Главная       Продать работу       Блог       Контакты       Оплата       О нас       Как мы работаем       Регистрация       Вход в кабинет
Тех. дипломные работы
   автомобили
   спец. техника
   станки
   тех. маш.
   строительство
   электроснабжение
   пищевая промышленность
   водоснабжение
   газоснабжение
   автоматизация
   теплоснабжение
   холодильники
   машиностроение
   др. тех. специальности

Тех. курсовые работы
   автомобили
   спец. техника
   станки
   тех. маш.
   строительство
   детали машин
   электроснабжение
   газоснабжение
   водоснабжение
   пищевая промышленность
   автоматизация
   теплоснабжение
   ТММ
   ВСТИ
   гидравлика и пневматика
   машиностроение
   др. тех. специальности

Тех. дополнения
   Отчеты
   Расчетно-графические работы
   Лекции
   Задачи
   Лабораторные работы
   Литература
   Контрольные работы
   Чертежи и 3D моделирование
   Тех. soft
   Рефераты
   Общий раздел
   Технологический раздел
   Конструкторский раздел
   Эксплуатационный раздел
   БЖД раздел
   Экономический раздел
   Экологический раздел
   Автоматизация раздел
   Расчетные работы

Гум. дипломные работы
   педагогика и психология
   астрономия и космонавтика
   банковское, биржевое дело
   БЖД и экология
   биология и естествознание
   бухгалтерский счет и аудит
   военное дело
   география
   геология
   государство и право
   журналистика и СМИ
   иностранные языки
   история
   коммуникации
   краеведение
   кулинария
   культура и искусство
   литература
   экономика и торговля
   математика
   медицина
   международное отношение
   менеджмент
   политология
   музыка
   религия
   социология
   спорт и туризм
   таможенная система
   физика
   химия
   философия
   финансы
   этика и эстетика
   правознавство

Гум. курсовые работы
   педагогика и психология
   астрономия и космонавтика
   банковское, биржевое дело
   БЖД и экология
   биология и естествознание
   бухгалтерский счет и аудит
   военное дело
   география
   геология
   государство и право
   журналистика и СМИ
   иностранные языки
   история
   коммуникации
   краеведение
   кулинария
   культура и искусство
   литература
   экономика и торговля
   математика
   медицина
   международное отношение
   менеджмент
   политология
   музыка
   религия
   социология
   спорт и туризм
   таможенная система
   физика
   химия
   философия
   финансы
   этика и эстетика
   правознавство

Гум. дополнения
   Отчеты
   Расчетные работы
   Лекции
   Задачи
   Лабораторные работы
   Литература
   Контрольные работы
   Сочинения
   Гум. soft
   Рефераты

Рефераты
   Авиация и космонавтика
   Административное право
   Арбитражный процесс
   Архитектура
   Астрология
   Астрономия
   Банковское дело
   Безопасность жизнедеятельнос
   Биографии
   Биология
   Биология и химия
   Биржевое дело
   Ботаника и сельское хоз-во
   Бухгалтерский учет и аудит
   Валютные отношения
   Ветеринария
   Военная кафедра
   ГДЗ
   География
   Геодезия
   Геология
   Геополитика
   Государство и право
   Гражданское право и процесс
   Делопроизводство
   Деньги и кредит
   ЕГЭ
   Естествознание
   Журналистика
   ЗНО
   Зоология
   Издательское дело и полиграф
   Инвестиции
   Иностранный язык
   Информатика
   Информатика, программировани
   Исторические личности
   История
   История техники
   Кибернетика
   Коммуникации и связь
   Компьютерные науки
   Косметология
   Краеведение и этнография
   Краткое содержание произведе
   Криминалистика
   Криминология
   Криптология
   Кулинария
   Культура и искусство
   Культурология
   Литература : зарубежная
   Литература и русский язык
   Логика
   Логистика
   Маркетинг
   Математика
   Медицина, здоровье
   Медицинские науки
   Международное публичное прав
   Международное частное право
   Международные отношения
   Менеджмент
   Металлургия
   Москвоведение
   Музыка
   Муниципальное право
   Налоги, налогообложение
   Наука и техника
   Начертательная геометрия
   Оккультизм и уфология
   Остальные рефераты
   Педагогика
   Политология
   Право
   Право, юриспруденция
   Предпринимательство
   Прикладные науки
   Промышленность, производство
   Психология
   психология, педагогика
   Радиоэлектроника
   Реклама
   Религия и мифология
   Риторика
   Сексология
   Социология
   Статистика
   Страхование
   Строительные науки
   Строительство
   Схемотехника
   Таможенная система
   Теория государства и права
   Теория организации
   Теплотехника
   Технология
   Товароведение
   Транспорт
   Трудовое право
   Туризм
   Уголовное право и процесс
   Управление
   Управленческие науки
   Физика
   Физкультура и спорт
   Философия
   Финансовые науки
   Финансы
   Фотография
   Химия
   Хозяйственное право
   Цифровые устройства
   Экологическое право
   Экология
   Экономика
   Экономико-математическое мод
   Экономическая география
   Экономическая теория
   Этика
   Юриспруденция
   Языковедение
   Языкознание, филология

Главная > Тех. дипломные работы > машиностроение
Название:
Проект головного двигуна типу 7ДКРН 60/195-10 (7L60MC) номінальною потужністю 13440 кВт

Тип: Дипломные работы
Категория: Тех. дипломные работы
Подкатегория: машиностроение

Цена:
12 руб



Подробное описание:

1. Загальна характеристика судна

Танкер призначений для перевезення нафти і нафтопродуктів (одночасно до чотирьох сортів) з можливістю вивантаження кожного з них у різних портах.
Район плавання необмежений. Судно одногвинтове, однопалубне, дизельне з баком і кормовим розташуванням машинного відділення і житлових приміщень.
Судно має бульб у підводній частині носового краю і з похилим у надводній частині форштевнем, з подвійним дном, подвійними бортами, одною повздовжньою переборкою у танковій частині, із крейсерською кормою і транцем вище ватерлінії.
Судно спроектоване і побудоване на клас Морського Регістра Судноплавства Росії (колишній регістр СРСР далі Правила Регістру) КМ ЛЗ 2 А2 (нафтоналивне).
Форма корпуса і співвідношення головних розмірів забезпечує судну необхідні ходові і морехідні якості судна, як у повному вантажеві так і в баласті.
Швидкість судна (в умовах іспитів при тривалій потужності ГД 10590 кВт, що досягається при частоті обертання гребного валу 1,72 ± 2,5% с-1. при осадці на рівний кіль, з осадкою 12,5м на глибокій воді при хвилюванні моря не більш двох балів і вітрі не більш трьох балів по шкалі Бофорта при чистому свіжопофарбованому корпусі) складає близько 14,7 вуз.
Остійність судна та непотоплюваність при всіх експлуатаційних випадках навантаження задовольняє вимогам Правил Регістра.
Діаметр сталої циркуляції на повному передньому ході при перекладці пера руля на 35º складає близько 4-х довжин корпуса судна по КВЛ.

1.1. Основні характеристики судна

Головні розміри, м:
 довжина найбільша 242,80
 довжина між перпендикулярами 228,00
 ширина 32,20
 висота борта 18,00
 проектна осадка 12,50
Дедвейт судна при осадці 12,5 м складає близько 60500 т.
Автономність плавання по запасах провізії і води дорівнює 40 діб, дальність плавання 20000 миль. Місткість вантажних танків близько 83000 м3.На судні мається 16 вантажних танків по 8 танків з кожного борта, з яких танк №8 є відстійним. Вантажні танки розділені на 4 групи для перевезення одночасно 4-х сортів нафти.
Ізольований баласт знаходиться в подвійному дні, подвійних бортах і скулах.

Місткість цистерн основних суднових запасів, м3:
 важкого палива 3830
 дизельного палива 497
 мастила 136
 прісної побутової води 225
 котлової води 60

1.2. Опис енергетичної установки

1.2.1. Головний двигун

У складі одного головного двигуна типу 7ДКРН 60/195-10 (7L60MC) номінальною потужністю 13440 кВт, двотактної, простої дії, реверсивного, крейцкопфного, з газотурбінним надувом, з убудованим упорним підшипником, рядовим розташуванням циліндрів, правої моделі.

1.2.2. Електроенергетична установка

У складі трьох дизель-генераторів 5L23/30H потужністю 650 кВт кожний, та одного утилізаційного турбогенератора УТГ 800 потужністю:
- режим утилізації —150 кВт;
- режим допоміжних котлів — 800 кВт.

1.2.3. Котлова установка.

Допоміжна котлова установка складається з двох допоміжних автоматизованих котлів КВ-2 і одного утилізаційного котла КУП-1100.


1.2.4. Використовуване паливо

Дизельне паливо з температурою спалаху, визначеної в замкнутому тиглі, не нижче 333К (60оС), до для розпалення допоміжних котлів, роботи головного двигуна і допоміжних дизель-генераторів, аварійного дизель-генератора.
Важке паливо: в'язкістю не більш 3500 з Редвуда при 100°С зі змістом сірки не більш 5% і температурою спалаху визначеної в закритому тиглі, не нижче 333К (60оС), для роботи головного двигуна, дизель-генераторів і допоміжних котлів.

1.2.5. Опріснювальна установка

Призначена для поповнення запасів котельної і побутової прісної води. Складається з двох агрегатних опріснювачів (один резервний) поверхневого типу Д5М, що утилізують тепло прісної води системи охолодження головного двигуна.

1.2.6. Сміттєспалювальник

Установка для спалювання сміття СП-50 спалює рідкі відходи, які можуть включати паливо, масло, воду і тверде сміття, що складається з твердих харчових відходів, які не містять металевих і скляних елементів.
1.3. Опис корпуса судна

Верхня палуба, борти і днище в середній частині корпуса судна виконані по подовжній системі набору, у краях по поперечної.
Корпус судна виконаний звареним. Шпація між подовжнім набором дорівнює 800 мм.

1.4. Загальносуднові системи

1.4.1. Вантажнозачистна система

Вантажна система забезпечує закрите приймання вантажу не судновими засобами інтенсивністю близько 10000 м3/ч, обслуговується чотирма відцентровими насосами. Трубопроводи встановлені в МКВ. Система виконана у виді самостійних трубопроводів для 4-х груп танків за лінійною схемою з труб Ду400, обладнана системою «Сентри Стрип», що забезпечує розвантаження судна без застосування зачистних насосів.
Зачищення вантажних трубопроводів виробляється двома гвинтовими турбонасосами. Насоси взаємозамінні.
Зачищення баласту здійснюється ежекторами ВЕЖ-400 по основних баластових магістралях. Передбачено автоматичну систему контролю за видачею мийної води і води з баластових вантажних танків по нафтоскладу.

1.4.2. Система обігріву танків

Усі вантажні танки обладнані повними петлями змійовиків для підтримки в рейсі температури вантажу близько 317К (44оС) і підігріву вантажу в протягом 96 годин до температури 338 К (66оС), до кінця рейсу.

1.4.3. Осушувальна і баластна системи

Для осушення МКВ передбачені два баластно-осушувальних самоусмоктувальних відцентрових електронасоси НЦВС 160/30 А-П і один осушувальний ЭНП 10/2,5. Осушення МКВ відбувається автоматично. Злив нафтопродуктів з установки очищення трюмно-баластових вод здійснюється у цистерну збору нафтопродуктів, яка розташована в МВ. Осушення носового насосного відділення здійснюється самостійним осушувальним електронасосом ЖГТ 10/2,5. Осушення вантажного насосного відділення і трубопроводів вантажної системи здійснюється електропоршневим насосом ЕПН 25/2,5.
Баластова система призначена для прийому і видалення баласту. Система обслуговується двома самоусмоктувальними баластовими електронасосами НЦВС 160/30А встановленими в МВ. Арматура необхідна для прийому баласту керується дистанційно з ПУВВ.

1.4.4. Система мийки танків

Мийка танків здійснюється сирою нафтою та забортною водою. Система обслуговується вантажними і мийними насосами. У кожному вантажному танку встановлені дві мийні машинки (гідромонітори). Приводи гідромоніторів знімні, переносні, пневматичні. Передбачено можливість мийки танків переносними мийними машинками. Забруднена вода з танків забирається насосами по трубах вантажної системи і подається у відстійний танк першого каскаду, з якого по переливній трубі надходить у відстійний танк другого каскаду.


1.4.5. Система парового опалення, господарського паропостачання.

Система парового опалення подає пару до парових грілок у приміщення, де передбачене парове опалення. Система господарського паропостачання забезпечує парою кондиціонери, підігрівники повітря, продування бортових патрубків і пропарювання стічної цистерни. Система парового опалення і система господарського паропостачання виконані у виді загальної магістралі і забезпечуються насиченою парою, тиском близько 0,3 МПа, від системи обігрівання баласту. Система парового опалення виконана з груповими ежекторами та автоматичними конденсатовідводчиками. Для запобігання замерзання баластових цистерн, бортових цистерн побутової прісної води, форпіка й ахтерпіка передбачена система підігріву рідин. Пара в систему подається від допоміжної котловой установки по окремій магістралі тиском 0,6 МПа. Система пропарювання забезпечує підведення пари до стічної цистерни.

1.4.6. Система побутового водопостачання

Цистерни запасу побутової прісної води розташовані в кормовій частині судна. Прісна вода до споживачів камбузного блоку, буфета, медблоку, водорозбірним колонкам подається через бактерецидну колонку БАКТ-10. Гаряча вода до цих споживачів подається від підігрівника ємністю 0,14 м3. Продуктивність водопідігрівача близько 0,1 м3/год при паровому нагріванні і близько 0,5 м3/год при електричному нагріванні до температури 358К (85оС). Гаряча вода подається від підігрівника води ємністю 0,2 м3. Продуктивність підігрівника близько 3,0 м3/год при паровому нагріванні і 0,5 м3/год при електричному до температури 358К (85оС). Циркуляція гарячої побутової прісної води в кільцевих магістралях здійснюється електронасосами. Прийом побутової прісної води в цистерни запасу виробляється через палубні наливні втулки.

1.4.7. Стічна система і шпігати відкритих, палуб

Труби системи стічних вод і системи господарсько-побутових вод об’єднані в окремі магістралі з відводом у стічну цистерну, за борт або в установку добору фекальних і стічних вод. Ємність стічної цистерни 13,5 м3. Знезаражування цистерни передбачено хлоратором. Промивання здійснюється забортною водою від протипожежної системи. Для очищення санітарних стічних вод передбачена установка для обробки стічних води продуктивністю очищення 15 м3 у добу.
Система шпігатів відкритих палуб забезпечує видалення води з відкритих палуб, надбудов, містків на нижні палуби. Злив води з діафрагми димової труби здійснюється за борт вище ватерлінії або в цистерну збору мийної води котлів.

1.4.8. Система газовипускна

Усі вантажні і відстійні танки обладнані системою газовипуску, автономної для кожного танка і призначеної для газообміну між вантажними танками та атмосферою. Площа перетину труб автономної системи газовипуску забезпечує видалення газів з одного танка при вантажних операціях з продуктивністю не більш 1100 м3/год. Вантажні танки обладнані газовипускними пристроями типу «Пресс-вак» з ручним відкриттям для випуску газів.

1.4.9. Протипожежна система

Система водогасіння
Для подачі води до пожежних ріжків передбачена протипожежна водяна система, що обслуговується трьома насосами: один НЦВ 100/100А и двома НЦВ220/100А. Продуктивність усіх насосів забезпечує одночасну роботу протипожежної водяної системи, системи піногасіння і зрошення. Система постійно знаходиться під тиском, для чого в МВ встановлена пневмоцистерна. Для аварійних цілей у ВНВ встановлений пожежний дизель-насос ДПНС 220/100. Система водогасіння виконана за кільцевою схемою. Пожежні ріжки розташовані з розрахунку подачі не менш двох струменів води до будь-якого можливого вогнища пожежі. Діаметр пожежних ріжків і рукавів 0,065 м. Рукави прогумовані із синтетичних волокон, довжиною 10 і 20 м із бронзовими комбінованими стовбурами.

Система вуглекислотного гасіння
Основним засобом пожежегасіння в МВ і ВНВ є система вуглекислотного гасіння високого тиску, яка складається зі станції і розводящих трубопроводів з розпилювачами в МКВ і ВНВ передбачена попереджувальна сигналізація про майбутній пуск двоокису вуглецю. Для гасіння пожежі в глушнику пожежного дизель-насоса ДПНС 220/100 стаціонарно установлено вогнегасник ОУ-5. Пуск системи в дію ручний, з місця установки батарей і вогнегасника ОУ-5.

Система піногасіння
Основними засобами гасіння пожеж у танках, на верхній палубі в районі танків, у паливних бункерах розташованих поза МКВ і ВНВ є система піногасіння. Вода для системи подається насосами пожежної водяної системи. Система виконана без стаціонарного розведення трубопроводів по танках, із застосуванням для подачі піни в танки і на верхню палубу у райони танків переносних піногенераторов ГСП-600 (кратність піни 70-1, 100-1), і стаціонарних піноводяних лафетних стовбурів (кратністю піни 10-1) для гасіння місцевих вогнищ пожежі піною в МКВ проведений трубопровід з пожежними ріжками. На верхній палубі при вході в МКВ передбачені стаціонарні повітряно-пінні апарати СО2.

Система інертних газів
Усі вантажні і відстійні танки обладнані системою інертних газів для попередження можливості вибуху і пожежі в цих відсіках шляхом створення і підтримки в них атмосфери з низьким змістом кисню, не більш 8 % по об’єму . Подача інертних газів у танки здійснюється відцентровими газодувками. В усіх вантажних і відстійних танках підтримується надлишковий тиск не більш 8 кПа. Кількість газів, використовуваних для инертизації танків, у 1,25 рази перевищує сумарну номінальну продуктивність насосів.
1.4.10. Система кондиціонування повітря житлових, загальних і службових приміщень

Усі житлові приміщення обладнані двохпровідною середньошвидкісною системою кондиціонування повітря. Всі приміщення системою кондиціонування повітря забезпечуються температурою взимку не нижче 293К (20°С) при розрахунковій температурі зовнішнього повітря 248К (-25°С), а влітку при температурі зовнішнього повітря 307К (34°С) температура в кондиційованих приміщеннях підтримується близько 298К (25°С). Відносна вологість повітря влітку і взимку підтримується в межах 60  40%.

1.5. Суднові пристрої

1.5.1. Щогловий пристрій і такелажі

На судні передбачено дві вільно встановлені щогли (фок і грот), призначені для несення сигнально відмітних вогнів і радіонавігаційного устаткування. Для підйому державних прапорів на кормі установлений флагшток, а на фок- і грот- щоглах гафелі.

1.5.2. Якірний пристрій

На судні постачене два станових якоря Холу масою 1100 кг кожний.
Станові якорі убираються в клюзи з палубними кришками.
Якірні ланцюги особливої міцності калібром 81мм, зберігаються в ланцюгових шухлядах,
що забезпечують самоукладання ланцюгів.
Для підйому і віддачі якорів на палубі бака встановлені дві якірні швартовні лебідки з гідравлічним приводом і пристроєм для дистанційного керування гальмом ланцюгової зірочки.
Ланцюгові шухляди обладнані системою осушення.

1.5.3. Кермовий пристрій

На судні встановлене один профільований полубалансирний руль площею близько 5,25 м2.
Балер руля прямій, кований має один опорний підшипник і один опорно-упорній підшипник. З'єднання балера і пера руля конусне на шпунті.
Для перекладки руля в румпельному відділенні встановлена гідравлічна машина Р21МЗ на момент, що крутить 200 тон із двома силовими агрегатами, кожний з них забезпечує перекладку руля з 35° одного борта на 30° іншого борта в протягом 28 сек. на повному передньому ході.
Керування електричною кермовою машиною здійснюється з посади керування в кермовій рубці. Крім того в румпельному відділенні передбачене ручне керування насосами.

1.5.4. Шлюпковий пристрій і рятувальні засоби

На судні встановлені дві моторні танкерні шлюпки місткістю 36 чоловік кожна, з корпусом з легкого сплаву.
Спуск і підйом шлюпок виробляється шлюпбалками гравітаційного типу з потужністю електричних шлюпкових лебідок з зусиллям 10 т.
Спуск і підйом здійснюється з посад керування, що забезпечують візуальне спостереження за шлюпками протягом всього спуска їх на воду.
Шлюпкові лебідки постачені дистанційною віддачею гальм-лебідок і рятувальних шлюпок.
На судні встановлені рятувальні плоти типу ПСН-10 місткістю 10 чоловік кожний у кількості 5 штук.

1.5.5. Швартовний і буксирний пристрій

Для швартування і буксирування передбачена необхідна кількість клюзів, кнехтів, окремо встановлених роульсів.
Шість швартовних канатів і два швартовних пожежних канати зберігаються на барабанах швартових лебідок. Два швартовних синтетичних канати зберігаються на в'юшках у носових і кормовий тросових коморах.
Для швартовного пристрою передбачені гідравлічні механізми: шість швартовних лебідок з зусиллям до 16 т, дві постачені якірними приставками, що входять до складу якірного пристрою і мають зусилля по 20 т.

1.5.6. Вантажний пристрій

На судні передбачено вантажний пристрій для проведення шлангових операцій, які складається з одного електрогідравлічного вантажного крана.
Допоміжний пристрій для навантаження провізії, ЗІПу, спуска плоту обслуговування люка МВ складається з одного сервісного електричного крана, установленого на палубі рубки другого ярусу.

2. Аналіз параметрів ЕУ серійного судна

2.1. Характеристики пропульсивного комплексу

Як головний двигун на судні встановлено автоматизований дизель типу 7ДКРН60/195 10 (7L60MC) двотактний, крейцкопфний, реверсивний, з рядним розташуванням циліндрів, з газотурбінним наддуванням, простої дії, з убудованим упорним підшипником.
Характеристики головного двигуна:
 максимальна потужність, кВт
 число циліндрів
 хід поршня, мм
 питома ефективна витрата палива приведена до теплоти згоряння 40200 кДж/кг, г/(кВтгод.) 13440;
7;
1950;

170 ±7 %.
Для провертання ГД і валопроводу передбачений валообертовий пристрій з електроприводом, що має дистанційне керування.
Пуск двигуна здійснюється стисненим повітрям тиском 2,9 МПа. Прийом повітря здійснюється турбокомпресором з машинного відділення.
На судні одна лінія валопроводу з гвинтом фіксованого кроку. Валопровід складається з вала проставки, проміжного вала, гребного вала, опорних підшипників, дейдвудного пристрою, системи охолодження дейдвудного пристрою і носового сальникового ущільнення.
Гребний, проміжний і вал проставка виконані з вуглецевої сталі суцільними з відкованими разом з фланцями. Вали з'єднуються між собою і з валом двигуна за допомогою фланців і щільно пригнаних болтів.
Гребний вал у необхідних місцях зміцнений поверхневим обкатуванням роликами. Виїмка гребного вала передбачено у середину судна.
Для підтримки проміжних валів передбачені опорні самоустановлювальні підшипники. Дейдвудна труба сталева, зварена з одним дейдвудним підшипником, залитим бабітом на масляному змащенні, з ущільненням «Нептун» типу УД-2. Для захисту дейдвудного пристрою від корозії передбачено протектор.
Змащення опорних проміжних підшипників індивідуальне, рідким маслом, що заливається в корпус підшипника.
Гребний гвинт чотирьохлопатевий, суцільнолитий правого виконання. Виготовлений із бронзи А9Ж4НЧ.

2.2. Характеристики допоміжного комплексу

2.2.1. Електростанція

Для постачання судна електроенергією на ньому передбачена електростанція в складі:
 трьох дизель-генераторів 5L 23/ЗОН потужністю 650 кВт кожний;
 одного утилізаційного турбогенератора ТГУ-800 потужністю 800 кВт у режимі утилізації.
 одного аварійного дизель-генератора типу ДГФА 100/1500Р потужністю 100 кВт.
Кожен ДГ складається з дизеля і генератора з'єднаних між собою муфтою і змонтованих на одній фундаментній рамі.
Для привода генераторів застосовуються двигуни 5L 23/З0 з характеристиками:
 потужність, кВт 675;
 кількість циліндрів 5;
 діаметр циліндра, мм. 225;
 хід поршня, мм. 300;
 частота обертання, хв.-1 750;
 питома ефективна витрата палива, приведена
до теплоти згоряння 427 07 кДж/кг , г /(кВтгод.) 1 92 ± 9 %.
Турбогенератор складається з парової турбіни, зубчатого редуктора з убудованим конденсатором і масловідділювачем, генератора, а також електромасляного насоса, масляного фільтра, авторегулятора тиску пари, пульта керування двигуном.
Турбогенератор обладнаний:
 системою соплового регулювання;
 системою автоматичного регулювання швидкостей.
Аварійний дизель-генератор розташовано в окремому приміщенні на верхній палубі.
Для привода АДГ застосований нереверсивний, чотирьохтактний дизель марки 6Ч 18/25, змонтований на одній фундаментній рамі разом з генератором.
Всі насоси, які обслуговують двигун і теплообмінні апарати, встановлені на двигуні.
Характеристики двигуна:
 потужність, кВт 110,3;
 число циліндрів 6;
 діаметр циліндра, мм 150;
 частота обертання, с-1 1,25;
 питома витрата палива, г /(кВтгод) 243±5 %
Двигун охолоджується по замкнутому контуру прісною водою за допомогою встановлених на двигун радіатора і вентилятора. АДГ обладнаний системою автоматичного стартерного пуску, що спрацьовує при зникненні напруги в судновій електромережі.
Передбачено можливість ручного електростартерного пуску з щита двигуна, а також місцевого ручного пуску стисненим повітрям від балона тиском 14,7 МПа. У приміщенні АДГ установлені: пусковий балон, витратно-паливна цистерна ємністю 0,5 м3, цистерна запасу дизельного масла 0,2 м3 , ящик для мотлоху і вогнегасник.
2.2.2. Допоміжна котлова установка

До складу котлової установки входять:
 два вертикальні, водотрубних котла КВ-2 з природною циркуляцією, встановлених у кормовій частині другої платформи;
 один вертикальний утилізаційний котел КУП-1100, що працює на вихлопних газах ГД, водотрубний із примусовою циркуляцією, установлений на першому ярусі димової труби і сепаратор пари СПГ 800/10.

Основні характеристики КВ-2:
 номінальна продуктивність, т/год. 7;
 робочий тиск, МПа 1,57;
 температура перегрітої пари, К 498;
 витрата палива при номінальній продуктивності, г /(кВтгод.) 200;
 системи інертних газів при паропродуктивності не менш 40% номінальної.
Основні характеристики утилізаційного котла ГД.
 паропродуктивність, т/год. 2,1;
 тиск перегрітої пари, кПа 637,4.
Утилізаційний котел забезпечує сухе іскрогасіння, а також глушіння шуму вихлопу ГД.
2.2.3. Опріснювальна установка

ОУ для поповнення запасів побутової і прісної води складається з 2-х опріснювачів (один-резервний) поверхневого типу в агрегатованому стані, що утилізує тепло прісної води системи охолодження ГД.
Основні характеристики Д5М.
 продуктивність, т/доба 15;
 солевмісткість по солеміру, мг/кг до 10.

2.2.4. Системи енергетичної установки.

2.2.4.1. Система паливна головного та допоміжного двигунів.
Паливна система складається з трубопроводів:
 приймання та перекачки палива;
 витратно-паливного;
 сепарації важкого та дизельного палива.
Трубопровод приймання та перекачки важкого палива для ГД, ДГ и допоміжних котлів забезпечує:
 приймання палива несудновими засобами з верхньої палуби в цистерну основного запаса з інтенсивністю 400 м3/год., при одночасному прийманні палива в диптанк і в кормові цистерни;
 перекачку палива з диптанка в цистерни основного запаса, у відстійну цистерну головного двигуна та дизель – генераторів, витратну цистерну допоміжних котлів і відкачування палива з судна.
Система приймання та перекачки дизельного палива забезпечує:
 приймання палива несудновими засобами з верхньої палуби в цистерни запаса с інтенсивністю 200 м3/ч;
 подачу палива у витратні цистерни дизельного палива та відкачування палива з судна.

 

Витратно-паливна система ГД, ДГ важкого палива забезпечує:
 подачу палива з витратних цистерн через труби повернення палива до одного з підкачуючих электронасосов ГД, а потім через паливопідігрівачі та фільтри до насосів високого тиску ГД и ДГ.
Витратно-паливна система ГД, ДГ легкого палива забезпечує:
 подачу палива з витратних цистерн до паливних насосів ГД и ДГ, на розтоплення допоміжних котлів, до труби повернення палива ГД.
Система сепарації палива забезпечує:
 приймання палива з відстійної цистерни важкого палива та з цистерни основного запасу дизельного палива, чистку сепараторами та подання у витратні цистерни.

2.2.4.2. Масляна система головного і допоміжного двигунів.

Масляна система складається з:
 трубопроводу приймання, перекачки и сепарації масла;
 трубопроводу циркуляційного змащення головного двигуна і турбокомпресорів.
Система приймання, перекачки и сепарації масла забезпечує:
 приймання масла несудновими засобами в цистерни запасу через наливні палубні втулки та приймальні патрубки;
 подачу масла з цистерни запасу самовитіканням в стічно-циркуляційну цистерну головного двигуна, а так же в картери дизель-генераторів і цистерни ручного розбору. Відкачку відпрацьованого масла з картерів дизель-генераторів в цистерну відпрацьованого масла і звідти видачу на берег;
 сепарацію масла з стічно-циркуляційної цистерни головного двигуна, цистерни продувки масляних фільтрів, з цистерни протікань сальників штоків та подачу відсепарованого масла назад до стічно-циркуляційної цистерни;
 сепарацію масла з картерів ГД;
 відкачку масла з стічно-циркуляційної цистерни в цистерну відпрацьованого масла насосом перекачки масла та видачу його на берег.
Система циркуляційного змащення ГД забезпечує:
приймання масла одним з головних циркуляційних насосів з стічно-циркуляційної цистерни и прокачування його через холодильники масла, фільтри на змащення і охолодження двигуна и турбокомпресорів.
Система циліндрового масла забезпечує подачу циліндрового масла самовитіканням з цистерн основного запасу у витратні і з них до лубрикаторів двигуна.
Система циркуляційного змащення розподільчого вала забезпечує приймання масла одним з двох електронасосів з стічно-циркуляційної цистерни и подачу його через холодильник масла на змащення розподільчого вала.
Система циркуляційного змащення ДГ автономна для кожного ДГ.

2.2.4.3. Система охолодження головного и допоміжних двигунів.

Система охолодження складається з:
 системи охолодження забортною водою;
 системи охолодження прісною водою.


Система охолодження забортною водою забезпечує:
 приймання води електронасосами охолодження головного двигуна, допоміжних механізмів и опріснювальних установок з перемички, куди забортна вода подається з дніщевого чи бортового кінгстонного ящика через фільтри ;
 прокачування холодильників циркуляційного масла та води, повітроохолоджувачів головного двигуна, холодильників масла турбокомпресора та вивід води автоматично за борт чи на всмоктування електронасосів охолодження головних двигунів чи примусово в кінгстонний ящик;
 подачу води на прокачування конденсатора, охолоджувача брудного конденсату, електрокомпресорів, конденсаторів охолоджувальної установки провізійних камер;
 подачу води на прокачування холодильників циркуляційного масла и повітроохолоджувачів дизель-генераторів;
 прокачування масляних охолоджувачів рульової машини, дейдвудного пристрою.
Система прісної води забезпечує:
 подачу прісної води на охолодження головного двигуна от електронасоса;
 введення присадок в охолоджувальну воду через цистерну присадок;
 прокачування головного двигуна прісною водою перед пуском, підігрітою у водопідігрівачі;
 прокачування дизель–генераторів підігрітою водою від системи охолодження головного двигуна, який знаходиться в гарячому резерві;

2.2.4.4. Система стисненого повітря.

Система стисненого повітря середнього и низького тиску забезпечує:
 заповнення стисненим повітрям від компресорів балонів пускового повітря та низького тиску;
 подачу стисненого повітря з балонів до пускових пристроїв двигунів при запусканні;
 продування масляних фільтрів головного двигуна;
 судові потреби.
Система стисненого повітря високого тиску забезпечує заповнення від компресорів пускових балонів аварійного дизель-генератора и дизеля мотопомпи.

2.2.4.5. Система газовихлопу головного и допоміжних двигунів.

Система газовихлопу забезпечує:
 відведення вихлопних газів від головного двигуна через утилізаційний котел, допоміжних дизель-генераторів, аварійного дизель-генератора и дизеля мотопомпи через глушитель в атмосферу. Утилізаційний котел та всі глушителі забезпечені іскроуловлювачами. Вихлопні труби заізольовані металічним кожухом. В системі передбачені постійний дренаж гудрону и аварійний слив води от утилізаційного котла.

