ТЕПЛОИЗОЛИРУЮЩИЙ КОЖУХ СУДОВОГО ГАЗОТУРБИННОГО ДВИГАТЕЛЯ
HEAT INSULATING CASING OF SHIP GAS TURBINE ENGINE

Предлагаемое изобретение относится к области блочно-модульных газотурбинных установок морского базирования.
Известна газотурбинная установка с газотурбинным двигателем, помещенным в укрытие, которое выполняет функцию теплоизолирующего кожуха и на котором установлен специальный блок охлаждения газотурбинного двигателя (см., например, книгу: «Николаевские газотурбинные двигатели и установки». История создания, г. Николаев, «Юг-Информ», 2005 г., стр. 164, 165).
Известно устройство для охлаждения газотурбинной установки, содержащее шумотеплозащитный кожух, образующий с корпусом двигателя газотурбинной установки кольцевую камеру, блок вентиляторов с выходом воздуха в кольцевой коллектор с отверстиями в сторону охлаждаемой поверхности двигателя, параллельными его оси, а в кольцевой камере за охлаждаемой поверхностью двигателя выполнен кольцевой приемник нагретого воздуха с выходом во внешнюю среду (см., например, патент RU 2460893 С1, 20.12.2010 г.).
Известны эжекторные системы воздушного охлаждения газотурбинных двигателей, где воздух подсасывается в кольцевое пространство между корпусом турбины и наружным кожухом вследствие эжектирующего действия струи газа, входящего в выпускной газоход из силовой турбины и создающего пониженное давление в кольцевом пространстве между корпусом турбины и наружным кожухом (см., например, книгу: Г.А. Артемов и др. «Судовые газотурбинные установки». Изд. «Судостроение», Ленинград, 1978 г., стр. 106…108) - прототип.
Предлагаемое изобретение решает задачу повышения надежности и экономичности работы судовых газотурбинных двигателей, размещенных в теплоизолирующих кожухах, путем надежного и простого крепления выхлопного конфузорного патрубка газотурбинного двигателя и обеспечением при этом необходимого расхода вентиляционного воздуха для охлаждения двигателя на всех режимах его работы.
Техническое решение указанной задачи в предлагаемом изобретении достигается тем, что в теплоизолирующем кожухе судового газотурбинного двигателя, содержащем размещенный в нем установленный на раме судовой газотурбинный двигатель с повернутым относительно оси двигателя выхлопным конфузорным патрубком с выхлопным срезом на уровне основания выхлопной трубы, выполненный в верхней части кожуха над головной частью двигателя входной вентиляционный патрубок, повернутый относительно оси двигателя соосно выхлопному конфузорному патрубку выходной патрубок кожуха, соединенный фланцевым разъемом с выхлопной трубой, согласно изобретению в выходном патрубке кожуха на некотором удалении от фланцевого разъема с выхлопной трубой размещена кольцевая перфорированная перегородка, отверстия в которой выполнены с возможностью обеспечения необходимого для охлаждения двигателя расхода вентиляционного воздуха, при этом перегородка или закреплена по наружному диаметру на выходном патрубке кожуха, а по внутреннему диаметру выполнена в виде отогнутых в сторону выхлопа пружинящих лепестков, охватывающих выхлопной конфузорный патрубок двигателя с возможностью его перемещения или закреплена по внутреннему диаметру на выхлопном конфузорном патрубке, а по наружному диаметру выполнена в виде отогнутых в противоположную от выхлопа сторону пружинящих лепестков и опертых с возможностью перемещения на внутреннюю поверхность выходного патрубка кожуха.
Отличительным признаком предлагаемого изобретения является то, что в выходном патрубке кожуха на некотором удалении от фланцевого разъема с выхлопной трубой размещена кольцевая перфорированная перегородка, отверстия в которой выполнены с возможностью обеспечения необходимого для охлаждения двигателя расхода вентиляционного воздуха, при этом перегородка или закреплена по наружному диаметру на выходном патрубке кожуха, а по внутреннему диаметру выполнена в виде отогнутых в сторону выхлопа пружинящих лепестков, охватывающих выхлопной конфузорный патрубок двигателя с возможностью его перемещения, или закреплена по внутреннему диаметру на выхлопном конфузорном патрубке, а по наружному диаметру выполнена в виде отогнутых в противоположную от выхлопа сторону пружинящих лепестков и опертых с возможностью перемещения на внутреннюю поверхность выходного патрубка кожуха.
