Система воздушного запуска

Система воздушного запуска — это источник энергии, используемый для обеспечения начального вращения при запуске крупных дизельных двигателей и газовых турбин .

Дизельные двигатели

Прямой запуск

По сравнению с бензиновым (бензиновым) двигателем дизельный двигатель имеет очень высокую степень сжатия , что является важной конструктивной особенностью, поскольку именно теплота сжатия воспламеняет топливо. Электрический стартер, обладающий достаточной мощностью для вращения большого дизельного двигателя, сам по себе будет настолько большим, что станет непрактичным, поэтому существует необходимость в альтернативной системе.

Система воздушного запуска состоит из трех основных компонентов, а также различных компонентов безопасности, а именно форсунки воздушного запуска, распределителя и воздушных ресиверов. При запуске системы пусковой воздух из ресиверов распределяется распределительным блоком к каждому соответствующему пневмопусковому клапану в соответствии с порядком зажигания цилиндров двигателя. К компонентам безопасности относятся пламегасители для предотвращения взрывов воздухопроводов, блокировка поворотного механизма, гарантирующая, что запуск с воздуха не может быть инициирован при включении поворотного механизма, предохранительные и запорные клапаны, а также сливные клапаны в определенных точках системы. К компонентам управления относятся регулирующие клапаны и клапаны дистанционного пневматического запуска. ^[1] Система прямого запуска, используемая на судовых тихоходных дизелях, должна иметь до 12 пусков на нереверсивном двигателе или 6 пусков на реверсивном или редукторном двигателе.

При запуске двигателя сжатый воздух подается в тот цилиндр, в котором поршень находится чуть выше верхней мертвой точки , толкая его вниз. ^[2] Когда двигатель начинает вращаться, пусковой клапан на следующем цилиндре открывается, чтобы продолжить вращение. После нескольких оборотов в цилиндры впрыскивается топливо, двигатель начинает работать и перекрывается подача воздуха.

Еще больше усложняет ситуацию то, что большой двигатель обычно сначала «продувают» при нулевых настройках топлива и открываются индикаторные краны, чтобы доказать, что в двигателе нет скоплений воды и что все может свободно вращаться. После успешного удара вперед и удара назад контрольные краны закрываются на всех цилиндрах, и тогда двигатель можно запустить на топливе. Существенную сложность двигателю добавляет использование системы пневматического запуска, поскольку головка блока цилиндров должна иметь дополнительный клапан в каждом цилиндре для подачи воздуха для запуска, а также необходимые системы управления. Эта дополнительная сложность и стоимость ограничивают использование пневмостартеров в очень больших и дорогих поршневых двигателях.

Пневматический стартер на дизельном двигателе Caterpillar

Стартер

Другой метод запуска двигателя внутреннего сгорания с воздуха заключается в использовании сжатого воздуха или газа для приведения в действие жидкостного двигателя вместо электродвигателя. ^[3] Их можно использовать для запуска двигателей объемом от 5 до 320 литров, а если необходима большая пусковая мощность, можно использовать два или более двигателей. Стартеры этого типа используются вместо электродвигателей из-за их меньшего веса и большей надежности. Они также могут прослужить дольше электростартера в три раза, и их легче восстановить. Двигатели, работающие на подземных горнодобывающих предприятиях, как правило, используют этот тип системы стартера, чтобы снизить риск воспламенения горючего материала в электрической системе.

На всех пневматических пускателях лопастного типа должен быть установлен лубрикатор для обеспечения длительного срока службы и максимальной производительности. ^[4] Лубрикаторы обеспечивают движущим частям необходимый барьер трения, уменьшают коррозию металла и обеспечивают плотное прилегание лопастей к стенкам цилиндра. Даже так называемые безмасляные пневматические стартеры требуют смазки для продления безотказной службы. Обычно используются два основных смазочных устройства. Один из них — линейный или резервуарный, в котором обычно хранится до 2 литров смазочного материала, и он устанавливается вдоль линии подачи воздуха. Лубрикатор второго типа представляет собой небольшое одноразовое устройство, которое подает определенное количество смазки каждый раз при включении стартера. Линейные лубрикаторы, установленные непосредственно на воздухозаборнике стартера, представляют собой самовсасывающие пневматические насосы, которым требуется линия смазки диаметром 1/4 дюйма, подведенная по трубопроводу на расстоянии до 4 футов. Лубрикаторы пневматического стартера лучше всего работают при использовании масел туманного типа, не содержащих моющих средств, таких как дизельное топливо или масло Marvel Mystery. Если выбросы вызывают беспокойство, на рынке доступны экологически чистые смазочные материалы.

Не все пневматические стартеры требуют смазки. Пневматические стартеры турбинного типа не требуют смазки пневматического двигателя, хотя в некоторых турбинных пневмостартерах используется маслонаполненная трансмиссия, которая может требовать периодических проверок и технического обслуживания.