2.2.4.6. Системи утилізаційного и допоміжних котлів.

Системи складаються з:
 систем живильної и циркуляційної води;
 паливної системи;
 систем свіжого и відпрацьованого пара;
 системи введення присадок у живильну воду;
 системи внутрішньої та наружної чистки.
Живильна и циркуляційна системи забезпечують:
 заповнення цистерни запасу прісної води не судновими засобами;
 перекачку котельної води з запасної цистерни електронасосом в теплий ящик;
 подачу води живильним насосами з теплого ящика в парові колектори допоміжних котлів і в сепаратор пара утилізаційного котла;
 циркуляцію води в системі утилізаційного котла.
Система свіжого пара забезпечує подачу от допоміжних и утилізаційного котлів на трубопроводи вантажних і зачисних насосів, турбогенератор, підігрівачі палива і масла, на станцію парового опалення, на хазяйські нужди, підігрів вантажу, на підігрівачі забортної води для мийки танків, обігрів донної та бортової арматури, а також на дросельно-зволожувальний засіб конденсаційної установки при використанні допоміжного котла як генератора інертних газів.
Система відведення пара забезпечує відведення пара і конденсату від трубопроводів вантажних і зачисних насосів на вакуумно-конденсаційну установку; від обігрівачів вантажу палива і масла через конденсатовідводчики; від турбогенератора до конденсатних насосів в теплий ящик; від регуляторів травлення пара допоміжних котлів и підігрівачів забортної води на конденсатор чистого конденсату і в тёплий ящик; від усіх споживачів пара через конденсатовідодчики в тёплий ящик; від клапанів допоміжних и утилізаційного котлів, конденсатора и трубопроводу відпрацьованого пара в атмосферу.
Паливна система забезпечує:
 приймання палива форсунковими електронасосами з витратної цистерни через фільтри і підігрівачі палива до форсунок котлів;
 розтопку котлів дизельним паливом з подачею його з цистерни дизельного палива;

2.2.4.7. Система підігріву.

Система забезпечує підігрів:
 цистерн запасу палива, відстійних і витратних цистерн важкого палива;
 стічно-циркуляційної цистерни головного двигуна;
 цистерни збору протікань палива і масла, переливної цистерни важкого палива та л’яльних вод;
 цистерн шламу від паливних і маслених сепараторів.

2.3. Енерговикористання під час режиму повного ходу.

Головними елементами СЕУ, до яких підводиться паливо, де воно згоряє, а також відбувається перетворення теплової енергії продуктів згоряння в інші види енергії - головний двигун, дизель – генератори, допоміжні котли, перехід теплової енергії від продуктів згоряння до води здійснюється в утилізаційному котлі. Під час режиму повного ходу судна перехід та перетворення енергії здійснюється у всіх працюючих елементах СЕУ. Не вся енергія, що підводиться робочім тілом йде на виконання корисної роботи, частина енергії уходить з відходящими газами, охолоджуючій водою, маслом.
Під час аналізу ефективної роботи СЕУ в енергетичному балансі враховується частка підводимої енергії палива, що йде на корисну роботу, а також частка енергії палива, що йде на витрати охолодження, витрати з відхідними газами, механічні витрати. При цьому частка корисної енергії та втраченої енергії , залежить від умов оточуючого середовища, навантаження двигуна, режиму роботи СЕУ.

2.3.1. Експлуатаційні режими, швидкість і ступень навантаження енергетичного обладнання.
Виходячи з призначення судна, можна відокремити наступні режими його роботи, яким відповідає певне навантаження СЕУ:
 ходовий режим;
 ходовий режим з миттям танків;
 ходовий режим з підігрівом вантажу;
 стоянка з вантажними операціями;
 стоянка без вантажних операцій;
 зняття з якоря;
 аварійний режим.
Швидкість судна в умовах вказаних в п. 1 при потужності головного двигуна, що дорівнює 10590 кВт складає 14,7 вуз.
В процесі експлуатації, у зв’язку з обростанням корпусу судна у підводній частині, з часом швидкість ходу зменшується:
 Через 5 місяців на 0,5 вуз.
 Через 10 місяців на 1 вуз.
 Через 15 місяців на 2 вуз.
Ступень навантаження двигуна у режимі повного ходу визначається по формулі:

де:
Nнгд – номінальна потужність двигуна, що відповідає номінальній частоті обертання колінчатого валу та номінальному середньому ефективному тиску.
Nгд – потужність двигуна на режимі.

Для режиму повного ходу ступень навантаження головного двигуна складає Nгд=0,5…1; для середнього ходу Nгд=0,25…0,5; для малого ходу Nгд<0,25. Як правило з
урахуванням эксплуатації (вітер, хвилювання моря, обростання корпусу и т. д.) ступень навантаження двигуна на режимі повного ходу встановлюють не більш 0,9Nнгд.
Ступень навантаження суднових генераторів залежить від числа та потужності ввімкнених суднових споживачів та коливається на ходовому режимі в діапазоні Nг=0,45…0,85.
Ступень навантаження допоміжних котлів, в залежності від режиму та пори року, може змінюватись в діапазоні D=0,1…1,0.

2.3.2. Тепловий баланс головного двигуна, дизель–генератора та утилізаційного котла на режимі повного ходу.
У якості розрахункового режиму, для визначення потоків енергії у працюючому устаткуванні, розглядається режим повного ходу судна.
Приймаємо, що потужність ГД на цьому режимі складає Nгд=10600 кВт (Nгад=0,8). Тепло відхідних газів ГД використовується в утилізаційному котлі, який виробляє насичену пару для загальносуднових споживачів та перегріту пару для УТГ, потужністтю 150 кВт. Для забезпечення загальносуднових споживачів електроенергієй у паралелі з УТГ працює ДГ, вироблена потужність якого на цьому режимі складає Nг=575,7 кВт, що відповідає ступені завантаження генератора Nг=0,89.
Розрахунки потоків енергії виконані в табличній формі та зведені до таблиці 2.1.
Розрахунок потоків енергії в головному двигуні танкеру типу «Победа».
Таблиця 2.1.

№ Найменування величини Позначення. Од. вим. Формула або джерело Чисельне значення
1 Витрата палива ГД Вт кг/год за паспортними даними 1802
2 Нижча теплота згоряння палива Qн кДж/кг згідно стандарту ISO 40000
3 Енергія що виділяється при згорянні палива Ет кВт
21373,7
4 Потужність ГД на режимі Nе кВт за паспортними даними 10600
5 Номінальна потужність ГД Nн кВт за паспортними даними 13200
6 Ступень навантаження двигуна Nгд -
0,8
7 Механічний ККД м
- =f(Nгд)
0,89
8 Енергія що відводиться мастилом Ем кВт
655,1
9 Частка енергії що відводиться охолоджуючою водою енв - за паспортними даними 0,08
10 Відношення теплоти охолоджуючої води Ев - Ев=f(Nгд) 1,12
11 Енергія що відводиться охолоджуючою водою Ев кВт Ет•Ев•енв 1915,1
12 Частка енергії, що відводитья від наддувочного повітря евн.в. - за паспортними даними 0,16
13 Відносна енергія води що охолоджує наддувочне повітря Евн.в. - Евн.в.=f(Nгд) 0,98
14 Енергія що відводиться от наддувочного повітря Евн.в. кВт Ет•Евн.в.•евн.в. 3351,4
15 Енергія відхідних газів за ГТН Ео.г. кВт Ет-Ne-Ем-Ев-Евн.в. 4852,1
Розрахунок потоків енергії дизель–генератора на режимі повного ходу.
Таблиця 2.2
№ Найменування величини Позначення. Од.вим. Формула або джерело Чисельне значення
1 Спожита електрична енергія Егрщ кВт - 570
2 Коеф. втрат на лінії «ел. генератор-ГРЩ» Кп.э. - Згідно досвіду експлуатації Кп.э.=1,005 -1,05 1,01
3 Електроенергія на клемах генератора Еэ кВт Егрщ•Кп.э. 575,7
4 Втрата ел. енергії на лінії «ел. генератор-ГРЩ» Епэ кВт Еэ-Егрщ 5,7
5 Номінальна потужність генератора Nнг кВт за паспортними даними 650
6 ККД генератора на номінальному режимі нг
- нг=f(Nнг)
0,93
7 Ступінь завантаження генератора Nг - Еэ/Nнг 0,886
8 Відносний ККД генератора г
- г=f(Nг)
0,992
9 Механічна енергія, що підводиться до генератору Емех кВт Еэ•[1/( нг× г)]
624
10 Енергія, що втрачається в генераторі Егпот кВт Емех-Еэ 48,3
11 Частка втрат, що втрачається в генераторі завдяки ел. втратам Кэ - Кэ=0,25…0,32 0,26
12 Енергія, еквівалентна ел. втратам Еэг кВт Егпот • Кэ 12,6
13 Енергія, що втрачається завдяки механічним втратам в генераторі Емг кВт Егпот - Еэг 35,7
14 Питома витрата палива qне
за паспортними даними 201
15 Номінальна потужність дизеля Nнд кВт за паспортними даними 675
16 Ступінь завантаження двигуна Nе - Емех / Nнд 0,924
17 Відносна питома витрата палива двигуном qе - qе=f(Nнд) 1,005
18 Частка енергії, що вноситься наддувочним повітрям Ен.в. - eн.в.=0,005…0,03 0,015
19 Частка енергії, що підводиться до паливопідігрівача епод - епод=0,003…0,006 0,004
20 Нижча теплота згоряння палива Qн кДж/кг Згідно стандарту ISO 40000
21 ККД двигуна е
-
0,41
22 Енергія що вноситься паливом Ет кВт Емех×(1/ е)
1495,1
23 Енергія наддувочного повітря Ен.в. кВт Ет×ен.в. 22,4
24 Енергія, передається в паливопідігрівачу Епод кВт Ет×епод 5,98
25 Механічний ККД м
- м=f(Nд)
0,87

Продовження таблиці 2.2.
№ Найменування величини Позначення. Од.вим. Формула або джерело Чисельне значення
26 Енергія що відводиться мастилом Ем КВт Емех•(1/ м-1)
93,2
27 Номінальна продуктивність насоса охолодження Gнв кг/с за паспортними даними 7,0
28 Коеф. використання продуктивності насоса Ко.н. - Ко.н.=0,8…0,95 0,87
29 Витрата прісної води, що охолоджує двигун Gв кг/с Gнв× Ко.н. 6,09
30 Підігрів прісної води в двигуні Δt оС t=8…15
10
31 Енергія що відводиться водою від двигуна на номінальному режимі Енв кВт Gв•Св• t
255,78
32 Питома теплоємність води Св кДж/кг За таблицями властивостей прісної води 4,2
33 Відносне збільшення теплоти охолодної води на робочому режимі двигуна Ев - Ев=f(Nд) 1,05
34 Енергія що відводиться охолоджуючою водою Ев кВт Енв•Ев 268,6
35 Частка енергії, що відводиться в повітроохолоджувачі евн.в. - евн.в.=0,035…0,05 0,045
36 Частка енергії, що відводиться в МКО емко - емко=0,003…0,006 0,003
37 Частка енергії, що вноситься наддувочним повітрям в двигун ен.в. - ен.в.=0,01…0,02 0,015
38 Енергія, що уноситься газами з циліндрів Еног кВт Ет•(1+епод+еп.в.- емко-Емех-Ем-Ев) 533,2
39 Енергія наддувочного повітря Ее.н. кВт Ет•ен.в. 22,43
40 Енергія, що відбирається водою від стисненого повітря Евн.в. кВт Ет•Евн.в. 67,28
41 Енергія стисненого повітря після ГТН Ес.в. кВт Ен.в.+ Евн.в. 89,71
42 Енергія газів за ГТН Е’о.г. КВт Е’’о.г.-Ес.в. 443,5
43 Доля енергії, що відводиться в МКО від вихлопних газів. Егп - Егп =0,003…0,006 0,005
44 Енергія що відводиться в МКО від вихлопних газів Егп КВт Е’о.г.- Егг 2,22
45 Енергія, що відводиться в оточуюче середовище вихлопними газами. Еог КВт Е’о.г- Егп 441,28
46 Енергія, що відводиться забортною водою Еохл КВт Ев+Ем+Евн.в. 429,1

Розрахунок потоків енергії в утилізаційному котлі.
Таблиця 2.3
№ Найменування величини Позначення. Од.вим. Формула або джерело Чисельне значення
1 Температура газів на вході до УК. Твх К Тог-20 513
2 Тиск в УК. Р МПа за паспортними даними 0,64
3 Температура перегрітої пари Тп.п. К Твх-50 463
4 Ентальпія перегрітої пари iп.п. кДж/кг·К За i-S діаграмою 2829
5 Температура насиченої пари Ts К За i-S діаграмою 408
6 Ентальпія насиченої пара. is кДж/кг·К За i-S діаграмою 2749
7 Температура живильної води Тп.в. К Згідно [14] 323
8 Ентальпія живильної води iп.в. кДж/Кг·К iп.в.=4,187• Тп.в. 209
9 Тиск в конденсаторі Рх Мпа 0,005
10 Ентальпія відпрацьованої в УТГ пари ik кДж/Кг·К За i-S діаграмою 2100
11 Потужність УТГ Nутг КВт за паспортними даними 150
12 Внутрішній ККД турбін oi
- за паспортними даними 0,65
13 Механічний ККД м
- за паспортними даними 0,97
14 ККД генератора г
- за паспортними даними 0,91
15 Витрата перегрітої пари в УТГ. Dп.п. кг/год
1291
16 Витрата пари на загально суднові потреби Ds кг/год За таблицею навантаження ППУ. 1152
17 Енергія що передається в пароперегрівачі Еп.п. КВт (1/3600)• Dп.п.•( iп.п.- is) 28,7
18 Сумарна паропродуктивність УК D кг/год Ds+ Dп.п. 2443
19 Енергія що передається в економайзері та паровиробничій секції Es КВт (1/3600)• D.•( is-iп.в.) 1723,7
20 Енергія, що передається УК вихлопними газами Ег КВт Es+ Еп.п. 1752,4
21 Витрата палива ГД на режимі Вт кг/год be•Ne 1802
22 Сумарний коефіцієнт надлишку повітря
- Згідно [14] 3,3
23 Теоретична кількість повітря для згоряння L’o кг/год Згідно [14] 14,3
24 Витрата газів ГД. Gг кг/год Вт•( •L’o+1)
86838,4
25 Середня теплоємність вихлопних газів УК Сг кДж/кг.К
1,04
26 Температура газів на виході з УК Твых К Твх-[(3600*Ег)/(Gг*Сг)] 443
27 Енергія газів на входе з УК Евх КВт Еог- Егпот 4350,4
28 Витрати енергії газів на лінії ГТН-УК. Егпот КВт Gг•Сг•Т 501,7
29 Енергія газів на виході з УК. Евых КВт Евх-Ег 2598
30 Коефіцієнт використання теплоти ут
- Ег/Евк 0,403
Розподілення потокові енергії в головному двигуні на режимі повного ходу.

Таблиця 2.4.
Ei Ее Ем Ев Ен.в. Ео.г. Ет
Значения 10600 655,1 1915,1 3351,4 4852,1 21373,7
ei ее ем ев ен.в. ео.г. ет
Значения 0,496 0,031 0,090 0,157 0,227 1,000


Рис 2.1. Розподілення потоків енергії в головному двигуні на режимі повного хода.
1 - головний двигун; 2 - турбокомпресор; 3 - охолоджувач наддувочного повітря; 4 - охолоджувач прісної води; 5 - охолоджувач масла.
Розподілення потоків енергії в дизель-генераторі в ходовому режимі.

Таблиця 2.5.
Ei ЕГРЩ ЕО.Г. Евн.в. Ев Ем Епг Ет
Значення 570 442,5 67,3 268,6 93,2 53,5 1495,1
ei ее ем ев ев ен.в. ео.г. ет
Значення 0,381 0,296 0,045 0,180 0,062 0,036 1,000

 

 

 

 

 

Рис 2.2. Розподілення потоків енергії в дизель-генераторі в ходовому режимі.
1 - дизель; 2 - генератор; 3 - охолоджувач масла; 4 - охолоджувач прісної води; 5 - охолоджувач наддувочного повітря.
Розподілення потоків енергії в утилізаційному котлі в ходовому режимі.

Таблиця 2.6.
Ei Ее Ен.в. Ео.г. Ет
Значення 4350,4 28,7 1723,7 2598
ei ее ен.в. ео.г. ет
Значення 1,000 0,007 0,396 0,597

 

 

Рис 2.3. Розподілення потоків енергії в утилізаційному котлі в ходовому режимі.
1 - утилізаційний котел; 2 - сепаратор пари; 3 - паровиробнича секція; 4 - пароперегрівач.
2.3.3. Потоки енергії в СЭУ.
Енергія від головного двигуна підводиться на гвинт з деякими втратами в підшипниках валопроводу; що враховує ККД валопроводу в згідно з цим, енергія підведена на гвинт:

Ев=Ее• в

де: Ее- енергія на фланці двигуна, кВт
в -КПД валопроводу, приймаємо в=0,98

Ев=10600•0,98=10388 кВт

Кількість теплоти яку необхідно відвести від підшипників валопроводу
Епод=Ее-Ев

Епод=10600-10388=212 кВт
Енергія упору.

ER=Ев× п

де: н -пропульсивний коефіцієнт, приймаємо н=0,72

ER=10388×0,72=7479,4

Енергія розсіяна на гвинті.

Ерас=Ев•ER

Eрас=10388-7479,4=2908,6 кВт

Розподілення енергії в СЕУ танкера на ходовому режимі розраховується в таблиці 2.7.
Графічне розподілення енергії приведено на рис. 2.4.
Розподілення енергії в СЕУ танкера типу «Победа».
Таблиця 2.7
№ Потоки енергії Позначення та величина.
Абсолютна, кВт Відносна, кВт.
1 Теплова енергія, що виділилась при згорянні палива Ет 22868,8 ет 1,000
1.1. При згорянні палива в головному двигуні Егд 21373,7 егд 0,935
1.2. При згорянні палива в дизель-генераторі Едг 1495,1 едг 0,065
2 Зовнішні потоки енергії в головному двигуні
2.1. З вихлопними газами Еоггд 4852,1 еоггд 0,212
2.2. З охолоджуючою водою
2.2.1 Деталі двигуна Евгд 1915,1 евгд 0,084
2.2.2 Наддувочне повітря Енвгд 3351,4 енвгд 0,147
2.3. З маслом Емгд 655,1 емгд 0,029
3 Механічна енергія на фланці головного двигуна Ее 10600 ее 0,464
4 Зовнішні потоки енергії в дизель-генераторі
4.1. З вихлопними газами Еогдг 441,3 еогдг 0,019
4.2. З охолоджуючою водою
4.2.1 Деталі двигуна Евдг 361,8 евдг 0,016
4.2.2 Наддувочне повітря Енвдг 67,3 енвдг 0,003
4.3. З повітрям, охолоджуючим генератор Егпот 48,3 енвдг 0,002
5 Енергія пари на виході з сепаратора утилізаційного котла Еп 1723,7 еп 0,075
6 Енергія газів на виході з утилізаційного котла Еух 939,6 еух 0,041
7 Механічна енергія, що підводиться на гвинт Ев 10388 ев 0,454
8 Теплова енергія, відведена від підшипників валопроводу Епод 212 епод 0,009
9 Енергія упору ЕR 7479,4 еR 0,327
10 Енергія, розсіяна на гвинті Ерас 2908,6 ерас 0,127
11 Енергія вихлопних газів. Ев.г. 3039,3 ев.г. 0133
12 Енергія, що відводиться забортною водою Ез.в. 6350,7 ез.в. 0,278
13 Енергія, що виділилась до МКВ Епотмко 503,1 епотмко 0,022
2.4. Режими роботи судна та СЕУ в рейсі.
В якості прикладу приймаємо рейс з транспортним перевезенням нафти та нафтопродуктів, Новоросійськ –Марсель –Новоросійськ. Довжина цієї лінії складає 7200 миль, з них 426 миль приходиться на прохід в вузькостях (Босфор). Режим ходу судна на всій довжині лінії різні, та коливаються від малого ходу до середнього та повного. При проході через Босфор необхідно підтримувати швидкість 12,5 вуз, що відповідає N=75%.

Режим роботи головного двигуна.
Таблиця 1.2.
№ Потужність, кВт Ступінь навантаження Відстань, милі Час, годин Витрата палива, кг/кВт · год
1 N=13200
2 N=10600 N=0,8 6818 508 0,1650
3 N=10500 N=0,75 324 27 0,1655
4 N=7920 N=0,6 40 5 0,1670
5 N=5286 N=0,4 18 3 0,170

Витрата важкого палива головним двигуном за рейс.

Gт.т.гд=0,85×Км× bеi×Nei× xi×10-3
де:
Км=1,15-коефіціент морського знаку;
bе- витрата палива за рейс;
Ne- потужність на режимі;
x- тривалість роботи на режимі;

Gт.т.гд=0,85•1,15(0,165•10600•508+0,1655•10500•27+0,167•7920•5+0,17•5286•3)•10-3=923,4 т.
Витрата важкого палива дизель-генератором.

Gт.т.дг=0,85•Км•(bе хдг•Nе хгд• х+bедг•Nе стгд• ст+bедг•Nе ст.ггд• ст.г)•10-3

де:
bеi- витрата палива за рейс;
Nei- потужність на режимі;
i- тривалість роботи на режимі;

Gт.т.гд=0,85×1,15(0,211×624×543+0,211×1316×36+0,211×546×108)×10-3=91,8 т.
Сумарна витрата важкого палива.
Gтт= Gттгд+ Gттдг
Gтт=923,4+91,8=1015,2 т
Сумарна витрата палива за рейс.
Gпт= Gтт•0,15
Gпт=0,15•1015,2=152,3 т

3. Вибір основних проектних рішень по СЕУ

3.1. Вибір типу СЕУ

На даному етапі проектування виникає питання про вибір типу ЕУ. В даний час найбільш розповсюдженим є дизельні, паротурбін і газотурбінні.
Дизельні установки мають наступні переваги перед ПТУ та ГТУ.
 економічність зберігається в широкому діапазоні навантажень;
 відносно високий ККД у ходовому режимі і на часткових навантаженнях;
 найбільш висока теплова економічність;
 нескладний склад допоміжного устаткування в порівнянні з ПТУ;
 можливість створення простих систем автоматизованого керування;
 проста в експлуатації, краща ремонтопридатність.

До основних недоліків ПТУ і ГТУ відносяться:
 високі витрати палива;
 підвищені вимоги до якості палива;
 відсутність засобів здійснення простого реверса;
 труднощі забезпечення надійної роботи при високих робочих температурах.
З огляду на достоїнства і недоліки різних типів установок, приймаємо до установки на танкер дизельну установку як найбільш прийнятний варіант.
3.2. Вибір типу головного двигуна

Застосування МОД обумовлене їхньою високою економічністю, можливістю використання дешевих, залишкових високов'язких сортів палива, високою надійністю, відсутність передач між двигуном і валопровідом, невисоким рівнем шуму і вібрації.
Малообертові двигуни можуть працювати на важких залишкових сортах палив - котлових мазутах, але для цього потрібна паливо підготовка, що включає очищення від механічних домішок, води і підігрівання. Вартість залишкових палив у 1,5-2 рази нижче, ніж дистилятних.
Різниця в довжині і ширині ДРУ і МОД незначна, однак висота ДРУ майже в два рази менше ніж у МОД. У зв'язку з цим ДРУ використовуються на судах з обмеженим МВ по висоті.
Малообертові двигуни в порівнянні із СОД і ВОД мають набагато більший ресурс роботи. По конструктивному виконанню в СОД і ВОД широко застосовуються встановлені на двигуні навішані допоміжні механізми. Досвід експлуатації показав, що такі механізми знижують надійність і ремонтопридатність.
З аналізу ЕУ приймаємо МОД більшої економічності та потужності, що дозволить збільшити швидкість ходу судна, але зростуть витрати на ГСМ. Чи буде це економічно вигідно покажуть подальші розрахунки.
Для судна з МОД приймаємо одну лінію валопроводу з прямою передачею потужності на гвинт фіксованого кроку.

 

3.3. Вибір суднової електростанції

На судні електроенергію одержують за допомогою ДГ, ВГ і УТГ. Альтернативними варіантами СЕС є:
І. Дизель-генераторна установка.
ІІ. Валогенератор разом з декількома ДГ,
ІІІ. УТГ разом з декількома ДГ.
1. Переваги і недоліки першого варіанта.
Переваги:
 простота конструкції і монтаж СЕС;
 великий резерв одержання енергії;
 низька початкова вартість у порівнянні з 3-м варіантом.
Недоліки:
 простий декількох ДГ у ходовому режимі;
 ресурс приводних дизелів виробляється швидше.
2. Переваги і недоліки другого варіанта.
Переваги:
 одержання дешевої енергії на ходовому режимі;
 низький рівень шуму;
 незначна вартість ВГ у порівнянні з ДГ і УТГ.
Недоліки:
 необхідність резервування декількох ДГ для забезпечення судна енергією на стоянках.
3. До переваг ІІІ-го варіанта безумовно відноситься одержання теплової та електричної енергії в ходовому режимі без додаткових витрат на паливо.
Недоліки:
 складність конструкції;
 значна вартість УТГ.
Проаналізувавши варіанти складу СЕС, віддаємо перевагу дизель-генераторній установці. Так як на судні буде встановлено в якості ГД МОД нового покоління, у якого температура відхідних газів значно нижче тих, що були на судні прототипі, то УТГ втратив свою актуальність.

3.4. Формування й аналіз альтернативних варіантів складу допоміжної котлової установки

Потреба суднового устаткування в забезпеченні парою залежить від багатьох факторів: призначення судна, розмірів, потужності ЕУ, її комплектації, режимів роботи тощо.
Для забезпечення суднових споживачів парою передбачається парогенераторна установка, що включає до складу утилізаційний котел для вироблення пари в ходовому режимі і допоміжних котлів, що працюють на стоянці й у ході, у залежності від режиму експлуатації.
Приймаються в основному водотрубні ДК змієвикового типу з примусовою циркуляцією і водотрубні двохколекторні з природною циркуляцією. УК з природною циркуляцією мають більші, чим УК із примусовою циркуляцією, однак вони не вимагають сепараторів і циркуляційних насосів, прості в обслуговуванні. Недоліки УК із природною циркуляцією - менше питоме парозняття і низький ступінь використання теплоти. Природна циркуляція не застосовується з-за невисокої температури вихлопних газів. Виносний сепаратор при УК із примусовою циркуляцією дозволяє не тільки подавати пару до споживача з мінімальною вологістю але й забезпечити подачу гарячої води в економайзер.
Допоміжні котли виконують водотрубними й вогнетрубними. Вогонетрубні мають більшу, ніж водотрубні, теплоакумулюючу здатність і застосовуються в основному на судах зі споживанням пари не більш 1000 кг/год.
З огляду на витрату пари по судну - прототипові, можна припустити, що витрата пари значно перевищує 1000 кг/год.
На танкерах дуже велика кількість пара йде на систему розігріву вантажу, тому на них встановлюють котли з великою поропродуктивністю, та паром високих параметрів.
Проаналізувавши всі варіанти, приймаю до установки на судно УК із примусовою циркуляцією і виносним сепаратором пари, ДК - водотрубний із природною циркуляцією.

 

4. Проектування головної пропульсивної установки.

4.1. Розміщення головного двигуна на судні.
Згідно розділу 3 де були ухвалені основні технічні рішення, для судна, альтернативними двигунами можуть бути дизеля фірми MAN–B&W ряду МС різної модифікації.
Для проектної розробки заздалегідь приймаємо двигун 7S60MC, номінальна потужність якого (в точці L1 [10]) складає 14280 кВт, що на 850 кВт більше аналогічної потужності двигуна, встановлюваного на останніх серійних судах.
Габаритні розміри цього двигуна представлені на рисунку 4.1.1.

Велечина A B E H1 H2 H3 Lmin
Розміри, мм 1300 3478 1068 10500 9700 9550 9791
Мал. 4.1.1. Габаритні розміри двигуна 7S60MC.

Існує декілька вимог, що пред'являються до двигунів при установці їх в МО:
- вимоги по розміщенню стічно-циркуляційної цистерни;
- вимоги по висоті МО при виїмці поршня;
- можливість монтажу двигуна в кормовому кінцевості МО;
- вимоги по розміщенню тяги верхнього кріплення ГД.

Насамперед, необхідно визначити положення вісі колінчастого валу двигуна при укладанні валопроводу без ухилу, з урахуванням можливості розміщення гребного гвинта (ГВ) у кормовому підзорі судна. На рис.4.1.2. представлена кормова кінцевість серійного судна з ГВ діаметром D=6,5м і глибиною занурення вісі h0=7,9м. для даного судна мінімально припустимі значення величин: Bmin=0,85м, Amin=0,35м. Виходячи з цих значень граничний діаметр гвинта складає Dпр=8,75м, а глибина занурення його вісі h0пр=7,775м. відповідно до рекомендацій [2] граничне значення діаметра гвинта не повинне перевищувати 70% осадки судна.


Мал. 4.1.2. Кормова кінцевість танкеру типа “Победа”.

Для забезпечення виїмки поршня з двигуна на судні передбачене використання спеціального крана – "double jib crane" (рис.4.1.3.). Цей кран, при висоті машинного відділення Н = 12750 мм, забезпечує операцію виїмки поршня з двигуна, тому що, згідно [1], мінімальна відстань для його установки складає Н3 = 9550 мм.


Велечина Розміри, мм
Amin / Amax 325/5310
Bmin / Bmax 3235/5200
C 400
D 120
E 2850
F 1425
G 1425
H 4000
J 30
K 575
L 460
M 600
Smin / Smax 2200/4165

Рис.4.1.3. Габаритні розміри крана фірми MAN–B&W (вантажопідйомність 2x1,0 т)

Виконуючи попередні опрацьовування по розміщенню двигуна 7S60MC в МО танкера, показали, що при установці цього двигуна можна забезпечити перераховані вище вимоги до розташування ГД в МВ.
Поле для вибору робочих параметрів обмежується наступними лініями:
L1-L3 і L3-L4-постоянного середнього і ефективного тиску.
L1-L2 і L3-L4-постоянной частоти обертання колінчастого валу двигуна.
4.2. Основні характеристики ходовості серійного судна.
Задача даного розділу це отримання необхідної інформації для розрахунків гвинтової характеристики з подальшим поєднанням її з полем робочих параметрів ГД. В цю інформацію входить залежність повного опору від швидкості руху R=f( s), коефіцієнт засмоктування t=f(KDE) і коефіцієнт розрахункового попутного потоку WT=f(KDE). Залежність
R=f f( s) отримана в результаті розрахунку швидкості ходу судна і підтверджена ходовими випробуваннями.
Дані для розрахунку буксирувального опору танкера типа «Победа»:
Проектне осідання Т, м 12,50
Довжина по КВЛ, L, м 228,0
Ширина по КВЛ, В, м 32,20
Об'ємна водотоннажність V, м3 73.137
Коеф. повноти водотоннажності 0,83
Площа змоченої поверхні S, м2 11148
В даному проекті геометричні характеристики корпусу судна не змінюються, тому використовуються ті, що є в [ 4 ] залежність R=f( S).
Для розрахунку повного опору була використана методика викладена в [ ]

Рис 4.2.1. Залежність повного опору в представницьких умовах (Rпр) і приймально-здавальних випробувань (Rпзв) від швидкості ходу судна при осіданні Т=12,5 м.

4.3. Вибір типу рушія.
4.3.1. Основні поняття про рушії.
Вага нерухомо плаваючого судна врівноважується рівнодіючій сил тиску води на обшивку корпусу, направленої вертикально вгору. Ця рівнодіюча називається гідростатичною силою підтримки. При русі судна рівнодіюча сил тиску відхиляється від вертикалі, а на змоченій поверхні формуються дотичні сили. Проекція рівнодіючої сил тиску на вертикальну вісь як і раніше є силою підтримка, а сума її проекції на горизонтальну вісь і рівнодіючої дотичних сил складає повний опір руху судна.
Прямолінійний рівномірний рух судна відбувається під дією рушійної сили, рівної по значенню силі опору і протилежної їй по напряму.
Рушійна сила може формуватися за рахунок джерела, яке розташоване на судні і називається в цьому випадку двигуном (дизель, турбіна) або знаходиться зовні судна. Прикладом зовнішнього джерела енергії є вітер, що забезпечує створення рушійної сили на парусних судах. Судна, що мають в своєму розпорядженні двигуни, прийнято називати самохідними. Вони завжди обладнані пристроями, що перетворюють потужність двигуна в енергію поступального руху судна. Цей пристрій, що створює рушійну силу (корисну тягу), носить назву рушія.
За принципом дії рушії сучасних судів є гідравлічними і гідрореактивними. Їх рушійна сила виникає в результаті реакції відкинутих убік, протилежну напряму руху судна, мас рідини або газу, захоплюваного з навколишнього середовища, тобто за принципом дії є реактивними. Рідина або газ відкидаються спеціально сконструйованими робочими елементами (лопатями, плицями). Ці елементи сприймають реакцію відкинутих мас робочого середовища і перетворять їх в силу, проекція якої на напрям руху носить назву упора рушія. Упор рушія через упорний підшипник передається корпусу судна. До числа рушіїв, у яких упор виникає безпосередньо на лопатевому механізмі, відносяться гребні колеса, гребні гвинти і крильчасті рушії. Сили на лопатях рушія можуть бути обумовлений як опором при їх русі в рідині, так і що розвивається на них підйомною силою. У більшості рушіїв упор утворюється підйомною силою, що створюється на лопатях.

