Проектирование и техническая эксплуатация судового вспомогательного энергетического оборудования

Федеральное агентство морского и речного транспорта

Федеральное государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Волжский государственный университет водного транспорта»

(ФБОУ ВПО «ВГУВТ»)

Кафедра эксплуатации судовых энергетических установок

Курсовой проект

«Проектирование и техническая эксплуатация судового вспомогательного энергетического оборудования»

Разработал: Тарабарин И.А.

Проверил: Яковлев С.Г.

Н.Новгород

Содержание

Введение

. Исходные данные

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

. Выбор оборудования и механизмов судовых устройств

.1 Изделия якорного устройства

.2 Изделия швартовного устройства

.3 Механизмы якорно - швартовные

.4 Спасательные средства

. Выбор оборудования общесудовых и специальных систем

.1 Осушительная система

.2 Балластная система

.3 Система пожаротушения

.4 Санитарная система

.5 Установка очистки нефтесодержащих вод

.6 Установка очистки сточных вод

.7 Судовое оборудование для сжигания мусора

. Расчет рулевого устройства

.1      Выбор подруливающего устройства

. Разработка насосов для пожарной системы

.1 Расчет рабочего колеса

.2 Расчет спирального корпуса насоса

. Рекомендации по технической эксплуатации насоса

Заключение

Список использованной литературы

Введение

Целью курсового проекта является закрепление теоретических знаний, приобретенных при изучении курсов “Гидравлика и гидравлические машины”, ˝ Судовое вспомогательное энергетическое оборудование ˝, ˝ Судовые вспомогательные механизмы, устройства и системы˝. В процессе работы над проектом получаем практические навыки выбора и расчета судового вспомогательного оборудования, обеспечивающего необходимые навигационные и эксплуатационные качества судна, прорабатывают вопросы технической эксплуатации СВЭО.

Курсовой проект состоит из двух частей. В первой части предусматривается определение необходимых параметров и подбор оборудования общесудовых систем, а также оборудования и механизмов судовых устройств.

В графической части раздела разрабатывается чертеж общего вида пожарного насоса.

судно якорный швартовый балластный

1.     
Исходные данные

Тип судна - сухогрузный теплоход

Класс РРР - ˝М˝

Автономность плавания - 13 суток.

Главные размерения корпуса:

длина (расчётная) - 140 м.

ширина (расчётная) -16,6 м.

высота борта - 5,5 м.

осадка кормой - 3,76 м.

Мощность и число главных двигателей - 2 × 970 кВт.

Частота вращения - 300 об/мин

Скорость хода - 20,5 км/ч.

Диаметр гребного вита - 1,78 м.

Коэффициент полноты водоизмещения - 0,843.

Лист задания на курсовой проект прилагается (приложение 1)

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

Проект судна прототипа - № 19610:

Сухогрузный теплоход

Класс Речного Регистра и район плавания: « КМ ».

Главные двигатели:

Марка 8NVDS 48A-3U

Количество 2

Номинальная мощность 970 кВт

Частота вращения 428 об/мин

Движители:

Тип винт фиксированного шага

Количество 2

Число лопастей 3

(Подробные характеристики судна - прототипа приведены в приложении 2)

.       
Выбор оборудования и механизмов судовых устройств

В этом разделе проекта выполняется выбор оборудования судовых устройств - якорно - швартовных, спасательных и т.д.

Для выбора оборудования следует ограничиться определением необходимых технических показателей, ориентируясь на исходные данные или оборудование судна - прототипа.

3.1    Изделия якорного устройства

Число и масса носовых якорей, длину якорных цепей определяем в зависимости от характеристик снабжения судна Nc, м2 :

 = L(B + H) + k,

где: L,B,H - длина, ширина, высота борта

k - коэффициент, k = 1

Nc = 140(16,6 +5,5) +1= 3095 м2

По Правилам Российского Речного Регистра выбираем якоря и якорные цепи:

Таблица 1.

Так как массы якорей Холла в диапазоне от 1000 до 2500 кг чередуются через 250 кг, невозможно оборудовать судно носовыми якорями одинаковой массы. Принимаем массу правого якоря 1750 кг (Якорь Холла П 1750 ГОСТ 761 - 74), левого - 1500 кг (Якорь Холла П 1500 ГОСТ 761 - 74).

Согласно Правилам Российского Речного Регистра, все самоходные суда с характеристикой снабжения 1000  и более должны быть оборудованы, помимо носового якорного устройства, кормовым якорным устройством, если:

¾      в район плавания этих судов входят многочисленные участки судового хода ширина которых не позволяет судну сделать оборот для постановки на носовые якоря против течения. Масса кормового якоря для таких судов должна составлять не менее 0,4 суммарной массы носовых якорей (п. 3.2.6.1).

