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/ч
Напор - 20м
Осушительный эжектор- водоструйный
Подача- 25м3/ч
Противопожарная система
Система водотушения
Пожарный насос- ЗК-6а
Подача- 30-45м3/ч
Напор- 45-30м
Система водоснабжения
Санитарный насос- 1ВС-0,9
Подача- 1-3,5м3/ч
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/ч
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/ч
Напор принимаем Н=21м- по рабочей характеристики насоса.
Выбираем центробежный самовсасывающий насос НЦС-3
Технические характеристики:
Подача, м3/ч- 8÷60 м3/ч
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/ч
Напор принимаем равным 20м. Н=20м.
Насос марки КМ 45/30
Подача- 45м3/ч
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-0,15с2/м3
??ш- суммарный коэффициент местных сопротивлений шланга; ??ш -0,62
dш- диаметр шланга; dш =0,051м.
Qпк=2,5дм3/с=9,1м3/ч
Минимально требуемая подача равна:min=3*Qпк=3*9,l=27,3м3/ч
Напор принимаем равным 50м.
Из [3] выбираем агрегат электронасосный центробежный консольный К 45/55 (3К-6У):
Подача- 45м3/ч
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/ч
По полученному значению из [11] табл. 12 выбираем станцию СППВ "Озон-0.1" со следующими показателями:
производительность- 0,1м3/ч
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/ч
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/ч
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/ч
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/ч
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/ч
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/ч
Напор принимаем равным 20м.
Из [11] в качестве фекального насоса выбираем эжектор водоструйный фекальный с показателями:
Подача- 15м3/ч
Высота нагнетания- 2÷4м
Высота всасывания- 2÷4м
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=kноб*РВ*?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.в*Сгр.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= P1нIII*Dpacч)/(2*i*?)=(13181*320)/(2*170*0,73)==16994,04H*мм
г) В конце третьего периода
MкIII =( P1кIII*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.-Ня/?=90,2-40/0,15=334,67с- уборка провисшего участка цепи ?3=Ня/?=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:
Ppmax=Мmax/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.=Тдв*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
Т2н=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
Больше работ по теме:
Предмет: Транспорт, грузоперевозки
Тип работы: Курсовая работа (т)
Новости образования
КОНТАКТНЫЙ EMAIL: [email protected]
Скачать реферат © 2017 | Пользовательское соглашение
ПРОФЕССИОНАЛЬНАЯ ПОМОЩЬ СТУДЕНТАМ