4.3.2. Конструктивні типи рушіїв.
Гребний гвинт (рис. 4.3.1.) має декілька лопатей (частіше три-чотири). Вони розташовуються на рівних кутових відстанях по поверхні маточини, що має форму тіла обертання і насадженої на гребний вал. Кожна лопать утворюється в результаті перетину ділянок двох гвинтових поверхонь і є несучим крилом.
Будь-який елемент лопаті переміщається поступально уздовж осі, приблизно співпадаючої з напрямом руху судна, і одночасно обертається навкруги тієї ж осі. Упор, створюваний таким елементом, виникає як осьова складова підйомної сили, діючої по нормалі до напряму швидкості потоку води, оточуючого крилоподібний елемент лопаті з деяким кутом атаки.
Найпростішою є конструкція гвинта фіксованого кроку (ВФШ). Його лопаті закріплені на маточині нерухомо (іноді вони робляться знімними). На деяких судах застосовують гвинти регульованого кроку (ВРШ). Їх лопаті можна повертати спеціальним механізмом щодо осей, перпендикулярних осі гребного валу. Завдяки цьому можна змінювати як напрям, так і швидкість руху судна, не міняючи напряму обертання гребного валу.
Звичайно гребні гвинти розміщуються в кормовій кінцевості корпусу судна. На деяких суднах (поромах, криголамах) додатково встановлюють гвинти в носовій кінцевості корпусу. Як правило, гребні гвинти достатньо глибоко занурені під поверхню води при розрахунковому осіданні судна. Виключенням є тільки напівзанурені гвинти на деяких мілкосидячих спортивних суднах. Частіше всього на судах встановлюють або один гвинт в ДП корпусу, або два гвинти симетрично по бортах. На одногвинтових судах гребний вал спирається на підшипник, розташований в кормовому дейдвуді корпусу, а на двогвинтових — бортові вали підтримуються кронштейнами або так званими викружками (обтічні доточування на корпусі). Як правило, на кожний вал встановлюють один гвинт. Іноді застосовують два співісні гвинти, що обертаються в протилежних напрямах (рідше в одну сторону).
Гребні гвинти забезпечують високий до. п. д. (0,70 — 0,75) при розрахунковому режимі роботи, мають відносно малу вагу і помірні габарити. Вони надійні в експлуатації, зручні для розміщення на судах з будь-якою формою обводів корпусу, дозволяють застосовувати легкі швидкохідні головні двигуни і використовувати різні направляючі пристрої (наприклад, поворотні насадки) для підвищення ефективності дії рушійно-рульового комплексу (РРК). Вартість їх виготовлення порівняно низька, тому гребні гвинти є зараз найпоширенішим типом суднових рушіїв.
Гребними колесами (рис. 4.3.2.) є напівзанурені рушії, вісь обертання яких розташована упоперек судна і проходить вища за його ватерлінію, а їх лопаті (плиці) тільки на частини свого шляху знаходяться у воді. Звичайно встановлюють пару бортових коліс в середній частині корпусу судна. По колу кожного колеса розташовується сім — десять поворотних (рідше нерухомих) лопатей, що мають форму плоских або злегка увігнутих прямокутних пластин. Лопаті колеса повертає спеціальний ексцентриковий механізм таким чином, що їх центри рухаються поблизу
вільної поверхні води під малим кутом атаки. Всю решту частини робочого ходу (у воді) лопаті займають положення, близьке до вертикального.
Якщо лопать гребного колеса знаходиться поблизу вільної поверхні і її обтікає потік води під деяким кутом атаки, подібно несучій пластині, то упор лопаті створюється в основному як складова підйомної сили. Проте в нижньому вертикальному положенні лопаті, коли вона розташована по нормалі до потоку, підйомна сила не виникає і упор розвивається лише в результаті дії сили опору і буде направлений у бік руху судна, якщо окружна швидкість лопаті виходить більше, ніж швидкість поступального переміщення колеса.
Поворотні лопаті при зануренні у воду або при виході з неї не викликають значне утворення хвиль на вільній поверхні. Тому установка таких лопатей, що мають до того ж велику довжину (площю) і низьку частоту обертання, що забезпечує порівняно високий ККД (0,50—0,65) та високий упор на малих швидкостях, при розрахунковому режимі роботи гребних коліс навіть на суднах з обмеженим осіданням. Проте гребні колеса мають складну і громіздку конструкцію, велику вагу. Вони збільшують габарити судна по ширині, для того щоб перетворити потужність двигуна на корисний упор на крупнотонажному танкері, гребне колесо повинно мати дуже великі габарити та значну вагу. Також вони часто ламаються через швидкий знос деталей, що рухаються у воді (особливо на хвилюванні). Вартість їх виготовлення значна. Тому такі рушії застосовують лише на деяких річкових буксирних і пасажирських судах, що мають обмежене осідання і порівняно велику потужність головних двигунів (часто це парові машини).
Водометний рушій, або водомет (Рис. 4.3.3.) – пропульсивний комплекс, в якому для прискорення потоку рідини звичайно використовується насос механічного типу, розміщений усередині корпусу судна, а для зміни напряму викиду струменя — спеціальний реверс-рульовий пристрій (РРП). Такий рушій засмоктує воду через приймальний отвір в днищі судна і викидає її з підвищеною швидкістю через напірний трубопровід, створюючи тим самим реактивну корисну тягу, діючу убік, протилежну напряму викиду струменя. Викид струменя може бути підводним, напівпідводним або атмосферним. Загальною гідністю рушіїв даного типу є відсутність частин, що переміщаються, за межами корпусу судна, що дозволяє встановлювати грати в приймальному отворі водопроточної труби і таким чином надійно захистити рушій при плаванні судна по мілководих і засмічених річках. Найбільше розповсюдження на мілкосидячих річкових судах отримали зараз водомети з насосами пропелерно-осьового типу (Рис. 4.3.3.). Їх можна розглядати і як гребні гвинти, розташовані у водопроточних трубах. Доцільність застосування таких водометів визначається в даному випадку не тільки їх специфічними особливостями, але і можливістю забезпечення достатньо високого ККД (0,30—0,40) при малому осіданні судів (0,7 м і менш). Так, осьові водомети, що мають збільшений робочий переріз рушія і напівпідводний викид струменя, що знижує гідравлічні втрати в трубі і втрати на підйом води вище за ватерлінію, можуть виявитися для цих суден більш ефективними на великих швидкостях, ніж гребні гвинти, навіть якщо вони обладнані направляючими насадками. Застосування таких рушіїв на великих морських суднах недоцільне.
Крильчастий рушій (Рис. 4.3.4.) є гідравлічним механізмом, робочими деталями якого є крилоподібні поворотні лопаті. Вони розташовані на рівних кутових відстанях по колу ведучого колеса-ротора, що обертається навколо вертикальної осі і вмонтованого урівень в плоске днище судна. Такий рушій звичайно має чотири — вісім лопатей, які можуть повертатися навкруги своїх осей за допомогою спеціального механізму, розміщеного всередині корпуси судна і сполученого конічною передачею з валом головного двигуна.
Закон повороту (коливань) крилоподібних лопатей вибирається так, щоб кожна з них при обтіканні потоком води з деяким кутом атаки створювала упор, направлений у бік руху судна. Для цього лопаті, що знаходяться на переднім підлозі на півколі ведучого колеса, при цьому вхідні кромки розташовані назовні, а на вихідні — всередину. При такому законі руху лопатей всі нормалі до них перетинаються в одній точці — центрі управління (полюсі). Радіальний зсув цієї точки щодо вісі обертання ведучого колеса приводить до зміни величини упора крильчастого рушія, а отже, і швидкості судна. Переміщаючи центр управління по колу колеса, можна змінити напрям упора рушія і тим самим забезпечити поворот судна без руля при будь-якій швидкості (аж до v = 0) і незмінному напрямі обертання валу головного двигуна.
Крильчастий рушій, єдиний рушійно-рульовий комплекс, що є, доцільно застосовувати на судах, до маневреності яких пред'являються підвищені вимоги. На таких судах (портових буксирах, плавучих кранах, поромах) ці рушії розміщують не тільки в кормовій, але і в носовій кінцевості корпусу. При установці двох або більш рушіїв судно може переміщатися лагом (у напрямі борту). На судах інших типів крильчасті рушії в даний час застосовують порівняно рідко. Вони поступаються гребним гвинтам по ефективності дії (ККД— 0,50 — 0,58), мають велику вагу, складну конструкцію, викликають необхідність вибору специфічної форми обводів корпусу судна. Вартість їх виготовлення значна.

4.3.3.Основные конструктивні елементи гребного гвинта.
Гребний гвинт (рис. Рис. 4.3.5.) складається з декількох лопатей, розташованих радіально на однаковій кутовій відстані один від одного на маточині. Лопаті гвинта є закрученими крилами малого подовження, які при обертанні рушія у воді перетворюють енергію, що підводиться до нього і забезпечують рух судна.

Рис. 4.3.5. Основні конструктивні елементи гребного гвинта:
1 – лопать; 2 – засмоктуюча поверхня; 3 – маточина; 4 – нагнітальна поверхня; 5 – ковпак-обтічник; 6 – кромка, що виходить; 7 – вхідна кромка; 8 – край лопаті; 9 – корінь лопаті.

Лопать гвинта примикає до маточини своїм коренем; протилежна йому частина називається її краєм. Плавне сполучення поверхонь лопаті і маточини досягається за допомогою галтельного переходу.
Засмоктуюча поверхня лопаті гребного гвинта обернута в ніс, а нагнітаюча – в корму судна, що йде переднім ходом. При цьому бічну кромку лопаті, обернуту у напрямі обертання гвинта, називають тією, що входить, а протилежну їй – що виходить.
При обертанні гребного гвинта на засмоктуючій поверхні його лопатей утворюється знижений, а на нагнітаючій – підвищений тиск. Різниця цього тиску створює упор гвинта, який є рушійною силою судна. Крім упора виникає і момент опору обертанню гвинта, який доводиться долати головному двигуну.
На рис. 4.3.6.(а) схемно представлені швидкості і сили, діючі на переріз лопаті співісної з гвинтом циліндровою поверхнею радіусу ri.. Обтікання елемента лопаті визначається швидкістю νн набігаючого потоку, яка складається з швидкості поступального переміщення гвинта разом з судном νА і лінійною складовою, обумовленою обертанням гвинта з кутовою швидкістю n що дорівнює добутку n та ri. Елемент лопаті можна розглядати як крило, що рухається в потоці рідини із швидкістю νн під кутом атаки α. В цьому випадку на ньому виникають дві сили: підйомна і лобового опору. Проекція рівнодіючої цих сил dF на напрям руху судна є упором dT даного елемента лопаті. Проекція тієї ж рівнодіючої на площину обертання dQ направлена протилежно вектору лінійної швидкості і створює момент відносно осі обертання.
В основі геометричної форми лопаті гребного гвинта лежить гвинтова поверхня. Таку поверхню утворює, наприклад, горизонтальний відрізок AB при його одночасному обертанні навколо вертикальної вісі AA’ і поступальному переміщенні уздовж неї (Рис. 4.3.6.). Відрізок AB називається твірною гвинтової поверхні, а траєкторія кожної його точки є гвинтовою лінією. Така лінія BFB’, описана точкою B на циліндровій поверхні радіусу r, називається направляючою гвинтової поверхні. Шлях, що проходить уздовж вісі AA’ будь-яка точка твірної AB за один повний її оборот, називається геометричним кроком P гвинтової поверхні. Якщо розвернути на площину, згадану циліндрову поверхню, що розрізає уздовж твірної BB’, то отримаємо прямокутник з основою 2πr і заввишки P, діагоналлю якого буде розгорнена направляюча гвинтовій поверхні. Кут нахилу цієї діагоналі називається кроковим кутом φ = arctg[P /(2рr)].

Рис. 4.3.6. Схеми дії гребного гвинта (а) і утворення гвинтової поверхні (б).

Гвинтову поверхню із твірною у вигляді відрізка, перпендикулярного до осі обертання, називають правильною, а з будь-якими іншими твірними – неправильною.
При рівномірних обертальному і поступальному рухах будь-якої форми твірної з довільним кутом нахилу її до вісі обертання виходить гвинтова поверхня постійного кроку.
Правильну гвинтову поверхню має тільки нагнітаюча сторона лопаті. У зв'язку з тим, що лопаті гребного гвинта сприймають значні гідродинамічні сили, вони повинні володіти достатньою міцністю і, відповідно бути тілесними. Тому засмоктуючій стороні надають форму неправильної гвинтової поверхні, забезпечуючи міцність лопаті і зручнообтічний профіль її перерізів.
Залежно від типу і умов роботи гребного гвинта застосовують сегментні і авіаційні профілі (Рис. 4.3.7.а,б).
Відрізок сполучаючий самі видалені точки профілю, які розташовані на кромках лопатей, називається його хордою. Довжину хорди b визначає ширину лопаті на даному радіусі. Найбільша товщина профілю перетину лопаті e0 вимірюється по перпендикуляру до хорди. У сегментних профілів найбільша товщина розташована посередині хорди, а у авіаційних вона зміщена до вхідної кромки і знаходиться від неї приблизно на 1/3 довжини хорди. Як сегментні, так і авіаційні можуть бути плоскоопуклими, двоопуклими і опукло-увігнутими.

Рис. 4.3.7. Сегментні (а) і авіаційні (б) профілі перетинів.
Лінія перетину засмоктуючої і нагнітаючої поверхонь називається контуром лопаті. Ці поверхні є гвинтовими, мають двояку кривизну і не можуть бути точно розгорнений на площину. Тому як міра площі лопаті умовно приймають площу її випрямленої поверхні, ширина контура якої на кожному радіусі рівна хорді профілів перетинів, створюючих лопать. Типові форми контурів випрямленої поверхні лопаті гребного гвинта представлені на рис.4.3.8.

Рис.4.3.8. Типові форми контурів випрямленої поверхні лопаті гребного гвинта:
1 –симетричний; 2 – симетричний еліптичний; 3 – шаблевидний;
4 – криголамний; 5 – насадочний.

4.3.4. Конструкція гребних гвинтів сучасних транспортних суден. Передові технології.
Гребні гвинти застосовуються на судах різного типу і призначення. Вони відрізняються простотою конструкції, задовільною експлуатаційною надійністю і відносно високим ККД.
Гребні гвинти залежно від способу кріплення лопатей до маточини підрозділяються на дві групи: ГВ фіксованого кроку, лопаті яких нерухомо закріплені на маточині, ГВ регульованого кроку, лопаті яких з метою регулювання кроку можуть під час їх роботи повертатися відносно вісей, перпендикулярних до вісі гребного валу.
ВРК
Різновидами описаного вище гребного гвинта є гвинти регульованого кроку, співісні гвинти протилежного обертання і гребні гвинти тандем.
Гребні гвинти регульованого кроку (ВРК) володіють рядом переваг: за рахунок відповідної зміни кроку забезпечується ефективне використовування повної потужності двигунів при різних режимах руху судна; ВРК дозволяють так само здійснити реверс, тобто змінити знак упора гвинта шляхом повороту лопатей без зміни напряму обертання. Разом з тим ВРК в даний час менш поширені, ніж звичайні гребні гвинти, через складність конструкції і обмеження максимальної ширини лопатей, що накладається умовами їх повороту, також такі гвинти не рентабельно встановлювати на суднах, які більшість часу експлуатуються на сталих режимах.
Співісні гребні гвинти
Співісні гребні гвинти (Рис. 4.3.9.) як протилежного обертання, так і тандем не знайшли ще широкого використовування на судах. Проте такі гребні гвинти мають певні позитивні властивості, через що вони безумовно знайдуть більш широке застосування в суднобудуванні, оскільки співісні гвинти протилежного обертання можуть підвищити пропульсивний коефіцієнт сучасних транспортних судів на величину порядка 12 -15%.

Гребні гвинти в направляючих насадках.
В даний час все більш широко використовуються гребні гвинти в направляючих насадках (Рис. 4.3.10.). Направляюча насадка є кільцевим крилом, співісним з весельним гвинтом. При великих коефіцієнтах навантаження гребних гвинтів, характерних для буксирних судів, що йдуть возом, насадка може збільшити пропульсивний коефіцієнт на 30%.

Гребні гвинти фіксованого кроку.
Гребні гвинти фіксованого кроку підрозділяються на суцільнолиті, збірні, зварні, які збирають шляхом зварювання з відливань маточини і лопатей, і ГВ із знімними лопатями, лопаті яких прикріплені до маточини роз'ємним способом, для чого, як правило, використовується фланцеве або пресове з'єднання. Маточина є тілом обертання з тієї або іншої форми твірної. Форму створюючої вибирають з таким розрахунком, щоб маточина з обтічником і виступаючі частини утворювали б єдиний обтічний комплекс.
Маточини розрізняють по типу їх з'єднання з валом, яке буває шпоною і бесшпоночным пресовим. Внутрішній отвір в маточині має конусность 1:15, що відповідає конусности кінця гребного валу.
Упор гребного гвинта на передньому ходу сприймається конусом валу, а на задньому – гайкою, що нагвинчує на нарізний кінець валу. Щоб зменшити втрати і захистити конус, гайку і різьблення від корозії і пошкоджень, встановлюють ковпак-обтічник. Обтічник герметично закріплюють на маточині за допомогою болтів і заповнюють консистентним мастилом. Ущільнювач встановлюють і на передньому торці маточини, щоб виключити попадання морської води на вал.

Некавітуючі гвинти.
Висококваліфіковані фахівці ВАТА "Балтійський завод" на основі результатів сучасних методів досліджень створили принципово новий тип гребних гвинтів з поліпшеним гідродинамічними і кавитаційними характеристиками.
Поліпшення гідродинамічних і кавитаційних характеристик гребних гвинтів отримано за рахунок застосування профілю перерізу лопатей з більш високими гідродинамічними і кавитаційними характеристиками. Відмінною рисою нового профілю з'явилася S-образная форма нагнітаючої поверхні в поєднанні з потовщеною кромкою, що виходить (Рис 4.3.11.).

Мал. 4.3.11. S-образная форма нагнітаючої поверхні лопаті в поєднанні з потовщеною кромкою, що виходить.

Використовування в проектуванні і виготовленні гребних гвинтів профілів нового типу, дозволило здійснити концепцію повністю некавитуючого гвинта, що означає проектування і виготовлення гвинтів, що не мають бульбашкової кавітації і кавітації на вхідній кромці при роботі гвинта в нерівномірному полі швидкостей за корпусом судна для всіх типів вантажних і пасажирських судів.
Усунення кавітації приблизно в два рази зменшило рівень пульсації тиску на обшивці, і дозволило зменшити зазор між лопаттю гвинта і корпусом судна до значень, що допускаються класифікаційними товариствами (приблизно на 10% від діаметра гвинта в порівнянні з 25—30% що приймаються в даний час) (Рис. 4.3.12.).
Таким чином, була отримана можливість, зберігши заданий рівень пульсацій тиску на обшивці, збільшити діаметр гвинта приблизно на 15% з одночасним зменшенням дискового відношення на 20% від початкового (з одночасним зниженням числа оборотів). При цьому використовуючи двигуни з 70—80 об/мин, а також середньоборотні дизелі із збільшеним передавальним числом редуктора., отримали збільшення пропульсивного коефіцієнта корисної дії для балкерів, танкерів і контейнеровозів на 6—9%. Це дало економію палива до 2000 т в рік залежно від типу і розмірів судна.
Для швидкохідних судів і поромів з швидкостями руху 30—40 уз застосування гвинтів нового типу (з відсутністю кавітації на засмоктуючій поверхні і зменшеним дисковим відношенням) привело до збільшення пропульсивного коефіцієнта корисної дії на 4—6% в порівнянні з існуючими гвинтами і водометами, що дало економію палива до 1000 т в рік залежно від типу і розмірів судна.
Застосування нового типу гвинта на пасажирських і круїзних судах дозволило понизити рівень вібрації корпусу, роботою гвинта, що викликається, і підвищити рівень комфорту для пасажирів і екіпажа.
В даний час виготовлені і знаходяться в експлуатації декілька таких гвинтів. Проведені ходові випробування підтвердили їх переваги в порівнянні з гвинтами традиційного типу.
Гвинти із заломленими кромками лопатей.
Периферійне вихроутворення виникає на кромках лопатей через різницю тиску з однієї і іншої сторони лопаті. Це викликає перетікання води з області високого тиску в область низького тиску. Зменшити периферійне вихроутворення можна за рахунок установки так званого гвинта із заломленими кромками лопатей (Tip-Fin) (Рис.4.3.13.).
Фірма Schottel спільно з SVA розробили і провели випробування TVV гвинта. Внаслідок чого були отримані чіткі переваги над стандартними гвинтами.
- більший упор (в порівнянні із стандартним гвинтом того ж діаметра);
- підвищення КПД на 5 – 8 %;
- кращі показники на високих і змінних швидкостях обертання.
Рис.4.3.13. Гвинт із заломленими кромками лопатей і підкручувальним пристроєм (TVV+HVV).


.


Гвинти з підкручувальним пристроєм.
В 1996 році фірма Schottel спільно з Schiffbau-Versuchsanstalt Potsdam GmbH (SVA) запропонувало нове рішення (Рис.4.3.14.), яке дає можливість зменшити втрати на гребного гвинта пов'язані з вихроутворення.

Рис.4.3.14. Новий гвинт з TVV і HVV елементами.

Були проведені ряд модельних випробувань в спеціальних кавітаційних баках (Рис.4.3.15.), результати яких продемонстрували перевагу нових технологій.

а) б)
Рис.4.3.15. Модельні випробування а) – стандартного гвинта; б) – того ж гвинта але вже з апаратом підкручування.

Запропонований гвинт складається з двох нових конструктивних елементів:
- заломлених кромок лопатей (Tip-Vortex-Vane (TVV));
- апарату підкручування (Hub-Vortex-Vane (HVV));
Такий гвинт може містити, як один з двох, так і обидва конструктивні елементи разом.
Основною метою при проектуванні будь-якого гвинта є зменшення втрат на вихроутворення, щоб збільшити упор гвинта. Розглядаючи причини вихроутворення, ми приходимо до того, що найбільша кількість вихорів утворюється на кромках лопатей і в кореневому перетині лопатей і районі маточини. Вихрьовий потік має дві негативні сторони, впливаючі на КПД пропульсивного комплексу:
- поглинання частини енергії, що виробляється двигуном;
- утворення потоку, що відхиляється від основного, унаслідок чого гвинт не створює упор пропорційний споживаної потужності.
Пропоновані технічні рішення можуть зменшити втрати на вихроутворення в значній мірі, що приведе до підвищення упора гвинта при тій же споживаній потужності. На малюнку 4 показані швидкості вихрового потоку в кореневому перетині лопаті і гребного гвинта на периферії, як функція відстані від осі обертання гвинта. Перетин двох кривих дає радіус, обмежуючий діапазон в якому периферійна швидкість вихрового потоку більше швидкості гвинта. В цьому діапазоні можна використовувати швидкість вихору для збільшення упора.
Фірма Schottel спільно з SVA розробили і провели випробування гвинта HVV, який працює в межах цього поля, що дозволяє використовувати велику різницю в швидкостях, що у свою чергу дозволяє більш ефективне використовування енергії вихрового потоку. Раніше апарати підкручувань працювали за іншим принципом, і звичайно за обмежуючим радіусом в результаті через маленький розрізняючи в швидкостях використовування енергії вихрового потоку низьке.

 


Гвинт HVV направляє вихровий потік з високою дотичною швидкістю в основний потік, тим самим створюючи додатковий упор. Інший позитивний ефект цього гвинта полягає в тому, що відібраний у вихрового потоку момент підсумовується з обертальним моментом двигуна, що у свою чергу сприяє економії потужності.
Фірма Mitsui O.S.K. Lines, Ltd також займається питаннями проектування гребних гвинтів з апаратом підкручування з 1988 року. Ця фірма акцентувала свою увагу на виробництві апаратів підкручувань, які виконані у вигляді ковпака маточини гребного гвинта (Propeller Boss Cap Fins (PBCF)) (Рис.4.3.17.).

Рис.4.3.17.Гребний гвинт з підкручувальним пристроєм PBCF.

Фахівці цієї фірми затверджують, найбільше вихроутворення відбувається в області кореневого перетину лопатей і маточини гребного гвинта. Особливістю даного апарату є те, що для нього не обов'язково проектувати новий гвинт його можна встановити на вже готовий гвинт. При цьому відразу зростуть його показники тяга на 2%, зменшиться витрата палива на 7%, збільшиться швидкість на 2 – 3%, КПД збільшиться на 5 – 10%. Такі апарати були встановлені на крупних контейнеровозах, автомобілевозах, танкерах (Рис.4.3.18.), балкерах і т.п.. PBCF окупає себе в течії 2 – 3 років.

Рис.4.3.18. Гребний гвинт з апаратом підкручування PBCF, встановлений на великотоннажному танкері.

Також для гвинтів ВРК фірма розробила спеціальну нарізку на маточині, яка має тіж властивості що і підкручувальний пристрій (Рис.4.3.19.).

Переваги гвинтів з апаратами підкручувань:
- Підвищення КПД на 8 – 10%;
- економія потужності двигуна;
- зменшення вібрації і шуму в кормовому краю;
- простій і економічно вигідний для виробництва;
- технологічний;
- не вимагає додаткових заходів щодо обслуговування в процесі експлуатації;
- при монтажі інші елементи пропульсивного комплексу не вимагають змін.


4.3.5. Вимоги до матеріалів і виготовлення гребних гвинтів.
Залежно від технологічних вимог, що пред'являються до точності і чистоти поверхні при виготовленні металевого ГВ згідно ГОСТ 8054–81, розрізняють чотири класи гребних гвинтів: S – особливий, I – вищий, II – середній, III – звичайний. Середній клас застосовується для судів з швидкістю менше 15 уз, а звичайний – для судів і плавучих засобів, швидкість яких не є визначальним експлуатаційним параметром. Більшість гвинтів великотоннажних суден із швидкістю 15–20 уз виготовляє по вищому класу, а особливий клас застосовується для швидкохідних судів із швидкістю більше 25 уз. Точність і чистота обробки поверхні лопатей гвинта особливого класу характеризується згідно ГОСТ 8054–81 наступними показниками:
граничним відхиленням у відсотках, яке не повинне перевищувати ±0,15 для радіусу ГВ ± 1,0 для кроку перерізу, 1,25 для різнокроковості лопатей ± 1,0 для довжини перерізу + 2,0–(–1,0) для товщини перерізів, при цьому абсолютне відхилення допускається ± 0,5 мм для ГВ діаметром 2,5 м. і +2,0мм, –1,0 мм для ГВ діаметром 2,5 і більш, якщо граничне відхилення у відсотках, перераховане в міліметри, виявляється менш цих значень ± 0,5 для маси гвинта;
шорсткістю зовнішніх поверхонь лопатей і маточини, яка повинна не бути вищою 0,63 мкм для вхідної кромки на 0,10 довжини перерізу на радіусах від 0,4 до 0,9 і поверхні кінця лопаті від перетину на радіусі 0,9, 2,5 мкм для маточини і кореневої частини лопаті до перетину на радіусі 0,4 і 1,25 мкм для решти поверхонь.
Ці вимоги, вельми жорсткі з технологічної точки зору, необхідні для забезпечення достатньої гідродинамічної врівноваженості гвинта, відсутність кавітації, низького рівня шумоутворення, високої ефективності рушія і належної відповідності ГВ енергетичній установці.
Як матеріали, з яких згідно ГОСТ 8054–81 допустимо виготовлення металевих ГВ особливого і вищого класів, застосовуються спеціальна бронза, спеціальна латунь, неіржавіюча сталь. На малих судах знаходять застосування також пластмасові в гребні гвинти. Матеріали для гребних гвинтів повинні володіти високою корозійною стійкістю, належними показниками статичної міцності і пластичності, високим рівнем корозійно-втомної міцності, добрими ливарними і ремонтними якостями, мінімальною вартістю і малою питомою вагою. Гребні гвинти середнього і звичайного класу можуть виготовлятися і з вуглецевої сталі.
Кожний гребний гвинт повинен мати паспорт і маркування. Згідно ГОСТ 8054–81 маркування містить «товарний знак», заводський номер, позначення креслення, діаметр, крок напрям обертання, марку матеріалу, масу, номер плавки, клеймо служби техконтроля, клеймо нагляду, позначення ГОСТ, дату випуску.

4.3.6. Розташування в кормі
Високі пропульсивні і експлуатаційні якості пропульсивного комплексу залежать не тільки від елементів самих рушіїв, але і від їх розташування відносно корпусу і виступаючих частин. Розташування рушія визначає, як сумарні значення коефіцієнтів взаємодії, так і ступінь нерівномірності поля швидкостей в диску рушія, від якої залежать кавитаційні якості рушія, а також змінні гідродинамічні сили, що передаються рушієм на гребний вал і його опори. Нарешті, величиною зазора між кінцями лопатей і корпусом судна визначаються пульсуючі навантаження, що передаються через воду і що викликають вібрацію його корпусу.
Таким чином, при компоновці прпульсивного комплексу слід добиватися щонайвищого значення коефіцієнта впливу корпусу, а також мінімального ступеня нерівномірності в площині диска гвинта. Крім того, повинне бути звернуто увагу на достатнє заглиблення рушія з тим, щоб виключити прорив до нього атмосферного повітря. Разом з тим при розміщенні гребних гвинтів необхідно враховувати і експлуатаційні вимоги — добрий захист від пошкоджень при випадковому торканні корпусом грунту і при швартуванні, а для деяких суден — захист від попадання льоду, намотування тросів, сітей і т.д.
Першим етапом рішення цієї задачі є призначення гранично допустимого діаметра гребного гвинта. Ця величина визначається умовою виключення впливу вільної поверхні води, а також конструктивними міркуваннями, пов'язаними із захистом гребного гвинта від експлуатаційних пошкоджень. Звичайно приймається, що вплив вільної поверхні на гідродинамічні характеристики гребного гвинта повністю відсутній, якщо заглиблення осі гвинта рівно його діаметру. Тоді, знаючи осідання судна Т і відстань х від основної лінії до кінця лопаті в нижньому положенні, можна визначити гранично допустимий діаметр

Рис. 4.3.20. Розташування гребного гвинта у вікні ахтерштевня транспортного судна.
Рис. 4.3.21. Відкрита корма транспортного судна



Формула у принципі справедлива як для одновальних, так і для двохвальних суден. Проте для двохвальних суден може бути додаткове обмеження, пов'язане з необхідністю зниження габаритної ширини по бічних кромках дисків.
В даний час не існує закінченої методики вибору розташування рушіїв і компонування виступаючих частин, тому найнадійнішим способом рішення цієї задачі є модельний експеримент. Проте останній проводиться тільки на пізніх стадіях проектування і лише для найкрупніших і відповідальних суден.
Для вибору розміщення рушіїв в першому наближенні можуть бути використаний практичні рекомендації, що носять приватний характер і отримані в результаті накопичення і аналізу досвіду проектування суден різних типів.
Найпоширеніша схема розташування гребного гвинта на одновальному судні приведена на Рис. 4.3.20. На цьому ж малюнку дані позначення зазорів а, b, с, d, раціональним вибором яких можна уникнути неприпустимої вібрації і отримати задовільні значення коефіцієнтів взаємодії. Нижче приводиться Ван-Ламмереном залежність для визначення цих коефіцієнтів, що рекомендується:

(XV.1)
,
де L — довжина судна; t1— товщина керма, і формули регістра Ллойда:

(XV.2)

де D — діаметр гвинта.
Останніми роками на транспортних суднах починає знаходити застосування так звана відкрита корма. Значення відносних розмірів зазорів для такої корми дані на Рис. 4.3.21. Крім забезпечення необхідної величини зазорів необхідно звертати увагу на добре оформлення конструкції ахтерштевня перед гвинтом і носової частини керма. Щоб уникнути надмірної вібрації корпусу на судах з тунельними кормовими обводами .
На багатовальних суднах можливо взаємний вплив гребних гвинтів, який приводить до зміни середніх гідродинамічних характеристик гребних гвинтів, а також до посилення нестаціонарності обтікання лопатей і, як наслідок цього, до зростання змінних гідродинамічних сил, посиленню вібрації корпусу і кавітації гребних гвинтів. Тому при розміщенні гребних гвинтів в кормовому краю судна вживають заходів по усуненню взаємодії гребних гвинтів один з одним.
Оскільки гребні гвинти, як правило, розташовуються не в одній площині, можна розглянути вплив гребних гвинтів, розташованих ближче до носа, на кормові і кормових гвинтів на носові. Останній вплив мало і практичного значення не має. Якщо виходити з теорії ідеального рушія, то носові гвинти впливатимуть на кормові лише в тому випадку, якщо їх диски перекриваються. Це обумовлено тим, що в ідеальній рідині відсутні викликані швидкості зовні струменя гвинта. В реальній рідині спостерігається зміна швидкостей в зовнішньому потоці струменя. Ця зміна, що є слідством турбулентного перемішування, призводить до того, що циліндровий струмень перетворюється на конічний той, що розширюється, з деяким постійним кутом .
4.3.7. Вибір типу рушія.
Оскільки призначення рушія — перетворення потужності в корисну тягу, основним критерієм для його вибору є ступінь ефективності цього перетворення, — тобто ККД рушія. На Рис. 4.3.23. приведений графік, на якому у функції значення ККД від швидкості ходу для різних рушіїв. Графік побудований в припущенні, що для кожної швидкості ходу може бути вибраний оптимальний діаметр і частота обертання рушія. Як випливає з малюнка, в діапазоні швидкостей до 55—60 вузлів щонайвищим ККД володіють гребні гвинти. Саме цією обставиною пояснюється переважне застосування гребних гвинтів в порівнянні з іншими типами рушіїв. Оскільки гребні гвинти конструктивно найбільш прості, підставою для відмови від них є або неможливість розмістити гребні гвинти найкориснішого діаметру, або необхідність задовольнити додатковим експлуатаційним вимогам, які не можуть бути забезпечені за допомогою гребних гвинтів. Так, обмеження по осіданню, а також необхідність захисту робочого органу від пошкоджень служать підставою для застосування водометного рушія. (Раніше на судах, що працюють на мілководді, встановлювали гребні колеса.) Жорсткі вимоги до маневрених якостей судна можуть бути причиною установки крильчастих рушіїв. В деяких випадках при підвищенні вимог до маневреності застосовують гвинти регульованого кроку.

