العوامل المؤثرة على تطور صناعة محركات الديزل المستخدمة على السفن

العوامل المؤثرة على تطور صناعة محركات الديزل المستخدمة على السفن:

الحاجة المستمرة لتخفيض استهلاك الوقود وزيادة العمر الفني للمحرك كانت دائما تلعبان الدور الرئيسي في تطوير صناعة محركات الديزل خلال العقود الماضية ازداد سعر الوقود عدة مرات وازدادت النسبة المخصصة لاستهلاك الوقود والزيوت ضمن المجموع العام لمصاريف الاستثمار العام للسفينة وقد أجبرت هذه الحقائق المختصين على التفكير باتخاذ الإجراءات الهادفة إلى تخفيض استهلاك الوقود حيث يمكن تحقيق ذلك من خلال:  

• تخفيض استطاعة محطة القدرة على السفينة عن طريق تخفيض سرعتها وتطوير مواصفاتها الهيدروديناميكية وزيادة مردود الدفع لمجمع الدفع (بتخفيض سرعة دوران الرفاص وزيادة قوة دفعه).
• تحسين المواصفات الاقتصادية لمحطة القدرة على السفينة.

المتطلبات الفنية الواجب توفرها في محركات الديزل البحرية والهادفة إلى تحسين اقتصادية عمل المحرك (بما يتعلق بالوقود) يمكن أن تحدد كما يلي:

1. تخفيض الاستهلاك النوعي للوقود إلى حده الأدنى.
2. القدرة على العمل باستخدام أنواع رخيصة من الوقود الثقيل.
3. تخفيض الاستهلاك النوعي للزيوت إلى حده الأدنى.
4. الاستفادة القصوى من حرارة غازات العادم.

تتحقق هذه المتطلبات بشكل أفضل في محركات الديزل ثنائية الأشواط المشحنة البطيئة لأن سرعة دوران المحرك البطيئة تسمح بربطه مباشرة مع الرفاص دون الحاجة إلى خفض، يبين الشكل التالي التطورات الكبيرة التي طرأت على مواصفات محركات الديزل ثنائية الأشواط البطيئة خلال السنوات الأخيرة الماضية من حيث انخفاض الاستهلاك النوعي للوقود و ارتفاع قيمة الضغط الأقصى ضمن الأسطوانة.

التطورات التي طرأت على الضغط الأقصي :p_z واستهلاك الوقود النوعي bsfc لمحركات الديزل رباعية الأشواط متوسطة سرعة الدوران

أدى ارتفاع مستوى تقديم الطاقة خلال العمليات الترموديناميكية إلى رفع اقتصادية العمل، التي يعبر عنها بالاستهلاك النوعي للوقود المستهلكة لكل واحد میل G_T فقد انخفض الاستهلاك النوعي bsfc من (kW.h) 212 gr/ إلى(kW.h) gr/ 171وانخفضت قيمة  G_T بمقدار %28 كما لجئ إلى تخفيض سرعة دوران المحرك بهدف الوصول إلى مردود أعلى للدفع وللرفاص _Bƞ حيث أن تخفيض سرعة الدوران n  ,مقدار %30.

يحقق زيادة في مردود الرفاص مقدارها %(7-4).

 في نفس الوقت كانت التغيرات في متوسط سرعة حركة المكبس طفيفة لأن تخفيض قيمة n کان مترافقة بزيادة في قيمة شوط المكبس S حيث تم توصيل نسبة شوط المكبس إلى قطر الأسطوانة إلى القيمة 2.9=S/D مما أعطى إمكانية زيادة حجم الأسطوانة وبالتالي زيادة الاستطاعة المنتجة فيها وكذلك تحسين نوعية تشكيل الخليط واحتراق الوقود وهذا بدوره أدى إلى إمكانية الوصول إلى قيم منخفضة للاستهلاك النوعي للوقود ولكن الزيادة في قيمة النسبة S/D  أدت إلى زيادة ارتفاع المحرك وارتفاع سعره.

المجموعة الثانية الكبيرة من المحركات البحرية هي محركات الديزل الرباعية الأشواط المشحنة ذات سرعة الدوران المتوسطة المستخدمة على السفن كمحركات مساعدة ومحركات رئيسية.

 إن تطور هذا النوع من المحركات كان مرتبط أيضا بزيادة مستوى الطاقة في هذه المحركات حيث ارتفع متوسط الضغط الفعال فيها حوالي 4 مرات(من (0.4-0.5)MPaفي عام 1940 إلى (2-2.5)MPa في عام 2000) مع المحافظة على أبعاد الأسطوانات وسرعة دوران المحرك، في نفس الوقت حصلت تطورات على بنية ووثوقية جميع قطع المحرك وفي الآونة الأخيرة يعطى اهتمام كبير للمسألة الاقتصادية حيث أمكن تخفيض الاستهلاك النوعي للوقود من (200-215)gr/kw.hإلى(180-190)gr/kw.h وذلك بفضل التطورات الكبيرة التي جرت على قطع دارة الوقود (زيادة ضغط الحقن، تحسين نوعية التذرير، ,إلخ) وكذلك مجموعة التشحين العنفية، عند بلوغ متوسط الضغط الفعال  P=2MPA فإن قيمة