Проектирование и техническая эксплуатация судового вспомогательного энергетического оборудования

 















Проектирование и техническая эксплуатация судового вспомогательного энергетического оборудования

сухогрузный теплоход рулевой спасательный


Введение


Целью курсового проекта является закрепление теоретических знаний, приобретённых при изучение курсов «Гидравлика и гидравлические машины», «Судовое вспомогательное энергетическое оборудование», «Судовые вспомогательные механизмы, устройства и системы».

Курсовой проект состоит из двух частей. В первой части предусматривается определение параметров и подбор оборудования общесудовых систем, а также оборудования и механизмов судовых устройств. Вторая часть проекта включает в себя расчёт и проектирование брашпиля.



Общая характеристика судна-прототипа и его вспомогательных механизмов, систем и устройств


Тип судна - сухогрузный теплоход- площадка с деревянным тентом, МО и надстройкой в кормовой части. Проект № Р40.

Назначение судна - перевозка генеральных сыпучих и навалочных грузов, промышленного оборудования и грузов в контейнерах.

Класс Речного Регистра и район плавания- «О», река Лена до бухты Тикси.

Размеры судна габаритные:

длина- 68,42м; ширина- 14,4м.

Водоизмещение судна с грузом 800т и запасами-1159т.

Грузоподъёмность судна- 800т.

Скорость судна:

с полным грузом при осадке 1,55м- 19км/ч

порожнем- 20км/ч

Мест для экипажа- 9

Автономность- 20сут.

Главные двигатели:

Марка- 8NVD36

Количество- 2 (правой и левой модели)

Мощность- 294 кВт

Частота вращения- 500об/мин

Пуск воздухом давлением- 2,94Мпа

Дистанционное управление - механическое

Движители:

Гребной винт

Количество- 2

Диаметр- 1,2м

Число лопастей- 4

Электростанция:

Дизель- генератор- ДГА- 50-9

Дизель- 6412/14

Мощность- 58,8кВт

Генератор - МС94-4

Род тока - переменный

Дизель - генератор - ДГ-12/1-1

Дизель-24 10,5/13

Мощность- 14,7кВт

Генератор - МСА 72-4

Род тока - переменный

Общесудовые системы:

Балластно-осушительная система

Балластный отсек вместимостью- 328м3

Балластно-осушительный насос

Подача- 120м3

Напор - 20м

Осушительный эжектор- водоструйный

Подача- 25м3

Противопожарная система

Система водотушения

Пожарный насос- ЗК-6а

Подача- 30-45м3

Напор- 45-30м

Система водоснабжения

Санитарный насос- 1ВС-0,9

Подача- 1-3,5м3

Напор- 36-12м

Система отопления

Котёл- ВНИИСТО№14

Система вентиляции - естественная

Рулевое устройство

Руль балансирный

Количество- 2

Площадь- 2,88м2

Рулевая машина ручная с валиковым приводим.

Якорное устройство

Якорь Холла

Количество и масса якорей- 1*700; 1* 500кг

Калибр и длина цепей- 28*100(мм*м); 28*125(мм*м)

Брашпиль- электроручной, модель 2

Тяговое усилие на звёздочке- 60кН

Кормовой шпиль - ШЭР1, электроручной

Тяговое усилие на швартовном барабане-10кН

Спасательное устройство

Спасательная шлюпка «Казанка» с подвесным мотором

Шлюпбалка - поворотная

Лебёдка - ручная.


Оборудование и механизмы судовых устройств. Рулевое устройство


Выбор типа рулевого органа, их числа и расположения.

По [1], стр. 16 принимаем профилированные рули. Число рулей принимаем по числу гребных винтов- 2, расположенных по бортам за винтами.

Определение геометрических характеристик.

Суммарная площадь рулей ?FP



?FP =L*T/z = 65*1.55/29=3.47м2


где L- расчётная длина судна, м;

Т- максимальная осадка (max из Т и Тk), м;

А=29- коэффициент, зависящий от класса судна.


F1= ?FP/z =3,47/2=1,74м2


где z-число рулей.


Рис.


Высота руля «h» принимается в зависимости от класса судна.

У судов класса «О» руль должен быть полностью погружён в воду.

=Tk-h1-h2

2=0,05-0,25м принимаем h2=0,1м

т. к. нет дифферента

1=0,125h=Tk-0,125h-h2=Tk-h2/l,125=1,55-0,1/1,125=1,29м


Рис.


Длина руля прямоугольной формы определяется из соотношения

=F1/h=l,74/l,29=l,35м


Относительное удлинение пера руля


?=h/b=l,29/1,35=0,956 0,5? ? ?3


Принимаем профиль NACA, рекомендуемый для рулей установленных за винтами. Принимаем балансирный руль.

Определяем длину балансирной части руля b0


Рис.


b0= b*k= l,35*0.2=0,27


где k= 0,15-0,25- коэффициент компенсации, принимаем k=0,2


Рис.


b0=0,3b=0,3*1,35=0,405м х=0,18b=0,18*1,35=0,243м


Исходные данные для гидродинамического расчета на компьютере и результаты расчета. (на стр. 8)


Выбор рулевой машины


Для выбора рулевой машины увеличиваем Мmax на 15% для учёта потерь на трение в опоре баллера.


М=7429* 1,15=8,54кНм


По [22] выбираем электрогидравлическую плунжерную двух рулевую машину Р08.

Характеристики рулевой машины Р08.