Рис. 4.3.23. Коефіцієнт корисної дії різних типів рушіїв залежно від швидкості ходу судна.
/ — некавітуючий гвинт; // — суперкавітуючий гвинт; /// — повітряний гвинт;
IV — газоводометний рушій; V — водометный рушій.
Крильчасті рушії можна застосовувати до швидкостей не більше 15—20 вузлів, оскільки при великих швидкостях виникає кавітація. Взагалі ж в цьому діапазоні швидкостей, у разі відсутності обмежень по осіданню і спеціальних експлуатаційних вимог, повинні бути рекомендований весельні гвинти фіксованого або регульованого кроку.
В діапазоні швидкостей 20—55 вузлів разом з ВФШ і ВРШ можна застосовувати водомети, ККД яких, як відомо, збільшується у міру зростання швидкості, а при швидкостях 55 узл і вище стає рівним і навіть більш високим, ніж ККД гребних гвинтів. Підставою для застосування водометів при меньших швидкостях можуть стати також конструктивні переваги, які пов'язані частково, із спрощенням схеми підведення потужності.
З приведених на Рис. 4.3.23. кривих ККД видно, що газоводометні рушії поступаються по ККД гребним гвинтам і водометам у всьому реально осяжному діапазоні швидкостей. Саме тому подібні рушії по суті не вийшли із стадії експериментів. Проте надзвичайно проста схема підведення потужності (трубопровід), що дозволяє об'єднувати на одному рушії декілька двигунів, може з'явитися причиною їх застосування на судах з великим енергоозброєнням.
Коефіцієнт корисної дії повітряних гребних гвинтів наближається до ККД рушіїв, що мають робочим середовищєм воду лише при швидкостях порядка 100 вузлів. Проте і при цих швидкостях їх застосування пов'язано з певними труднощами, зокрема, з розміщенням на палубі судна гвинтів великого діаметра.
4.3.8. Висновок.
Тип рушія.
На основі вищє викладеної інформації, у якості рушія найдоречнішим на крупному танкері буде встановити гребний гвинт фіксованого кроку, так як він має найвищій ККД та нема заперечень (жорсткіх умов) по осіданню, по разташуванню у кормі, по маневровим якостям, по швидкості судна (неввелика). Для підвищєння ККД та покращєння пропульсивних та експлуатаційних якостей доцільно встановити підкручувальний пристрій на маточині гребного гвинта.
Кількість рушіїв.
В даний час більшість крупних транспортних суден проектується одновальними, з погляду пропульсивних якостей, оскільки встановлені на них механічні установки володіють потужністю, яка найбільш ефективно може бути перероблена одним гребним гвинтом оптимального діаметра. При одному гребному валу можуть бути максимально зменшені виступаючі частини і досягнуто найвищого значення коефіцієнта впливу корпусу.
Напрям обертання.
В одновальних гребних установках напрям обертання гребного гвинта визначається напрямом обертання двигуна. Вибір напряму обертання в цьому випадку не грає особливої ролі, оскільки вплив корпусу на гідродинамічні характеристики гребного гвинта виявляється однаково при будь-якому напрямі обертання. Проте у одновальних суден спостерігається тенденція до відхілення з прямого курсу при нульовому перекладанні керма. При цьому судно з гребним гвинтом правого обертання прагне обернутися управо, а з гвинтом лівого обертання — вліво. Основна причина цього явища — нерівномірність розподілу попутного потоку по диску гребного гвинта, що призводить до того, що на гребному валу виникає додаткова поперечна сила. Якщо, як це звичайно буває, попутний потік у верхньому півколі більше, ніж в нижній, то ця поперечна сила виявляється направленою вліво при гвинті правого обертання і управо при гвинті лівого обертання.

4.4. Розрахунок гвинтової характеристики.
В таблиці 4.4.1. приведена послідовність розрахунку гвинтової характеристики при представницьких та приймальносдавальних умовах експлуатації. Цим умовам відповідають слідуючи показники, використані у розрахунках:
висота хвиль 3%-ї забезпеченості;
довжина між докового періоду експлуатації;
курсовий кут до напрямку поширення хвиль;
осідання судна
Для розрахунку по цій таблиці ще необхідно додатково знати :
- тип судна – "танкер";
- водотоннажність – 77000 т;
- марка твинта – B4-70;
- діаметр гвинта – 7,2 м; (базовий – 6,5 м, максимальний – 7,2 м);
- марка ГД – 7S60MC;
- довжина між перпендикулярами Lpp – 228,0 м;
- довжина L – 235,12 м;
- ширина B – 32,2 м;
- T – 12,5 м
У розрахунках також використовується діаграма для розрахунку гребних гвинтів (Рис. 4.4.1.) з метою визначення величини крокового відношення, коефіцієнта упору діаграмного гвинта, відносної ходи гвинта.
Дані, приведені в таблиці, на російській мові, так як програмний продукт завдяки якому проведен розрахунок російськомовний.
Таблиця 4.4.1.
Расчет винтовых характеристик
в представительных условиях эксплуатации ( 2,6 м, 14 мес., 65º, 12,5 м)
N
п/п Величина Обоз. Ед. изм. Формула, источник или др. Варианты
1 2 3
1. Скорость хода судна эксплуатационная
уз 11 12 13
м/с 5,665 6,18 6,695
Сопротивление движению судна
2. буксировочное (ПСИ)
кН 476,4 566,3 668,2
3. Представительные
722,7 844,3 980,7
4. соответствующее доб. от обрастания 152,9 181,9 213,5
5. к.п.д. валопровода
– 0,98
6. Число Фруда Fr
0,11795 0,12867 0,13940
7. Коэффициент общей полноты
– Конструкторская документация 0,83 0,83 0,83
8. Коэффициент расчетного попутного потока для судна с чистым свежеокрашенным корпусом

0,33146
9. Коэффициент волнового попутного потока – =0 Fr 0,2
= 0,1(Fr-0,2) Fr >0,2
0 0 0
10. Поправка к Корф. расчетного попутного потока, учитывающая увеличение шероховатости корпуса при эксплуатации
– 0,04033 0,04036 0,04015
Продовження таблиці 4.4.1..
11. Коэффициент расчетного попутного потока

0,37180 0,37183 0,37162
12. Поступательная скорость винта
м/с
3,55873 3,88205 4,20697
13. Коэффициент засасывания для судна с чистым свежеокрашенным корпусом
– 0,7
0,23202
14. Поправка к коэффициенту засасывания, учитывающая увеличение шероховатости корпуса при эксплуатации
– -0,04125 -0,04126 -0,04115
15. Коэффициент засасывания

0,19077 0,19075 0,19086

Упор гребного винта
кН
893,077 1043,32 1212,03
16. Коэффициент нагрузки гребного винта по тяге

1,5360 1,5503 1,5583
17. Коэффициент нагрузки гребного винта по упору

0,8680 0,8760 0,8808
Мин. допустимое дисковое отнош.:
18. из условий кавитации –

19. из условий прочности –
0,08223 0,08888 0,09580
20. диаграммное (принятое) 0,70
Диаграмма для расчета винтов марка марка Конструкторская документация B4-70
21. КПД винта (без учета влияния условий эксплуатации)
– Снимается с диаграммы 0,4905 0,4925 0,4943
22. Поправка, учитывающая снижение КПД винта из-за увеличения его шероховатости при эксплуатации
– ПСИе 0,988
23. Поправка, учитывающая снижение КПД винта из-за качки
– ПСИ 0,985
24. Расчетный КПД винта


25. Шаговое отношение винта
– Снимается с диаграммы Opt – 0,74
26. Коэффициент упора серийного (диаграммного) винта
– Снимается с диаграммы 0,1935 0,1927 0,19196
27. Относительная поступь винта
– Снимается с диаграммы 0,3674 0,3690 0,3707
Продовження таблиці 4.4.1.
Частота вращения винта:
28. абсолютная
с –1
1,3453 1,4611 1,5762
29. абсолютная
мин –1
80,718 87,670 94,572
30. относительная

76,875 83,495 90,069
Эффективная мощность двигателя:
31. абсолютная
кВт , где в с-1
7338,68 9366,46 11723,4
32. относительная

51,391 65,591 82,096
33. Показатель степени " m "

2,9617

Таблиця 4.4.2.
Расчет винтовых характеристик
при приемосдаточных испытаниях ( 0 м, 0 мес., 0, 12,5 м)
N
п/п Величина Обоз. Ед. изм. Формула, источник или др. Варианты
1 2 3
1. Скорость хода судна эксплуатационная
уз 11 12 13
м/с 5,665 6,18 6,695
Сопротивление движению судна
2. буксировочное (ПСИ)
кН 476,4 566,3 668,2
3. Представительные
476,4 566,3 668,2
4. соответствующее доб. от обрастания - - -
5. к.п.д. валопровода
– 0,98
6. Число Фруда Fr
0,11795 0,12867 0,13940
7. Коэффициент общей полноты
– Конструкторская документация 0,83 0,83 0,83
8. Коэффициент расчетного попутного потока для судна с чистым свежеокрашенным корпусом

0,33146
9. Коэффициент волнового попутного потока – =0 Fr 0,2
= 0,1(Fr-0,2) Fr >0,2
0 0 0
10. Поправка к Корф. расчетного попутного потока, учитывающая увеличение шероховатости корпуса при эксплуатации
– 0
Продовження таблиці 4.4.1..
11. Коэффициент расчетного попутного потока

0,33146
12. Поступательная скорость винта
м/с
3,78723 4,13152 4,47581
13. Коэффициент засасывания для судна с чистым свежеокрашенным корпусом
– 0,7
0,23202
14. Поправка к коэффициенту засасывания, учитывающая увеличение шероховатости корпуса при эксплуатации
– 0
15. Коэффициент засасывания

0,23202

Упор гребного винта
кН
620,335 737,396 870,083
16. Коэффициент нагрузки гребного винта по тяге

1,8919 1,8930 1,8879
17. Коэффициент нагрузки гребного винта по упору

1,1084 1,1090 1,1060
Мин. допустимое дисковое отнош.:
18. из условий кавитации –

19. из условий прочности –
0,06853 0,07472 0,08116
20. диаграммное (принятое) 0,70
Диаграмма для расчета винтов марка марка Конструкторская документация B4-70
21. КПД винта (без учета влияния условий эксплуатации)
– Снимается с диаграммы 0,56195 0,5622 0,5615
22. Поправка, учитывающая снижение КПД винта из-за увеличения его шероховатости при эксплуатации
– ПСИе 1
23. Поправка, учитывающая снижение КПД винта из-за качки
– ПСИ 1
24. Расчетный КПД винта

0,56195 0,5622 0,5615
25. Шаговое отношение винта
– Снимается с диаграммы Opt – 0,74
26. Коэффициент упора серийного (диаграммного) винта
– Снимается с диаграммы 0,1590 0,1589 0,1593
27. Относительная поступь винта
– Снимается с диаграммы 0,4499 0,4503 0,4493
Продовження таблиці 4.4.1.
Частота вращения винта:
28. абсолютная
с –1
1,1691 1,2746 1,3835
29. абсолютная
мин –1
70,149 76,458 83,014
30. относительная

66,809 72,817 73,061
Эффективная мощность двигателя:
31. абсолютная
кВт , где в с-1
4117,13 5329,94 6832,39
32. относительная

28,83 37,324 47,845
33. Показатель степени " m "

3,0186

Якщо встановити на обраний серійний гвинт підкручувальний пристрій, то він дасть наступні значення витраченої потужності при представницьких умовах експлуатації:

швидкість (υ), вуз. 11 12 13

п/п Приріст ККД
(Δη), % Потужність ГД ( ), кВт

1 5 6646,58 8481,66 10620
2 8 6288,60 8026,71 10052
3 10 6070,62 7749,59 9706

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 



4.5. Визначення номінальних і робочих параметрів встановлюваного двигуна.
При визначенні характерних значень потужностей прийняте наступне:
Специфікаційна максимальна тривала потужність - це максимальна потужність, що вимагається верф'ю або судновласником для тривалої експлуатації: в даному проекті.
Тривала експлуатаційна потужність -це потужність, при якій визначається нормальне використовування двигуна .
Потужність в точці оптимізації -це потужність, при якій визначається тип і відповідні параметри турбокомпресора, регулюється газорозподіл і ступень стиснення двигуна.
В таблиці 4.5.1. приведені значення потужностей і частоти обертання для встановленого на судні двигуна, відповідний рисунок 4.5.2., а також максимальна перевантажувальна потужність, яка, згідно визначенню на 10% більше .
Таблиця 4.5.1.
Номінальні і робочі параметри встановлюваного на судні двигуна 7S60MC.

Найменування величин Точка діаграми Потужність Частота обертання
кВт % Хв.-1 %
1. Номінальні L1 14280 100 105 100
2. Специфікаційні A=M 13500 94,5 99 94,6
3. Тривалі експлуатаційні S 12100 84.5 95 90.9
4. В точці оптимізації O 12200 85 96 91.0


Рис. 4.5.1. Залежність швидкості ходу судна від частоти обертання гребного гвинта в представницьких умовах ( 1 ) і в умовах приймально-здавальних випробувань ( 2 ).

 

 


4.6. Характеристики гребного гвинта.
Взаємне розташування гвинтової характеристики і поля робочих параметрів двигуна 7S60MC вказують на можливість установки на судні гвинта фіксованого кроку, виготовленого з бронзи з наступними характеристиками:
Діаметр D, м 7,20
Крок Р, м 5,33
Крокове відношення P/D 0,74
Дискове відношення Ає/Ао 0,7
Кількість лопатей z 4
Який забезпечує розрахункову швидкість ходу судна при осіданні Т=12,5 м за представницьких умов.

4.7. Вибір турбонагнітача для головного двигуна.
Головний двигун 7S60MC має потужність та частоту обертання в точці “оптимізації” Neo=12200 кВт (85 %) і no=96 хв-1 (91.0 %) , турбонагнітач, воздухоохолоджувач, розмір камери згоряє для нього визначені в цій точці.

Рис. 4.7.1. Поля використання турбонагнітачів для двигуна 7S60MC.
Згідно (Рис. 4.7.1.) обираю турбонагнітач NA 70/T9 фірми МБД (Рис. 4.7.2.)

Рис. 4.7.2. Турбонагнітач NA 70/T9 фірми МБД .
4.8. Витрата палива.
Питома витрата палива для цього двигуна визначається за допомогою малюнка 4.8.1. і залежно від його навантаження представлені на мал. 4.8.2. Там же вказана витрата палива на специфікаційній потужності.
Приведене значення витрати палива відповідає еталонним зовнішнім умовам по ISO 3046/1-1986:
Тиску навколишнього повітря 1000м бар.
Температурі навколишнього повітря +25оС.
Паливо з низькою теплотою згоряє Qi=42707 кДж/кг.
Номінальна витрата палива за цих умов для високосірчаного мазуту, на якому працює двигун, з Qik=40000 кДж/кг складе.
г/(кВт.ч).


Рис 4.8.2. Залежність питомої витрати палива двигуном серії 7S60MC від ступеня його навантаження по відношенню к потужності в точці оптимізації.

 

 

 

 

 

 

Рис. 4.9.1. Малообертовий дизель фірми MAN–B&W 7S60MC (поперечний переріз).

 

4.9. Пристрій головного двигуна.
На (Рис. 4.9.1.) приведений поперечний переріз двигуна 7S60MC. Цей двигун - двотактний, крейцкопфний, реверсивний з газотурбінним наддувом при постійному тиску газу перед турбіною, простої дії, з убудованим головним упорним підшипником і рядним вертикальним розташуванням циліндрів.

Група деталей остова
Фундаментна рама (поз.1 на Рис. 4.9.1.) виконана монолітною з розміщенням ланцюгового привода і упорного підшипника в кормовому кінці двигуна. Вона складається з високих зварених подовжніх і поперечних балок з литими постелями підшипників. Для кріплення до суднового фундаменту використовуються болти і пристосування для гідрозатягування. Фундаментна рама виготовляється без ухилу у випадку установки на епоксидних клинах або з ухилом 1:100 при установці на чавунних клинах. До неї приварюється масляний піддон зі сталевого листа.
Рамові підшипники складаються зі сталевих вкладишів, залитих білим металом.
Картер (14) виконується литим або звареним. На стороні випуску двигуна передбачені запобіжні клапани і люки для кожного циліндра. Картер з'єднується з фундаментною рамою гвинтами. Анкерні зв'язки виконані цільними. Для кожного анкерного зв'язку у верхній частині картера передбачені еластичні стопорні пристрої.
Блок циліндрів виготовлений з чавуна. Разом з циліндровими втулками він утворить порожнину продувного повітря і водяну охолодну порожнину. У верхній частині відсіку ланцюгового привода встановлений блок зірочок. На стороні розподілу двигуна блоки циліндрів постачені лючками для очищення порожнини продувного повітря й огляду продувних вікон. До блоку циліндрів кріпляться коробки розподільного вала і лубрікатори, а також мастилопроводи подачі масла для охолодження поршнів і для змащення. На днище блоку циліндрів розташовується сальник поршневого штока з ущільнювальними кільцями для продувного повітря і маслоз’емними кільцями, що перешкоджають влученню масла в продувну порожнину.
У верхній частині блоку циліндрів розташоване підведення охолодної прісної води. Крім того, у ньому маються зливи із сальників поршневих штоків.
Втулки циліндрів (5) відлиті з легованого чавуна і підвішені в блоках за допомогою низько розташованих фланців. Верхня частина втулки оточена чавунною охолодною сорочкою. Втулка циліндра має продувні вікна і свердління для штуцерів циліндрового змащення.
Кришка циліндра (6) відкована зі сталі, цільна, зі свердліннями для охолодної води. Вона має центральний отвір для випускного клапана і канали для двох форсунок, запобіжного і пускового клапанів і індикаторного крана. Кришка циліндра приєднується до блоку циліндра шпильками і гайками.

Група деталей руху
Колінчатий вал (2) – напівскладений. Він може виконаний з кутих сталевих кривошипів. Він містить у собі також і упорний вал. На кормовому кінці вал має фланець для маховика і з'єднання з проміжним валом, на носовому кінці – фланець для установки, при необхідності, додаткового маховика і противаг. Фланець може бути також використаний для добору потужності.
Шатун (3) виготовлений зі сталевого кування і комплектується кришками підшипників з чавуна для крейцкопфних (головних) і мотилевого підшипників.
Поршень (10) складається з голівки і юбки. Голівка виготовлена з жаростійкої сталі і має чотири поршневі канавки, хромовані по верхній і нижній поверхнях. Спідниця поршня чавунна.
Шток поршня (12) – сталевий кований зі зміцненням робочої поверхні; він проходить через сальник, з'єднується з крейцкопфом чотирма болтами. У центральній свердлінні штока встановлена труба охолодного масла, що утворить канали для його підведення і відводу.
Крейцкопф (13) викуваний зі сталі і постачений башмаками з дрібнозернистого чавуна, робочі поверхні яких залиті білим металом. Кронштейн на крейцкопфі служить опорою для телескопічної труби, що подає мастильне й охолодне масло до крейцкопфа, поршневі і мотилевому підшипникові. Випускна труба масла для охолодження поршня кріпиться до протилежного торця крейцкопфа. Кришки головних і мотилевого підшипників кріпляться до шатуна шпильками і гайками. Головний підшипник складається з комплекту сталевих тонкостінних вкладишів, залитих антифрикційним сплавом. Кришка крейцкопфного підшипника – цільна, з вирізом для поршневого штока.
Мотилевий підшипник має сталеві тонкостінні вкладиші, залиті антифрикційним сплавом. Мастило подається по каналах у крейцкопфі і шатуні.

Група деталей газорозподілу
Розподільний вал (11) лежить у вкладишах, залитих білим металом. Блок распредвала складається з ряду секцій, кожна з яких постачена кулачковими шайбами вихлопних клапанів, паливних насосів і сполучних частин.
Кулачкові шайби вихлопних клапанів і паливних насосів – сталеві з загартованою робочою поверхнею. Розподільний вал приводиться від колінчатого одинарним ланцюгом. Зірочка ланцюга приєднується на болтах до упорного гребеня збільшеного діаметра. Ланцюговий привод постачений натяжним пристроєм, а довгі меж опорні ділянки ланцюга підтримуються напрямними.
Випускний клапан (9) складається з корпуса і шпинделя. Корпус – чавунний і має водяне охолодження. Нижня частина корпуса клапана виготовлена зі сталі з наплавленням твердого сплаву на сідло і охолоджується водою. Шпиндель виготовлений з жаростійкої сталі, також з наплавленої твердим сплавом тарілкою. У корпусі встановлена напрямна клапана. Випускний клапан кріпиться до кришки циліндра на шпильках з гайками, відкривається гідравлічним приводом і закривається стисненим повітрям. При роботі під дією випускних газів, що впливають на закріплені на ньому невеликі лопатки, він провертається. Гідравлічна система складається з поршня з гідроциліндром, установленого на корпусі штовхальника, трубки високого тиску і робочого гідроциліндра на випускному клапані. Поршень гідроприводу клапана приводиться за допомогою кулачної шайби розподільного вала.

Елементи систем паливної і змащення
Двигун обладнаний індивідуальними паливними насосами високого тиску (ПНВТ) для кожного циліндра. ПНВТ складається з корпуса насоса з дрібнозернистого чавуна і розташованих по центрі втулки і плунжера з азотированої сталі. Щоб уникнути змішування палива з маслом привод насоса постачений ущільнювальним пристроєм. Насос приводиться паливним кулачком, а дозування палива здійснюється поворотом плунжера зубцюватою рейкою, що зв'язана з механізмом регулювання. Регулювання випередження подачі здійснюється установкою прокладки між верхньою кришкою і корпусом насоса. Паливний насос постачений пропускним клапаном. У положенні аварійної зупинки клапан направляє паливо назад на усмоктування насоса й у такий спосіб запобігає відкриття паливом форсунок. Відкриття форсунок виробляється паливом високого тиску, створюваного ПНВТ, а закриття здійснюється пружиною. Автоматичний золотник забезпечує циркуляцію палива між форсункою і трубками високого тиску і запобігає заповненню камери згоряння паливом у випадку заїдання голки форсунки або при зупиненому двигуні. Паливо від випускного золотника й інших стоків приділяється в закриту систему.
Двигун забезпечується одним або двома лубрікаторами циліндрового змащення, що встановлюються на передньому кінці блоку циліндрів. Вони мають можливість регулювання подачі масла і зберігають в основному цю подачу пропорційно частоті обертання двигуна.
Елементи газоповітряних систем
Повітря засмоктується турбокомпресором (ТК, 7) безпосередньо з машинного відділення через фільтр-глушитель усмоктування. З ТК через нагнітальний патрубок, охолоджувач надуваного повітря (ОНП, 4) і ресивер продувного повітря він надходить до продувних вікон втулок циліндрів. Нагнітальний патрубок між ТК і ОНП постачений компенсатором і має теплову ізоляцію зовні.
Двигун оснащується турбокомпресором МАN B&W або АВВ, установлюваним на кормовому кінці двигуна. ТК частково охолоджується прісною водою, обладнаний електронним тахометром з датчиками приладу, що знаходиться в ЦПУ. Крім того, мається охолоджувач надуваного повітря моноблочного типу для звичайного охолодження забортною водою робочим тиском 2,0...2,5 бар або для центрального охолодження прісною водою робочим тиском не більш 4,5 бар; перепад температур між продувним повітрям і водою на вході не повинний перевищувати 12 °С.
Від випускних клапанів гази направляються у випускний колектор (8), де вирівнюються пульсації тиску від окремих циліндрів. У ТК гази надходять при постійному тиску. Після ТК вони направляються в газовипускний трубопровід. Між випускними клапанами і колектором, а також між колектором і ТК установлені компенсатори.
Система пускового повітря включає головний пусковий клапан, безповоротний клапан, розривну діафрагму запобіжного клапана на трубопроводі до кожного циліндра, повітророзподільник пускового повітря і пускові клапани на кожнім циліндрі. Головний пусковий клапан зв'язаний із системою керування пуску двигуна.

Система керування і регулювання
Двигун постачений пневмоелектричною системою керування і регулювання подачі палива. Система передає команди від пульта керування до двигуна.
Система регулювання дозволяє запускати, зупиняти і реверсувати двигун, керувати частотою обертання. Рукоятка керування швидкістю на пульті керування видає сигнал завдання швидкості регуляторові в залежності від бажаної частоти обертання. При виконанні функції "Зупинка" упорскування палива припиняється дією пропускних клапанів у ТНВТ незалежно від положення рукоятки керування швидкістю.
Реверсування здійснюється перекладом рукоятки телеграфу з положення "Уперед" на "Назад" і перекладом рукоятки керування швидкістю з положення "Стоп" у положення "Пуск". Потім керуюче повітря реверсують повітророзподільник пускового повітря і за допомогою пневмоциліндра переміщає перекладний ролик штовхальника привода паливного насоса, після чого паливні насоси займають положення для роботи "Назад".
Двигун постачений установленим на бічній стороні місцевою посадою керування і щитом приладів для аварійної роботи.
Частота обертання двигуна регулюється механіко-гідравлічним регулятором Вудворда типу РGА58.

Інше устаткування
Упорний підшипник типу B&W-Michell складається, у першу чергу, із упорного гребеня на колінчатому валові, опори підшипника і чавунних сегментів, залитих білим металом. Упорний вал є невід'ємною частиною колінчатого вала. Упор гребного гвинта передається через упорний гребінь, сегменти і фундаментну раму фундаментові двигуна і кінцевих клинів. Упорний підшипник одержує змащення від системи змащення двигуна.
Маховик валоповоротного пристрою має циліндричні зубці і кріпиться до фланця упорного вала. Він обертається шестірнею редуктора валоповоротного механізму, змонтованого на фундаментній рамі. Валоповоротний механізм приводиться електродвигуном з убудованою передачею і гальмом. Валоповоротний пристрій обладнаний блокуванням, що не допускає запуску двигуна при включеному положенні. Включення і вимикання валоповоротного пристрою здійснюється вручну шляхом осьового переміщення шестірні.
У базовому виконанні двигун обладнаний індикаторним приводом. Він складається з кулачка, установленого на розподільному валові, і подпруженого штовхальника з роликом, що рухається поступально відповідно до руху поршня в циліндрі двигуна. У верхній частині штовхальник має вушко, і якому приєднується індикаторний шнур після установки індикатора на крані.
Двигун обладнаний демпфером подовжніх коливань, що встановлюється на носовому кінці колінчатого вала. Демпфер складається з поршня і рознімного корпуса, розташованого в ніс від переднього рамового підшипника. Поршень виконаний у виді цільного гребеня на рамовой шийці, а корпус прикріплений до опори рамового підшипника. Мається механічний пристрій для перевірки функціонування демпфера.
У таблиці 4.9.1. приведені основні параметри встановленого на танкері двигуна.

Таблиця 4.9.1.
Номінальні і специфікаційні параметри МОД танкера „Победа”

Марка двигуна 7S60MC
Параметри Номінальні Специфікаційні
Потужність, кВт 14280 13500
Частота обертання, хв – 1 105 99
Питома витрата палива, г/кВтгод.
171
171,7


На плакаті ДП.8.090509.6214.02. приведені основні пропульсивні характеристики танкера із ГД 7S60MC і питома витрата палива в залежності від ступеня його навантаження (стосовно потужності = 12138 кВт у точці оптимізації).


4.10. Визначення основних елементів валопроводу
На судні змонтований валопровід у складі: гребного вала, проміжного вала, дейдвудного пристрою, опорних підшипників, перебіркового сальника, гальма, систем змащення й охолодження.
Вали з'єднуються між собою і з валом двигуна за допомогою фланців і щільно пригнаних болтів. Передбачено гальмовий пристрій для утримання від провертання валопровіду при буксируванні судна зі швидкістю 10 уз. Гребний вал спирається на один дейдвудний підшипник з білим металом і виносний самоустановлювальний опорний підшипник. Проміжний вал спирається на один опорний самоустановлювальний підшипник. Вали виготовлені з вуглецевої сталі, гребний вал – зі сталі категорії міцності КМ-25 ( 480 МПа), проміжний вал – КМ-23 ( 440 МПа).
Вихідними даними для визначення діаметрів валів є - розрахункова потужність, рівна:
- специфікаційної потужності ГД ................................................ 13500 кВт;
- розрахункова частота обертання валів, що відповідає ............ 99 хв–1;
- категорія льодового посилення судна ..................................................................... Л 1.
Найменші припустимі діаметри валів у даному проекті визначаються за правилами Морського Регістра Росії [4].
Найменший припустимий діаметр проміжного вала повинний бути не менш
=F = 100 мм,
де F – коефіцієнт; для ДУ з прямою передачею потужності на гвинт, F =100.
З урахуванням категорії льодового посилення найменший припустимий діаметр проміжного вала
= 1,08 = 1,08 • 520 = 570 мм
Мінімальний розрахунковий діаметр гребного вала
= 100 мм,
де = 1,22 – коефіцієнт для безшпонкового з'єднання гребного гвинта.
З урахуванням категорії льодового посилення цей діаметр
= 1,15 = 1,15 • 630 = 730 мм.
Розрахунковий діаметр гребного вала при виготовленні його зі сталі категорії міцності КМ-25

Розрахунковий діаметр проміжного вала при виготовленні його зі сталі категорії міцності КМ-23
мм.

 

 

За результатами розрахунків прийняті наступні значення діаметрів валів:
- проміжного зі сталі КМ-23 – 560 мм;
- гребного зі сталі КМ-25 – 700 мм.
Конструктивна схема валопровіду з вказівкою діаметрів валів приведена на рис.4.9.

Рис.4.9. Конструктивна схема валопроводу.

5. Проектування допоміжної установки. Розробка теплової схеми установки.