Масса кормового якоря в нашем случае равняется:

Выбираем массу кормового якоря по стандарту. Выбираем якорь Холла массой 1500 кг («Якорь Холла П 1500 ГОСТ 761 - 74»).

Согласно пункту 3.2.9 Правил Российского Речного Регистра, «Если общая длина якорных цепей характеризуется нечетным числом смычек, то длину одной из цепей берут на одну смычку больше и при якорях с разной массой соединяют с якорем, масса которого больше». В нашем случае суммарную длину якорных цепей составляют 13 цепных смычек. 7 смычек устанавливаем на правый борт. Длина цепи правого якоря составляет 175 м; 6 смычки устанавливаем на левый борт и длина якорной цепи в этом случае составляет 150 м. Длина якорной цепи кормового якоря, согласно Правилам Российского Речного Регистра, должна быть не менее 75 % длины меньшей якорной цепи носовых якорей. В нашем случае длина якорной цепи кормового якоря равняется 125 м.

Калибр якорных цепей по Правилам Российского Речного Регистра выбираем в зависимости от массы якорей. Выбираем цепи первого исполнения.

Для правого якоря выбираем цепь с распорками 1 - ой категории прочности из стали категории 2б типа 1 калибра 46 мм («Цепь якорная 46 - 1/2б - 1 - 175 ГОСТ 228 - 79»). Масса 1 м цепи в этом случае составляет 45,5 кг; разрывное усилие цепи 837 кН.

Для левого якоря выбираем цепь с распорками 1 - ой категории прочности из стали категории 2б типа 1 калибра 46 мм («Цепь якорная 46 - 1/2б - 1 - 150 ГОСТ 228 - 79»).

Для кормового якоря выбираем цепь с распорками 1 - ой категории прочности из стали категории 2б типа 1 калибра 46 мм («Цепь якорная 46 - 1/2б - 1 - 125 ГОСТ 228 - 79»).

Выбираю цепные стопоры для якорных устройств. Принимаю решение установить стопоры цепные типа II с талрепом для стоянки на якоре и для крепления якорей по - походному:        

Таблица 2.

Для крепления и отдачи коренных концов якорных цепей выбираю соответствующие устройства. Выбираем устройства первого типа с угловым рычагом: - УКЦ 1 - (44 - 46) - 330В (устройство для крепления цепей первого типа с допускаемым калибром цепи 44 - 46 мм с длиной штока механизма отдачи 330 мм и хвостовиком под валиковую проводку).

Подбираю роульсы якорных устройств. Для якорных цепей носовых якорей выбираем роульсы первого типа с ребордами, изготовленные из стали ММЛ (для цепей калибром 11 - 102 мм):

¾      для якорной цепи левого якоря - Роульс II - 46 ОСТ 5.2190 - 76;

¾      для якорной цепи правого якоря - Роульс II - 46 ОСТ 5.2190 - 76;

¾      для якорной цепи кормового якоря - Роульс II - 46 ОСТ 5.2190 - 76.

Угол охвата цепью роульсов первого типа составляет не более .

3.2    Изделия швартовного устройства

Согласно Правилам Российского Речного Регистра, «На каждом судне должны быть швартовные устройства, обеспечивающие подтягивание судна к береговым или плавучим причальным сооружениям и надежное крепление к ним». Также, в Правилах Российского Речного Регистра указано следующее: «Привод швартовного механизма должен обеспечивать непрерывное выбирание швартовного каната при номинальном тяговом усилии с номинальной скоростью в течение не менее 30 минут. Скорость выбирания швартовного каната, как правило, не должна превышать  при номинальном тяговом усилии. Кроме того, должна быть обеспечена возможность выбирания каната со скоростью не более ».

В качестве швартовов используются растительные, стальные и синтетические канаты. В последние годы широкое распространение получили синтетические канаты. К их достоинствам можно отнести прочность, эластичность, стойкость к гниению. Синтетические канаты плавают в воде. К их недостаткам относят значительные деформации, меньший коэффициент трения, накопление статического электричества. К числу синтетических относятся, капроновые, полипропиленовые, нейлоновые канаты и другие.

Принимаем решение снабдить судно стальными канатами. Швартовные канаты выбирают по разрывному усилию. Разрывное усилие стального швартовного каната, кН, должно быть для судов с характеристикой снабжения более 1000м2:

 при .