Номинальный крутящий момент на баллере руля, развиваемый рулевой машиной при работе:

а) основного насосного агрегата (?=±35°)- 24,5кНм

б) аварийного ручного насоса (?=±35°)- 6,4кНм

Наибольший рабочий угол поворота руля а от среднего положения на каждый борт-35+1°

Длительность перекладки руля:

а) с 35° одного борта на 30° другого борта на полном переднем ходу при работе основного насоса, не более 28сек;

б) с 20° одного борта на 20° другого борта при половинной скорости полного переднего хода, не менее 7 узлов - не более 60сек.

Установленная мощность электродвигателя- 2,2 кВт


Подруливающее устройство


Подруливающее устройство относится к средствам активного управления судами, они способны создавать боковую силу на судне, ход которого отсутствует. В соответствии с Правилами РРР [4], ч. 3, п. 2.6., подруливающее устройство рекомендуется устанавливать на судах, у которых площадь боковой проекции на ДП превышает 800м, при этом для грузовых судов учитывается так же площадь палубного груза.

Fб.п.=65*2+8*6=178м2<800м2 - поэтому подруливающее устройство отсутствует.


Якорно-швартовное устройство


Для надёжного закрепления судов и плавучих установок в различных условиях эксплуатации используются якорно-швартовные устройства.

Якорные устройства

Выбор якоря, цепи, стопоров и якорных механизмов (для носового и кормового якорных устройств). Выбор производим в соответствии с Правилами РРР [4].

Число и массу носовых якорей, длину якорных цепей определяем в зависимости от характеристики снабжения:


Nc=L(B+H)+k?lh,


где k- коэффициент т.к. длина надстроек и рубок меньше четверти длины судна, поэтому коэффициент "k" не учитывается.

c=65*(14+2)=1040m2


По [4], табл. 3.31-2 для судов класса "О" принимаем при характеристике снабжения 1000м2:

Число якорей- 2

Суммарная масса якорей- 1000кг (два якоря по 500кг)

Суммарная длина цепей- 200м

По [1] выбираем:

Два якоря Холла ГОСТ 761-74 по m=500кг, исполнение К, обозначение 211-02.163.

Принимаем две носовые цепи по 100м.

По [1], табл. 3.3.1-2, стр. 174 принимаем при m=500кг:

цепь с распорками при категории прочности 1-26; 2-22

По [4] выбираем две цепи якорные сварные с распорками ГОСТ 228-79, исполнение 1, калибр 26, длина 100м, m=1 427кг.

Т.к. характеристика снабжения более 1000м2, то масса кормового якоря должна составлять не менее четверти суммарной массы носовых якорей


m=0,25*1000=250кг.


По [1] выбираем якорь Холла ГОСТ 761-74, исполнение П, m=250кг, обозначение 21-01.123.

Длина кормовой цепи L=75м, цепь с распорками калибра 1-16.

По [1] выбираем цепь: исполнение 7, ГОСТ 228-79, калибр-16, длина 75м, m=406кг.

Согласно [4] мощность привода якорного механизма должна обеспечивать подтягивание судна к якорю, отрыв и подъём любого из якорей со скоростью не менее 0,12м/с при номинальном тяговом усилие на звёздочке, равным: F=22,6md2, где m- коэффициент прочности; m=1- для цепей с распорками;калибр цепи, мм.

Для шпиля:

=22,6*1*162=5785,6H


По [2] выбираем шпиль с электроприводом ЯШ1РД, калибр 16; тяговое усилие- 5,94кН скорость выбирания якорной цепи- 0,23м/с скорость выбирания швартовного каната- 0,19м/с

Наибольшие размеры швартовного каната:

диаметр стального по ГОСТ 3083-80- 11,5 см

Тип электродвигателя МАП 122-4/8

мощность- 2,2/1,5кВт

срок службы- 25 лет

Масса: с дистанционной отдачей якоря- 560кг;

без дистанционной отдачи якоря- 545кг.

Для шпиля выбираем стопор:

Тип II, калибр 16, обозначение 211-03.628, масса 34кг.

Швартовные устройства

По [6] разрывное усилие стального швартовного каната для судов с характеристикой снабжения более 1000м2:

p-171+3,92*10-2(Nc-1000)=171+3,92*10-2*(1040-1000)=172,6кH.


По ГОСТ 30.055-93 выбираем пеньковый канат тросовой свивки.

длина окружности- 175 мм

диаметр- 56мм

линейная плотность- 2,370 ктскс (г/пог.м)

разрывная нагрузка каната в целом- 173кН (гр Б)

По [8] выбираем:

кнехт, ГОСТ 11265-73, тип IA- крестовый литой чугунный, длина окружности-200мм

диаметр тумбы-220мм, L=920мм, В=260мм, Н=490мм

Вьюшку стальную для буксирного швартовного каната, ОСТ 5.2109-74, тип II-безприводное с ленточным тормозом, правые, длина наматываемого каната-50м, масса 110кг.

Стопор выбираем по [8], табл. 8.6. (для швартовных канатов):

при L=175мм; В=322мм; Н=384мм; D=41,0мм, масса m=61кг.

Якорные механизмы являются швартовными.


Спасательные устройства


Спасательные устройства представляют собой комплекс спасательных средств, грузоподъёмных механизмов, а также конструкции для хранения по походному спасательных средств на судне. Снабжения судов коллективными и индивидуальными спасательными средствами должно производиться в соответствии с выбираем для судна класса "О" при L>30м- количество людей, обеспечиваемых коллективными спасательными средствами: шлюпками-100%, плотами-0, приборами-0.