5.1. Суднова електростанція.
Основні вимоги.
Для забезпечення електричною енергією всіх суднових споживачів служить суднова електростанція. Правилами Регістра на судах дозволено застосовувати постійний і змінний струм. Основними споживачами електроенергією на судні є електродвигуни. В основному на судах застосовують електродвигуни змінного струму тому що вони більше надійні в експлуатації, мають більше тривалий термін служби й майже у два рази дешевше, ніж двигуни постійного струму.
Для танкера типу “Победа” приймаємо змінний струм напругою 380 V и частотою 50 Гц. Забезпечення радіозв'язку, роботи штурманських і навігаційних приладів, для побутових споживачів приймаємо струм, напругою 220 V и частотою 50 Гц, одержуваний через понижуючі трансформатори.
У випадку аварійної ситуації, при виході з ладу СЕС, на судні передбачена автономна аварійна електростанція, що забезпечує судно в мінімально необхідній кількості електроенергії.
Відповідно до правил Регістра мінімально необхідна потужність джерел електроенергії СЕС повинна бути такий, що при виході з ладу будь-якого джерела, що залишилися забезпечували можливість харчування споживачів, необхідних для руху й безпеки роботи судна в аварійному або ходовому режимах.
Розрахунок витрати енергії.
Потужність електростанції визначається табличним методом. Для даного судна таблиця складається для наступних режимів:
 стоянковий без вантажних операцій;
 стоянковий з вантажними операціями;
 зйомка з якоря;
 ходовий режим;
 ходовий режим з мийкою танків;
 аварійний з роботою основний СЕС;
 аварійний з роботою аварійної СЕС.
Залежно від тривалості роботи на розглянутому режимі споживачі підрозділяються на три категорії:
А  працюючі постійно;
Б  працюючі періодично;
В  працюючі епізодично;
Активна потужність споживання визначається:
Pai=NЭД•i•K1•K2•
де: Nэд - потужність електродвигуна;
i - кількість однотипних споживачів;
К1– коефіцієнт використання;
К2 – коефіцієнт завантаження;
К0 – коефіцієнт одночасності;
эд-ККД електродвигуна.

Реактивна потужність визначається:
Ppi=Pai•
де: -коефіцієнт потужності.
Необхідна активна й реактивна потужності електростанції знаходимо з вираження


де: kс -коефіцієнт враховуючої втрати в мережі;
kоо -загальний коефіцієнт одночасності.
Результати розрахунку завантаження СЕС представлені в таблиці 5.1.
Вибір потужності й числа генераторів СЕС.
Вибір потужності й числа генераторів здійснюється по підсумковій таблиці навантажень (див. табл. 5.2.) з урахуванням вимог:
 завантаження працюючих генераторів повинна бути не менш 65% від їхньої номінальної потужності;
 кількість генераторів і їхніх типів повинне бути мінімальним;
 на кожному режимі крім (аварійного) у резерві повинне бути не менш одного генератора, здатного замінити найбільший по потужності із працюючих.
Вибір потужності й числа дизель-генераторів визначається не тільки завантаженням електростанції, але й мінімальними витратами, що залежать насамперед від типів генераторів, їх сумарної настановної потужності й т.д.
Установлений на судні прототипі генератор марки ТГУ-800, номінальною потужністю 800 кВт у режимі допоміжних котлів і потужністю 150 кВт у режимі утилізації. Після заміни двигуна втратив свою актуальність.
На підставі розрахункоої таблиці приймаємо до установки на судно електростанцію, що складається із трьох дизель-генераторів. Двох дизель-генераторів 7L23/30H потужністю 900 кВт кожний, одного дизель-генератора 5L23/30H потужністю 645 кВт, виробництва фірми “МАН Бурмейстер і Вайн” і один аварійний дизель генератора ДГФА 1000/1500-р потужністю 100 кВт. Кожний дизель-генератор складається з дизеля й генератора змонтованих на загальній рамі.
Для привидів генераторів застосовані двигуни з наступними характеристиками:
 тип двигуна 5L23/30Н 7L23/30H
 кількість циліндрів 5 7
 діаметр циліндра, мм 225
 хід поршня, мм 300
 частота обертання, хв-1 750
 потужність, кВт 645 900
 питома витрата палива, г/(кВт•год.) 192

Як приводний двигун для АДГ використається нереверсивний, чотиритактний дизель марки 6Ч15/18 з основними характеристиками:
 кількість циліндрів 6
 потужність, кВт 110,3
 частота обертання, хв-1 1500
 питома витрата палива, г/(кВт•год.) 243


Таблиця 5.1.
Значення завантаження суднової електростанції на різних режимах
Найменування споживачів Категорії споживачів Стоянка без вантажних операцій Стоянка з вантажними операціями Зйомка з якоря Літній ходовий режим Ходовий режим з мийкою танків Аварійний режим з роботою основної СЕС Аварійний режим з роботою АДГ
Активна потужність кВт Реактивна потужність кВт Активна потужність кВт Реактивна потужність кВт Активна потужність кВт Реактивна потужність кВт Активна потужність кВт Реактивна потужність кВт Активна потужність кВт Реактивна потужність кВт Активна потужність кВт Реактивна потужність кВт Активна потужність кВт Реактивна потужність кВт
Засоби судноводіння й зв'язку А 5,3 3,8 10,2 6,6 21,7 18,8 22,4 16,1 22,2 16,6 24,3 18,4 24,3 18,4
Б 1,0 0,8 0,8 1,0 0,8 2,4 1,6 2,4 1,6 2,4 1,6 2,4 1,6 1,6
В 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
Механізми машино-котельної групи А 82,4 55,2 469,9 393,8 312,2 215,4 306,3 237,7 496,4 317,7 364,7 266,4 42,3 21,2
Б 12,4 9,8 39,0 32,1 8,8 8,0 17,5 15,1 42,7 32,9 42,7 32,9 9,8 5,1
В 47,9 37,7 104,3 71,3 94,2 70,4 4,0 80,5 95,3 72,7 94,2 70,4 0 0
Палубні механізми А 147,7 102,2 147,2 102,2 212,3 140,3 20,4 13,3 19,8 13,2 20,4 13,2 0 0
Б 220,0 110,0 86,0 32,9 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
В 130,3 60,5 43,3 26,6 69,1 63,9 69,1 63,9 69,1 63,9 7,1 5,9 0 0
Механізми суднових систем А 214,1 119,7 471,2 281,4 224,7 135,2 272,8 171,8 350,9 211,0 241,1 289,3 0 0
Б 81,9 55,7 92,9 64,0 150,8 124,8 134,6 75,2 142,1 84,9 251,5 144,4 0 0
В 57,1 32,5 33,1 17,7 63,2 21,0 135,2 70,8 34,5 11,4 12,6 8,4 0 0
Побутові споживачі А 40,2 28,8 0 28,8 0 28,8 0 28,8 0 28,8 0 0 0 0
Б 76,3 25,3 76,3 20,0 76,3 20,0 76,3 20,0 76,3 20,0 0 0 0 0
В 6,2 4,5 6,6 4,8 6,6 0 6,6 0 6,6 0 0 0 0 0
Ремонтне устаткування А 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
Б 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
В 68,1 55,0 68,1 55,0 68,1 55,0 68,1 55,0 68,1 55,0 68,1 55,0 0 0
Інші споживачі А 105,5 69,2 85,0 63,7 172,5 81,9 112,5 74,4 112,5 74,4 85,0 63,7 21,2 10,2
Б 0 0 0 0 5,0 3,2 7,2 6,2 7,2 6,2 5,0 3,2 1,4 -0,4
В 3,0 2,5 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
Разом по групах А 595,2 378,9 1184 876,5 934,4 620,4 734,4 542,1 1001,8 715,7 735,5 651,0 87,8 49,8
Б 391,6 201,6 295,2 149,8 243,3 157,6 238 43,0 271,0 145,6 301,6 182,1 13,6 6,3
В 313,0 192,7 255,4 175,4 301,2 210,3 283 270,2 273,6 203,0 182,0 139,7 0 0
Разом із урахуванням коеф. одночасності А 592,2 378,9 1184 876,5 934,4 620,4 734,4 542,1 1001,8 715,7 735,5 651,0 78,7 49,8
Б 117,5 60,5 88,6 44,9 73,0 47,3 71,4 12,9 81,3 43,7 90,5 54,6 4,1 1,9
В 78,3 48,2 63,9 13,9 75,3 52,6 70,7 67,6 68,4 50,8 45,5 34,9 0 0
Сумарна споживана потужність із урахуванням 3% втрат 767,3 487,6 1376,5 994,2 1124,4 741,9 876,6 622,6 1186 834,4 897,6 762,8 94,6 53,2

 

Таблиця 5.2.
Підсумкова таблиця навантажень суднової електростанції
№ Режими роботи Потужність на ГРЩ Генератори
Працюючі Не працюючі
1 Літній ходовий режим 767 1•900 1•900
1•645
2 Ходовий режим з мийкою танків 1377 1•900
1•650 1•900
3 Стоянка без вантажних операцій 1224 1•900
1•645 1•900
4 Стоянка з вантажними операціями 877 1•900 1•900
1•645
5 Зйомка з якоря 1186 1•900
1•645 1•900
6 Аварійний режим при роботі основної СЕС 898 1•900 1•900
1•645
7 Аварійний режим при роботі АДГ 95 1•900 2•900
1•645

5.2. Котельна та опріснювальна установки.
Котельна установка
Допоміжна парогенераторна установка призначена для забезпечення пором допоміжних і загальсуднових споживачів, приводів вантажних насосів і т.д.
Продуктивність допоміжної парогенераторної установки визначається сумарною витратою пари, необхідного для забезпечення споживачів у різних режимах роботи судна. Потреба судна в тепловій енергії на різних режимах представлена в таблиці 5.3.
Таблиця 5.3. Визначення навантаження судновий паропроизводящей установки
№ Найменування споживачів Ходовий режим Ходовий режим з мийкою танків Стоянка з вантажн. операц. Стоянка без вантажн.операц. Ходовий режим з обігрівом вантажу Ном. витрата пари кг/год Примітки
1 Підігрівник палива для ПТ 10-76 200 200 - - 200 200 -
2 Підігрівник повітря системи кондиціонування 156 156 156 156 156 520 Безперервна робота в зимовий час
3 Підігрівник повітря загальсуднової вентиляції 800 800 800 800 800 1000 -//-
4 Підігрівник повітря системи вентиляції МКВ 400 400 400 400 400 800 -//-
5 Підігрівач миттєвої води ППЕ 100/35 48 48 48 48 48 120 -
6 Парове опалення 220 220 220 220 220 220 Безперервна робота в зимовий час
7 Підігрівач питної води ППЕ 200/35 148 148 148 148 148 370 -
8 Хазяйновито побутове споживання 56 56 56 56 56 70 -
9 Підігрівник забортної води для мийки танків ПЗВ-21 - 6600 - - - 13200 Упродовж 60 годин
10 Обігрів вантажу - - - - 19300 19300 Розігрів до 60оС у продовж 60 годин
3300 3300 Підтримка температури в зимовий час
11 Обігрів баласту Працює періодично короткочасно 3700 У зимовий час
12 Сепаратор льяльних вод Працює короткочасно 600 -
13 Турбопривід для зачистних насосів
(2 шт) - 7600 - - - 7600 Тривалість роботи 60 годин
14 Турбопривід для вантажних насосів (4 шт) - 8000 3200 - - 3200 -
15 Ежектор від-смоктування пари від ущільнень турбопривидів - 230 230 - - 230 -
16 Ежектор конденсаційної установки - 735 735 - - 735 -
17 Обігрів цистерн МВ 400 400 400 400 400 800 -
18 Підігрівник важкого палива перед сепаратором 200 200 - - 200 400 -
19 Підігрівник масла ПМ 1,7/3 100 100 - - 100 100 -
20 Підігрівник палива для ДК ПТК
5-12У - 200 400 200 400 400 -
21 Підігрівач охолоджувальної води Працює короткочасно при підготовці ГД 200 -
Сумарна витрата пари влітку 1152 24517 34017 852 20852 - Розігрів до 60оС напротязі 60 годин
2052 Підтримка 44оС
влітку 1100 кг/год,
взимку 3300 кг/год
Сумарна витрата пари взимку 2728 26093 35593 2428 22428 -
6428


Розрахунок паропродуктивності утилізаційного котла.
Теплота газів, що відходять, головного двигуна може бути використана для одержання насиченої пари в утилізаційному котлі.
Паропродуктивність утилізаційного котла розраховується по формулі:

 

де: be= 0,1717 кг/(кВт•год) – витрата палива головного двигуна;
Ne= 14280 кВт –потужність головного двигуна;
= 3,2 – сумарний коефіцієнт надлишку повітря;
Lо= 14,3 – теоретично необхідна кількість повітря для спалювання 1кг. палива;
= 0,96 – втрати в навколишнє середовище;
is = 2756,4 кДж/(кг•К) – энтальпия насичені пари при Р=0,6 МПа (прийнятий
тиск у котлі);
iп.в. = 503,7 кДж/(кг•К) – энтальпия живильної води при t=120◦С відповідно до
теплової схеми.

де: tг = 280◦С, tx = 190◦С – температура гарячих і холодних газів за парообразуючим пучком.
= 1,035 кДж/кг

кг/год
Визначення сполуки й характеристик допоміжної паровиробничої установки.
Для забезпечення паром суднових споживачів на всіх режимах роботи приймаємо до складу устаткування паровиробничу установку в складі двох допоміжних котлів КВ-2 із природною циркуляцією й одного утилізаційного котла КУП-700 працюючого на газах, що відходять, від головного двигуна.
Для забезпечення турбоприводов вантажних і зачистних насосів, а також для забезпечення суднових споживачів пором установлені два котла КВ-2 з характеристиками:
 паропродуктивність, кг/год. 25000
 робочий тиск пари, МПа 2,6
 КПД, % 88
 суха маса котла, т 55,5
 маса котлаа з водою, т 60,0
Котел КУП 700 має пароперегрівник (для роботи турбоприводов насосів) з наступними характеристиками:
 паропродуктивність, кг/год. 4600
 тиск парі в сепараторі, МПа 0,6
 коефіцієнт використання теплоти газів 0,498
 питома маса котла, кг/кВт 10,7

 

Таблиця 5.4.
Таблиця працюючого устаткування на режимах.
Період року Ходовий режим з мийкою танків Стоянка з вантажними операціями Стоянка без вантажних операцій Ходовий режим з обігрівом вантажу Ходовий режим
Літо 1УК+1ДК 2 ДК 1ДК 1УК/1ДК УК
Зима 1УК+1ДК 2ДК 1ДК 1УК+1ДК УК

Опріснювальна установка
Прісна вода на судні використається для побутових потреб, заповнення води із замкнутих контурів систем охолодження двигунів, нещільності сполуки парових труб і т.д. Для поповнення запасів прісної води встановлюємо опріснювальну установку.
Максимальна продуктивність опріснювальної установки:

 

де: qпв = 0,127 – відностна кількість теплоти, яка відводиться прісною водою від
ГД;
= 0,98 – коефіцієнт, який враховує теплові втрати;
– кількість теплоти необхідне для одержання 1 кг дистилята

де: z = 2396 кДж/кг – внутрішня теплота пароутворення;
m = 3,5 – коефіцієнт продувки випарника;
= 4 кДж/(кг•К) – теплоємність забортної води;
t”зв, t'зв – температура забортної води на вході й на виході з випарника;

 

т/доб.

Сумарна добова потреба в прісній воді:

Dпо=Dтн+Dбн

де: Dтн= 7,8 т – потреба у прісній технічній воді = Gпв;
Потреба для побутового використання:
=

де: n = 22 чол. – кількість членів екіпажа.
=250 кг – норма споживання води.

= т.

= 7,8+5,5 = 13,3 т.
Приймаємо на судно ОУ типу Д-5У продуктивністю 15 т/сут.
Потреба судна в прісній воді за рейс:

 

т.

5.3. Розробка теплової схеми.
Принципова теплова схема СЭУ представлена на Рис.5.1.
Турбокомпресор нагнітає повітря в головний двигун через охолоджувач наддувочного повітря, що виконаний двосекційним, перша високотемпературна секція прохолоджується живильною водою, що надходить у сепаратор УК. Друга секція прохолоджується забортною водою до необхідної температури.
Система охолодження головного двигуна забезпечує автоматичну підтримку температури води на вході в головний двигун. Опріснювальна установка використає тепло води системи охолодження головного двигуна. Якщо водоопріснювальна установка не працює, охолодження води проводиться у водоохолоджувачі, задопомогою забортної води.
Змащення двигуна здійснюється маслом, що виконує так само роль охолоджувача поршнів двигуна. Охолодження масла проводиться забортною водою. Передбачено автоматичне регулювання температури масла.
Паливна система обладнана регулятором в'язкості. У цій системі автоматизований увесь процес паливопідготовки.
Випускні гази відробивши на турбіні направляються, через утилізаційний котел в атмосферу. Живільна вода з теплого ящика, проходячи через ОНВ, подається в УК. З випарної частини пароводяна суміш надходить у сепаратор пари, де проходить його відділення від води й подача до споживачів, або в пароперегрівник. Пара, що відробила, надходить у конденсатор, а потім у теплий ящик.
Системи УК і ДК автоматично підтримують тиск пари, рівень води в теплому ящику й у сепараторі УК, температуру води перед форсунками.

 

5.4. Вибір основних параметрів робочого тіла.
В енергетичній установці зі наддовгоходовим двотактними двигунами, що характеризуються низькою температурою випускних газів (tвг =270 ºС) навіть при більших потужностях, одержати перегріту пару в УК із параметрами необхідними для роботи УТГ досить важко. У таких системах застосовують комплексну систему утилізації, що використає теплоту газів, що відходять, наддувного повітря й охолоджувальної води. При високих значеннях наддува (Рк = 0,3 МПа) можна одержати температуру повітря за компресором tк=150…160 ºС і використати його для попереднього нагрівання води вступник у УК.
В систему утилізації включений двосекційний ОНВ. У його першій секції рухається прісна вода під тиском з температурою t = 60 ºС (надходить із теплого ящика). Температура води на вході становить = 50 ºС.
Випускні гази після розширення в турбіні з температурою tr=250 ºС надходить у УК.
Двигун прохолоджується прісною водою, перепад температур у системі охолодження tм =10 ºС.
Масло сепарується при температурах 40...70…70 ºС, для чого використають підігрівник. Підігрів повинен забезпечувати в'язкість масла не більше 5 ВУ (30...40…40 сСт). Перепад температур масла в маслоохолоджувачі tм =10 ºС.

 


6. Проектування систем СЕУ

6.1 Розробка принципових схем систем СЕУ

Паливна система
Система прийому і перекачування палива
Система призначена для:
 прийому до цистерн запасу дизельного і важкого палива в діптанк;
 перекачування важкого палива з цистерн запасу у відстійні та расхідні цистерни котлового палива;
 перекачування важкого палива з приймально-переливної цистерни діптанка в цистерни МКВ;
 видачі палива з цистерн запасу і діптанка;
 відкачки з цистерни нафтопродуктів, відстоїв палива та відсепарованої води.
До складу системи входять цистерни запасу дизельного та важкого палива, діптанка, відстійної цистерни, а також переливних цистерн важкого і дизельного палива
У цистернах важкого палива, діптанка установлені швидкозапорні клапани з тросовими приводами, що дозволяють робити їхнє закриття з ВП ЛБ поза МВ.
Вентиляція цистерн забезпечується повітряними і повітряно-переливними трубами.
Усі повітряні труби виведені на палубу рубки I ярусу. Під голівками повітряних труб установлені ємності для збору, палива у випадку його виходу з труб, кожна з цих ємностей обладнана двома клапанами:
- перший для зливу палива в цистерну;
- другий для зливу води на палубу (у переносну ємність).
Прийом палива до цистерн запасу здійснюється не судновими засобами по окремим для важкого і дизельного палива магістралям.
Важке паливо повинне прийматися на судно підігрітим. Прийом палива здійснюється одночасно в кормові цистерни і діптанк із подачею важкого палива не більш 400 м3/год, а дизельного не більш 200 м3/год.
Станції прийому палива розташовані на верхній палубі, у районі 50-51 шп. Для виключення іскроутворювання між трубопроводами і перехідним патрубком передбачене електроізолююче з'єднання.
Для виміру рівня, відстійна цистерна запасу важкого палива 7 обладнана вимірювальними пристроями, інші вимірювальними трубками з футштоками.
Для контролю за наповненням цистерни запасу важкого палива при бункеруванні передбачені поплавкові мірні пристрої (дистанційні). При переповненні цистерни надлишок палива переливається в переливну цистерни важкого палива, розташовану в подвійному дні МВ по лівому борту.
Перелив з діптанка здійснюється в приймально-переливну цистерну, розташовану усередині діптанка, що до прийому палива повинна бути порожній, і відключена від нього поворотним затвором.
Перелив дизельного палива здійснюється в переливну цистерну, розташовану в подвійному дні МВ по правому борті.
На переливних трубах встановлені оглядові ліхтарі.
Перекачування палива на судні здійснюються двома паливоперекачувальними насосами, розташованими в блоці паливопідкачування в трюмі МВ ЛБ і електронасосами перекачування палива в МНВ (один для важкого палива інший для дизельного палива).
Електронасос перекачування важкого палива забезпечує:
 заповнення відстійної цистерни важкого палива;
 заповнення витратних цистерн важкого палива;
 відкачку палива з переливної цистерни важкого палива;
 видачу палива з судна.
Електронасос перекачування дизельного палива забезпечує:
 відкачку палива з переливної цистерни дизельного палива;
 перекачування з дніщової у бортові цистерни запасу;
 видачу палива з судна.
Електронасос перекачування важкого палива в МНВ забезпечує:
 відкачку палива з приймально-переливної цистерни важкого палива в МНВ;
 перекачування палива з діптанка в цистерни МВ;
 видачу палива з судна.
Прийом палива в діптанк здійснюється з приймально-переливної цистерни (температура підтримується постійною за допомогою регулятора температури), що з’єднується з діптанком поворотним затворам.
На магістралях прийому палива на судно встановлені грязьові коробки, а перед насосами встановлені сітчасті фільтри. Цистерни важкого палива обладнані змійовиком обігріву.

Витратно-паливна система головного двигуна, дизель-генератора і сепарації важкого палива
Витратно-паливна система головного двигуна і дизель-генераторів забезпечує подачу до них важкого і дизельного палива в період запуску, маневрів і проходів в вузкостях, а також перед зупинкою на тривалий період.
До складу системи входять витратні цистерни важкого палива, витратні цистерни дизельного палива.
Усі витратні цистерни обладнані швидкозапірними клапанами з тросиковими приводами, що дозволяють робити швидке зачинення клапанів з ніш поза МКВ.
Витратні цистерни важкого палива мають поплавкові мірні пристрої, а цистерни дизельного палива – вказівні стовпчики. Усі витратні цистерни обладнані сигналізацією верхнього і нижнього рівня.
Вентиляція витратних цистерн важкого палива забезпечується повітряними і повітряно-переливними трубами.
Паливо для ГД із витратних цистерн, через швидкозапорні клапана, надходять до перемикаючого клапана, від якого через фільтри подається паливопідкачувальними насосами до блоку паливопідкачування і перекачування палива до насосів. Насоси подають паливо до блоку паливопідготовки ГД, далі через фільтр і датчик регулятора в'язкості через швидкозапорний клапан у ГД.
Регулятор в'язкості палива керує клапаном подачі пари, що гріє підігрівник палива.
На ділянці системи між паливопідкачувальними насосами і підігрівником встановлено байпасний клапан, що перепускає частину палива в магістраль відводу палива від головного двигуна.
Передбачено можливість відводу важкого палива для прокачування дизельним паливом двигуна після його зупинки з метою видалення важкого палива із системи.
Система сепарації важкого палива функціонує таким чином.
Важке паливо забирається сепараторами з відстійної цистерни. Насос сепаратора подає паливо в підігрівник, а потім через триходовий клапан з пневмопривідом у барабан сепаратора.
Триходовий клапан з пневмопривідом, при розвантаженні барабана й у період запуску сепаратора, до досягнення необхідної температури на виході з підігрівника палива, подає паливо у відстійну цистерну важкого палива.
Відсепароване важке паливо подається у витратні цистерни. Передбачено можливість паралельного і послідовного включення сепараторів важкого палива. Шлам від усіх сепараторів відводиться в цистерну шламу сепараторів палива й масла, що має вимірювальну трубу. Насос відкачки шламу забирає шлам з цистерни через невозвратно-запорний прийомний клапан із сіткою і подає в цистерни інсінератора або на берег. Для контролю шламу цистерна обладнана мірною трубою, вентиляція забезпечується повітряною трубою, що виведена на ВП.

Система сепарації дизельного палива.
Дизельне паливо забирається сепаратором від колектора на прийомі паливопідкачувального насоса і через триходовий клапан з пневмоприводом надходить у барабан сепаратора.
Від сепаратора дизельного палива подається:
 у розтопочну цистерну котла;
 у паливну цистерну інсінератора;
 до аварійного дизель-генератора;
 у витратно-паливні цистерни дизельного палива;
 до насоса перекачування дизельного палива.
Передбачено резервування сепаратора дизельного палива сепаратором важкого палива.
Паливна система допоміжних котлів
До складу системи входять витратно-паливні і розтопочні цистерни допоміжних котлів, що розташовані в МКВ на I платформі ЛБ і обладнані:
 вказівними пристроями;
 сигналізацією ВР і НР;
 швидкозапірними клапанами з тройніковими приводами, що дозволяють робити закриття клапанів з ніші поза МВ;
 самозапірними клапанами для спуска відстою;
 клінкетними засувками для спуска відстою;
 невозвратно-запірними клапанами для рециркуляції палива.
Вентиляція цистерн забезпечується повітряно-переливними трубами.
Дизельне паливо з розтопочної цистерни котлів через щілинні фільтри приймається форсуночними електронасосами і через невозвратно-запірні клапана подається до допоміжних котлів.
Система обладнана дросельними клапанами, що забезпечують розрив потоку при непрацюючих насосах, чим виключають надходження палива в котли самопливом.
При досягненні встановленого значення в'язкості важкого палива, електромагнітні рециркуляційні клапани котлів автоматично переключаються на форсунки, а форсуночні насоси дизельного палива зупиняються. При цьому важке паливо з витратно-паливних цистерн через щілинні фільтри, підігрівники важкого палива, витратні золотники і датчики в'язкості подається до форсунок допоміжних котлів.
Повернення надлишків палива, через регулюючі золотники, здійснюється в прийомний трубопровід насосів або в витратно-паливні цистерни.
По сигналі НР здійснюється поповнення цистерни паливопідкачувальним насосом важкого палива, розташованим у блоці паливопідкачки.

Система змащення

Основні технічні дані
Подача масла здійснюється по масляних трубопроводах різного призначення.
Усі цистерни, за винятком цистерн розташованих у міждоному просторі, обладнані вказівними колонками.
Прийом масла до цистерни запасу циркуляційного масла і масла ДГ здійснюється через патрубок прийому і видачі вантажу, який розташовано на ВП.
Прийом масла до цистерн запасу циліндрового масла здійснюється через станцію прийому, що розташована на ВП.
З відповідних цистерн масло самопливом подається в:
 стічно-циркуляційну цистерну ГД;
 стічно-циркуляційну цистерну масла розподілвалу ГД;
 у масляні цистерни вантажних трубопроводів (4шт.) і зачисних (2шт.) насосів;
 у цистерну відбору дизельного масла;
 у картер і стічно-переливну цистерну ДГ.
Перелив з цистерн дизельного, моторного і циліндрового масла здійснюється в цистерну переливу.
Злив масла зі стічно-циркуляційної цистерни, з піддонів блоку змащення розподілвалу ГД здійснюється в цистерну нафтозалишків самопливом.
Налив компресорного масла в цистерну запасу здійснюється через наливну втулку.
Повітряні труби, з цистерн відпрацьованого масла, виходять на верхню палубу і закінчуються повітряними голівками з поплавковими клапанами і запобіжними сітками. Цистерни з’єднуються переливними трубами, по цих же трубах відводиться повітря. У цистерн ручного розбору для відводу повітря передбачені гусаки.
Масляна система ДГ
Заповнення картера ДГ здійснюється самопливом з цистерни запасу масла ДГ і потім, через переливні трубки, в стічно-переливну цистерну.
При зниженні рівня масла в картерах ДГ нижче припустимого, автоматично включається сепаратор. Він забирає масло зі стічно-циркуляційної цистерни і після очищення подається насосом у картер ДГ.
Поповнення стічно-циркуляційної цистерни ДГ здійснюється автоматично в міру витрати масла.
Усі рухливі частини двигуна змащуються циркуляційним маслом в закритій системі. Масло також використовується для охолодження поршнів.
Насос нагнітає масло через охолоджувач і фільтр у головний мастильний трубопровід, з якого розподіляється до окремих об’єктів змащення. ДГ також обладнано ручним та електричними насосами для прокачування системи перед пуском двигуна.
Повітряні труби з картерів ДГ виведені на IV рівень димової труби і закінчуються повітряними голівками з запобіжною сіткою.
Система циркуляційного масла ГД
Подача масла в ГД здійснюється двома електронасосами (один із яких резервний). Резервний насос включається автоматично при падінні тиску масла в циліндрах.
Масляні електронасоси приймають масло зі стічно-циркуляційної цистерни і подають його через холодильники, триходовий фільтр з автоматичним керуванням, магнітний фільтр у ГД.
Температура масла, що надходить у двигун підтримується регулятором температури непрямої дії, встановленого на трубопроводі забортної води, який перепускає частину води мимо холодильника масла. Датчик температури встановлено на трубі підведення масла до двигуна.
З двигуна масло зливається самопливом у стічно-циркуляційну цистерну, з якої здійснюється прийом масла до насоса. Клінкетна засувка призначена для регулювання тиску масла на вході в двигун. Для захисту від надлишкового тиску прийомних клапанів, у випадку витоків масла через клапан, передбачені перемички з постійно відкритими безповоротними клапанами.
Злив масла після змащення з ТК ГД здійснюється в стічно-циркуляційну цистерну самопливом.
Очищення сітчастого триходового фільтра здійснюється стисненим повітрям без вимикання і розбирання фільтра за допомогою блоку керування очищенням масла фільтра, що забезпечує автоматичне керування клапаном продувки, а також керування електродвигуном масляного фільтра.
Блок керування масляним фільтром обладнаний сигналізацією. Включення очищення фільтра здійснюється дистанційно з ЦПУ. Злив з фільтра здійснюється в цистерну промивання фільтра, з якої масло відкачується в стічно-циркуляційну цистерну ГД.
Для видалення повітря з масла на трубопроводі підведення встановлено деаераторний ковпачок, від якого відведена труба в стічно-циркуляційну цистерну.
Повітряні труби зі стічно-циркуляційної цистерни ГД і з картера ГД виведені IV рівень димової труби і закінчуються повітряними колонками з запобіжною сіткою.

Система циліндрового масла ГД
Циліндрове масло подається самопливом з цистерн запасу в напірні цистерни, а відтіля до лубрікаторів ГД.
Злив масла із сальників штоків поршнів здійснюється в цистерну збору проточок, звідти масло забирається сепаратором.
Перелив масла з цистерни здійснюється в цистерну нафтозалишків.
Повітряні труби з цистерн циліндрового масла відведені на IV рівень димової труби і закінчуються повітряними голівками з повітряною сіткою.

Система змащення блоку ТК і розподілвалу ГД
Подача масла на змащення підшипників розподілвалу, гідроприводів випускних клапанів паливних насосів здійснюється електронасосами (один із яких резервний).
Насос приймає масло з стічно-циркуляційної цистерни розподілвалу і подає його через маслоохолоджувач і фільтри в двигун. З двигуна масло зливається в стічно-циркуляційну цистерну. Електронасос змащення розподілвалу, холодильник масла, фільтри, стічно-циркуляційна цистерна і єднальні трубопроводи змонтовані на загальній рамі в блоці змащення розподвлвалу ГД.

Сепарація масла
Сепарація циркуляційного масла ГД здійснюється відцентровим сепаратором, циркуляційного масла ДГ - сепаратором ДГ, скомпонованими в блоці сепарації з трубопроводами, арматурою і підігрівниками масла.
Сепаратор ГД може приймати масло з:
 стічно-циркуляційної цистерни масла ГД;
 цистерни збору проточок масла від штоків поршнів ГД;
 стічно-циркуляційної цистерни змащення розподілвалу;
 цистерни продувки масляного фільтра;
 цистерни відпрацьованого масла ГД;
 масло-блоків турбопривидів.
Відсепароване масло подається у:
 стічно-циркуляційну цистерну ГД;
 стічно-циркуляційну цистерну розподілвалу;
 блок головних циркуляційних насосів для первинного заповнення прийомних
магістралей насосів;
 цистерну відпрацьованого масла ГД;
 цистерну від сепарованого масла від сальників штоків поршнів;
 масло-блоки турбопривидів;
 картер ГД.