Количество швартовов определяем по формуле указанной в Российском Речном Регистре:

шв = (Nc + a)/b,

где: a и b - коэффициенты парусности, м2, зависят от характеристики снабжения: Nc >500 - 600

a = 3420 м2, b = 1120 м2 ,

тогда zшв = (3210 +3420)/1120 = 5,9 =>6

Длина швартова определяется по формуле:

шв = a1 + b1Nc ,

где: a1 = 157 м2, b1 = 0,018 м2 при Nc >700 м2

lшв = 157 + 0,018×3210 = 215 м

Выбираю стальной канат: диаметр каната 22,0 мм;

масса 100 м каната 183кг;

разрывное усилие в целом 258 кН;

предел прочности проволок каната 1764 МПа.

«Канат 22,0-Ш-1-О-Ж-Н-1764 ГОСТ7668-80»

Согласно Правилам Российского Речного Регистра, «количество и длину швартовных канатов на судне следует выбирать в зависимости от типа судна и условий эксплуатации».

Швартовное оборудование.

«Кнехты, киповые планки и другие детали швартовного оборудования, а также их фундаменты должны быть сконструированы так, чтобы при действии усилия, равного разрывному усилию швартовного каната, для которого они предназначены, напряжения в деталях не превышали 0,95 предела текучести их материала» (п. 4.2.4 ПРРР).

Подберем швартовные кнехты. При диаметре швартовного каната 22 мм выбираем кнехты первого типа исполнения А (крестовые кнехты литые), изготовленные из чугуна:

«Кнехт IА - 180 -ЧУГ ГОСТ 11265 - 73». Масса такого кнехта - 156 кг.

Киповые планки предназначены для исключения повреждений швартовных канатов при проходе их через фальшборт. Большое распространение получили закрытые киповые планки с намётками и роульсами. Закрытые киповые планки используются на судах, швартующихся к высоким причалам. Применение роульсов предотвращает быстрый износ швартовного каната. Для нашего судна выбираем закрытые киповые планки типа IIа (с намёткой и роульсами) и диаметром каната 23 мм:

«Киповая планка IIа - 150 ЛЕВ (ПР) - ЧУГ - З ОСТ 5.2183 - 76»

В том случае, когда швартов должен проходить через фальшборт или открытый участок палубы, применяют швартовные клюзы. В зависимости от места установки их подразделяют на бортовые и палубные. Палубные клюзы устанавливаются в тех местах, где нет фальшбортов. ГОСТом 25056 - 81 предусматриваются клюзы пяти типов. В зависимости от разрывного усилия каната выбираем клюзы:

¾      палубные: «Клюз 1 -  ГОСТ 25056 - 81»

¾      бортовые: «Клюз 5 - ГОСТ 25056 - 81»

Вьюшки предназначены для хранения швартовных канатов. Для нашего судна выбираем вьюшки второго типа, левого и правого исполнения, из алюминия:

«Вьюшка Тип II ЛЕВ (ПР)  ОСТ 5.2109 - 74».

3.3    Механизмы якорно - швартовные

«Для отдачи и подъема якорей, а также удержания судна на якорной стоянке должен быть установлен шпиль или брашпиль. При массе якоря 150 кг и более на этих механизмах должны быть звездочки» (п. 3.5.1 ПРРР).

По калибру цепи выбираю кормовое якорное устройство. Останавливаем выбор на шпиле VS50. Основные технические характеристики шпиля указаны в таблице 3:

Основные технические характеристики кормового шпиля Таблица 3

По калибру цепи выбираем носовое якорное устройство. Останавливаем выбор на брашпиле Б7. Основные технические характеристики брашпиля указаны в таблице 4:

Основные технические характеристики брашпиля Таблица 4

3.4    Спасательные средства

«Настоящий раздел правил содержит нормы снабжения судов спасательными средствами, а также требования, предъявляемые к спасательным средствам и размещению их на судне» (п. 8.1.1 ПРРР).

Пункт 8.1.6 Правил Российского Речного Регистра гласит: «Все указанные в данном разделе спасательные средства, если не определено иное, должны удовлетворять следующим требованиям:

1.      сохранять годность после хранения их при температуре воздуха от ;

.        быть работоспособными при температуре воды от ;

.        быть стойкими к гниению, коррозии и выдерживать воздействие воды, нефти, нефтепродуктов и грибков;

.        быть стойкими к длительному воздействию солнечных лучей (не терять своих качеств);

.        быть окрашенными в цвета, способствующие их быстрому обнаружению;

.        быть снабженными световозвращающим материалом в тех местах, где это будет способствовать их обнаружению;

.        сохранять требуемые свойства при эксплуатации на волнении (если они для этого предназначены».

В соответствии с пунктом 8.3 Правил Российского Речного Регистра, «Судно должно быть снабжено спасательными жилетами исходя из обеспечения 100 % людей, находящихся на борту.