Газовые турбины

Сжатый воздух использовался для запуска газотурбинных двигателей методом ударного запуска (при котором воздух направляется на лопатки турбины двигателя через сопла в корпусе турбины, используемые в General Electric J79 двигателях ВМС США). Гораздо эффективнее использовать пневмотурбинный стартер (АТС), который обычно устанавливается на коробку передач вспомогательного оборудования. ^[5] Ранний турбореактивный двигатель с осевым компрессором имел ATS, расположенный в носовом обтекателе компрессора (например, отдельные варианты J79).

Воздушный пуск не применялся на военных самолетах США после F-4B, A-5A. ^[6] и F-5, так как потребность в пневмоэнергии была в несколько раз выше, чем при использовании пневмотурбинного стартера. Газотурбинного компрессора, необходимого для запуска J79 с ударным пуском, было достаточно для одновременного запуска двух двигателей J79 на B-58 при использовании воздушнотурбинных стартеров. ^[7]

ATS имеет собственную турбину и шестерни для изменения низкого крутящего момента и высокой скорости на низкую скорость и высокий крутящий момент на монтажной площадке двигателя. Дальнейшие шестерни в коробке передач двигателя соединяются с валом двигателя (золотник высокого давления на многокатушечных двигателях). Сжатый воздух подается в турбину АТС от вспомогательной силовой установки самолета ( отбор воздуха от газогенератора или от нагрузочного компрессора свободной турбины, например ВСУ PW901), от уже работающего двигателя (отбор воздуха) на многомоторном самолета или, для первых реактивных самолетов, от воздушного компрессора, установленного на наземном вспомогательном оборудовании .

По сравнению с электростартерами, пневматические стартеры имеют более высокое соотношение мощности к весу, поэтому используются на больших двигателях, поскольку электрический стартер был бы слишком большим, а с его кабелями - слишком тяжелым и дорогим. Однако для двигателей меньшего размера, которым не требуется такая большая мощность стартера, больше подходит электрический стартер. Он выполняет двойную функцию генератора (так называемого стартера/генератора) на скоростях, выше которых двигателю больше не требуется помощь стартера. ^[8]

См. также

Указатель авиационных статей
Блок воздушного запуска
АВПИН — монотопливо, используемое для питания стартеров турбореактивных двигателей.
Стартер двигателя Coffman — аналогичная система, в которой для подачи давления газа используется взрывной патрон.
Запуск двигателя самолета
Компоненты реактивных двигателей
Держатель пламени

Ссылки

^ «Система пускового воздуха судового дизеля» . MachinerySpaces.com. Архивировано из оригинала 15 декабря 2022 года . Проверено 6 марта 2023 г.
^ «Система воздушного запуска на сайте Marinediesels.co.uk. Как морской дизельный двигатель запускается с использованием сжатого воздуха» . Marinediesels.info. Архивировано из оригинала 28 апреля 2013 г. Проверено 15 апреля 2013 г.
^ «Воздушные стартеры» . ГАЛИ . galigrup.com . Проверено 7 ноября 2023 г.
^ «Часто задаваемые вопросы» . Компоненты пневмостартера .
^ Реактивный двигатель, 3-е издание, июль 1969 г., ссылка на публикацию. ТСД1302, стр.128/129
^ Руководство по летной эксплуатации самолета A5A NATOPN, NAVWEPS 01-60ABA-1, стр. 14 Стартовая система
^ Пневматические пусковые системы, Роберт Дж. Фон Флю, The Garrett Corporation, Публикация ASME 67-GT-15, стр.3-5
^ Авиационные электрические системы, третье издание, Паллетт, ISBN 0 582 98819 5 , стр. 157.

[1] «Система пускового воздуха судового дизеля» . MachinerySpaces.com. Архивировано из оригинала 15 декабря 2022 года . Проверено 6 марта 2023 г.

[2] «Система воздушного запуска на сайте Marinediesels.co.uk. Как морской дизельный двигатель запускается с использованием сжатого воздуха» . Marinediesels.info. Архивировано из оригинала 28 апреля 2013 г. Проверено 15 апреля 2013 г.

[3] «Воздушные стартеры» . ГАЛИ . galigrup.com . Проверено 7 ноября 2023 г.

[4] «Часто задаваемые вопросы» . Компоненты пневмостартера .

[5] Реактивный двигатель, 3-е издание, июль 1969 г., ссылка на публикацию. ТСД1302, стр.128/129

[6] Руководство по летной эксплуатации самолета A5A NATOPN, NAVWEPS 01-60ABA-1, стр. 14 Стартовая система

[7] Пневматические пусковые системы, Роберт Дж. Фон Флю, The Garrett Corporation, Публикация ASME 67-GT-15, стр.3-5

[8] Авиационные электрические системы, третье издание, Паллетт, ISBN 0 582 98819 5 , стр. 157.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]