Судно должно быть обеспечено спасательными жилетами исходя из обеспечения 100% людей, находящихся на борту для грузовых судов длиной L>30m- количество спасательных кругов- 4шт, из них самозажигающимся буйком- 1шт, с спасательным линем-1шт.

Выбираем гравитационную двухшарнирную шлюпбалку и шлюпочную лебёдку со следующими характеристиками:

Тип шлюпки- СШП-10.

Тип шлюпбалки- ШБ2Ш2.

Грузоподъёмность балок- 2000кг.

Количество людей, допускаемых к посадке в шлюпку:

при спуске- 10чел

при заваливании- 2чел.

Тип лебёдки- ЛШ2

Диаметр лопаря- 11мм

Канатоёмкость барабана- 40м

Скорость подъёма шлюпки- 5÷10м/мин.


Буксирные устройства


На судах транспортного и технического флота буксирные устройства используются эпизодически при вынужденных буксировках этими судами других судов, или когда они должны сами перемещаться с помощью буксира, ледокола или другого типа.

По [5], ч.III, п. 5.2.3. длина буксирного каната для судов класса "О" должна быть не менее 100м.

Разрывное усилие каната вычисляем в соответствии с требованиями пл.5,2.1 и 5.2.2:

Расчётная тяга на гаке:

=0,16Nc=0,16*588=94,08кН


где Nc- суммарная мощность главных двигателей, кВт.

Разрывное усилие каната в целом должно быть не менее:


Fo=кF=5*94,08=470,4кH


где к- коэффициент запаса прочности, к=5.

В стальных канатах применяемых в качестве буксирных, должно быть не менее 144 проволок и 7 органических сердечников.

По ГОСТ 3083-80 выбираем канат двойной свивки: D=38мм, разрывное усилие- 490,5кН, маркир.гр- 1372МПа(140кгс/мм2)

По справочнику [5] табл. 8.2. для диаметра стальных канатов d=1800мм; В=676мм, Н=1105мм, масса m=950кг.

Выбираем переносной держатель буксирного каната:

Предельная нагрузка Т=650кН.

Диаметр стального каната dк=(32÷41)мм.

Размеры: L=565мм, В=300мм, Н=360мм, h=143мм, b1=150мм, d=55мм, масса держателя m=60,0кг.

Для хранения буксирного каната выбираем банкет.


Оборудование и механизмы общесудовых и специальных систем. Осушительная система


В соответствии с требованиями правил [4] на каждом самоходном судне с главными двигателями общей мощностью 220 кВт и более должно быть не менее двух осушительных насосов с механическим приводом, из которых один должен быть стационарным и включён в осушительную систему.

Осушительные насосы должны быть самовсасывающего типа. Могут быть использованы поршневые, вихревые насосы, эжекторы.

Для определения технических показателей осушительного насоса необходимо найти внутренний диаметр осушительной магистрали, по формуле:



где L, В, Н- главные размерения судна, м;



Округляем до стандартного значения D1=80 мм.

Подача осушительного насоса, м3/ч, определяется по формуле:

=2826*D12*V,


где V- скорость движения воды в магистрали, принимаем равной 2 м/с;1- диаметр магистрали, округлённый до стандартного значения, м;

=2826*0,082*3=54,2м3


По [3] выбирается центробежный самовсасывающий насос НЦС-3 ТУ 24-3-487-76.

Технические характеристики:

Подача, м3/ч- 8÷60 м3/ч (2,2-17л/с)

Напор, м- 21,7÷4,Зм

Вакууметрическая высота всасывания- 8÷6,5м

Мощность на валу- 2,4÷3,8 кВт

Частота вращения- 2880об/мин

Электродвигатель- 4A100S2

Мощность- 4кВт

Частота вращения- 3000об/мин=220B или 380В

Масса- 150кг

Срок службы- 5лет

Для осушения машинного отделения необходимо установить отдельный насос.

Определим внутренний диаметр осушительной магистрали, мм:



где L- длина машинного отделения , принимаем по судну прототипу, L= 8м В и Н- главные размерения судна, м;



Округляем до стандартного значения D=40мм

Подача осушительного насоса, м3/ч:

=2826*D12*V=2826*0,042*3=13,6м3


Напор принимаем Н=21м- по рабочей характеристики насоса.

Выбираем центробежный самовсасывающий насос НЦС-3

Технические характеристики:

Подача, м3/ч- 8÷60 м3

Напор, м- 21,7÷4,Зм

Вакууметрическая высота всасывания- 8÷6,5м

Мощность на валу- 2,4÷3,8кВт

Частота вращения- 2880мин-1

Электродвигатель- 4A100S2

Мощность- 4кВт=220B или 380В

Срок службы не менее 5лет

Масса- 150кг.

Для сбора подсланевых и других нефтесодержащих вод, все суда оборудуются цистернами. Эти воды затем передаются на берег или в суда сборщики.

В соответствии с ОСТ 5.5064-83 при водоизмещении судна

=L*B*T*?=65*14*1,55*0,833=1174,9м3


тонн накопление этих вод оценивается в 0,8 м3/сут.

Вместимость цистерны равна:


Vцчс=0,8*5=4,0м3


Для переработки этих вод выбираем из [17] табл.11 установку ОНВ со следующими характеристиками:

Производительность- 0,2м3/сут.