На каждом судне должны быть предусмотрены дополнительные спасательные жилеты, рассчитанные на 2 % людей, находящихся на судне.

На судах, предназначенных для эксплуатации в бассейнах разрядов «М» и «О» должны быть предусмотрены дополнительные спасательные жилеты в рулевой рубке и машинном отделении для вахтенного персонала в количестве, равном численности персонала одной вахты».

Пункт 8.3.4 Правил Российского Речного Регистра содержит правила снабжения судов спасательными кругами: грузовые суда должны снабжаться спасательными кругами в количестве не менее 10 спасательных кругов при длине судна от 100 до 150 метров, в том числе 1 с самозажигающимся буйком, и не менее 1 спасательного круга со спасающим линем на каждой палубе с каждого борта.

«Прочность спасательной шлюпки и подъемных гаков должна быть достаточной, для безопасного спуска ее на воду с полным количеством людей и комплектом снабжения. Точки подвеса шлюпки должны быть расположены таким образом, чтобы был обеспечен спуск шлюпки с полной нагрузкой без потери устойчивости» (п. 8.4.1 ПРРР). «Двигатель спасательной шлюпки должен быть снабжен реверс - редуктором или другим устройством, позволяющим осуществить задний ход» (п. 8.4.15 ПРРР). «Мощность двигателя должна быть такой, чтобы обеспечивалась на переднем ходу на спокойной воде скорость спасательной шлюпки с полным снабжением и людьми не менее 11  и не более 15 » (п. 8.4.17 ПРРР).

Принимаем количество людей на борту 18 человек.

Снабжаю судно стеклопластиковой спасательной шлюпкой закрытого типа JY 50 C (JY - код компании; C - общий тип) из расчета суммарной вместимости 20 человек с техническими характеристиками, указанными в таблице 6:

Технические характеристики спасательных шлюпок JY 50 C Таблица 5

Также снабжаю судно спасательным плотом из расчета суммарной вместимости 20 человек с характеристиками, указанными в таблице 6:

Технические характеристики спасательных плотов Таблица 6

4. Выбор оборудования общесудовых и специальных систем

4.1    Осушительная система

Во время эксплуатации судна в его корпусе постепенно скапливается некоторое количество воды (неплотность соединения труб, сальники насосов, дейдвудное устройство). Для удаления этой воды служит осушительная система.

Осушительная система удаляет воду из корпуса судна непосредственно за борт. Исключение составляет вода, скапливающаяся под сланями машинного отделения (ввиду наличия в ней топлива, масла и различной грязи).

«На каждом самоходном судне с главными двигателями общей мощностью 220 кВт и более должно быть не менее двух осушительных насосов, из которых один - с приводом от источника энергии - должен быть стационарным и включенным в осушительную систему. В качестве осушительных насосов могут применяться балластные, санитарные или насосы общесудового назначения с приводом от источника энергии и с достаточной подачей. В качестве одного из осушительных насосов может быть использован насос, приводимый в действие главным двигателем» (п. 10.7.1 ПРРР). Осушительные насосы должны быть самовсасывающего типа. Для осушительной системы подходят поршневые, вихревые, одновинтовые насосы, а также эжекторы.

Согласно пункту 10.7.28 Правил Российского Речного Регистра, «Приемные отростки осушения должны устанавливаться в каждом отсеке так, чтобы они обеспечивали наиболее полное осушение отсека при статическом крене судна до  на любой борт».

«Внутренний диаметр осушительной магистрали, непосредственно присоединяемой к насосу, определяется по формуле:

» (п. 10.7.11 ПРРР).

В нашем случае:

Исходя из диаметра приемной магистрали, выбираю подачу осушительного насоса. При этом скорость движения воды в магистрали принимаем равной 2,5 .

Подача осушительного насоса определяется по формуле:

Принимаю необходимый напор насоса, равный 20 м.

По полученным данным выбираем осушительный насос НЦВС  М (Насос Центробежный Вертикальный Самовсасывающий Модифицированный). Установить для осушительной системы три насоса, один из которых предназначен для работы в машинном помещении. Основные технические характеристики насосов приведены в таблице 7:

Основные технические характеристики насосов НЦВС  М Таблица 7

НЦВС М63

(40 - 75)20

(25 - 15)2900АМЛ 52

4.2   
Балластная система

Балластная система служит для придания судну мореходных и эксплуатационных качеств изменения осадки, крена и дифферента.