Система охолодження

Призначення систем охолодження
Основне призначення системи охолодження це відвід теплоти від нагрітих поверхонь двигуна, механізмів і пристроїв, зокрема охолодження втулок робочих циліндрів, голівок поршнів робочих циліндрів і повітроохолоджувачів поршневих компресорів, охолодження надуваного повітря, масла, води і повітря в теплообмінних апаратах, обслуговуючих дизель, генератори.
По мимо основного призначення водяна система може бути використана для аварійного осушення МВ і для суднових потреб.
Водяна система є двоконтурною і складається зі слідуючих частин: системи прісної і забортної води. Прісна вода поповнюється за допомогою опріснювальних установок. Охолодження прісної води здійснюється забортною водою. Питна вода поставляється в спеціальні цистерни на судні з берега, насосами і водороздавальниками. Зарубашковий простір двигунів і системи заповнюються через розширювальні цистерни. Прісну воду обробляють спеціальними присадками і розчинами, що надходять з бака.
Система прісної води комплектується своїми насосами. Вимоги надійності виконуються шляхом установки резервного насоса додатково до основного. На стоянці судна ДГ охолоджується стоянковим насосом.
Перед запуском двигуна необхідна температура прісної води досягається шляхом використання в системі парових підігрівників.
Система охолодження забортної води призначена для охолодження надуваного повітря, масла, прісної води в теплообмінниках ГД і ДГ, масла в автономних системах змащення механізмів, компресорів, конденсатів.
Прийом забортної води здійснюються через фільтри насосами, що забирають воду з донних і бортових кінгстонних ящиків. Розподіл води здійснюється через кінгстонно–розподільний канал. Подача циркуляційних насосів розраховується з кількості теплоти, що відводиться забортною водою і припустимої різниці температур. У системі встановлюються два головні циркуляційні насоси, один із яких резервний, а так само один стоянковий, що забезпечує роботу допоміжних двигунів з максимальним навантаженням.
Для підвищення надійності, терміну служби, скорочення часу на ремонт доцільно застосовувати централізовані системи охолодження забортної води.
У них теплота від усіх двигунів, допоміжних механізмів і пристроїв приділяється прісною водою, що циркулює в замкнутому контурі, а потім подається в центральний охолоджувач де охолоджується забортною водою. При цьому значно зменшується довжина трубопроводу забортної води.
Система охолодження прісною водою ГД
Заповнення водою системи, перекачування прісної води з цистерни запасу котлової води в розширювальну цистерну здійснюється електронасосом. Вода подається так само в цистерну присадок, а з неї в розширювальну цистерну.
З розширювальної цистерни здійснюється заповнення цистерни водою, а так само поповнення витоків.
Система охолодження ГД обслуговується двома охолодними електронасосами прісної води, один резервний. Резервний насос включається автоматично при падінні тиску в системі.
До ГД вода надходить через регулятор температури води поданої насосом, що регулює кількість води, яка пройшла через холодильники, забезпечуючи постійний температурний режим охолодження двигуна.
Прісна вода з ГД надходить у деаераційний бак, у якому відбувається розподіл повітря і пароповітряної суміші. На магістралі прісної води після охолодних насосів ГД здійснюється відбір води для ОУ.
Для прогріву непрацюючого ГД у системі передбачений підігрівник прісної води, до котрого подається пара із системи обігріву.

Система охолодження прісною водою ДГ
Заповнення системи здійснюється електронасосом перекачування прісної води з цистерни запасу котлової води. Вода подається в розширювальну цистерну ДГ, а відтіля провадиться заповнення системи і поповнення витоків під час роботи системи.
Система прісної води кожного ДГ обслуговується своїми відцентровими насосами, навішеними на двигун.
Подача прісної води в рубашки ДГ провадиться через холодильник прісної води.
Для підтримки постійної температури прісної води, у випуску охолодної води передбачений термостатичний клапан.
Для постановки не працюючого ДГ у „гарячий” режим у системі прісної води двигуна передбачений електричний підігрівник.
У випадку ушкодження системи охолодження прісної води, ДГ може прохолоджуватися забортною водою при знятті глухих фланців, що розділяють системи прісної і забортної води.
Система охолодження забортною водою ГД
Для прийому забортної води в систему охолодження в МКВ передбачені бортові і дніщові кінгстоні ящики, з яких вода через фільтри надходить у прийомну шухляду забортної води. Система обслуговується двома охолодними насосами, один із яких резервний. Насос приймає воду з прийомної шухляди забортної води і подає через регулятор температури масла до охолоджувачів повітря, до холодильників масла, прісної води й масла розподілвала ГД. Регулятор температури масла установлений перед холодильниками масла ГД і підтримує задану температуру масла на вході в ГД.
Вода вихідна з повітроохолоджувача ГД, холодильників прісної води, масла розподілвала, холодильників масла ГД, скидається за борт через регулятор температури забортної води. Регулятор у залежності від температури забортної води на виході з насосів, направляє воду з холодильників за борт і на прийом до охолодних насосів у кінгстоний ящик або в прийомну магістраль охолодних насосів ГД.
У холодний час для можливості підтримки температури забортної води перед двигуном близько 28 ◦С, а також при прийомі води насосами не мають можливість повертати воду в бортову кінгстоний ящик (пожежні і насоси ВОУ) після регулятора температури направляють на прийом головних охолодних насосів.
До кожного з головних охолодних насосів підведена магістраль аварійного осушення МВ.
Повітряні труби з кінгстоних ящиків об'єднані і виведені на відкриту частину ВП і закінчуються гусаком. Для випуску з холодильників повітря передбачені труби, що приєднані до повітряної труби з кінгстоних ящиків.


Система охолодження забортною водою ДГ, механізмів, апаратів
Система обслуговується:
-– двома охолодними насосами, один з яких резервній;
-– одним охолодним електронасосом для прокачування конденсату;
-– одним охолодним електронасосом для системи інертних газів, який резервується
насосом для прокачування конденсату.
Насоси приймають забортну воду з кінгстоних ящиків і подають на охолодження:
-ДГ через клінкети і дистанційно керовані клапана, відкриття і закриття останніх здійснюється автоматично від системи керування ДГ у залежності від кількості працюючих ДГ на режимі:
- на кондиціонер ЦПУ й у медблок, на масловіддільники трубопроводів вантажних і зачисних насосів;
- електрокомпресорів;
- охолоджувачі масла дейдвудного пристрою;
- конденсаторів холодильної установки;
- холодильників кермової машини і швартових лебідок.
Крім того, забортна вода подається до водорозбірної колонки і на регенерацію іонних фільтрів.
Відлив охолодної води здійснюється:
- від ДГ через теплорегулюючий клапан за борт або на рециркуляцію;
- від трубопроводів вантажних і зачисних насосів і ежекторів турбопривидів за борт або на рециркуляцію;
- від конденсатора, охолоджувача брудних конденсатів, холодильників кермової машини і швартових лебідок, конденсаторів холодильних установок за борт або на рециркуляцію;
- від охолоджувача дейдвуда за борт;
- від електрокомпресорів за борт.
Контрольно-вимірювальні прилади
Для контролю за роботою системи передбачені манометри, місцеві і дистанційні термометри, сигналізатори нижнього рівня (для прісної води ), тиску і температури.
Схема системи охолодження ГД та ДГ прісною водою додається в графічній частині на кресленні формату А1.

6.2 Розрахунок системи охолодження та підбір обладнання системи

Для розрахунку подачі циркуляційного насоса прісної води необхідно знати, яка кількість прісної води необхідна для відводу теплоти від механізмів.

 

Кількість теплоти відводиться від циліндрів ГД:

,

де: = 0,12 – частка теплоти, що відводиться від робочих циліндрів в охолодну
воду;
= 0,1717 кг/(кВтгод.) – питома ефективна витрата палива ГД;
= 13500 кВт – специфікаційна потужність ГД;
= 40000 кДж/кг – нижча теплота згоряння палива.

= 0,12•0,1717•13500•40000 =10,3106 кДж/год.

Кількість теплоти, що відводиться від циліндрів допоміжних двигунів

 

де: = 0,14 - частка теплоти, що відводиться від циліндрів ДГ;
= 0,192 кг/(кВтгод.) – питома ефективна витрата палива ДГ;
= 1545 кВт – сумарна потужність ДГ на режимі;
= 40000 кДж/кг – нижча теплота згоряння палива,

= 0,140,192154540000 = 1,6106 кДж/год.

Кількість води для відводу теплоти від головного і допоміжних двигунів:

,
де: = 4,19 кДж/(кг•К) – теплоємність прісної води;
= 1000 кг/м3 – густина прісної води;
= 8 ºС – теплоперепад при охолодженні циліндрів двигуна.

м3/год.

За результатами розрахунку приймаємо до установки на судно два насоси НЦВ 630/30-А-П, подачею 630 м3/год., при тиску 3 МПа з урахуванням коефіцієнта запасу продуктивності k = 1,015, = 1,15355,0=360,3 м3/год. Один насос резервний.

 

Кількість теплоти, що відводиться від циліндрів ДГ під час стоянки:

,

де: = 0,14 - частка теплоти відводиться від циліндрів ДГ;
= 0,192 кг/(кВтгод.) – питома ефективна витрата палива ДГ;
= 900 кВт - потужність ДГ;
= 0,140,19290040000 = 0,97106 кДж/год.
Кількість води для відводу теплоти від циліндрів ДГ:

,

м3/год.

Подача циркуляційного насоса прісної води:
,

де: =1,15 – коефіцієнта запасу подачі,
=33,2 м3/год.
Приймаємо до установки на судно два насоси НЦС 50/20-А-П подачею 50 м3/год, при тиску 2 МПа. Один насос резервний.
Потужність, споживана насосом прісної води НЦВ 630/30-А-П:

,

де: Н =30 м – напір, створюваний насосом;
=0,75 – ККД насоса [ ]

кВт.

Потужність, споживана насосом прісної води НЦС 50/20-А-П:

,
де: Н =20 м – напір, створюваний насосом;
=0,75 – ККД насоса
кВт.

Поверхня холодильника прісної води ДГ:

,

де: =10000 кДж/(м2Кгод.) – коефіцієнт тепловіддачі від прісної води до
забортної (прийнято);
=1,2 – коефіцієнт запасу поверхні;
,ºС

де: - температура прісної води на вході і на виході з холодильників;
- температура забортної води на вході і на виході з холодильників;

ºС

кДж/год.;

м2

Приймаємо до установки на судно два охолоджувачі прісної води площею по 35 м2, один із яких резервний.
Поверхня холодильника прісної води ГД:

 

 

м2

Приймаємо до установки на судно два охолоджувачі прісної води площею поверхні охолодження по 100 м2, один із яких резервний.
Ємність розширювальної цистерни прісної води:

 

де: =16 м3 – кількість прісної води в системі;
0С – збільшення температури при роботі двигуна;
= 0,00043 – коефіцієнт розширення води;
м3

Забортною водою в СЕУ охолоджується надувальне повітря ГД і ДГ, циркуляційне масло, компресор пускового повітря, підшипники валопровіда й ін.
Кількість теплоти, що відводиться від надувального повітря ГД:

,

де: - витрата повітря головним двигуном за час;
кг/год.;
- сумарний коефіцієнт надлишку повітря;
= 1,02 кДж/(кгК) – середня масова теплоємність повітря;
=80 0С - перепад температур у холодильнику;

кДж/год.

Кількість теплоти, що відводиться від надувального повітря ДГ:

,

де: кг/год.;

кДж/год.

Кількість забортної води для охолодження надувального повітря ГД і ДГ:

,

де: =4,4 кДж/кгК – теплоємність забортної води;
=1025 кг/м3 – питома вага забортної води;
=8 0С –теплоперепад забортної води;

244,2 м3/год

Витрата забортної води на водо-масляний холодильник ГД:

,

де: – кількість теплоти тертя, що відводиться маслом від ГД;

,

де: = 0,4– частка теплоти сприймана маслом;

кДж/год.;

– кількість теплоти, що відводиться маслом від
поршнів ГД;
=0,04 – частка теплоти сприймана маслом від поршнів;

кДж/год.;

м3/год.

Витрата забортної води на водо-масляні холодильники допоміжних двигунів:

,
де: - кількість теплоти тертя, що відводиться
маслом від ДГ;

кДж/год.;

- кількість теплоти, що відводиться маслом від
поршнів;
кДж/год;

м3/год.

Витрата забортної води на водо-масляні холодильники головного і допоміжного двигунів:

м3/год.

Кількість забортної води на охолодження циркуляційної прісної води:

м3/год.


Витрата забортної води на охолодження компресорів пускового повітря:

,

де: =1,74106 кДж/год. – кількість теплоти, що відводиться забортною водою
від компресорів пускового повітря;

м3/год.

Кількість теплоти, що відводиться від підшипників валопроводу:

,

де: =0,98 – ККД валопроводу;

кДж/год.

Витрата забортної води на охолодження підшипників валопроводу:

 

м3/год.

Подача насоса забортної води:

 

м3/год.

Під час стоянки необхідно подавати воду на охолодження допоміжних механізмів.
Подача стоянкового насоса забортної води:

 

м3/год.
За результатами розрахунку приймаємо до установки на судно три циркуляційні насоси забортної води НЦВ 630/30-А-П з подачею 630 м3/год і тиском 2МПа (один резервний).
Стоянковий насос забортної води приймаємо НЦВ 100/20-А-П з подачею 100 м3/год і тиском 2МПа. Насос резервується циркуляційним насосом забортної води.
Потужність споживана насосом забортної води:

 

кВт.

Потужність споживана стоянковим насосом:

 

кВт.

Втрати технічної прісної води СЕУ:

 

де: =0,05 – коефіцієнт враховуючої втрати води в двигуні;
=0,01(Dдк+Dук)24 – добові втрати прісної води
=0,01(25+4,6)24= 7,1 т.

т.

4.3 Визначення запасів робочих середовищ енергетичної установки

Розрахунок запасів палива
Запас важкого палива на рейс:

,

де: – експлуатаційна потужність ГД впродовж рейса, кВт;
– питома витрата палива, г/(кВт•год.);
– коефіцієнт, який враховує частку використання тяжкого палива
для СЕУ з МОД - 0,95
– ходовий час, год.;

= ,

де: – коефіцієнт реалізації швидкості;

т.

Запас легкого палива на рейс:
– для ГД:
,


= = 151,8 т.

– для ДГ:
,

де: , , – потужність ДГ на режимах;
, , – тривалість режимів;
– ККД генератора, = 0,96
– втрати електроенергії в мережі, = 0,99.

= 308,1 т

Запас важкого палива для котельні на рейс:

,
де: кг/год. – кількість перегрітої пари яку виробляє ДК;
– ентальпія пари та живильної води;
– ККД допоміжного котла.
т.

Сумарний запас легкого палива:

т.

 

Сумарний запас важкого палива:
т.

З урахуванням коефіцієнта морського запасу ( ) маємо наступні запаси палива на рейс:

= 459,9•1,1 = 505,9 т;

= 3144,5•1,1 = 3459,0 т.


Розрахунок запасів масла
Запас циліндрового масла на рейс:
,

де: – витрата циліндрового масла

т.

Запас масла в циркуляційній системі на рейс:

,
де: – питома витрата циркуляційного масла, г/(кВт•год.);
– тривалість роботи масла, год.;
– тривалість роботи масла до зміни, = 15000 год.;
– кількість масла в системі, кг

,

де: – коефіцієнт, який враховує кількість масла в трубопроводах або в інших
елементах системи, = 1,03;
– кількість масла в напірній цистерні
– кількість масла в стічно-циркуляційній цистерні:

,
де: – теплота, яка відводиться від поверхонь, які змащуються,
= 3,4•106 кДж/кг;
- теплоємність масла, = 1,88 кДж/(кг•К);
– змінення температури масла в системі, =10 К;
– кратність циркуляції, = 12 1/год.

кг,

,

де: – час подавання масла при аварії насоса змащення, 0,09 год.;

кг,

кг,

кг.
7. Розробка розташування енергетичного устаткування в МКВ

Розташування енергетичного устаткування в МКВ проектованого судна представлено на 3-х аркушах графічної частини ДП.8.090509.6214.11.05; ДП.8.090509.6214.11.06; ДП.8.090509.6214.11.07.
Загальні правила розташування елементів СЕУ в МВ зводяться до того, що устаткування встановлюють в місцях, де вони будуть найбільше ефективно виконувати свої функції, а їхнє обслуговування буде зручним і легко доступним при мінімальній кількості обслуговуючого персоналу. При цьому механізми, за якими варто спостерігати під час роботи, установлюються поблизу посад керування.
Устаткування, що відноситься до одній системі, тобто зв'язане функціональним призначенням зосереджують в одному районі МВ. Допоміжне устаткування головного механізму, що обслуговується поблизу, встановлюють з боку підведення до нього робочого тіла і поблизу від інших агрегатів, зв'язаних загальним робочим тілом і обслуговуючий той же механізм.
Блоковий принцип розташування енергетичного устаткування забезпечує можливість проведення більш широкої уніфікації за рахунок створення уніфікованих функціональних і зональних блоків.
Основні вимоги розташування енергетичного устаткування в МВ:
1. Допоміжне устаткування головного механізму, повинне встановлюватися поблизу, з метою скоротити довжину трас і число перетинань трубопроводів, однак зобов'язані дотримуватися проміжки між механізмами по довжині, ширині і висоті необхідні для їхнього обслуговування.
2. Механізми взаємозалежні між собою можуть розміщатися як по горизонталі, так і по вертикалі.
3. Трасування комунікацій, як правило, повинна проходити у взаємно перпендикулярних площинах: паралельно діаметральної площини судна, перпендикулярно їй і основної площини, причому треба передбачати достатні простори для монтажу, обслуговування, ремонту, боротьби за живучість.
4. Механізми, за якими необхідно постійне спостереження під час роботи, повинні встановлюватися поблизу паста керування.
5. Механізми, що є генераторами шуму і вібрації необхідно встановлювати в частинах судна, що мають підвищену жорсткість або підкріпити ці місця. Доцільно амортизувати й екранувати такі механізми від посад, де тривалий час знаходиться екіпаж.
Головний двигун і валопровод розміщені в діаметральній площині в трюмі МКВ, на фундаментах, зв'язаних із днищевим набором корпуса судна.
Розташування насосів повинне забезпечувати надійне усмоктування в найбільш несприятливих умовах. У зв'язку з цим насоси розташовані в нижній частині трюму МКВ. Однак таким чином, щоб їхні приводні органи знаходилися над рівнем настилу в районі насосів.
Донна арматура (кінгстони) для прийому забортної води повинна встановлюватися на спеціальних шухлядах. Забортні отвори для прийому забортної води повинні бути захищені ґратами.
Агрегати суднової електростанції розташовуються на платформі МКВ, аварійна ЕС розташовується в окремому приміщенні, яке розташовано вище лінії рівня аварійного граничного занурення судна, що має самостійний вихід на верхню палубу.
Утилізаційний парогенератор розміщається у верхній частині димоходів головного двигуна і допоміжних дизель-генераторів.
Допоміжні парогенератори при розміщенні в МКВ повинні бути обгороджені металевою загородкою, що охороняє навколишнє устаткування у випадку викиду полум'я з топки.
Компресори повітря повинні встановлюватися в таких місцях, де усмоктуване повітря буде мінімально забруднене парами рідин.
Сепаратори, підігрівники, насоси і фільтри паливних систем повинні розміщатися в спеціальних приміщеннях, що мають витяжну вентиляцію.
Настили і площадки для обслуговування механізмів і агрегатів при великій висоті приміщення повинні розташовуватися в кілька ярусів.
Ширина проходів між виступаючими частинами механізмів повинна бути не менш 600 мм при висоті проходів у світлі не менш 1850-1900 мм.
У районі розміщення великих механізмів залишаються вільні площадки для розміщення демонтуемих деталей при виконанні ремонтних робіт.
Суднові фундаменти під механічне устаткування повинні забезпечувати його надійну роботу, зручність при підводці труб і електрокабелів, можливість зручного обслуговування при експлуатації і ремонті.
Головні і допоміжні механізми, а також та системи рекомендовані Правилами Регістра, що забезпечують рух і безпеку судна повинні зберігати працездатність при наступних умовах:
- тривалий крен 15º;
- тривалий діферент 5º;
- бортова качка ±22,5º періодом 7÷9с;
- кільова качка ±7,5º;
- спільні бортова і кільова качки.
Відповідно до Правил Регістра необхідно, щоб з МВ було не менш 2-х виходів. Виходи повинні бути розташовані на різних бортах, по можливості з зсувом один відносно одного по довжині судна.
Трапи до виходів розташовуються по довжині судна, якнайближче до діаметральної площини судна. Ширина трапа приймається не менш 600мм, довжиною маршу – до 6 м, при нахилі не більш 60º. Трапи допоміжного призначення й аварійні можуть бути вертикальними. На судах з великою висотою МВ можуть бути встановлені ліфти.
Розташування устаткування в МО.
Трюм:
 головний двигун і валопровод у ДП;
 блок сепарації палива та масла по ЛБ;
 блок загальсуднових систем – у носовій частині по ЛБ;
 циркуляційний насос вакуумної конденсаційної установки в носовій частині по ЛБ;
 блок паливопідкачки і перекачування палива та масла ЛБ;
 блок змащення турбокомпресорів і распредвалу ГД у кормовій частині в ДП;
 блок пожежних електронасосів у носовій частині ЛБ;
 блок насосів забортної води і холодильників масла ГД – ЛБ;
 блок холодильників і насосів прісної води ГД у середній частині;
 блок масляних насосів ГД;
 блок системи змащення дейдвудного пристрою – у кормовій частині.
III платформа:
 блок стоянкового ДГ по ЛБ;
 турбоприводи вантажних насосів – у носовій частині;
 турбоприводи зачистних насосів – у носовій частині;
 конденсаційно вакуумна установка – у носовій частині;
 електропривід баластового насоса – у носовій частині;
 блок фільтрів масла – у носовій частині;
 водоопріснювальна установка по ПБ;
 блок дизель-генераторів по ПБ;
 блок компресорної станції в кормовій частині.
II платформа:
 ЦПУ в носовій частині;
 блок водопідготовки питної, митьєвої води по ПБ;
 конденсатно-живильний блок допоміжних котлів у кормовій частині по ПБ;
 допоміжні котли в кормовій частині.
I ярус – утилізаційний котел у ДП.


8. Розробка заходів щодо безпеки мореплавства

8.1. Міжнародні організації безпеки мореплавства

Одне з найважливіших проблем мореплавання є забезпечення безпеки, тому що від успішного її розв’язання залежить безпека екіпажів і пасажирів, збереження судів і перевезені вантажів, устаткування портів, водних шляхів і навколишнього природного середовища. Діяльність національних органів держав і їхніх співробітництв спрямовані на розв’язання проблем охорони людського життя і майна на море привела до розробки чотирьох основних груп документів: технічних стандартів, яким повинні задовольняти всі сучасні морські судна й інші плавучі об'єкти; місцевих і міжнародних правил, що регламентують безпечне плавання судів; правових і технічних норм, що дозволяють щонайкраще організувати пошуки порятунку людей і майна на море; техніко-правових умов і заходів щодо запобігання забруднення морського середовища і зменшення небезпечних наслідків аварійних розливів нафти й інших шкідливих речовин. Спостереження і контроль за виконанням вимог по безпеці мореплавства здійснюється під егідою ряду міжнародних організацій, серед яких Міжнародна Морська Організація (ІМО), Міжнародна організація праці (МОП), Міжнародне агентство по атомній енергії (МАГАТЕ), Всесвітня організація охорони здоров'я (ВОЗ). При необхідності надання їм допомоги прилучають неурядові організації: міжнародна палата судноплавства (ICS), Міжнародна організація по стандартизації (ISO), Міжнародна торговельна палата (ICC), і інші.
Зазначені організації здійснюють контроль за безпекою мореплавців по трьох основних видах:
 технічний (контролюється виконання Правил технічної експлуатації й ін. подібних норм, тобто поведінки людини стосовно техніки).
 адміністративно – технічні (перевіряється виконання технічних і правових норм).
 адміністративний (контролюється дотримання вимог, законів, підзаконних актів і міжнародних договорів).
Технічні рішення, що забезпечують конструктивну безпеку судна, приймаються в процесі його проектування.
У період будівлі судна його безпека забезпечується високою якістю вироблених робіт, що відповідають затвердженим техпроцесам. Будівля судна ведеться під безпосереднім контролем ОТК суднобудівного підприємства, а також під наглядом одного з класифікаційних суспільств.
Компетентність суднових екіпажів, у складі яких знаходиться машинна команда, є найважливішим чинником забезпечення безпеки мореплавання. Високі вимоги пред'являються навіть рядовим членам машинної команди через складність устаткування і серйозних наслідків від його некомпетентної експлуатації. Відповідно до Положень Міжнародної Конвенції про дипломування моряків і несення вахти (ПДНВ 78/95) вони повинні виконувати всі необхідні умови для запобігання будь-якого роду аварійних ситуацій, а у випадку виникнення останніх вчасно і правильно уживати відповідних заходів по їх ліквідації.
Для виконання допоміжних функцій, зв'язаних з експлуатацією суднових механічних установок, рядовий склад машинної вахти повинний знати спеціальну термінологію, порядок несення вахти і технікові безпеки при роботі в МВ, вміло використовувати ручний і механізований інструмент, проводити операції із судновими системами.
З метою підвищення безпеки судноплавства ИМО, МОП і ряд інших організацій на своїх сесіях прийняли ряд найважливіших міжнародних конвенцій, резолюцій кодексів і рекомендацій, коротка характеристика яких приводиться нижче.
Міжнародна конвенція по охороні людського життя на море (SOLAS-74) із протоколом 1978р. і виправленнями 1981, 1983, 1989, 1990, 1993 р.р. прийнята 1 листопаду 1974 року, набрала сили 25травня 1980 р.
Конвенція (SOLAS) у своїх послідовних змінах звичайно розглядається в якості найважливішого з усіх міжнародних договорів, що відносяться до безпеки торговельних судів. Перший варіант був прийнятий у 1914 році, другий – у 1929, третій – у 1948-м. У 1974 році була прийнята зовсім нова конвенція, що складається з восьми глав. Основна мета конвенції SOLAS - визначення мінімальних стандартів по конструкції, устаткуванню і плануванню судів що відповідають вимогам безпеки.
Міжнародні правила попередження зіткнення морських судів у морі (МППСС-72) прийняті 20 жовтня 1972р., набрали сили 15 липня 1977р., прийняті Україною 25 квітня 1993 року.
Перші навігаційні правила маневрування з'явилися у Великобританії в 1846р. Перші Міжнародні правила (ППСС-1889) були прийняті в 1889р. у Вашингтоні. Найбільш важливим нововведенням з'явилося визнання систем поділу руху. МППСС складаються з 5 частин: частина А - загальні положення; частини B,C,D,E; додаток знаків.
Міжнародна конвенція про вантажну марку прийнята 5 квітня 1966р., набрала сили 21 липня 1968р., прийнята Україною 25 січня 1994р.
Вперше обмеження завантаження судів згадуються в середні століття. У 1890р. В Англії був прийнятий закон, по якому висота надводного борта визначалася державою. Правила конвенції беруть до уваги можливі небезпеки в залежності від сезонів і районів плавання. При контролі судна перевіряється щоб положення вантажної марки відповідало наявному свідченню.
Міжнародна конвенція по обмірювання судів прийнята 23 червня 1969р., набрала сили 18 липня 1982р. прийнята Україною 25 січня 1994р.
Ціль системи обмірювання – це визначення кількості вантажу, що судно може перевести в залежності від обсягу його приміщень, при цьому встановлена одиниця місткості судна – реєстрова тонна, що дорівнює 100 кубічним футам (2,83 м3). Система була необхідна для характеристики судна, його транспортних можливостей, для обчислення зборів, податків і інших плат за послуги, що робляться судну.
Міжнародна конвенція по дипломуванню моряків і несенню вахт прийнята 7 липня 1978р., набрала сили 1 лютого 1979р., прийнята Україною 1 лютого 1996р.
У 1936р. МОП прийняла «Конвенцію про мінімальну кваліфікацію капітана й інших осіб командного складу морських судів». Інша конвенція МОП 1946р. – «Про видачу матросам свідчень про кваліфікацію».
Конвенція міжнародної організації морського супутникового зв'язку (INMARSAT) схвалена 3 вересня 1976р. набрала сили 16 липня 1979 року, прий-нята Україною16 липня 1979р.
У зв'язку зі збільшенням числа суднових радіостанцій і радіообміну інформацією виникли серйозні проблеми з використанням радіочастот. Використовуючи космічні технологій можна вирішити ці проблеми.
У 1975р. була скликана конференція по питанню встановлення нових морських комунікаційних систем. На конференції прийняли угоду про роботу системи нестаціонарних штучних супутників землі. Ці супутники забезпечують повідомлення між судами і береговими станціями.
Конвенція по запобіганню забруднення скиданнями, відходами й іншими матеріалами прийнята 13 листопаду 1972р., набрала сили 30серпня 1972 року, прийнята Україною 6 березня 1994 року.
Скиданням є навмисне видалення в море відходів або інших матеріалів із судів, літаків, платформ.
Міжнародна конвенція по запобіганню забруднення судів (MARPOL-73/78) прийнята 2 листопаду 1973р., набрала сили 2 жовтня 1983 року, прийнята Україною 25 січня 1994р.
У конвенції MARPOL - 73/78 передбачені заходи для скорочення і запобігання забруднення моря як нафтою і нафтопродуктами, так і іншими шкідливими речовинами, що перевозяться на судні або утворяться в процесі експлуатації.
Конвенція містить два протоколи.
Протокол 1 – положення, що стосується повідомлень про інциденти, зв'язаних зі скиданням шкідливих речовин.
Протокол 2 – арбітраж.
Основні правила конвенції MARPOL - 73/78 утримуються в п'ятьох додатках.
Додаток 1 – правила запобігання забруднення нафтою.
Додаток 2 – правила запобігання забруднення шкідливими рідкими речовинами, перевезеними наливом.
Додаток 3 – правила запобігання забруднення шкідливими речовинами, перевезеними морем в упакуванні, вантажних контейнерах, об'ємних танках.
Додаток 4 – правила запобігання забруднення сточними водами судів.
Додаток 5 – правила запобігання забруднення сміттям із судів.

Відповідно до міжнародної конвенції по охороні людського життя на морі (СОЛАС - 74) глава II-1 – конструкція, поділяється на відсіки, механічні й електричні установки. На судні встановлений аварійний дизель-генератор ДФГА 100/1500-Р, що у випадку виходу з ладу основний СЕС, повинний забезпечити електричною енергією наступні споживачі:
 щити аварійного освітлення;
 щити сигнально-відмітних ліхтарів;
 електричний привод кермового пристрою;
 штурманську рубку і рубку радіозв'язку;
 електричні приводи аварійного пожежного й осушувального насоса;
 електричні приводи і пристрої автоматизації механізмів, необхідних для пожвавлення енергетичної установки судна.
АДГ розташований в окремому приміщенні на верхній палубі з виходом безпосередньо на відкриту палубу. В одному приміщенні з АДГ розташовуються: аварійний розподільний щит, пусковий балон, витратно-паливна цистерна ємністю 0,5 м3, цистерна запасу дизельного масла 0,2 м3, шухляда для мотлоху і вогнегасник.
Для привода АДГ застосовується нереверсивний, чотиритактний дизель марки 6Ч 18/15, змонтований на одній фундаментній рамі з генератором.
Характеристики двигуна:
 потужність, кВт 110,3
 число циліндрів 6
 діаметр циліндра, мм 150
 частота обертання, с-1 25
 питома витрата палива, г/кВтгод. 243±5%
Двигун охолоджується по замкнутому контуру прісною водою за допомогою встановленого на нього радіатора і вентилятора, усі насоси що обслуговують двигун і теплообмінники також встановлено на нього.
АДГ обладнаний системою автоматичного стартерного пуску, що спрацьовує при зникненні напруги в судновій енергомережі. Передбачено можливість ручного стартерного пуску з щита двигуна, а також місцевого ручного пуску стисненим повітрям.

8.1.2.Заходи щодо запобігання забруднення навколишнього середовища.

Вода з домішками нафти очищується в сепараторах і сепараційних установках типу «ОНВ».
Установки "ОНВ" відповідають Резолюції МЕРС 60(33) ИМО і правилам Морського і Річкового Регістра. Установки "ОНВ" поставляються в комплекті з фундаментною рамою, насосом, арматурою, а також із сигналізатором нафтовмісту і системою звукової і світлової сигналізації, включаючи блокування скидання при перевищенні норми. Наявність даних пристроїв дозволяє здійснювати роботу установки без обмежень по районах плавання.
Конструкція сепаратора "ОНВ" - двокорпусна. У першому відбувається первинне очищення, нагромадження у верхній частині нафтопродуктів і їхнє автоматичне скидання в суднову нафтошламову цистерну. Це процес здійснюється за допомогою спеціального датчика, що контролює кількість нафтопродуктів, що накопичуваються.
В другому корпусі знаходиться фільтруюче завантаження, що дозволяє видаляти з води будь-які нафтопродукти, включаючи емульгіровані. Ресурс завантаження - не менш 700 годин роботи.