Габаритные размеры: L=l500мм

В=860мм

Н=2250мм

Масса- 927кг

Мощность- 2кВт

Срок службы- 10лет


Балластная система


В качестве балластного насоса может быть использован насос общесудового назначения достаточной подачи, в том числе осушительный, пожарный или резервный насос охлаждающей воды. Подача балластного насоса определяется по вместимости наибольшей балластной цистерны.


Q=2826*DB2*V,


где V?2м/с- скорость движения воды в магистрали, м/с.B- внутренний диаметр балластной магистрали, округлённый

до стандартного значения.



где Vmax- вместимость наибольшей балластной цистерны, м3max принимаем равной 25% от полной вместимости балластных цистерн, которая составляет 15÷30% грузоподъёмности судна.


=2826*0,052*3=25,4м3


Напор принимаем равным 20м. Н=20м.

Насос марки КМ 45/30

Подача- 45м3

Напор- 20м

Частота вращения- 2900об/мин

Допустимый кавитационный запас- 4,5м

Мощность насоса- 3,4кВт


Противопожарные системы


Эти системы подразделяются на водяные, пенотушения, газотушения и объёмного химического тушения.

По правилам РРР, суда на которых устанавливаются источники энергии суммарной мощностью 110кВт и более, должны быть оборудованы системой водотушения с насосом, имеющим механический привод.

По табл. 3.1.5. [8] для судна длиной 65м.

Основной механический пожарный насос- 1

Покрывало для тушения пламени- 1

Пожарный инструмент- 1 комплект

Вёдра пожарные- 4

Основными элементами системы являются: пожарные насосы, магистральный трубопровод с ответвлениями, пожарные краны (рожки) и шланги (рукава) со стволами (брандспойтами). Внутренний диаметр пожарных рукавов- 51мм, длина пожарных рукавов: для открытых палуб- 20м; для палубных помещений-10м. Диаметр спрыска ручных стволов на открытых палубах судов грузоподъёмностью менее 1000т- 12мм. Диаметр магистральных трубопроводов и ответвлений от них должен быть таким, чтобы скорость воды не превышала 4м/с. В системах водяного пожаротушения по требованию Регистра давление у пожарных кранов должно быть не менее 0,25МПа, а подача насоса должна обеспечивать одновременную работу не менее трёх кранов. Расход через шланг с присоединённым шлангом и брандспойтом определяем из [3] по формуле:



где Рпк- избыточное давление жидкости у пожарного крана; Рпк-0,25*106 Па

?- плотность жидкости; ?=1000кг/м3

?- коэффициент расхода брандспойта; ?=1,0

dc- диаметр спрыска ствола брандспойта; dc=0,012мT- сопротивление трения шланга; из [3] табл. 1.1. для диаметра шланга

мм-0,15с23

??ш- суммарный коэффициент местных сопротивлений шланга; ??ш -0,62

dш- диаметр шланга; dш =0,051м.



Qпк=2,5дм3/с=9,1м3

Минимально требуемая подача равна:min=3*Qпк=3*9,l=27,3м3

Напор принимаем равным 50м.

Из [3] выбираем агрегат электронасосный центробежный консольный К 45/55 (3К-6У):

Подача- 45м3

Напор- 55м

Допускаемый кавитационный запас- 4,5м

Мощность- 10,7кВт

Частота вращения- 2900об/мин

Электродвигатель- 4A160S2

Мощность электродвигателя- 15кВт

Масса- 310кг

Так же на судне предусмотрена система пенотушения, противопожарная сигнализация и противопожарный инвентарь.



Система водоснабжения


Система водоснабжения включает в себя трубопроводы (системы) питьевой, мытьевой и забортной воды. Согласно [9] расчётная суточная величина расхода воды (питьевой и мытьевой) на одного человека q для грузовых судов грузоподъёмностью менее 1000т величина пасхода равна 150л/чел.сут. Для обработки и обеззараживания воды на судах в последние годы широкое применение получили СППВ с использованием озонирования. Производительность СППВ, м3/ч, считая, что она работает 20 часов в сутки, можно определить по формуле:

=m3*(q/20)*(A/103)


где m3- коэффициент запаса, m3=1,3- для грузовых судов

А- число членов экипажа, А=9 человек

=1,3*(150/20)*(9/103)=0,08775м3


По полученному значению из [11] табл. 12 выбираем станцию СППВ "Озон-0.1" со следующими показателями:

производительность- 0,1м3

габаритные размеры, мм; L*B*H 1270*535*2085

масса станции- 511кг

мощность- 0,2кВт

срок службы до капитального ремонта- 20лет

Вода для последующей обработки принимается из берегового водопровода или на условно чистых плёсах, определяемых санитарно-эпидемиологическими службами. Поэтому в составе системы должны быть запасные цистерны забортной воды.


Вместимость запасных цистерн, м3, можно определить по формуле:

=(q/20)*(A/103)*?


где ? - время нахождения судна на загрязнённом участке бассейна, ? =50 для грузовых судов.