На фиг. 1 схематично изображен предлагаемый теплоизолирующий кожух судового газотурбинного двигателя, на фиг. 2 - вид А на фиг. 1 (показана часть кольцевой перфорированной перегородки), на фиг. 3 - вид Б на фиг. 1 (вариант конструкции с лепестками по внутреннему диаметру перегородки), на фиг. 4 - вид Б на фиг. 1 (вариант конструкции с лепестками по наружному диаметру перегородки).
В теплоизолирующем кожухе 1 размещен установленный на раме судовой газотурбинный двигатель 2, для выхода газов из силовой турбины которого выполнен в виде конфузора выхлопной патрубок 3, повернутый относительно оси двигателя 2. В верхней части кожуха 1 над головной частью двигателя 2 выполнен входной вентиляционный патрубок 4. Выходной патрубок 5 теплоизолирующего кожуха 1 также выполнен с поворотом относительно оси двигателя 2 (соосно патрубку 3) и при этом фланцевым разъемом 6 соединен с основанием выхлопной трубы 7 двигателя 2. Выхлопной срез 8 выхлопного патрубка 3 расположен примерно на уровне фланцевого разъема 6. Внутри выходного патрубка 5, пониже фланцевого разъема 6, размещена кольцевая перфорированная перегородка 9 с отверстиями 10 в ней. В варианте конструкции, показанном на фиг. 3, перегородка 9 закреплена по наружному диаметру на патрубке 5, а по внутреннему диаметру на ней выполнены отогнутые в сторону выхлопа газов пружинящие лепестки 11, охватывающие выхлопной конфузорный патрубок 3 с возможностью его перемещения. В варианте конструкции, показанном на фиг. 4, перегородка 9 закреплена по внутреннему диаметру на патрубке 3, а по наружному диаметру на ней выполнены отогнутые в противоположную от выхлопа газов сторону пружинящие лепестки 12, опертые с возможностью перемещения на внутреннюю поверхность выходного патрубка 5.
Осуществление поставленных задач в предлагаемом изобретении происходит следующим образом (см. фиг. 1, 2, 3, 4).
Во время работы судового газотурбинного двигателя 2, размещенного в теплоизолирующем кожухе 1, отработавшие в двигателе 2 газы выходят с большой скоростью через расположенный примерно на уровне фланцевого разъема 6 выхлопной срез 8 выхлопного конфузорного патрубка 3. При этом вследствие эжектирующего действия струи газа, входящего в выходной патрубок 5 и выхлопную трубу 7(выпускной газоход) из выхлопного конфузорного патрубка 3 двигателя 2, создается пониженное давление в кольцевом пространстве между выхлопным патрубком 3 и выходным патрубком 5, что распространяется (с некоторыми потерями) и на все пространство между корпусом двигателя 2 и теплоизолирующим кожухом 1. Поэтому через входной вентиляционный патрубок 4 в пространство между корпусом двигателя 2 и теплоизолирующим кожухом 1 подсасывается воздух из атмосферы и, обтекая корпус двигателя 2 и охлаждая его, через отверстия 10 в кольцевой перфорированной перегородке 9 уходит (вместе с подсасывающим его газом) в выхлопную трубу 7. Направление движения газов и подсасываемого (охлаждающего) воздуха показано стрелками на фиг. 1, 3, 4. Общее проходное сечение отверстий 10 в перегородке 9, требующееся для пропуска необходимого количества охлаждающего двигатель 2 воздуха, определяют расчетным и экспериментальным путем. Выполненные по внутреннему диаметру перегородки 9 и отогнутые в сторону выхлопа пружинящие лепестки 11 (вариант конструкции на фиг. 3) или выполненные по наружному диаметру перегородки 9 и отогнутые в противоположную от выхлопа сторону пружинящие лепестки 12 (вариант конструкции на фиг. 4) служат достаточно надежной опорой для патрубка 3 как при неработающем двигателе 2, так и во время его работы, когда патрубок 3 сильно нагревается, а следовательно, и расширяется, но благодаря пружинистости отогнутых лепестков 11 (фиг. 3) или 12 (фиг. 4) при любом режиме работы двигателя 2 поддерживают патрубок 3, в то же время не препятствуя его перемещениям. Направление отгиба лепестков в ту или иную сторону определяется только соображениями изготовления и удобством монтажа и сборки.