Использование реверсивных судовых ГТД связано с применением в их конструкции отдельных турбин (ступеней) заднего хода – ТЗХ, или специальных реверсивных центростремительных турбин.
Реверсивные осевые турбины выполняются в двух возможных вариантах (рис. 70):
- в виде отдельной турбины заднего хода, находящейся на отдельном диске, жестко связанном с ротором пропульсивной турбины переднего хода (рис. 70.а);
- в виде совмещенного расположения на одном диске ступеней переднего и заднего хода (использование двухъярусных лопаток – рис. 70.б).
Важным элементом системы реверса в реверсивных осевых турбинах является газораспределительный орган, с помощью которого газ после турбины компрессора может быть направлен либо в проточную часть турбины переднего хода, либо в проточную часть турбины заднего хода.
При реверсе сначала происходит торможение ротора пропульсивной турбины газом, подаваемым в проточную часть турбины обратного хода, которая вращается кромками рабочих лопаток вперед. Этот режим работы двигателя называется «режимом контргаза». После полной остановки ротора пропульсивной турбины газораспределительный орган направляет весь поток газа на турбину обратного хода.
|
Рис. 70. Схемы взаимного расположения проточных частей ТПХ и ТЗХ а – с ТЗХ, выполненной на отдельном диске; б – с ТЗХ, выполненной в виде второго яруса лопаток.
1 – турбина компрессора; 2 – турбина переднего хода; 3 – турбина заднего хода; 4 – газораспределительный орган; 5 – второй ярус лопаток ТЗХ. |
Перемещения газораспределительного органа должны быть взаимосвязаны с подачей топлива на форсунки. При осуществлении реверса ГТД должна соблюдаться следующая последовательность операций:
1. Уменьшение подачи топлива на форсунки до расхода холостого хода;
2. Одновременная перекладка газораспределительного органа, осуществляющего перепуск газа в ТЗХ, при постепенном уменьшении расхода газа до нуля, подаваемого в проточную часть ТПХ;
3. Увеличение подачи топлива на форсунки до величины, соответствующей заданному режиму обратного хода, после полной перекладки газораспределительного органа.
Главным недостатком описанных выше способов реверса является наличие больших вентиляционных потерь из-за холостого вращения неработающих ступеней (на переднем ходу вхолостую вращаются ступени ТЗХ, на заднем ходу – ТПХ). На холостое вращение ступеней турбины в плотной воздушной или газовой среде затрачивается значительная часть энергии двигателя. Эти потери для газотурбинных установок могут достигать 3 ÷ 4 % от мощности ГТД для неработающей ТЗХ, и еще большей величины для неработающей ТПХ. Кроме того, при холостом вращении турбины происходит сильный нагрев ее элементов, что влечет за собой дополнительные затраты на ее охлаждение. В случае использования двухъярусных лопаток дополнительной проблемой является обеспечение прочности высоких лопаток при высоких частотах вращения роторов турбин.