=(150/20)*(9/103)*50=3,375м3


Подача насоса забортной воды:

=V/? =3,375/1,5=2,25м3


где ? - время заполнения запасных цистерн, когда судно проходит чистый плёс

Из [11] выбираем насос забортной воды ВКС 1/16А со следующими характеристиками:

Подача- 3,6м3

Напор- 16м

Допустимый кавитационный запас- 4м

Мощность насоса- 0,6кВт

Частота вращения-1450мин-1

Электродвигатель- 4АМХ80В4

Мощность- 1,5кВт

Масса- 62кг

Насос, перекачивающий воду из запасной цистерны через фильтр, эжектор-смеситель и контактную колонну в накопительную цистерну (цистерну для хранения питьевой воды), входит в состав озонаторной установки и не выбирается. Для расчёта насоса, подающего воду от накопительной цистерны к пневмоцистерне (гидрофору), следует определить вместимость накопительной цистерны. Она определяется с учётом того, что весь расчётный расход воды, который можно достичь при работе с СППВ в течении 20 часов, расходуется в пиковом режиме за два часа.

нц=2*Kн*(q/20)*(A/103)


где Кн- коэффициент часовой неравномерности водопотребления, Кн=5,8 для грузовых судов


Vнц=2*5,8*(150/20)*(9/103)=0,783м3


Подача насоса определяется из условия опорожнения цистерн за два часа:

=Vнц/?=0,783/2=0,39м3


Выбираем из [3] насос ВКС 1/16А, характеристики которой приведены выше.

Объём пневмоцистерны:

пц=Q*?


где ? - время одного наполнения пневмоцистерны, ? =0,16ч


Vпц=0,39*0,16=0,062м3


По вычисленному объёму из [11] выбираем пневмоцистерну тип I, Рраб?0,3МПа, со следующим показателями:

Объём- V=0,2м3

Габаритные размеры: L=950мм; Н=946мм; п=220мм; П1=196мм; l=85мм

Количество отверстий n=2

Масса М=165,7кг

Автономная система забортной воды, предназначена для обеспечения санузлов и прочих нужд, оборудуется насосом и пневмоцистерной. Удельный расход воды qpa6 в данной системе принимаем равной 60л/чел.сут. Подача насоса определяется исходя из максимального потребления воды за время ?=3ч в период пиковой нагрузки:


Qзаб=(qзаб*А)/(1000* ?)=(60*9)/(1000*3)=0,18м3


Выбираем из [11] насос ВКС 1/16А

Вместимость пневмоцистерны:

пц=Q*? =0,18*0,16=0,029м3


Выбираем такую же пневмоцистерну, как и в предыдущем случае.


Система сточная и фановая


Вместимость сборочных цистерн сточной системы:

сц=(q/20)*(A/103)*?


где ? - автономность плавания по срокам сдачи сточных вод, ? =5 суток=120ч


Vсц=(150/20)*(9/103)*120=8,1м3


Для очистки и обеззараживания сточных вод непосредственно на судне принимаем из [11], табл. 13 станцию очистку и обеззараживания сточных вод "Сток-10" со следующими техническими показателями:

Производительность- 0,5м3

Показатели обеззараживания сточной воды (не более):

БПК- 50мг/л

Взвешенные вещества- 50мг/л

Колииндекс- 1000

Мощность- 6

Масса-1500

Габаритные размеры, мм L*B*H 1970*960*2300

Срок службы- 15лет

Полезный объём цистерны фекальных стоков:


Vф=kф*qф*А*?/1000


где kф=1,1- коэффициент запаса

qф - расчётное количество фекальных стоков на 1 чел в сутки

qф =16 для судов 1 группы

? - максимальная продолжительность рейса между пунктами опорожнения цистерн, ?=5 суток


Vф=1,1*16*9*5/1000=0,792м3


Подача фекального насоса:


Q=Vф/?


где ? =1ч- время работы фекального насоса в сутки



Q=0,792/1=0,792м3


Напор принимаем равным 20м.

Из [11] в качестве фекального насоса выбираем эжектор водоструйный фекальный с показателями:

Подача- 15м3

Высота нагнетания- 2÷

Высота всасывания- 2÷

Срок службы до списания- 10лет

Масса- 17,8кг

Для мусора принимаем специальные мусорные баки.


Расчёт брашпиля


Для надёжного закрепления судов и плавучих установок в различных условиях эксплуатации используется якорно-швартовные устройства. На строящихся судах не всегда можно использовать механизмы, находящиеся в производстве. Это приводит к созданию новых механизмов.

Определяем усилие возникающее на звёздочке якорно-швартовного механизма.

Определяем внешнюю равнодействующую силу:


R=RB+RT+Rгp.в


где RB- равнодействующая сила ветра, приложенная к надводной части судна

RT- равнодействующая силы течения, приложенная к подводной части корпуса

Rгp.в- равнодействующая силы течения, приложенная к неподвижным гребным винтам.

Результирующая сила ветра:


RB=kнобВ*?н


где kноб =0,7- коэффициент обтекания надводной части корпуса, зависящей от конфигурации надстройки судна

РВ- давление ветра, РВ=(?В*?В2)/2=(1,2*122)/2=86,4Па

?H- площадь проекции надводной части судна на миделевое сечение


?H =BhH+?вihi=14*0,45+10*2,5+10*2,5+10*2,5=81,3м2


В- ширина судна

Нн- высота надводной части корпуса

вi, hi- ширина и высота отдельных надстроек


RB=0,7*86,4*81,3=4917H


Сила течения, действующая на подводную часть корпуса судна:


RT=?*(?*?T2/2)*?см


где ? =0,0035- коэффициент трения с учётом шероховатости подводной части судна

?=1000кг/м3- плотность

?т=5км/ч=1,39м/с- скорость течения воды

?см - площадь смоченной поверхности корпуса судна


?см=L(аТ+?вВ)=65*(1,36*1,55+0,833*1,24*14)=1076,98м2


где L, В, Т- соответственно длина, ширина, осадка судна

?- коэффициент полноты водоизмещения, ?=0,833 а=1,36, в=1,24- коэффициенты, зависящие от формы оконечностей и мидель-шпангоута в подводной части судна.

