание и дешевле в обслуживании.

Электромобиль безопаснее, т.к. отсутствуют тяжелые и объемные ДВС и коробки переключения передач, поэтому риск травмироваться при лобовом столкновении значительно ниже.

Эколгочиность. Электромобили обладают меньшими выбросами в процессе эксплуатации. Не сжигая, топливо и не выпуская в атмосферу выхлопные газы и сажу, мы намного меньше вредим окружающей среде.

Низкий уровень шума, т.к. двигатель работает почти бесшумно.

Владельцы электромобилей сталкиваются со следующими проблемами.

Долгое время «зарядки». Электромобили в отличии от бензиновых и дизельных автомобилей заряжается в 8 раз дольше.

Неразвитая инфраструктура зарядных станций в России, очень малое количество зарядных станций, позволяющих быстро зарядить машину. В других развитых странах зарядки для электромобилей есть почти на каждой АЗС.

Высокая стоимость. Новый электромобиль стоит в несколько раз дороже аналога с ДВС.

Снижение запаса хода зимой. Из-за включения обогрева салона, руля и сидений запас хода при отрицательных температурах снижается в среднем на 25-30%.

§ 3. Заключение

В заключение работы проведу сравнительный анализ различных двигателей по нескольким параметрам и рассмотрим возможность замены ДВС на альтернативные двигатели.

Бензиновые двигатели неэкологичны, при сгорании топлива в атмосферу выбрасываются такие вещества, как оксид углерода ( CO ) , диоксид углерода (СО ₂ ), сернистый газ ( SO ₂ ), альдегиды ( R — CHO ), канцерогены, сажа, свинцовые соединения, оксиды азота ( NO ) , углеводороды.

Дизельные двигатели также неэкологичны, как и бензиновые, при сгорание дизельного топлива в атмосферу выбрасываются диоксид азота ( NO ₂ ), оксид азота ( N ₂ O ), оксид углерода ( CO ), диоксид серы ( SO ₂ ), формальдегид ( HCHO ), ацетальдегид ( CH ₃ CHO ), также дизеля выделяют ещё масляные аэрозоли и твёрдые частицы – сажу, и металлические соединения , как и при сгорании бензина.

Газовые двигатели более экологичны, при сгорании топлива в атмосферу выбрасывается: двуокись углерода (СО ₂ ), угарный газ СО и окислы азота ( N ₂ O ).

Водородный двигатель является экологичным, при работе такого двигателя загрязнение окружающей среды равно 0, в атмосферу выбрасывается только вода (Н ₂ О).

Электродвигатель как водородный является экологичным, при работе двигателя в атмосферу не попадает никаких загрязняющих веществ.

Бензин в наше время является довольно распространённым и доступным топливом.

Дизельное топливо, так же как и бензин является распространенным и доступным топливом.

Топливо для газовых двигателей, так же как и бензин с дизельным топливом является распространенным и очень дешёвым.

Производство водородных двигателей очень дорогое, что делает его не доступным на сегодняшний день.

Производство электромобилей на сегодня дороже, чем производство ДВС, а средняя стоимость 1 кВт/ч в России составляет 2,6 рубля.

Средняя цена на рынке стоимости автомобиля с разными двигателями (тыс. руб.)

Коэффициент полезного действия

Составлю таблицу №1 по рассмотренным параметрам и проведу сравнение для подтверждения или опровержения моей гипотезы.

Средняя цена на рынке автомобиля

Коэффициент полезного действия (%)

Выброс: CO , СО ₂ , SO ₂ , R — CHO , NO канцерогены, сажа, свинцовые соединения, углеводороды.

Выброс: NO ₂ , N ₂ O , СО, SO ₂ , HCHO , CH ₃ CHO , масляные аэрозоли, сажу, металлические соединения

Проведенный мною анализ показывает, что в настоящее время двигатели внутреннего сгорания являются основными силовыми агрегатами, и я думаю, что возможно их дальнейшее совершенствование . Преимущество электрических двигателей и водородных двигателей по сравнению с классическими двигателями внутреннего сгорания является высокий КПД, надежность и экологичность.