По Правилам Российского Речного Регистра: «Балластная система должна обслуживаться не менее чем одним насосом» (п. 10.8.1 ПРРР). Согласно пункту 10.8.2 Правил Российского Речного Регистра, «В качестве балластных насосов могут быть использованы насосы общесудового назначения достаточной подачи, в том числе осушительный, пожарный или резервный насос охлаждающей воды».

Российский Речной Регистр рекомендует определять подачу балластного насоса исходя из диаметра приемного отростка балластного трубопровода и скорости движения воды в ней. Диаметр приемного отростка балластного трубопровода определяется по формуле:

 - вместимость наибольшей балластной цистерны, .

Зная данные судна - прототипа, задаем вместимость наибольшей балластной цистерны проектируемого судна, равную .

Определяю диаметр приемного отростка балластного трубопровода:

Принимаю скорость движения воды в магистрали равной 2,5 .

По диаметру балластной магистрали и скорости движения воды в ней определяю необходимую подачу балластного насоса по формуле:

Принимаю необходимый напор насоса, равный 20 м.

По полученным данным выбираю балластный насос НЦВ М (Насос Центробежный Вертикальный Самовсасывающий). Основные технические характеристики насоса приведены в таблице 8:

Основные технические характеристики насоса НЦВС  М Таблица 8

НЦВС М40

(25 - 50)20

(22 - 50)2900АМЛ 51

4.3    Система пожаротушения

«Конструктивное исполнение противопожарного оборудования и систем должно быть таким, чтобы во всех случаях эксплуатации была обеспечена их надежность и готовность к немедленному использованию» (п. 13.2.1 ПРРР).

Система пожаротушения предназначена для ликвидации очагов возгорания в той или иной ситуации во время эксплуатации судна. По Правилам Российского Речного Регистра, «Самоходные и несамоходные суда, имеющие источники энергии мощностью более 220 кВт, должны быть оборудованы системой водотушения с насосами, количество которых регламентируется Российским Речным Регистром. Суммарная подача пожарных насосов должна быть достаточной для одновременного действия 15 % количества всех установленных пожарных кранов, но не менее трех. Давление пожарных насосов должно быть не менее 0,25 Мпа. Специальные пожарные насосы и соответствующие им кингстоны должны быть установлены ниже ватерлинии судна порожнем. Необходимо предусмотреть возможность приема воды пожарными насосами от двух кингстонов, установленных на разных бортах. Пожарные краны должны быть расположены на судне таким образом, чтобы была обеспечена одновременная подача двух струй воды в любое место судна».

На пассажирских многопалубных судах пожарный трубопровод должен быть выполнен по кольцевой схеме.

Согласно Правилам Российского Речного Регистра, пассажирские суда длиной более 100 м должны иметь 2 основных пожарных насоса.

Расход через кран с присоединенным рукавом и брандспойтом определяется по формуле:

где:  - избыточное давление жидкости у пожарного крана;  Па;

 - плотность жидкости; ;

 - коэффициент расхода брандспойта; ;

 - диаметр спрыска; диаметр насадки ручных стволов на судах грузовместимостью 1000т. и более должен быть не менее 16 мм; принимаем диаметр спрыска равным 18 мм;

 - сопротивление трения рукава; принимаем значение сопротивления трения для непрорезиненного рукава равное 0,077 ;

 - диаметр рукава; принимаем диаметр рукава равный 66 мм;

 - суммарный коэффициент местных сопротивлений рукава;

Для нашего судна расход через кран с присоединенным рукавом и брандспойтом равен:

Минимальная подача насососа:

Принимаю необходимый напор равным 80 м.

По полученным данным выбираю пожарный насос НЦВ-100/80

На проектируемое судно устанавливаю 3 насоса для пожарной системы, один из которых аварийный насос.

4.4    Санитарная система

Состав и назначение санитарной системы определяется Санитарными Правилами и Нормами (САН ПИН).

Основное назначение санитарных систем - снабжение экипажа и пассажиров водой для бытовых нужд, а также удаление с судна нечистоты и сточные воды. В состав санитарных систем входят системы водоснабжения, а также сточная и фановая системы.

Система водоснабжения состоит из системы питьевой воды и системы забортной воды. От системы питьевой воды вода должна подаваться к водопотребителям в помещения пищеблока, к умывальникам, душам, прачечной. От системы забортной воды вода подается в туалеты для смыва унитазов и писсуаров, для мытья палуб и других санитарных нужд.

Морские суда могут снабжаться питьевой и мытьевой водой со специальных судов, из городских водопроводов портов, а также от станций приготовления питьевой воды (СППВ).

Согласно САН ПИН 2.5.2 - 703 - 98, «питьевую воду на судах хранят во вкладных цистернах, но при этом они не должны граничить с емкостями для сточных вод и нефтепродуктов».