 

 

 

 

 

Рис. 8.1.1
Сепаратор „ОНВ”
Рис. 8.1.2
Знезаражувальна установка „СТІК”

 


Сточні і господарсько-побутовіих води відводяться в установку для очищення, знезаражування і наступного викиду за борт або в цистерну господарсько-побутових вод. Для знезаражування використовуються установки типу « СТІК ». Вони відповідають Резолюції МЕРС 2(VI) ИМО і вимогам МАРПОЛ 73/78, а також схвалені Морським і Річковим Регістром.
Установки "СТІК" фізико-хімічного принципу дії. А саме: у сточну воду насосами-дозаторами з пластмасових бачків (рис. 8.1.2.) подаються розчини хімреагентів (коагулянт і флокулянт). Під їхньою дією дрібні частки забруднень укрупнюються і випадають зі сточної води в осад у виді так насосом віддаляється в суднову шламову цистерну.
Очищена вода проходить через завантаження фільтра, що плаває, і самопливом попадає у відсік знезаражування, у який так само насосом-дозатором подається розчин препарату з хлором. Таким чином, відбувається знезаражування. В міру наповнення відсіку знезаражування в автоматичному режимі включається насос, що відкачує остаточно оброблену воду за борт. Щит керування забезпечує роботу установки в автоматичному режимі (включення і вимикання в залежності від рівня сточної води в судновій збірній цистерні).
У випадку аварії або ремонту установки обробки сточних вод збір їх може вироблятися в сточну цистерну. Осушення сточної цистерни виробляється фекальним насосом за борт або в прийомні спорудження через патрубки видачі на верхній палубі по правому і лівому борті. Передбачено дистанційне відключення фекального насоса з верхньої палуби в районі патрубків видачі сточних вод.
Осушення цистерни хоз. - побутових вод виробляється насосом осушувальної системи за борт. Тип - електронасос поршневий осушувальний ЕМП 25/2,5.
Основними, джерелами забруднення атмосфери є випускні гази головного двигуна, допоміжних дизель - генераторів і допоміжного котла. Уловлювання іскор і сажі здійснюється в іскрогасниках, установлених на дизель-генераторах, допоміжному котлі і спалювальнику відходів. По ходу вихлопних газів ГД встановлений утилізаційний котел, що також знижує кількість теплової енергії, переданої в атмосферу. Більш досконалі процеси сумішоутворення і згоряння в двигуні 7S70MC дозволяють знизити кількість шкідливих викидів. Ефективним засобом зниження димності є введення антидимних присадок до палива.
Для запобігання забруднення моря побутовими відходами судно оснащене спалювальником відходів СП-50. Продуктивність по твердим і рідким відходам 50 кг/год.


9. Розробка заходів щодо цивільної оборони

Відповідно до закону про цивільну оборону України кожна людина має право на захист свого життя від катастроф, наслідків аварій, пожеж, стихійних лих, як на суші, так і на морі.
Для запобігання перерахованих вище наслідків необхідно завчасно приймати відповідні заходи для забезпечення безпеки мореплавання, що включає безпеку суднових екіпажів і пасажирів, схоронність судів, перевезених вантажів, устаткування портів, водних шляхів, а також об'єктів навколишнього природного середовища.
Однією з задач цивільної оборони України є попередження надзвичайної ситуації техногенного характеру і вживання заходів по зменшенню збитків, втрат і витрат у випадку аварій, катастроф, вибухів, пожеж і стихійних лих.
По оцінках Міжнародної Морської Організації, однієї з задач якої є забезпечення безпеки на морі людського життя, схоронність судна і вантажу, виникнення пожежі на судні, особливо в машинно-котловому відділенні, вважається найбільш небезпечною аварійною ситуацією. У зв'язку з цим до морських судів пред'являється ряд вимог по пожежній безпеці. Найбільш жорсткі вимоги пред'являється до нафтоналивних судів, газовозам і судам, пристосованим до перевезення твердих вогненебезпечних вантажів.
Причиною виникнення пожежі на судні може бути недотримання правил пожежної безпеки.
Виходячи з вищесказаного, задачею даного розділу є проведення аналізу можливої обстановки в МКВ при возгорянні важкого палива, яке витекло з цистерни добового запасу палива.

9.1. Характеристика об'єкта
Об'єктом розгляду аварійної ситуації є танкер типу „Победа”.
Судно призначене для перевезення нафти і нафтопродуктів.
Самим пожежонебезпечним об'єктом на судні є машинно-котлове відділення, у якому розташовані головний двигун, дизель-генератори, допоміжний котел, різні механізми, пристрої й устаткування, а так само цистерни з паливом, маслом, що у свою чергу може вплинути на виникнення і поширення пожежі .
На судні передбачені наступні протипожежні системи:

Система водогасіння
Для подачі води до пожежних ріжків передбачена протипожежна водяна система, що обслуговується трьома насосами: один НЦВ 100/100А и двома НЦВ220/100А. Продуктивність усіх насосів забезпечує одночасну роботу протипожежної водяної системи, системи піногасіння і зрошення. Система постійно знаходиться під тиском, для чого в МВ встановлена пневмоцистерна. Для аварійних цілей у ВНВ встановлений пожежний дизель-насос ДПНС 220\100. Система водогасіння виконана за кільцевою схемою. Пожежні ріжки розташовані з розрахунку подачі не менш двох струменів води до будь-якого можливого вогнища пожежі. Діаметр пожежних ріжків і рукавів 0,065 м. Рукави прогумовані із синтетичних волокон, довжиною 10 і 20 м із бронзовими комбінованими стовбурами.

Система вуглекислотного гасіння
Основним засобом пожежегасіння в МВ і ВНВ є система вуглекислотного гасіння високого тиску, яка складається зі станції і розводящих трубопроводів з розпилювачами в МКВ і ВНВ передбачена попереджувальна сигналізація про майбутній пуск двоокису вуглецю. Для гасіння пожежі в глушнику пожежного дизель-насоса ДПНС 220/100 стаціонарно установлено вогнегасник ОУ-5. Пуск системи в дію ручний, з місця установки батарей і вогнегасника ОУ-5.

Система піногасіння
Основними засобами гасіння пожеж у танках, на верхній палубі в районі танків, у паливних бункерах розташованих поза МКВ і ВНВ є система піногасіння. Вода для системи подається насосами пожежної водяної системи. Система виконана без стаціонарного розведення трубопроводів по танках, із застосуванням для подачі піни в танки і на верхню палубу у райони танків переносних піногенераторов ГСП-600 (кратність піни 70-1, 100-1), і стаціонарних піноводяних лафетних стволів (кратністю піни 10-1) для гасіння місцевих вогнищ пожежі піною в МКВ проведений трубопровід з пожежними ріжками. На верхній палубі при вході в МКВ передбачені стаціонарні повітряно-пінні апарати СО2.

Система інертних газів
Усі вантажні і відстійні танки обладнані системою інертних газів для попередження можливості вибуху і пожежі в цих відсіках шляхом створення і підтримки в них атмосфери з низьким змістом кисню, не більш 8 % по об’єму . Подача інертних газів у танки здійснюється відцентровими газодувками. В усіх вантажних і відстійних танках підтримується надлишковий тиск не більш 8 кПа. Кількість газів, використовуваних для инертизації танків, у 1,25 рази перевищує сумарну номінальну продуктивність насосів.
Виходячи з цього проводиться наступний інженерний розрахунок.

9.2. Порядок дослідження об'єкта
Дослідження об'єкта проводиться в наступному порядку:
визначення ступеня вогнестійкості судна;
визначення меж нестійкості корпуса судна і корпусних конструкцій у районі МКВ;
визначення пального навантаження;
визначення масової швидкості вигоряння матеріалу;
визначення температури полум'я спаленного матеріалу;
визначення часу з моменту запалення до повного захоплення вогнем приміщення;
визначення тривалості пожежі;
визначення середньо об'ємної температури в приміщенні;
визначення температури поверхні перебірок із внутрішньої сторони.

9.3. Вихідні дані
Маса добового запасу палива в цистерні – Мц =95931 кг.
Витекло з цистерни - М=460 кг.
Площа розливу рідини Fр=100 м2.

9.4. Розрахунок
1. Ступінь вогнестійкості – І.
2. Межа вогнестійкості – 4 години.
3. Величина пального навантаження:
кг/ м3.
Визначення пального навантаження в умовах пальної рідини
кг/ м3.

4. Масова чи середньо масова швидкість вигоряння матеріалів:
кг/ м3хв - для дизпалива
5. Температура полум’я спалених матеріалів:
0С- для дизпалива;
6. Час з моменту згоряння до повного охоплення вогнем приміщення:
=0,4 – швидкість розповсюдження полум’я, м/год.
с.

7. Тривалість пожежі:
хв = 0,1 год.
8. Середньо-об’ємна температура у приміщенні:
712 0С.
9. Температура поверхні стін із внутрішньої сторони приміщення:
0С;
знак „-” вказує на те, що при тривалості пожежі 6 хвилин полум’я не нагріє внутрішні сторони приміщення.
Таблиця 9.1.
Підсумкова таблиця оцінки пожежної обстановки.
Ступінь
вогнестой-кості Межа
вогнестій-кості , год Величина пального навантаження, кг/м3 Масова
швидкість вигоряння матеріалів, кг/(м3×хв) Температура
полум’я спалених матеріалів, 0С Час з
моменту
згоряння до повного охоплення вогнем приміщення, с Тривалість
пожежі, хв Середньо-
об’ємна температура у приміщенні, 0С Температура
поверхні стін із внутрішньої сторони приміщення, 0С
I 4 4,6 0,85 1100 14 0,1 712 35

9.5. Висновки
Інженерний розрахунок показав, що у випадку виникнення пожежі МКВ буде пошкоджено. Для запобігання пожежі необхідно:
регулярно перевіряти герметичність цистерн, арматури і магістралей палива й масла в цілому;
необхідно негайно усувати витік пальних рідин;
проводити загальсуднові і місцеві навчання по боротьбі з пожежами;
підтримувати в справному стані суднові системи пожежегасіння.
У зв'язку з не високою температурою внутрішніх поверхонь перебірок термоізоляцію можна не посилювати, але в суміжних відсіках установити систему зрошення.
Якщо не удалося швидко локалізувати і згасити пожежу, необхідно негайно залишити МКВ і цілком його загерметизувати, для більш якісної роботи системи об'ємного пожежегасіння.

10. Технологічна розробка елементів СЕУ

10.1. Монтаж проміжного валу.

10.1.1. Призначення і опис валопроводу.
Валопровід призначений для передачі обертального моменту ГД рушію, сприймання осьової сили (упору) та передачі її корпусу судна з метою забезпечення його руху.
Проміжний валопровід складається з:
- проміжного вала;
- опорного підшипника;
- монтажного підшипника;
- датчика
- стопорного пристрою.
Проміжний вал виконаний з вуглецевої сталі категорії міцності КМ23 по ГОСТу 8536-79. В необхідних місцях зміцнений поверхневою обкаткою роликами. Вал виконується кованим, з внутрішньою просвердленою (для полегшення вала та усунення можливих дефектів металу, кращих умов термообробки). Внутрішні поверхні валу покривають двома шарами сурику та ставлять заглушки. В торцях валу зроблені спеціальні виточки , в яких при механічній обробці та спарюванні лінії валопроводу вставляють спеціальні центруючи кільця. Центруючи кільця в радіальному напрямку підганяють по поверхні виточки двох суміжних фланців на фарбу. Масогабаритні показники m=11320 кг, діаметр 560 мм, довжина валу 6300 мм
Проміжний вал з’єднаний з гребним за допомогою 12 болтів, а з валом ГД - 10 болтами. Товщина фланцевого з’єднання 125 мм; діаметр фланців гребного і проміжного валів складає 1030 мм, а вала ГД проміжного вала - 1080 мм (ГОСТ 19354-74).
Гребний вал – з вуглецевої сталі категорії міцності КМ25 по ГОСТу-8536-79.Виїмка гребного валу для оглядів і ремонтів передбачається усередину судна. Забезпечується демонтаж гребного гвинта без знімання пера стерна.
Передбачено стопорний пристрій для запобігання провертання валопроводу при буксируванні зі швидкістю до 10 вузлів.
Валопровід і гвинт розраховується на потужність.
Підшипники.
Головний упорний підшипник вбудований в головний двигун.
Для підтримки проміжного валу передбачено один опорний підшипник. Підчас монтажу встановлюється додатково так званий, монтажний підшипник. Для опорного та монтажного підшипників на валу передбачені шейки, які оброблені з великою точністю.
Основними деталями підшипника є: литий стальний корпус, який має горизонтальний роз’їм. Нижня половина корпусу має відлиті разом з нею лапи для кріплення до фундаменту. По постелі нижньої половини корпуса підшипника і кришки закатуються по спеціальним направляючим вкладиші, які заливаються білим металом. Так як кришка підшипника не відчуває навантаження при роботі валопроводу її для полегшення ваги відливають з легких сплавів, наприклад з сілу міна. З торців підшипника у місцях виходу вала передбачається спеціальне ущилення, яке перешкоджає протіканню масла по шийці вала із підшипника назовні. Це ущилення виконується у вигляді коробки або звичайного сальника з нажимною втулкою на шпильках.

 

Фундамент.
Фундамент являє собою конструкцію з двома повздовжніми балками , які є продовженням дніщевих стрингерів. В горизонтальній площині фундамент складається з двох зварних стальних листів. Поперечні листи, які являють собою продовження флорів, бокові бракети забезпечують надійний зв’язок між верхніми опорними плитами фундаменту, повздовжніми балками та набором 2-го дна, що сприяє більш рівномірному розподілу упорного тиску. Бокові бракети з’єднані між собою за допомогою горизонтальних планок
Валоповоротний пристрій.
Валоповоротний пристрій встановлений на головному двигуні. Передбачено блокування, що запобігає його запуску при включеному валоповоротному пристрою.
Змащення і охолоджування підшипників.
Змащення опорних підшипників – індивідуальне, рідким маслом, залитим в корпус підшипника.

10.1.2. Аналіз способу монтажу валопроводу.
Сьогодні знаходять застосування два способи монтажу валопроводу і головного двигуна.
Варіант 1.
В основу першого варіанту встановлений послідовний метод виконання монтажних робіт з корми в ніс. При цьому монтаж валопроводу проводять методом послідовного укладання валів від гребного валу до двигуна з центруванням по зламах і зсувах або по навантаженнях на підшипники. Центрування і монтаж головного двигуна починають тільки після закінчення монтажу валопроводу. Цей метод застосовують тільки при центруванні коротких валопроводів.
Варіант 2.
В основу другого методу встановлений паралельний метод ведення монтажу валопроводу і головного двигуна, тобто з носа в корму. Цей спосіб монтажу застосовують при серійному і багатосерійному будуванні судів. Монтажні роботи починають з центрування головного двигуна і розмітки опор гребного валу оптичним методом. Потім паралельно з виконанням робіт по монтажу головного двигуна проводять розточування опор гребного валу, що подовжує загальний цикл монтажних робіт, монтаж дейдвудного пристрою, гребного валу і гвинта.
Для проведення робіт по монтажу даного валопроводу перший метод найбільш переважний.

10.1.3. Аналіз методу монтажу проміжного валопроводу.
Сьогодні знайшли широке застосування два методи монтажу проміжного валопроводу: монтаж проміжного валопроводу по навантаженнях на підшипники і монтаж із центруванням по зламах і зсувах.
Оскільки монтаж проміжного валопроводу по навантаженнях на підшипники використовується в основному для монтажу валопроводів великої довжини, то для нашого випадку він є непридатним.
Приймаємо метод монтажу з центруванням по зламах і зсувах.
10.1.4. Монтаж проміжного валу із центруванням по зламах і зсувах.
При монтажі гребний вал встановлюють так, щоб зазор між гребний гвинтом і яблуком ахтерштевня відповідав розміру по кресленню. Решта частин валопроводу завантажують у середину судна краном і укладають на штатні монтажні підшипники. Штатні підшипники заздалегідь розташовують на віджимних болтах, що дозволяють переміщати підшипник в двох площинах.
Після укладання валів на підшипники приступають до центруванням валопроводів по фланцях, яка зводиться до укладання встановлених валів на підшипники так, щоб їх геометричні осі співпадали з теоретичною віссю валопроводу в межах допустимих відхилень. При цьому за базу беруть гребний вал.
Звичайно злам і зсув центрованих валів в загальному випадку може розташовуватися в різних площинах, проте для спрощення їх центровки проводять в двох взаємно перпендикулярних площинах – вертикальній і горизонтальній. Залежно від конструктивної схеми валопроводу, серійності будування і підготовленості заводу вибирають технологічний варіант монтажу на стапелі і відповідний йому спосіб розрахунку допусків і контролю якості центрування валів.
Якщо розрахунки не виконуються, то центрування валів ведуть на плаву в допусках: по зсуву 0,20 мм/м. При цьому точність центрування двигуна з валопроводом повинна бути витриманий в межах 0,10 мм по зсуву і 0,15 мм/м по зламу.
Вимір фактичних зламів і зсувів в з'єднаннях валів проводиться двома способами:
А) за допомогою лекальної лінійки або косинця і щупа;
Б) за допомогою двох пар стріл і щупа;

10.1.4.1. Центрування валів за допомогою лінійки і щупа.
При такому способі центруємий вал посовують до базового таким чином, щоб зазор між їх фланцями складав 0,5 – 1,0 мм. Потім до поверхні одного з фланців зверху, знизу, з правого та лівого бортів прикладають лінійку, заміряючи кожний раз щупом зазори між площиною лінійки і поверхнею другого фланця.

10.1.4.2. Центрування валів по стрілах.
При центруванні валів по стрілах на їх фланці діаметрально протилежно закріплюють дві пари стріл з індикаторами годинного типу. Гвинти стріл встановлюють і стопорять так, що б початкові зазори між кінцями їх і вимірювальними прокладками були не більше 1 мм Чим менше зазор тим вище точність вимірювання його щупом. Установка двох пар стріл збільшує кількість вимірів і підвищує точність середніх величин Z і У, одержуваних при центруванні. Позначивши кожну пару стріл цифрами I і II, а виміри буквами Zв і Yн, спільно провертають центровані вали до повного обороту і заміряють через кожні 90о зазори між кінцями гвинтів. Обчислення фактичних зсувів і зламів від центрованих валів ґрунтується рішенням рівнянь розмірного ланцюга.
При первинному (нульовому) положенні стріл:
Z1в+R-X=Z2н+R+X
Для положення стріл після повороту на 180о;
Z2в+R-X=Z1н+R+X
Зсув осей у вертикальній площині;
X=((Z1в+Z2в)-(Z1н+Z2н))/4, мм
Величина зламу для початкового положення стріл;
Y=(Y1в-Y2н)/S;
При повороті валів на 180о;
Y=(Y2в-Y1н)/S;
Злам осей у вертикальній площині;
Y=((Y1в+Y2в)-(Y1н+Y2н))/2S, мм/м.
де: S-рознос стріл.
Зсув в горизонтальній площині;
X1=((Z1пб+Z2пб)-(Z1лб+Z2лб))/4, мм
Злам в горизонтальній площині;
Y1=((Y1пб+Y2пб)-(Y1лб+Y2лб))/2S, мм
В цілях спрощення підрахунків дані вимірів заносяться в таблицю встановленої форми.
В даний час застосування комп'ютерів, оснащених відповідними програмами, значно спрощує ведення розрахунків величин і скорочує час на проведення центровки.
Після закінчення проведення центрування валопроводу в допустимих межах встановлюють прокладки під лапи підшипників, після чого звіряють або розгортають отвори під фундаментні болти і підшипники закріплюють на фундаментах.
Потім знову перевіряють центрування, яке повинне бути в розрахункових допусках по зламах і зсувах, збирають фланцеві з'єднання остаточно, перевіряють прилягання шийок валів до підшипників, визначають масляні зазори, встановлюють гальмівні пристрої.
Прилягання шийок валів до підшипників перевіряється за допомогою щупа 0,05 мм, які не повинні проходити на глибину не більше 10 мм на дузі обхвату не більше 60о в нижній частині вкладиша.
При здачі центрування валопроводу перевіряють кріплення підшипника на фундаменті, відповідність зламів і зсувів що допускається і якість прилягання шийок валів.
При центруванні валопроводу на стапелі спуску на воду перевіряють його центрування в з'єднанні із двигуном.

10.1.5. Вибір кріплення вмонтованого механізму до суднових фундаментів.
Компенсуючі ланки, що використовуються при монтажі валопроводу повинні забезпечити надійність кріплення і мінімальну трудомісткість.
Вибір компенсуючих ланок визначається технологічністю конструкцій, особливими вимогами до монтажу механізму, низькою вартістю проведення робіт.
Однією з вимог, що пред'являються до монтажу валопроводу, є висока якість, точність і надійність з'єднань. Виходячи з цього, застосування при монтажі не металевих і гумоваметалічних компенсуючих ланок не рекомендується. Розглянемо монтаж із застосуванням металевих компенсуючих ланок.
Металеві прокладки у відмінності від пластмас зберігають геометричні розміри і властивості при зміні температурних умов на судні. Проте, для виключення деформацій механізмів при затягуванні фундаментних болтів необхідно забезпечити їх повне прилягання до опорних поверхонь, що досягається трудомістким ручним пригоном клинів і ретельною обробкою фундаменту.
Розглянемо основні типи металевих прокладок.

10.1.5.1. Прокладки сферичні, які самовстановлюються.
Складаються з двох дисків, які сполучаються сферичними поверхнями, завдяки чому верхня половина прокладки може встановлюватися по нижній відповідно ухилу фундаменту. Конструкція виключає пригін прокладок по місцю, що призвело до їх широкого застосування при монтажі центрованих механізмів. Висоту прокладки визначають по місцю. Верхня половина має припуск 10-20 мм, на величину якого її підрізають на верстаті.
Необхідність отримання сфери і обробки фундаменту знижує технологічність сферичних прокладок в порівнянні з пластмасовими.
10.1.5.2. Прокладки клинові регульовані.
Складаються з двох дисків, які сполучаються плоскими поверхнями, виконаними з ухилом 1:20. Прокладки виготовляють в остаточний розмір. Регулювання їх положення проводять за рахунок зсуву і повороту верхнього диска по нижньому. При зсуві змінюється висота прокладок, а при повороті – уклон. Застосовується при монтажі центрованих на судах механізмів, що мають опорні поверхні складної конфігурації.
10.1.5.3. Прокладки набірні.
Складаються з двох пластин, підібраних з листового матеріалу. Прокладки застосовують при монтажі не центрованого устаткування з жорстким корпусом, для якого не небезпечні можливі деформації лап при стяганні фундаментним болтом набору пластин.

10.1.5.4. Клини, що приганяють.
Виготовляють за наслідками вимірювань висоти, виконаної в чотирьох точках. Після механічної обробки клин має припуск 0,10 мм для пригону по місцю, яку виконують вручну слюсарі-монтажники високої кваліфікації. Це найменша технологічна конструкція.
Проаналізувавши вищеперелічені типи прокладок, приходимо до висновку, що найбільш точно відповідають вимогам, що пред'являються при монтажі валопроводу прокладки сферичні, що самовстановлюються.

10.1.6. Інструмент, пристосування, устаткування і прилади, необхідні для монтажу.
Інструмент:
- універсальна втулка для підрізування фундаментів під головки болтів (облицювальна зенкує);
- набор ключів;
- пневматичний шабер;
- свердла, щупи.
Пристосування:
- стріли для вимірювання зламу і зсуву;
- віджимні пристосування;
- гідравлічні пристосування для затягування різьбових з'єднань;
- погрузочні пристрої.
Устаткування:
- пневмодрель;
- крани для завантаження механізмів.
Прилади:
- прибор для вимірювання висот сферичних прокладок.

Він складається з головки 6 із змінними вимірювальними стержнями 4 для вимірювання товщини прокладок до 0,25 мм і від 25 до 50 мм, сталевої загартованої втулки 2, запресованої на поясочок мікрометричної головки, затискного гвинта 5 для фіксації положення вимірювального стержня при знятті вимірювання, змінних втулок 3, закріплюючих прилад по центру отвору і магніту 1 із сплаву АНЗ, що розташовується з нижньої сторони лапи механізму, верхня площина якого є базою для вимірювань.
Технічна характеристика глибиноміра:
Точність вимірювання, мм 0,01
Висота з вимірювальним стержнем, мм
- малим 155
- великим 184
Маса (з магнітом і направляючою втулкою), кг 0,84

10.1.7. Технічні вимоги, що пред'являються до монтажу валопроводу.
Технічні вимоги на монтаж валопроводу відповідають ОСТУ 5.4368-81.
10.1.7.1. Вимоги до фундаментів.
Опорні поверхні фундаментів повинні мати ухил в зовнішню сторону від 1:150 до 1:50. Відповідно до вказівки проектної документації допускається опорні поверхні фундаменту виконувати без ухилу. Різновисотність опорних поверхонь фундаментів не повинна перевищувати 2 мм
Відхилення від площини опорних поверхонь фундаментів перевіряються лінійкою і щупом. Щуп завтовшки 0,05 мм повинен проходити між лінійкою і площиною опорної поверхні фундаменту на довжину, що не перевищує 30% довжини опорної поверхні.

10.1.7.2. Вимоги до вантаження підшипника і валопроводу.
Вмонтоване устаткування доставляється в машинний зал через отвори в стінах будівлі вуглекислотної станції. Такі отвори передбачаються проектами або спеціально вставляються при будівництві.
Вмонтовані отвори розташовують так, щоб що поступають устаткування не захаращувало проходи.
Перед вантаженням повинен бути оформлений вантажний лист і супровідна документація;
Завантаження валу і підшипника виконується за допомогою пристосувань відповідно до схеми строповки;
Завантаження механізму слід проводити на підготовлені поверхні фундаменту;
Граничні відхилення розмірів довжини і ширини повинні складати 2 мм
Масляні плями на фундаменті не допускаються. Замаслені поверхні необхідно зрубати з металевих поверхонь дотичних з фундаментом, масло повинне бути видалено. Стропування валопроводу і підшипника із застосуванням дерев'яних прокладок під сталевий трос.
Установка корпусу підшипника на фундамент на дерев'яні бруси так, щоб було зручне направити фундаментні болти в отвори корпусу підшипника, надягають шайби і навертаються гайки. Віддаляються бруси з-під корпусу підшипника.
Встановлюється підшипник на фундамент, заздалегідь поклавши під регулювальні гвинти сталеві наполегливі пластини. В корпусі підшипника передбачені різьбові отвори під регулювальні гвинти.
10.1.7.3. Вимоги до центрування опорних підшипників.
Центрування фланців необхідно проводити в допусках: по зсуву 0,1 мм, по зламу 0,2 мм на 1 м при точності вимірювання 0,01 мм.
10.1.7.4. Вимоги до спарування валів
Спарування – сумісна одночасна обробка з’єднань отворів в обох фланцях.
Зсув при спаруванні не повинен перевищувати 0,05 мм, торцевий бій повинен бути ліквідований в допуску 0,05 мм.
На торцях фланців повинні бути виточки, в які вставляється центруюча шайба. Виточки і шайба повинні бути виконані в радіальному напрямку з допуском за другим класом точності.
10.1.7.5. Вимоги до фіксації механізмів.
Для підшипників, що самовстановлюються, в процесі виконання центрування валопроводу необхідно забезпечити співвісну сферичних вкладишів і корпусу підшипника згідно вказівкам проектної документації.
10.1.7.6. Вимоги до кріплення опорних підшипників.
Кріплення опорних підшипників валопроводу на сферичних прокладках повинне відповідати технічним вимогам ОСТУ 5.9779-79 і ОСТ 5.9780-79.
Відстань від центру отворів під кріпильні болти до кромок фундаменту, до ребер жорсткості або до вертикальних листів не повинне бути менше 1,5 діаметра болта.
Головки кріпильних болтів і гайки після закріплення повинні щільно прилягати до фундаменту і опорної лапи підшипників. Між поверхнями, що сполучаються, на довжині не більше 0,33 периметра головки болта і гайки допускається зазор, який не повинен перевищувати 0,05 мм
10.1.7.7. Вимоги до стопору різьбових з'єднань.
Кріпильні болти після місцеположення повинні бути застопорений контргайками або іншими стопорними пристроями відповідно до вимог ОСТУ 5.9307-79.
10.1.8. Розрахунок нерухомості з'єднання.
В нормальних умовах експлуатації навантаження, діючі у напрямі відриву механізму від фундаменту, порівняно не великі, і розрахунком і перевіряються тільки навантаження, що зсовують механізм.
В умовах експлуатації навантаження складатимуться з наступних п'яти сил:
- від моменту, прагнучого провернути механізм в площині кріплення фундаменту, про сила буде рівна нулю;
- тягове або упорне зусилля, не діє на підшипник;
- зусилля від динамічних навантажень;
- при максимальному куті крену 45о навантаження на болти від зусилля валу механізму;
- зусилля інерції, що виникають при бортовому качанні і діють в площині кріплення.

10.1.9. Розрахунок нерухомості кріплення.
Ударне навантаження.

Р1=m•g•k1,

де: m = 11320 кг – маса валу;
g = 9,81 м/с2 – прискорення вільного падіння;
k1 = 1,5 – коефіцієнт ударного навантаження.

Р1=11320•9,81•1,5 = 156096 Н

 

Навантаження від крену.

Р2 = m•соs 45о•g

Р2=11320•соs 45о•9,81 = 73584 Н

Інерційне навантаження від качання.

Р3= ,

де: Т = 13, с – період бортового качання судна.
L = 580 проекція відстані від центру тяжіння валу на площину мідельшпангоута.

Р3 = = 15344 Н

Сумарне експлуатаційне навантаження.

 

Н

Осьове зусилля від затягування болтів.

Vзат. = ,

де: =250 МПа – межа текучості матеріалу болтів (Ст 20).
d = 37 мм – внутрішній діаметр різьблення болтів.

Vзат = 214933 Н

Сила тертя від затягування болтів.

R = Vзат.•Z• ,

де: Z=6 – кількість болтів.
=0,3 – коефіцієнт тертя.

R = 214933•6•0,3 = 386879 Н
Умова нерухомості.

R>2Pэксп 386879>359300 – умова виконується.

Питомий тиск на прокладки.

[Р] = ,

де: Fпр – площа опорної поверхні прокладки.
n = 6 – кількість прокладок.

Fпр= ,

де: dпр =104 мм – діаметр прокладки.
d = 45 мм – діаметр отвору під болти.

Fпр = 13796 мм2

[Р] = 15,4 Н
Допустимий тиск.
Рдоп = ,
де: =620 МПа – межа міцності матеріалу прокладки. Рдоп=3,1

Згідно правилам Регістра допустиме сумарне питоме навантаження на прокладки від маси механізму і затягування болтів повинне бути [p]<5рдоп

5рдоп=15,5 МПа
[p]<5рдоп,15,4<15,5 – умова виконується.