Таким образом, я пришел к выводу, что моя гипотеза о замене двигателя внутреннего сгорания на альтернативный двигатель не подтвердилась. Т.к. на сегодняшний день стоимость автомобилей с водородным и электрическим двигателями очень высока, а производство водородных двигателей не является массовым. Также количество заправочных станций не достаточно, а производство чистого водорода является очень дорогим и сложным процессом.

Список использованных источников (литературы):

Электронный ресурс удаленного доступа (Интернет): материал из Википедии — свободной энциклопедии: портал [Электронный ресурс]. — Режим доступа: https://ru.wikipedia.org/wiki/Двигатель . Дата обращения: 11.05.2020г.

Электронный ресурс удаленного доступа (Интернет): материал из Википедии — свободной энциклопедии: портал [Электронный ресурс]. — Режим доступа: https://ru.wikipedia.org/wiki/Газовый_двигатель . Дата обращения: 11.05.2020г.

Электронный ресурс удаленного доступа (Интернет): материал из Википедии — свободной энциклопедии: портал [Электронный ресурс]. — Режим доступа: https://ru.wikipedia.org/wiki/Бензиновый_двигатель_внутреннего_сгорания . Дата обращения: 11.05.2020г.

Электронный ресурс удаленного доступа (Интернет): материал из Википедии — свободной энциклопедии: портал [Электронный ресурс]. — Режим доступа: https://ru.wikipedia.org/wiki/Дизельный_двигатель . Дата обращения: 14.05.2020г.

Электронный ресурс удаленного доступа (Интернет): материал из Википедии — свободной энциклопедии: портал [Электронный ресурс]. — Режим доступа: https://ru.wikipedia.org/wiki/Водородный_транспорт . Дата обращения: 14.05.2020г.

Электронный ресурс удаленного доступа (Интернет): материал из Википедии — свободной энциклопедии: портал [Электронный ресурс]. — Режим доступа: https://ru.wikipedia.org/wiki/Электрический_двигатель . Дата обращения: 17.05.2020г.

Электронный ресурс удаленного доступа (Интернет): материал из «1 GAI . RU ». Режим доступа: http://www.1gai.ru/publ/516203-vodorod-v-avtomobilyah-opasnosti-i-slozhnosti-ispolzovaniya.html . Дата обращения: 05.05.2020г.

Электронный ресурс удаленного доступа (Интернет): материал из: портал: « Bzotxodov . ru ». Режим доступа: https://bezotxodov.ru/jekologija/vyhlopnye-gazy . Дата обращения: 02.05.2020г.

Электронный ресурс удаленного доступа (Интернет): материал из « maestria.ru ». Режим доступа: https://maestria.ru/vvedenie/kratkaya-istoriya-razvitiya-dvigateley.html . Дата обращения: 12.05.2020г.

Электронный ресурс удаленного доступа (Интернет): материал из «favorit-motors». Режим доступа: https://favorit-motors.ru/articles/ekspluataciya-avto/preimushchestva-i-nedostatki-dizelnyh-dvigateley/. Дата обращения: 10.05.2020г.

Электронный ресурс удаленного доступа (Интернет): материал из « Cartechnic ». Режим доступа: http://cartechnic.ru/articles/kakie_imejutsja_preimuschestva_i_nedostatki_u_benzinovyh_dvigatelej. Дата обращения: 11.05.2020г.

Электронный ресурс удаленного доступа (Интернет): материал из « megapoisk.com ». Режим доступа: http://megapoisk.com/sravnenie-benzinovogo-i-gazovogo-dvigatelej. Дата обращения: 9.05.2020г.

Г.И.Гладов, А.М.Петренко «Устройство автомобилей», издательский центр «Академия» 2014.

А.А.Геленов, В.Г.Спиркин «Автомобильные эксплуатационные материалы», издательский центр «Академия» 2018.