Для автоматизации подачи воды устанавливают специальную пневмоцистерну - гидрофор. Устанавливаем на наше судно гидрофор вместимостью 1000 л .

Снабдим судно системой приготовления питьевой воды. Как основной метод водоподготовки выбираем метод озонирования. Необходимую производительность СППВ, считая, что она работает 20 часов в сутки, определяют по формуле:

 - коэффициент запаса; ;

 - расчетный расход воды на 1 человека на борту судна в сутки;

по нормам САН ПИН 2.5.2 - 703 - 98, на одного человека на борту судна в сутки приходится в среднем 72,5 литра воды;

 - число членов экипажа; в нашем случае 18 человек.

В нашем случае необходимая производительность СППВ равняется:

Принимаем решение установить на судно СППВ ОЗОН-0,1 с производительностью питьевой воды 0,1 .

Снабжаем проектируемое судно, исходя из характеристик судна - прототипа, фекальной цистерной вместимостью 14

Устанавливаем на судно фекальный насос марки ФГС  (Фекальный Горизонтально-Сточный - массный). Основные технические характеристики насосов приведены в таблице 9:

Основные технические характеристики насосов ФГС  Таблица 9

4.5    Установка очистки нефтесодержащих вод

Данная установка необходима для удаления веществ, содержащих нефтепродукты, из балластных и трюмных вод путем сепарирования.

Устанавливаем на проектируемое судно установку по очистке нефтесодержащих вод марки НВСУ-0,6; остаточное содержание нефтепродуктов в очищенной воде - не более 5 . Основные технические характеристики установки приведены в таблице 10:

Основные технические характеристики НВСУ-0,6 Таблица 10

.6     
Установка очистки сточных вод

Данная установка предназначена для очистки пресной воды после ее употребления в санитарных и других целях.

Устанавливаем на проектируемое судно систему очистки сточных вод фирмы «Исикаваджима Харима» (Япония); модель установки - «СТС Диспозер». Выбираем установку с производительностью . Качество очищенной воды составляет:

¾      - от ;

¾      ВВ - от ;

¾      КОЛИ - индекс - 0 ,

что полностью соответствует Правилам Российского Речного Регистра.

4.7    Судовое оборудование для сжигания мусора

Принимаю решение установить на судно оборудование для сжигания мусора. Выбираю инсинератор, выпускаемый АО «Ленинская Кузница» (Украина), модели СП - 10, предназначенный для сжигания твёрдых отходов. Основные технические характеристики установки указаны в таблице 11:

Основные технические характеристики УДСМ СП - 10 Таблица 11

Производительность, :

твердых отходов

нефтесодержащих отходов10

Расход топлива при сжигании, :

твердых отходов

нефтесодержащих отходов2,5

5. Расчет рулевого устройства

Для выбора рулевой машины необходимо определить максимальный момент, создающийся на баллере. Учитывая трудоемкость ручного расчета, на кафедре имеется программа расчёта на ПЭВМ RNCalc. Перед выполнением расчета необходимо подготовить исходные данные, которые включают:

¾      класс РРР судна (по заданию);

¾      скорость судна, м/с (по заданию);

¾      мощность двигателя, кВт (по заданию);

¾      расчетную длину судна, м (по заданию);

¾      расчетную ширину судна, м (по заданию);

¾      осадку кормой, м (по заданию);

¾      КПД валопровода, % (принимается);

¾      КПД гребного винта, % (принимается);

¾      диаметр гребного винта, м (по заданию);

¾      коэффициент расширения насадки (принимается)

¾      относительная длина насадки (рассчитывается);

¾      коэффициент полноты водоизмещения (по заданию);

¾      коэффициент использования поверхности насадки (рассчитывается)

Принимаю:

Коэффициент расширения насадки 2

Коэффициент раствора насадки

КПД валопровода = 90%

КПД гребного винта = 70%

Рассчитываю:

наименьший внутренний диаметр насадки:

м

длину насадки:

 м

относительную длину насадки:

длину входной части насадки:

 м

относительную длину входной части насадки:

диаметр входного отверстия насадки:

 м

диаметр выходного отверстия насадки:

 м

площадь входного сечения насадки:

площадь сечения насадки в плоскости диска гребного винта:

коэффициент компенсации:

длина стабилизатора:

отстояние передней кромки стабилизатора:

высота стабилизатора:

Таким образом, имею данные, необходимые для расчета на ЭВМ:

¾      класс РРР судна , “ М”

¾      скорость судна, 5,69 м/с

¾      мощность двигателя, 970 кВт

¾      расчетную длину судна, 140 м

¾      расчетную ширину судна, 16.6 м

¾      осадку кормой, 3,76 м

¾      КПД валопровода, 90 %

¾      КПД гребного винта, 70 %

¾      диаметр гребного винта, 1,78 м

¾      коэффициент расширения насадки, 1,12

¾      относительная длина насадки, 0,78

¾      коэффициент полноты водоизмещения, 0,843

¾      коэффициент использования поверхности насадки, 0,87

Результаты расчета на ЭВМ прилагаются (приложение 2)

По результатам расчета делаю вывод, что максимальный момент образовывается при движении судна на переднем ходу.

