Fartygsmaskineri
Wikipedia
Fartygsmaskineri konstrueras idag (2006) i storlekar upp till cirka 80 000 kW eller 109 000 hk. Detta är tillräckligt för de största fartygen som byggs idag. I många fall kan det dock av olika skäl vara lämpligt att dela upp den erforderliga effekten på flera maskiner. Det kan vara brist på utrymme som gör att flera mindre maskiner är lämpligare. Ett annat exempel är krav på manöverförmåga som gör att två propellrar och två maskiner måste installeras. Säkerhetskrav kan också medföra att maskineriet delas upp i två oberoende delar, som var för sig kan driva fram fartyget.
Innehåll |
[redigera] Typer
Nedan presenteras de vanligaste typerna av fartygsmaskiner:
[redigera] Ångturbinsmaskineri
Ett ångturbinsmaskineri består i princip av en ångturbin som drivs av ånga från en oljeeldad ångpanna. Under 1970-talet hade ångturbinen sin storhetstid, främst beroende på att det inte fanns så stora fartygsdieslar som krävdes för att driva de stortankers man byggde då. En sämre bunkerekonomi var en oundviklig nackdel, men detta vägdes delvis upp av lägre underhållskostnader för det mekaniskt mycket enklare ångturbinmaskineriet.
Med stigande bunkerpriser blev det allt svårare att acceptera merkostnaden för driften av ångturbinmaskineri och numera installeras endast ett fåtal maskiner av denna typ och då endast under speciella förhållanden. Ett exempel är i större gastankfartyg, där man har möjlighet att utnyttja den del av lasten som ändå förgasas som bränsle till maskineriet. Även i örlogsfartyg förekommer det fortfarande att man monterar ångturbinmaskineri, vanligen då med en kärnreaktor som ”ångpanna”. Ett oljeeldat ångturbinmaskineri kan utnyttja bunker av låg kvalitet, såsom HFO 700.
[redigera] Gasturbin
Gasturbiner började utnyttjas för fartygsdrift i början av 1950-talet. Gasturbinen är i princip en jetmotor där man utnyttjar jetstrålen till att driva en turbin på en axel, så att man får ett vridmoment på denna, istället för en reaktionskraft från jetstrålen. Gasturbinens främsta egenskaper är mycket låg vikt och litet format. Den har 40-50 procent högre specifik bränsleförbrukning än tvåtaktsdieslar. Normalt kräver gasturbinen bunker av kvalitet MGO. Med hänsyn till gasturbinens speciella egenskaper har den främst utnyttjats i örlogsfartyg.
[redigera] Tvåtaktsmaskiner
Tvåtaktsmaskiner är det allra vanligaste i fartyg. Arbetssättet ger en förbränning per varv och cylinder. Maskinerna kan, bortsett från arbetssättet, ha tekniskt vitt skilda utföranden. Trunkmaskin respektive tvärstycksmaskin är två olika konstruktionsprinciper där vevstaken i det senare fallet är ledad på ett sätt som medger stor slaglängd utan att man behöver öka cylinderdiametern för att rymma vevstakens rörelser i sidled.
Trunkmaskinsutförandet, som används på medelstora och mindre maskiner, har raka vevstakar, ledade i kolvtappen, ungefär som i en vanlig bilmotor.
Tvåtaktsmaskiner kan byggas antingen helt utan ventiler, med enbart avgasventiler eller med både insugs- och avgasventiler. De olika utförandena ger maskinen olika egenskaper avseende bl.a. dimensioner, bunkerekonomi och underhållsbehov. Tvåtaktsmaskiner byggs för effekter på upp till 80 000 kW vid varvtal mellan 70 och 120 varv/min. Erforderlig bunkerkvalitet beror på val av kringutrustning samt, i någon mån, maskinens storlek.
[redigera] Fyrtaktsmaskiner
Fyrtaktsmaskiner kännetecknas av arbetssättet med en förbränning vartannat varv per cylinder. En fyrtaktsmaskin har normalt flera cylindrar för samma effekt jämfört med en tvåtaktsmaskin. Den går på ett högre varvtal (400-600 varv/min.), är lägre, lättare (ungefär halva vikten för en given effekt) och billigare. På grund av det högre varvtalet krävs en reduktionsväxel för att erhålla ett lämpligt varvtal på propelleraxeln. Fyrtaktsmaskiner byggs för effekter på upp till 38 000 kW. Erforderlig bunkerkvalitet beror på val av kringutrustning samt maskinens storlek.
[redigera] Installationer/arrangemang
Det normala propellervarvtalet på ett medelstort till stort handelsfartyg ligger på mellan 70 och 170 varv/min, beroende på vilken diameter propellern kan ha på det aktuella fartyget. Teoretiskt ger en propeller med stor diameter, lågt varvtal och få blad den högsta verkningsgraden. Vid val av största möjliga propellerdiameter måste hänsyn tas till akterskeppets utformning, frigång mellan skrov och propellerblad samt det förhållandet att man vill ha hela propellern under vattnet även på en barlastresa med ett begränsat djupgående. Antalet propellerblad styrs av hållfasthetsskäl. Fyra blad är minimum. En annan faktor som avgör propellerdesignen är vilken effekt som propellern ska absorbera.
Det önskvärda propellervarvtalet kan erhållas, antingen med direktdrift från en lågvarvig tvåtaktsdiesel, eller från en eller flera fyrtaktsdieslar vilka driver axeln via en växel som reducerar varvtalet.
Avgörande för detta val är en lång rad överväganden avseende bl.a. tillgängligt utrymme för maskinen, tillåten maximal vikt för maskinen, redundanskrav, val av bränsle, möjligheter att rena avgaser och utnyttja restvärme i en avgaspanna.
Utöver de ovanstående alternativen med mekanisk drift av propelleraxeln finns det även arrangemang för dieselelektrisk drift, där en eller flera dieslar (vanligen fyrtaktsdieslar) driver varsin generator som levererar ström till en eller flera elektriska propellermotorer. Ett sådant arrangemang medger ofta att man genom att variera antalet dieselgeneratorer i drift kan låta dessa arbeta i ett register med hög effektivitet och låg specifik bränsleförbrukning, trots varierande effektbehov.
Vid dieselelektrisk drift är det vanligt att man integrerar produktionen av elenergi för framdrivning och för övriga behov och på så sätt erhåller ett enhetligt maskineri, med de fördelar detta medför avseende reservdelslager och antalet nödvändiga bunkerkvaliteter ombord.
[redigera] Kombinationsmaskinerier
Med kraftigt stigande bunkerpriser har efterfrågan på bättre driftsekonomi ökat. En lösning som maskintillverkarna har tillgripigt är så kallade kombinationsmaskinerier. Ett exempel på det är användandet av gasturbin-elektriskt maskineri. Gasturbinerna producerar även en stor mängd heta avgaser som tas till vara i avgaspannor vilka producerar ånga. Ångan utnyttjas i ångturbiner som ger krafttillskott till framdrivningen alternativt driver en generator för elproduktion. Detta maskinarrangemang är på frammarsch, främst i kryssningsfartyg pga. den kraftigt reducerade vibrationsbilden i jämförelse med motsvarande anläggning bestående av dieselmotorer. Kryssningsfartyg förbrukar också stora mängder färskvatten vilket kan framställas av sjövatten med hjälp av ånga från avgaspannorna.