10.1.10. Охорона праці і техніка безпеки при виконанні монтажу валопроводу.
В процесі виробництва слюсарно-монтажних робіт, а також в процесі підготовки і проведення випробування суднового механічного устаткування всім інженерно-технічним працівникам необхідно керуватися “Правилами техніки безпеки і виробничої санітарії для суднобудівельних і судоремонтних робіт”, “Зміст і огляд такелаж-монтажного устаткування на суднобудівельних підприємствах” і іншими керівними документами.
До роботи допускаються робітники, що пройшли інструктаж по охороні праці; протипожежної безпеки і техніки безпеки при монтажі валопроводу.
При роботі необхідно використовувати тільки справний інструмент і пристосування. Не можна працювати зношеним інструментом із збитими робочими площинами. У молотка або кувалди бойок не повинен мати збитих площин, рукоятки повинні бути гладкими і прямими. При вирубуванні зубилом і крейсмейслем необхідно використовувати захисні окуляри, на зубило необхідно надягати запобіжну шайбу, а на кисті рук запобіжний козирок. Гайкові ключі повинні відповідати розміру гайок, в тісних і незручних місцях необхідно застосувати зігнуті і торцеві ключі. Не можна працювати наждачним кругом на пневматичній машинці без захисного кожуха, самостійно ремонтувати пневматичні машинки, тримати оброблювані вироби руками, видаляти з поверхні деталі і лещат металеву стружку руками або здувати її.
Свердлення пневматичною машинкою в стельовому положенні необхідно проводити в запобіжних окулярах з небиткими стеклами. Особи, які не досягли 18-літнього віку, не допускаються до роботи на пневматичних інструментах. Забороняється піднімати і переносити тяжкість вагою 50 кг для чоловіків і 20 кг для жінок і підліткам чоловічої статі 16 -18 років.
Підйомні засоби і стріли, які застосовуються при монтажних роботах повинні мати клейма або посвідчення, що вказують на їх придатність до роботи. Особлива обережність повинна дотримуватися при підйомі, знятті і переміщенні важких механізмів.
Робоче місце повинне бути в порядку, не можна захаращувати проходи, необхідно підтримувати достатнє освітлення і вентиляцію. Для освітлення робочого місця на судах використовують переносні лампи з напругою електричного струму 12 В. Неможна застосовувати ручний пневматичний інструмент і пристосування, що працюють при напрузі електричного струму понад 36 В. Користуватися нестандартними плавкими запобіжниками і залишати включені електроприлади без нагляду. Електроінструмент повинен бути заземлений, усунення несправностей електроустановок повинен проводити електромонтер. При раптовому відключенні електричного світла не можна пересуватися в темноті, поки не включать світло, оскільки пересування в неосвітлених місцях судна небезпечно.
Робочі, які виконують операції по консервації із застосуванням інгібіторів, повинні користуватися костюмами, прогумованими рукавичками, головними уборами. Легко займисті рідини для зняття консервації повинні опускатися в бочках, що герметично закриваються, місткістю не більше 2-х літрів. На проведення робіт по розконсервації підшипників, шийок валів, опорних поверхонь та ін. повинен бути оформлений дозвіл місцевого поста пожежної охорони. Тампони і ганчір’я, вживане при знятті консервації, повинні збиратися в металеві місткості і віддалятися в спеціально відведені місця.
Перед провертанням суднового валопроводу і головних механізмів повинен бути проведений огляд їх на предмет відсутності сторонніх предметів. Пуск і зупинку головних механізмів при випробуваннях, а так само реверсі виконують спеціально підготовлених осіб. Пуск механізму при несправному регуляторі може бути проведений лише по особливому дозволу механіка судна.
Монтаж проміжного валу в МКО проектованого судна показаний на листі графічної частини ДП.8.090509.6214.09.
Технологічна карта монтажних робіт. Монтаж проміжного валу.
Таблиця 10.1.
№ опер. Зміст операцій Інструмент і пристосування Робоча сила
Склад бригади Норма часу
Розконсервація опорних підшипників
005 Очистити фундамент Мітла, стисле повітря і т.д. 1/2 0,1
010 Перевірити геометричні розміри Рівень, рейка, лінійка, рулетка, струни 2/3 0,15
015 Перевірити орієнтацію фундаменту Рулетка 2/3 0,1
020 Перевірити конструктивність фундаменту Візуально 20/ 0,4
025 Розпакувати ящики Лом, молоток 2/1 0,2
030 Зняти термометр, манометр, прилад для зміни посадки валу Набір ключів 1/3 0,1
035 Відвернути гайки, всередину болти, зняти кришку, вкладиші, вивернути стопорні болти і викотити вкладиші. Набір ключів 1/2
2/3 2
040 Розконсервувати корпус, кришку вкладиша, штуцер, кріплення. Ганчір’я, соляра 2/1 2
045 Змазати деталі підшипника маслом, зібрати підшипник, заглушити отвори. Масло, дрантя заглушки, кувалда. 2/2
1/3 0,6
Вантаження і установка підшипника.
050 Встановити підшипник на фундамент Стропи, талі. 2/3, 1/5 1,5
055 Закріпити на підшипнику затискні пристрої Набір ключів 2/3 1,0
Вантаження і укладання проміжного валу
060 Закріпити хомути на вал для транспортування на судно. Набір ключів 2/3
1/5 1,5
065 Зняти кришки з опорного підшипника Стропи, талі, набір ключів. 1/2
2/3 0,6
070 Виставити монтажний підшипник. Набір ключів 2/3 2
075 Укласти вал в підшипник, встановити і закріпити кришки підшипника. Стропи, талі, набір ключів. 1/2
2/3 2
080 Сумістити отвори на фланці проміжного валу з отворами на фланці гребного валу Валоповоротний пристрій 1/2 0,5
085 З'єднати вали за допомогою болтів Набір ключів 1/2 0,6
Перевірка масляних зазорів вкладишів опорних підшипників
090 Відвернути гайки і зняти кришки підшипника Набір ключів 1/2, 2/3 0,6
095 Підвести вал за допомогою пристосувань Талі, стропи 1/2, 2/3 1
100 Вставити картонний лист завтовшки 1,5% від товщини масляного клина Кисті 1/2 0,5
Продовження табл. 10.1
105 Закотити вкладиші і опустити вал, встановити кришки, закрутити гайки і закріпити кришки Талі, стропи, набір ключів 1/2
2/3 1
Центрування валопроводу по зсуву і зламам
110 Перевірити злами і зсуви за допомогою щупа і лінійки. Лінійка, щуп. 2/3
1/5 1,5
115 Провести послідовно всі необхідні вимірювання зламів і зсувів Лінійка, щуп, валоповоротний пристрій 2/3
1/5 1,5
120 Усунути за допомогою віджимних болтів виявлені злами і зсуви. Зафіксувати положення валопроводу Набір ключів, валоповоротний пристрій 2/3
1/5 1,7
Монтаж опорних підшипників
125 Заміряти відстань між опорною поверхнею фундаменту і лапами підшипника для виготовлення сферичних прокладок Пристрій для вимірювання сферичних прокладок 1/3 0,5
130 Занести дані вимірів в бланк ескіз і відправити його до комори для отримання прокладок 1/4 0,5
135 Отримати сферичні прокладки і встановити їх по місцю з перевіркою якості пригону Щуп 2/3
1/5 3
140 Прихватити прокладки до фундаменту і між собою. Електрозварка 1/2 0,2
145 Просвердлити отвори в прокладках і у фундаменті через отвори в лапах підшипника Пневмодриль, свердла 2/3
1/5 3
150 Встановити болти закрутити і законсервувати гайки 2/3
1/5 1,3
155 Відвернути гайки і зняти кришки підшипника, видалити прокладку з картону Набір ключів 1/2, 2/3 0,6
160 Встановити і закріпити кришки підшипника. Набір ключів 2/3 1
165 Здати монтаж підшипників ОТК
170 Закриття монтажних актів і посвідчень
175 Підготувати механізм до здачі ОТК, перевірити комплектність згідно кресленням і вимогам
180 Пред'явити ОТК
185 Пред'явити монтаж валопроводу в об'ємі посвідчення представнику КПА або Регістра

10.2. Ремонт гребного валу.

В найважчих умовах роботи знаходиться гребний вал, знос і пошкодження якого несумірний із зносом упорного і проміжного валу.
Знос і пошкодження валу полягають в стиранні рубашок, поява задирів і тріщин, деформації отворів для фланцевих болтів, корозії, ослабленні посадок рубашок, згинанні.
Еліптичність вироблення рубашок допускається не більше 0,5% від діаметра. Нерівномірність вироблення рубашок по довжині не повинна перевищувати 3 мм
Рубашки виготовляють з маловуглецевої сталі з нанесенням на поверхню захисного шару з неіржавіючої сталі.
Залежно від пресового і гибочного устаткування цеху заводу заготівку рубашок роблять з штампованих напівциліндрових половин, зварюваних подовжніми швами, або цільного листа шляхом вальцювання на гибочних вальцях. В цьому випадку буде один подовжній шов. Заготівки, як по внутрішньому, так і по зовнішньому діаметру мають припуск не більше 4 мм на сторону. Припуск з торцевих сторін 10-15 мм
Довжина заготівок залежать від довжини гребного валу і знаходиться в межах 600-1200 мм Заготівки штампують або вальцюють в гарячому стані з нагрівом 900-1000 оС.
Товщина заготівок рубашок залежить від товщини рубашки в остаточно обробленому вигляді, яка підраховується по формулі, що рекомендується Правилами Регістра.

t=

де: d- діаметр гребного валу, мм
235 і 32 – постійні величини, отримані практикою.
Кінцеві заготівки рубашок, тобто рубашки у фланця валу і у конуса, мають збільшений технологічний припуск порядку 100 мм Він робиться з метою більш щільної посадки рубашок на кінцях валу, а так само для стабілізації процесу наплавлення неіржавіючого шару і вибору зварювального режиму.
Після перевірки зварювальних швів, заготівки рубашок піддають механічній обробці. Внутрішній діаметр розраховують до розмірів, передбачених кресленнями з урахуванням гарячої посадки. Торці заготівок, за винятком двох кратних, обробляють під зварку. Величину С визначають по формулі:

С= мм;

Заготівки маркірують, по цій маркіровці насаджують на гребний вал.
Перед наладкою рубашки нагрівають до температури 350-400 оС кільцевими газовими пальниками або електричними нагрівальними елементами. Температуру контролюють термопарою або в крайньому випадку термоолівцями. Після нагріву штихмасом перевіряють внутрішній діаметр з обох боків.
Нагріту рубашку надягають на вал за допомогою хомутів. Вал встановлюють в горизонтальне положення на опорах. Кінець рубашки, призначений для стиковки з наступною рубашкою, охолоджують обдуванням повітря. Коли він щільно сів на вал
надягають наступну рубашку і т.д. Густину прилягання рубашок до валу визначають звичайним простукуванням.
Стики рубашок зварюють на токарному верстаті за допомогою автоматичної зварювальної головки під шаром флюсу, при повільному обертанні валу в центрах токарного верстата.
Число оборотів валу повинне бути в межах 0,2-1 об/хв.; для цього верстат обладнають установкою додаткового редуктора, що знижує число оборотів шпінделя верстата. Стики заварюють за декілька проходів.
Вал на верстаті вивіряють з точністю 0,01 мм по фланцевому приточуванню і кінцю під маточину гребного гвинта.
Після заварювання стінки зачищають урівень з основним тілом рубашки. Оскільки рубашка, підготовлена для нанесення антикорозійного покриття, не повинна мати забруднень, масла, фарби і жирових відкладень, то перед наплавленням рубашку рекомендується проточити, знявши перевірочну стружку.
Наплавлення поверхні сталевих рубашок, насаджених на гребний вал тонким захисним шаром неіржавіючої сталі, проводять з метою заміни бронзових рубашок. Наплавлення здійснюють автоматичною зваркою під шаром флюсу при обертанні валу 1 об/хв. напівавтоматом ПШ-5. після закінчення наплавлення вал обертають на верстаті на протязі 4-5 годин, щоб уникати його деформації із за власної ваги і нагріву.
Захисний антикорозійний шар наплавляється на поверхню сталевої рубашки валу наносять завтовшки 5-6 мм з урахуванням подальшої механічної обробки. Остаточна товщина шару складає 3-4 мм
При механічній обробці валу технологічний припуск відрізують, вирізуючи з боку конуса кільце шириною 70-80 мм для механічних випробувань.

 

11. Розробка програми випробувань

Заключним етапом будування суден є здавально-приймальні випробування. У процесі яких визначається придатність судна до експлуатації, експлуатаційні якості, технічні характеристики. Цим випробуванням передують різні перевірки на всьому протязі будування судна, що гарантують надійну роботу всіх елементів на випробуваннях і при експлуатації.
Перевірки включають випробування матеріалів, арматури, ємності, трубопроводів, стендові механізми і устаткування.
Розрізняють здавально-приймальні випробування головних і серійних суден серії. Здавально-приймальні випробування головного судна проводяться по більш розширеній програмі. Трудомісткість випробувань на 30÷50% вище, ніж для серійних суден. Обумовлено це остаточним коректуванням проекту.
Здавально-приймальні випробування серійних суден виконується для перевірки технічних характеристик і експлуатаційних якостей побудованого судна.
1. Відповідність їхнім документам специфікації і документів про зміну і доповнень внесених у процес будівлі.
2. Для перевірки надійності роботи устаткувань і пристроїв.
3. Передачі в ході випробувань судна замовникові.
Трудомісткість здавально-приймальних випробувань серійного судна складає 4÷7 % від трудомісткості будівлі судна, отже, для головного 5÷10%. Трудомісткість будівлі головного судна до 80 % вище, ніж серійного.
Здавально-приймальні випробування включають швартовні і ходові випробування. Швартовні проводяться на судні що знаходиться, на плаву пришвартованому до причальної стінки або пірса. Вони представляють сукупність налагоджувальних і режимних випробувань. Метою швартовних випробувань є перевірка якості монтажу устаткування, перевірка надійності дії і взаємодії устаткування яке випробують, а також остаточна перевірка в роботі (на режимних випробуваннях) устаткування, що не залежить від ходових умов і здач його замовникові.
Ходові випробування машин, механізмів здійснюється в ходових умовах їхньої нормальної експлуатації. На ходові випробування налагоджують і перевіряють надійність роботи головного двигуна і допоміжних комплексів механізмів і пристроїв, що за умовами своєї роботи не можуть бути випробувані остаточно на швартовних випробуваннях.
Тут також перевіряється економічність роботи установки, морехідні якості і технічні характеристики судна. За роботою технічних засобів, що остаточно перевірили на швартовних випробуваннях, здійснюється загальне спостереження. Під час ходових випробувань судно може бути остаточно передано замовникові.
Для найбільш складних суден ходові випробування підрозділяються на заводські ходові і здавально-гарантійні. Вони представляють сукупність налагоджувальних, режимних і часто прогресивних випробувань.
Заводські ходові випробування проводяться в ходових умовах з метою остаточного регулювання перевірки надійності технічних засобів, що не були здані на швартовних випробуваннях. Перевірки експлуатаційних якостей судна. Остаточної здачі замовникові технічних засобів, що не визначають основних технічних характеристик судна.
Здавально-гарантійні випробування є заключними, здійснюється з метою остаточної перевірки відповідності проектові основних технічних характеристик побудованого судна й остаточної передачі його замовникові.


11.1. Загальні вказівки

11.1.1. Дійсна методика складена по програмі №…для проведення іспитів головного двигуна 7S60MC.

11.1.2. Обслуговування головного двигуна під час іспитів повинне здійснюватися відповідно до інструкцій по обслуговуванню двигуна і засобів автоматизації.

11.1.3. До початку ходових іспитів головний двигун повинен бути обкачаний по програмі складеної фірмою виробником.

11.1.4. Виміри при іспитах здійснюються штатними і позаштатними контрольно-вимірювальними приладами.

11.1.5. До пред'явлення головного двигуна Регістрові України і Спостереженню ММФ здійснюється випробування головного двигуна в обсязі даної методики в присутності представника ОТК тривалістю необхідної для висновку про працездатність.

11.1.6. Результатом випробувань головного двигуна в обсязі даної методики є закриття посвідчень про приймання головного двигуна на швартовних і ходових іспитах (посвідчення №…)...

11.1.7.Зазначені за порядковими номерами пунктів методики номера в дужках відповідає пунктам програми №…

11.1.8. Безпека проведення іспитів двигуна забезпечується виконанням особами, зарахованими в здавальну команду, вимог викладених в інструкціях з експлуатації двигуна, що комплектує устаткування автоматизації.

11.1.9. Організація, порядок, умови і підготовка до проведення випробувань повинні відповідати ОСТ 5.0347-81 «Випробуванню приймально-здавальних суден цивільного призначення. Порядок проведення й основні положення».

11.1.10. У процесі випробувань необхідно вести облік виявлених дефектів і відмовлень:
- тривалість роботи до відмовлення;
- умови роботи при відмовленні;
- найменування вузла, що відмовив, (деталі) і його зав.№...;
- причини відмовлення, дефекту;
- ужиті заходи для усунення відмовлення;
- час, витрачений на усунення відмовлення.

 

 

 


11.2.Технічна документація

Необхідна документація для проведення ходових іспитів представлена в табл. 11.1.

Перелік технічної документації
Таблиця 11.1.
Найменування Номер документу
2.1 Специфікація /виконавча/
2.2.Технічний опис і інструкція з експлуатації дизеля 7S60MC
2.3.Система підігріву рідин.
Опис і інструкція з обслуговування.

2.4.Система стиснутого повітря.
Опис і інструкція з обслуговування.
2.5.Система паливна.
Опис і інструкція з обслуговування.
2.6.Система масляна.
Опис і інструкція з обслуговування.
2.7.Система охолодження.
Опис і інструкція з обслуговування.
2.8.Система масляна. Трубопровід змащення й охолодження підшипників дейдвудного пристрою. Опис і інструкція.
2.9.Валоповоротний пристрій.
Опис і інструкція.
2.10.Валопровід. Формуляр.
2.11.Електропривод суднових механізмів і пристроїв. Опис і інструкція з обслуговування.
2.12.Валопровід. Технічний опис і інструкція з експлуатації.
2.13. Програма іспитів.
2.14. Збірник вахтових інструкцій механізмів у МКВ.
2.15.Технічні умови на судновий дизель
2.16. Технічні формуляри або паспорта механізмів, заповнені на момент іспитів.
2.17.Аналіз палива й масла, прийнятих для здійснення випробувань.
2.18. Перелік контрольованих параметрів і настроювання приладів автоматики ЭУ.
2.19. Схема електрична загальна.
2.20. Таблиця червоних рис манометрів ЭУ.
2.21. Технічний опис, формуляри або паспорта, заповнені на момент іспитів, прилади і датчики, що поставляються комплексно з головним двигуном.


11.3. Характеристики головного двигуна

Характеристики головного двигуна приведені в табл. 11.2.

Характеристики головного двигуна
Таблиця 11.2.
Марка двигуна 7S60MC
Напрямок обертання праве
Номінальна потужність 14280 кВт
Номінальна частота обертання 105 об/хв
Суха маса 648 т

11.4. Контрольно-вимірювальні прилади

Для проведення контролю параметрів головного двигуна й обслуговуючих його механізмів на судні використовують контрольно-вимірювальні прилади (див. табл. 11.3.).

Перелік контрольно-вимірювальних приладів
Таблиця 11.3.
Найменування Кількість Межі шкали Кл.точ- ності ТУ або ДСТ
3.1. Мегаомметр 500 В 1 0-100 МОм ТУ-04-2131-78
3.2. Мегаомметр 100 В 1 0-20 МОм
3.3. Амперметр перемінного струму 1 0-10а ТУ-25-04-019-66
3.4.Грузопоршневий манометр
МП-60 1 0-60 кгс/см2 ДСТ 8291-69
3.5. Контрольний манометр 0-2,5 кгс/см2 ТУ03-547-66
3.6. Контрольний манометр 0-10 кгс/см2 -//-
3.7. Контрольний манометр 0-40 кгс/м2 ТУ03-547-66
3.8. Амперметр перемінного струму 1 0-30а
3.9. Вольтметр перемінного струму 1 0-450у ТУ-25-04-019-66
3.10. Годинник 1
3.11. Секундомір 1 ДСТ5072-72
3.12. Термобаня БПЭ-25 1 0-1000С ВІН9-780-67
3.13. Прилад комбінований Ц4312 1 ТУ25-04-3300-77
3.14. Манометр типу МО, 10
кгс/см2, клас точності 0,4 0...10 ТУ25-07-996-71

 


11.5. Ходові випробування ГЕУ.

Ходові випробування ГЕУ передбачають перевірку роботи дизеля на сортах палива передбачених проектною документацією, а також реверсування дизеля з усіх посад керування.
Реверсивні іспити установки варто сполучати з перевіркою маневрених якостей судна при виконанні маневрів: «Найменший хід уперед - найменший хід назад»; «Малий хід уперед - малий хід назад»; «Середній хід уперед - середній хід назад»; «Повний хід уперед – повний хід назад».
Дизельні установки, навантаження яких змінюються по гвинтовій характеристиці, випробують на режимах , зазначених у таблиці 11.4, а установки, що працюють по навантажувальній характеристиці, - таблиці 11.5 . У плині всього періоду ходових випробувань перевіряють комплексну роботу системи ЦАК по визначенню параметрів ГЕУ з додатковим контролем їхніми штатними приладами, установленими на механізмах.

Режими ходових випробувань дизельних установок, працюючих по гвинтовій характеристиці.
Таблиця 11.4.
Номер
режиму Частота обертання, %,
від номінальної Тривалість іспитів, год.,
при потужності дизеля, кВт
до 150 151-750 751-4000 4001-7000 понад
7000
1 63 0,50 0,50 0,50 0,50 0,50
2 80 0,50 0,50 1,00 1,00 1,00
3 91 0,50 1,00 1,00 1,00 1,00
4 100 2,00 4,00 6,00 7,00 8,00
5 103 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00
6 Задній хід 0,50 1,00 1,00 1,00 1,00
7 Мінімально стійка 0,25 0,25 0,50 0,50 0,50
Примітка. Тривалість випробувань дизельних установок головних суден на режимі 4 повинна бути збільшена в два рази.

Ревізія і контрольні випробування (вихід) здійснюються після завершення ходових випробувань ГЕУ. Під час ревізії роблять контрольне розкриття механізмів, пристроїв і систем. Для виявлення дефектних вузлів і деталей у процесі іспитів і контрольного розкриття використовують засобу технічної діагностики. Після усунення зауважень і дефектів проводять контрольні випробування (вихід) у двох режимах навантаження – повний передній і задній ходи.
Тривалість цих іспитів на першому режимі для дизельних установок від 151 до 4000 кВт – 2 год., на другому режимі для всіх потужностей дизелів – 0,25 год. При контрольних іспитах повинні бути підтверджені параметри, що вимірялися під час ходових випробувань.
Вимір параметрів ГЕУ. Під час іспитів ГЕУ вимірюють крутильні і подовжні коливання лінії вала, обертовий момент (на головних судах), частоту обертання, потужність, тиск і розрядження, температури, витрата палива та масла .
Резонансні крутильні і подовжні коливання в системі «дизель - лінія вала - гребний гвинт» визначають у робочому діапазоні зміни частоти обертання за результатами торсіографування. Установлюють заборонну зону критичної частоти обертання гребного вала.
Обертовий момент, на гребному валові обчислюють, вимірюючи деформацію вала торсіометра або убудованим у дизель вимірником обертового моменту. У першому випадку вал повинний бути попередньо оттарірован на стенді підприємства-виготовлювача для визначення співвідношення між кутами скручування двох заздалегідь установлених перетинів вала з додатком до нього заданого скручующого моменту. Скручующій момент, Н•м,
Мкр=•Ес•Jp•ск,
де: Ес- модуль зрушення, Па;
Jp- полярний момент інерції вала, м4;
ск- кут скручування, що представляє собою відношення абсолютного кута скручування до довжини тарованої ділянки, рад/м.
Частоту обертання вала вимірюють при сталих теплових станах дизеля за допомогою тахометра, що підсумовує лічильника оборотів із секундоміром і електричним або механічним тахоскопом.
Потужність дизелів, що працюють на рушій, визначають за результатами виміру на валу обертового моменту і частоти обертання. Припустимо знаходити потужність по середньому індикаторному тиску, частоті обертання вала і механічному ККД або іншим непрямим методом за рекомендацією підприємства-виготовлювача.

 

 

 

 

 

 

 

 


Виміри параметрів двигуна
Таблиця11.5.

п/п Найменування параметра Одиниці
вимірів Двигун
Навантаження %
25 50 75 100 100 100 110
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
1. Час виміру година
2. Зовнішнє повітря
-температура 0С
-тиск мм рт. ст.
-вологість %
3. Потужність л.с.
4. Число оборотів об/хв
5. Годинна витрата палива кг/год.
Питома витрата палива г/м.с.год.
Положення паливної рейки
циліндр 1 мм
циліндр 2 мм
циліндр 3 мм
циліндр 4 мм
циліндр 5 мм
циліндр 6 мм
циліндр 7 мм
8. Масло
- тиск на змащення двигуна кгс/см2
- тиск на змащення коромисел кгс/см2
- температура за двигуном 0С
- температура до двигуна 0С
9. Паливо
- тиск перед двигуном кгс/см2
- в'язкість сСт
10. Прісна вода
- тиск перед двигуном кгс/див2
- тиск охолодження
форсунок кгс/див2
- температура до двигуна 0С
- температура за двигуном 0С
- температура перед
форсунками 0С
- температура кришки циліндра 1 0С
- температура кришки циліндра 2 0С

Продовження табл.11.5.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

- температура кришки циліндра 3 0С
- температура кришки циліндра 4 0С
- температура кришки циліндра 5 0С
- температура кришки циліндра 6 0С
- температура кришки циліндра 7 0С
11. Забортна вода
- тиск кгс/см2
- температура до
повітроохолоджувача 0С
- температура за
повітроохолоджувачем 0С
12. Продувне повітря
- тиск у ресівері кгс/см2
- температура в ресівері 0С
13. Стиснене повітря
- тиск у пусковому балоні кгс/см2
- тиск у системі керування двигуном кгс/см2
14. Вихлопні гази
- протитиск мм рт. ст.
- температура за
турбокомпресором 0С
- температура перед
турбокомпресором 0С
- температура циліндра 1 0С
- температура циліндра 2 0С
- температура циліндра 3 0С
- температура циліндра 4 0С
- температура циліндра 5 0С
- температура циліндра 6 0С
- температура циліндра 7 0С
15. Тиск згоряння
циліндр 1 кгс/см2
циліндр 2 кгс/см2
циліндр 3 кгс/см2
циліндр 4 кгс/см2
циліндр 5 кгс/см2


Продовження табл.11.5.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
циліндр 6 кгс/см2
циліндр 7 кгс/см2
16. Число оборотів турбоповітродувки об/хв
17. Температура масла на турбокомпресорі 0С
18. Тиск масла на турбокомпресорі кгс/см2

 

 

 

12. Зіставлення альтернативних СЕУ.
12.1. Аналіз технічної експлуатації судна і його СЕУ
Аналіз спрямований на підвищення ефективності і вантажомісткості транспортного судна, скорочення витрат, поліпшення технічного обслуговування і ремонту.
Тимчасові характеристики експлуатації
Стосовно до суден, як до складних технічних об'єктів використовують поняття «життєвий цикл», яке включає в себе дві великі стадії.
Стадія будівлі судна починається з розробки експлуатаційно-технічних вимог по кожному типу судна і технічного завдання на проектування. У ту ж стадію входять розробка і будівля судна, що містить у собі закладку судна, здачу судна під електромонтаж, спуск і випробування судна, оцінки заводу (швартовні випробування), ревізію і завершується здавально-приймальними випробуваннями з підписанням здавально-приймального акту.
За даними заводу нам відомі основні дати етапів будування судна. По цим даним можна побудувати графік будування судна.
Розрахунок експлуатаційно-ремонтного циклу. Стадія експлуатації починається з моменту підписання комісією акта прийому судна, що підтверджує його готовність до використання по призначенню, технічне обслуговування і ремонт. На стадії експлуатації реалізуються, підтримуються і відновлюються закладені в проекті техніко-експлуатаційні характеристики і властивості судна. Отже, для визначення ремонтів, докових і заводських, а також безпосередньої експлуатації судна, побудуємо його експлуатаційно-ремонтний цикл (Рис. 12.1.).

12.2. Порівняння швидкостей руху судна з альтернативними СЕУ.
Швидкість серійного судна при потужності головного двигуна, що дорівнює 10590 кВт складає 14,7 вуз. В процесі експлуатації, у зв’язку з обростанням корпусу судна у підводній частині, з часом швидкість ходу зменшується:

- Через 5 місяців на 0,5 вуз.
- Через 10 місяців на 1 вуз.
- Через 15 місяців на 2 вуз.

Швидкість спроектованого судна з серійним гвинтом при потужності кВт дорівнює 13,4 вуз. при представницьких умовах експлуатації і 15,5 вуз. на здавально-приймальних випробуваннях. Якщо встановити на серійне судно підкручу вальний пристрій то він дасть приріст швидкості при наступних приростах ККД (Рис. 12.2).
Для побудови цього графіка необхідні данні було взято з навантажувальної діаграми двигуна 7S60MC, яка міститься в 4 розділі даного диплому.

Δηпп,% 5 8 10
Δυ, вуз. 0,3 0,55 0,85

Рис. 12.2. Приріст швидкості при вище приведених приростах ККД, які дає підкручувальний пристрій при представницьких умовах експлуатації.

12.3. Розрахунок витрат палива базової та альтернативних СЕУ за рейс.
Рейсова лінія судна залишається без зміни тобто така ж, як і у судна прототипу. В якості прикладу приймаємо рейс з транспортним перевезенням нафти та нафтопродуктів, Новоросійськ –Марсель –Новоросійськ (Рис.12.3.). Довжина цієї лінії складає 7200 миль, з них 426 миль приходиться на прохід в вузькостях. Режим ходу судна на всій довжині лінії різні, та коливаються від малого ходу до середнього та повного.Основні показники СЕУ на рейсовій лінії приведені в таблиці 12.1.

Рис.12.3. Рейсова лінія Новоросійськ –Марсель –Новоросійськ.

 

Основні показники СЕУ на рейсовій лінії.
Таблиця 12.1.
Серійне судно
Потужність, кВт Ступінь навантаження. Відстань, милі. Час ходу, години Швидкість, вузли Питома витрата палива, кг/(кВт•год)
13200



11880 0,9 6818 516,6 13,2 0,1650
9900 0,75 324 26,8 12,1 0,1655
7920 0,6 40 3,9 10,4 0,1670
5280 0,4 18 2,8 6,5 0,170
Спроектоване судно з серійним гвинтом
13500



12150 0,9 6818 505 13,5 0,1690
10125 0,75 324 25,9 12,5 0,1663
8100 0,6 40 3,7 10,8 0,1668
5400 0,4 18 2,6 6,8 0,1715
Спроектоване судно з гвинтом з підкручувальним пристроєм
13500



12150 0,9 6818 473,5 14,4 0,1690
10125 0,75 324 24,2 13,4 0,1663
8100 0,6 40 3,4 11,7 0,1668
5400 0,4 18 2,4 7,65 0,1715
Витрата важкого палива ГД за рейс.

де: 0,95-коеф. який враховує частку важкого палива;
bе- питома витрата палива за рейс;
Ne-потужність на режимі;
тривалість роботи на режимі;

Витрата важкого палива ГД за рейс:
Серійне судно . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1011,01 т

Спроектоване судно з серійним гвинтом . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1033,6 т

Спроектоване судно з гвинтом з підкручувальним пристроєм . . . . . . . . . . 968,83 т

Отже з проведених розрахунків ми бачимо, що спроектоване судно з гвинтом з підкручувальним пристроєм потребує на 46,6 години менше ніж серійне судно і на 33,7 години менше ніж спроектоване судно з серійним гвинтом для здійснення рейсу. Це виливається в економію палива за рейс по відношенню до спроектованого судна 42.18 т і по відношенню до спроектованог судна з серійним гвинтом 64.77т.

12.4. Порівняння деталей та обладнання базової та альтернативних СЕУ.
В таблиці 12.2. наведені деталі, вузли та механізми, які змінились по відношенню до базової СЕУ та зміни у її показниках.
Порівняння базової та альтернативних СЕУ.
Таблиця 12.2.

п/п Найменування Серійне судно Спроектоване судно з серійним гвинтом Спроектоване судно з гвинтом з підкручувальним пристроєм
Головний двигун МОД МОД МОД
марка 7L60MC 7S60MC 7S60MC
діаметр циліндру, мм 600 600 600
хід поршня, мм 19540 2292 2292
частота обертання, хв.-1 123 105 105
потужність, кВт 13440 14280 14280
середній ефективний тиск, бар 17,0 18,0 18,0
витрата палива, г/кВт•год 171 171 171
витрата масла
циркуляційного, кг/(цил.•24год.) 6 7 7
циліндрового, г/(кВт•год) 1,1 1,1 1,1

Рушій ГФК ГФК ГФК
діаметр, м 6,5 7,2 7,2
крок, м 4,277 5,325 5,325
крокове відношення 0,713 0,74 0,74
дискове відношення 0,75 0,7 0,7
кількість лопатей 4 4 4
напрям обертання праве праве праве
площина спрямленої поверхні м2 23,2 28,5 28,5
ККД 0,47 0,49 0,54–0,6
наявність пристрою для підвищення ККД – – підкручувальний пристрій (ПП)
зменшення витрати палива за рейс за рахунок ПП, т – – 64.77
(відносно спроектованого судна з серійним гвинтом)
окупаємість ПП – – 2–3 роки
приріст ККД за рахунок ПП – – 5–10 %
приріст швидкості за рахунок ПП 0,3–0,85 вуз.

Валопровід
діаметр, мм
- проміжний 520 560 560
- гребний 650 700 700
ККД 0,98 0,98 0,98

 




Комментарий:

Дипломная работа хорошая!


Рекомендовать другу
50/50         Партнёрка
Отзывы