Принимаю решение установить на судно две рулевые машины; каждый рулевой орган будет приводиться в действие одной рулевой машиной, при этом отпадает необходимость устанавливать запасную рулевую машину.

Для выбора рулевой машины необходимо определить расчетный момент на баллере, который определяется по максимальному гидродинамическому моменту:

 - число рулевых органов, приводимых РМ;

 - коэффициент потерь на трение в опорах баллера;

 - максимальный гидродинамический момент на баллере РО.

Рассчитываю:

Учитывая расчетный момент, принимаю решение установить на судно две плунжерные электрогидравлические рулевые машины типа «Р13»

Основные технические данные рулевых машин указаны в таблице 12:

Основные технические характеристики РУ Таблица 12

1 В числители приведены данные, относящиеся к электродвигателям V=380в, в знаменателе - данные, относящиеся к электродвигателям V=220

Длительность перекладки руля с борта на борт основным приводом составляет 28 секунд, запасным 60; Диаметр баллера в районе закрепления румпеля, мм: 250-270-290; высота ступицы румпеля 290; номинальное давление в цилиндрах составляет 10 МПа, предельное 15;масса сухой машины 3170, в рабочем состоянии 3370 кг, в том числе 176кг оборудования на переменном токе, 150 кг на постоянном; машина имеет габариты 3600*1700*1365 мм.

5.2    Выбор подруливающего устройства

Подруливающие устройства относятся к системам автоматического управления (САУ). В соответствии с Правилами Российского Речного Регистра, подруливающее устройство рекомендуется устанавливать на пассажирских и грузовых самоходных судах, у которых площадь боковой проекции в ДП превышает 800 .

В нашем случае, используя чертеж общего расположения судна - прототипа, рассчитываем площадь боковой поверхности разрабатываемого судна, используя главные размерения:

Учитывая Правила Российского Речного Регистра, принимаем решение установить на судно носовое подруливающее устройство.

Для выбора ПУ определяем тягу ТЕ, которая определяется из формул для удельной тяги носового ПУ, приведённых в ПРРР.

Для грузового судна ТЕ≥0,03LT, где L - длина судна, Т-осадка в полном грузу

,03LT=15,79 кН

По таблице технических показателей подруливающих устройств научно-производственного объединения «Винт» выбираем наиболее близкое по мощности подруливающее устройство:

Тип: ПУ 70ФМ

Мощность, кВт: 110

Тяга, кН: 16,5

Диаметр винта, мм: 700

Тип гребного винта              ВФШ

Масса, кг: 1350

6. 
Разработка насоса для пожарной системы

6.1    Расчет рабочего колеса

Исходными данными для расчета насоса являются подача, напор и частота вращения.

По известным подаче и напору задаются числом ступеней и потоков, и определяют подачу и напор Н одной ступени:

- число потоков равно 1;

- число ступеней равно 1.

Максимальная частота вращения:

где:  - допускаемый кавитационный запас, м;

С=900-1100 - кавитационный коэффициент быстроходности,

где:  - атмосферное давление, Па;

 - давление насыщенных паров жидкости, Па; для воды кПа;

кг/м3 - плотность перекачиваемой жидкости;

g=9,81м/с2 - ускорение свободного падения;

 - допускаемая вакуумметрическая высота всасывания, м;

Значение  принимаю равным 7.

Ориентируясь на из  выбирают стандартную частоту вращения серийных электродвигателей, при этом , (далее ) n=2900 об/мин

Для оценки формы колеса определяем коэффициент быстроходности:

Для центробежных насосов 40<<300

По известному  определяем значения частных КПД насоса:

гидравлического:

где: - приведенный диаметр колеса на входе

объемного:

Механического

Общий КПД насоса:

Мощность насоса:

По известной мощности Nн и частоте вращения выбираем из  электродвигатель переменного тока типа АМ 72-2 мощностью 25 кВт, и частотой вращения 2900 об/мин.

Выбираю насос НЦВМ-63/80-I-II с подачей 63 м3/час, и напором 80 м.

Далее определяем размеры колеса.