T=0,0035*(1000*1,42/2)*1076,98=3694H


Сила потока воды на гребные винты


Rгр.в=zгр.вгр.в*Dв2*?т2


где zгр.в - число гребных винтов

Сгр.в =250кг/м3- параметр, увеличивающийся с возрастанием дискового отношения

Dв - внешний диаметр гребных винтов


Rгр.в =2*250*l,22*l,42=1411,2H=4917+3694+1411,2=10022,2H


Масса единицы цепи:


mц?0,0213d2?0,0213*262?14,4кг/м


где d=26мм- калибр якорной цепи

Длина участка якорной цепи лежащей на дне 1ц=5m для судов класса "О". Длина провисшей части цепи:



где Ня=40м- глубина заложения якоря



Процесс снятия судна с якоря делят на три основных периода: уборке цепи, лежащей на дне; выбирания провисающего участка цепи с отрывом якоря от грунта; вертикальный подъём якоря и цепи. Для каждого из указанных периодов определяем усилие на звёздочке якорно-швартовного механизма.

Уборка лежащей на дне цепи:



Выбирание провисающего участка цепи:



Вертикальный подъём якоря и цепи:



Таблица. По калибру цепи определяем размеры звёздочки:

Калибр цепи, ммDн.о, ммDрасч., ммD, ммDг, ммDз, ммR, ммB, ммb, ммZ, ммZ1, мм?, градD1, мм2634032040537517898115457372405

Расстояние между осями звездочек брашпиля 800мм.

Ориентировочное передаточное число механизма с электроприводом i=170


Рис. 3. Профиль пятикулачковой звёздочки.

Определяем усилие в швартове


Ршв=1,572*?ш*d2


где ?ш =10Н/мм2 - условное напряжение, которое рекомендуется принимать в следующих пределах 9,81÷12,75Н/мм2калибр якорной цепи, мм


Ршв=1,572*10*262=10626,72


По таблице выбираем диаметр швартовного каната dшв=17мм


Таблица

Диаметр стального каната, ммDLAРасчётные диаметрыBКрутящего моментаСкорости канатаD1D217,030529017536532240

Рис. 4. Профиль швартовного барабана.


Определяем моменты на валу электродвигателя:

а) В период уборки лежащей на дне цепи


MI =(P1I*Dpaсч)/(2*i*?)


где Dрасч=320мм- расчётный диаметр тягового органапредельное число механизма i=170

?=0,73- общий КПД механизма


MI=(18666,47*320)/(2*170*0,73)=24066,2H*мм


б) Во второй период выбирания провисшей части цепи


MII =(Pmax*Dpacч)/(2*i*?)=(23717,47*320)/(2*170*0,73)=30578,53H*мм


в) В начале третьего периода подъёма якоря и цепи


MнIII= PIII*Dpacч)/(2*i*?)=(13181*320)/(2*170*0,73)==16994,04H*мм



г) В конце третьего периода


MкIII =( PIII*Dpacч)/(2*i*?)=(6125*320)/(2*170*0,73)=7896,86H*мм


д) При выполнении швартовных операций


Мшв=(Ршв*(Вшв+dшв))/(2*i*?)=(10626,7*(365+17))/(2*170*0,73)=16355,4Н*мм


где Dшв=365мм- диаметр швартовного барабанашв=17мм- диаметр швартовного каната

В качестве электродвигателей якорно-швартовного механизма по рекомендациям выбираем быстроходный двигатель смешанного возбуждения постоянного тока серии ДПМ.

Перегрузочная Характеристика этого класса электродвигателей позволяет развивать максимальный момент в двое больше номинального, достаточный для отрыва якоря от грунта. Так как в судовой сети судна находится переменный ток, то питание ДПМ осуществляется через выпрямитель. Номинальный момент электродвигатель:


Мном=МII/2=30578,53/2=15289,3Н*мм?15,ЗН*м


Мощность электродвигателя:

ном=Mном*nном/9550


где nном - номинальная частота вращения, мин-1

ном=(60*?)/(?*Dрасч)*i=(60*0,15)/(3,14*0,32)*170=1522мин-1


?=0,15м/с- скорость выбирания якорной цепи, регламентированная ПРРР

ном=15289,3* 1522/9550=2436,7Вт?2,4кВт


По значениям Nном и nном отнесённых к получасовому режиму выбираем быстроходный двигатель смешанного возбуждения ДПМ11 по [21].

Параметры ЭД ДПМ 11:

Габаритные размеры: L=660мм, h=315мм

Мощность N=3кВт

Ток I=18А

Частота вращения n=1610об/мин

Для расчёта средней скорости выбирания якорной цепи используем графический метод.

На участке ав от М0 до МII характеристика строится по уравнению:


0=0,12* МII=0,12*30,579?3,67H*M


Определяем продолжительность снятия судна с якоря:

?1=lц.л./?=5/0,l5=33,33с- уборка лежащей на дне цепи

?2=lц.л.я/?=90,2-40/0,15=334,67с- уборка провисшего участка цепи ?3я/?=40/0,15=266,67с- продолжительность подъёма якоря.

Общая продолжительность выбирания якоря:



?=?1+?2+?3=33,33+334,67+266,67=634,67с


Средняя скорость выбирания:


?ср=(lц1+lцп)/?=(5+90,2)/634,67=0,15м/с


Скорость выбирания швартова:


?шв=(?*D2*n)/i=(З,14*0,322*1570)/170=9,34м/мин=0,156м/с


где n=1570об/мин- частота вращения ЭД, соответствующая моменту Мшв и определяется из графика.

Рассчитываем ручной привод для брашпиля из [20].

Наибольшая нагрузка, приходящаяся на одного работающего у брашпиля с рукояточными приводами, составляет:


Ppmaxmax/rp*zp


где rp=0,35м- радиус рукояткиp=2- число работающих

Мmах- максимальный момент на ведущем валу брашпиля


Mmax=(Pmax*Dpacч)/(2*i*?)


где i=5- передаточное число ручного брашпиля


Рmах= P1II?23717,47Н

Мmах=(23717,47*0,32)/(2*5*0,73)=1039,67Н*м

Ррmах=1039,67/0,35*2=1485,24Н


Так как усилие на рукоятке Рmах=1485,24Н превышает допустимое в 160Н, то ручной привод не устанавливается. Ручной привод на брашпиле устанавливать не рекомендуется.

Частота вращения звёздочки брашпиля в передаточное число раз i=l70 должна быть меньше частоты вращения электродвигателя. Роль связующего звена в этой кинематической схеме играет редуктор, который уменьшает частоту вращения, увеличивает момент на грузовом валу.

Выбираем редуктор коническо-цилиндрический двухступенчатый КЦ1-200 с номинальным передаточным числом i=28 и главными размерениями:


А=200мм; Ач=375мм; L=900мм; Н=435мм; В=200мм; H1=225mm.


Так как передаточное число редуктора является ниже требуемого, то необходимо установить открытую передачу, которая бы обеспечивала условие:

м=Up*Uо.п.


где Uм- передаточное число якорно-швартовного механизма, Uм=170p=28- передаточное число редуктораo.п.- передаточное число открытой передачи.

о.п.=Uм/Up= 170/28=6,07


Из стандартного ряда передаточных чисел выбираем Uо.п.=6,3. В связи с чем корректируется передаточное число механизма Uм=6,3*28=176,4.

Найдём параметры открытой передачи:

nэд=nб=1610об/мин

где nэд- частота вращения электродвигателя


nб- частота вращения быстроходной ступени редуктора

т=nб/Up=1610/28=57,5об/мин


где nт - частота вращения тихоходной ступени редуктора


nо.п.=nгр.в.= nт /Uо.п.=57,5/6,3=9,127об/мин


где nо.п.- частота вращения открытой передачи.

Крутящий момент на двигателе м.б. определяем по формуле:


Тдв=9550*(Рдв/nдв)=9550*(3/1610)=17,795Н*м


Крутящий момент на открытой передаче:


То.п.дв*Uм*?м=17,795*176,4*0,85=2668,2Н*м


где ?м=0,85- КПД механизма.

Определим межосевое расстояние зубчатой передачи:



где kа=495- вспомогательный размерный коэффициент=6,3- передаточное число открытой передачи

Тo.п.=2668,2Н*м- крутящий момент на валу

kн?=1,3- коэффициент, учитывающий распределение нагрузки по ширине венца ?нр=466МПа ?вa=0,25



Из ряда стандартных межосевых расстояний выбираем аw=450мм

Определяем модуль зацепления:

=(0,01÷0,02)aw=4,5÷9


Принимаем m=6

Суммарное число зубьев передачи:


Zc=2*aw/6=2*450/6=150


Число зубьев шестерён:


zш=zc/U+l=150/6,3+1=21 зуб.


Число зубьев колеса:


zк=l50-21=129 зубьев.


Уточняем значение передаточного числа:

уточн= 129/21=6,143


Частота вращения открытой передачи:


nо.п.=nт/Uуточн=57,5/6,143=9,36об/мин


Действительная скорость выбирания якорной цепи:


?д=(nо.п.*?*D)/60=(9,36*3,14*0,32)/60=0,157м/с


Диаметры делительных окружностей:


d1=m1*z1=6*21=126MM2=m1*z2=6* 129=774мм


Диаметры впадин:


dr1=d1+2.5m1=126-2,5*6=l 11мм

dr2=d2+2.5m1=774-2,5*6=759мм


Диаметры вершин:


dа1=d1+2m1=126+2*6=138мм

da2=d2+2m1=774+2*6=786мм


Ширина колеса: B?=0,25*450=112мм

Ширина шестерни: Вф=112+5=117мм

Диаметр вала в месте посадки шестерни:



где Т- крутящий момент на выходе из редуктора


Т=Тдв*Uр*?=17,795*28*0,95=473,ЗН*м


где ?=0,95- КПД редуктора.

Из за ослабления шпоночным пазом диаметр увеличиваем на 8% d=53мм

Диаметр вала в месте посадки зубчатого колеса:



Из за ослабления увеличиваем на 8% d=95мм.

Для передачи вращающего момента с электродвигателя на редуктор служит устройство, называемое муфтой. Для соединения вала ЭД с быстроходным валом редуктора выбираем: МУВП 1-45 МН 2096-64.

По определённым габаритным размерам, размерам тяговых органов и электродвигателя выполняется чертёж общего вида якорно-швартовного механизма.


Рекомендации по технической эксплуатации якорного устройства


Согласно правилам [4] якорное устройство судна должно удовлетворять требованиям ПРРР и обеспечивать при любых условиях плавания быструю

отдачу и подъём якорей и надёжную стоянку на них судна, а якорное устройство в период эксплуатации судна должно быть всегда готово к действию. При осмотрах якорного устройства и технических уходах за ним необходимо особенно тщательно проверить наличие смазки на трущихся частях брашпилей и шпилей, а также уровень масла в редукторах, надёжность крепления якорей тормозом и стопорами, надёжность соединения коренных концов якорей цепей с устройствами для их отдачи, неисправность устройства для закрепления и отдачи коренного конца якорной цепи и самой якорной цепи, штыри соединительных звеньев.

Необходимо сладить за наличием и состоянием кожухов на якорно-швартовых механизмах и постоянно поддерживать их в исправности. Осмотр и обслуживание электрооборудования якорных устройств должны производиться в объёме и в сроки, предусмотренные графиком технических уходов, составленным в соответствие с действующими Правилами обслуживания электрооборудования и ухода за ними.

Запрещается выпускать судно в эксплуатацию при несоответствии якорного снабжения установленным нормам или неисправности якорного устройства, если:

а) якорные цепи не помещаются в цепных ящиках, концы цепей ненадёжно прикреплены к набору корпуса с помощью жвака-галса;

б) уменьшение диаметра цепей вследствие их износа превышает 20%;

в) обнаружение звеньев с выпавшими контрфорсами;

г) звенья, скобы и стопоры цепей, тормозы якорной машины имеют трещины или повреждения;

д) якорная цепь проскальзывает в звёздочке брашпиля, шпиля или в щеколде стопора;

е) неисправны смотры цепей, тормозное устройство брашпиля и шпиля, а также узлы дистанционной отдачи якоря;

ж) при отсутствии дистанционной отдачи якорной цепи не обеспечена возможность отдачи жвака-галса усилиями одного человека;

з) износ клюзов и стопоров препятствует нормальной работе устройства; и) ненадёжно действует дистанционная отдача якорей из рулевой рубки;

к) якорные цепи не подвергались испытанию и не имеют соответствующего свидетельства.


Заключение


В данном курсовом проекте было выбрано оборудование общесудовых систем, а также оборудование и механизмы судовых устройств. Произведен расчёт брашпиля.


Список использованных источников


1. Альбом ОРФ. Судовые устройства и дельные вещи.

. Альбом ОРФ. Палубные механизмы.

. Альбом ОРФ (компрессоры, насосы, эжекторы и вентиляторы).

. ПРРР т. 1. М. Маркин Нижинженеринг сервис. 1995г.-329с.

. ПРРР т.2. М. Маркин Нижинженеринг сервис. 1995г.- 395с.

. ПРРР т.З. М. Маркин Нижинженеринг сервис. 1995г.- 432с.

. Снабжение спасательными средствами. Расчёт, выбор и проектирование шлюпочных устройств. С.Г.Яковлев.

. Проектирование и техническая эксплуатация судового вспомогательного энергетического оборудования. Н.Н. Борисов, В.В. Королёв, Н.А. Пономарёв, С.Г. Яковлев. Н. Новгород. 1997г.

. Санитарные правила для речных судов Министерства здравоохранения СССР. Л. Транспорт. 1986г.-207с.

. Чиняев И.А. Судовые системы. М. Транспорт. 1984г.

. ПТМ 212-0140-85. Система бытового водоснабжения судов внутреннего плавания. Правила и нормы проектирования. Срок введения с 01.06.86.

. Правила безопасности труда на судах речного флота Минречфлота РСФСР. М. Транспорт. 1980

. Карюков В.А, Лукин Н.В. Гидравлические машины, вспомогательные механизмы и системы. Н.Н. ВГАВТ. 1994г.

. Башкиров В.Д. Атлас аэродинамических характеристик изолированных рулей. Горький. 1964г. Учебное пособие ГИИВТа.

. Справочник по серийным судам т.9.

. Альбом ОРФ. Котлы судовые, аппараты теплообменные, оборудование кондиционирования воздуха, пневмоцистерны, баллоны, фильтры, сепараторы.

. И. А. Тув. Судовые технические средства предотвращения загрязнений.

. Нукулаев С.М. Предотвращение загрязнений моря с судов. Учебное пособие для вузов. М. Транспорт. 1985г.

. Н.Г. Смирнов. ТУС. Учебник для речных училищ и техникумов. М. Транспорт. 1992г.

. Сизов Г.Н., Аристов Ю.Н, Лукин Н.В. Судовые насосы и вспомогательные механизмы. М. Транспорт. 1982г.

21. Судовые электроприводы. Справочник в двух томах. Судостроение. 1983.

. Анурьев В.И. «Справочник конструктора машиностроителя» т.3


Проектирование и техническая эксплуатация судового вспомогательного энергетического оборудования сухо

Больше работ по теме:

КОНТАКТНЫЙ EMAIL: [email protected]

Скачать реферат © 2017 | Пользовательское соглашение

Скачать      Реферат

ПРОФЕССИОНАЛЬНАЯ ПОМОЩЬ СТУДЕНТАМ