Диаметр горловины колеса :

где: dвт = 0 - диаметр втулки для консольно насоса, м;

Dпр1 - приведенный диаметр входа, м:

пр1=

где: kвх = 4-4,5 - коэффициент, характеризующий диаметр входа для одноступенчатых насосов и первой ступени многоступенчатых насосов.

Do=

Диаметр вала:

Диаметр входа жидкости в колесо D1 принимают в зависимости от быстроходности насоса:

у тихоходных насосов () D1 = D0

Ширина колеса на входе b1 обычно принимают из условия

1=Vo

где: Vm1 - скорость жидкости перед входом в межлопастной канал, м/с;

Vo - скорость в горловине колеса, м/с.

=,

где: Qk =  м3/с - подача колеса.

откуда

1=

Угол потока при входе на лопасти определяется из треугольника скоростей:

где: U1 - окружная скорость на входе;

1=W*R1

 c-1 - угловая скорость колеса;

1 = 0.035 м - радиус входа жидкости в колесо.

U1=303,68*0,035=10,6 м/с

Литейный угол принимаемый на 3-8 градусов больше угла , так чтобы он находился в пределах 15-30 градусов.

Принимаем

Диаметр колеса на выходе D2 определяют методом последовательных приближений. Для этого рассчитывается скорость U2:

2=

где: Vm2 - меридиональная составляющая абсолютной скорости потока на выходе из колеса, м/с.Обычно принимают равной Vm1;

- теоретический напор колеса при бесконечном числе лопастей, м.

Значение угла  у современных насосов находится в пределах 15-35. Больший угол соответствует тихоходным насосам.

Значение  определяют с использованием поправки на конечное число лопастей;

=

где: Р - поправочный коэффициент.

Р=2*

где: z - число лопастей;

-коэффициент, ={0,55-0,65}+0.6*sin

=0,6+0,6*sin

Значение D2 (м) в первом приближении для определения коэффициента p можно оценить по формуле:

Оптимальное число лопастей определяется по формуле:

Получаем скорость:

2=м/с

По известной скорости u2 определяю наружный диаметр D2 (мм) во втором приближении:

Расчёт параметров выхода заканчивается определением ширины колеса b2:

Так как величина  получилась слишком малой, что приводит к узким сечениям выхода, неудобным в литье и понижающим гидравлическим К.П.Д. насоса, отказываемся от равенства и принимаем скорость

Пересчитываю:

2=м/с

По известным размерам и углам лопастей профилируют меридиональное сечение и лопасть в плане. Для построения необходимо задаться радиусом, на котором должны пересекаться отрезки спиралей. Если нет каких-либо ограничений по углу охвата и размерам площадей проходных сечений межлопастных каналов, предпочтительнее иметь пересечение отрезков спиралей на среднем диаметре:

На плане проводится дуга окружности с диаметром . Намечается точка А начала скелетной линии. Через нее проводится луч 1. Начиная от него, проводится ещё несколько лучей 2, 3 … и т.д. под одинаковым углом друг к другу, равным 5-10. По уравнению логарифмической спирали определяют радиусы точек пересечения отрезка спирали с лучами 1,2,3, … и т.д.

Определяем радиусы:

По ним проводят отрезок спирали АС до пересечения с окружностью диаметром  . Через точку С проводят луч 1’, и аналогично строят второй отрезок спирали с углом  до пересечения с окружностью диаметра .

5.3    Расчёт спирального корпуса насоса

Расчёт спирального отвода осуществляется из условия постоянства средней скорости потока  во всех сечениях спиральной части отвода:

где:  - эмпирический коэффициент.

По известной скорости  площадь выходного сечения спирали F8 определяется:

Площади других сечений:

Ширина спирали:

Диаметр основной окружности:

где:  - коэффициент.

Площадь сечения горловины спирали:

.       
Рекомендации по технической эксплуатации насоса

Перед пуском центробежного насоса его внутренняя полость и всасывающий трубопровод должен быть залит жидкостью. Залить всасывающий трубопровод можно с помощью напорного трубопровода или отсасывания воздуха. Заливку можно прекратить только тогда, когда из воздушного клапана насоса начтет литься вода.

После заливки насоса необходимо открыть кран манометра и включить электродвигатель. При этом нужно обязательно следить, чтобы задвижка напорного трубопровода была закрыта. Кран вакуумметра и краны на трубах можно открыть только после того, как насос разовьет необходимую частоту вращения и давление. Изменение давления отслеживается с помощью манометра. После этого можно открывать задвижку напорного трубопровода. При открытой задвижке напорного трубопровода можно производить запуск насоса только в том случае, если это не приведет к перегрузке электродвигателя.

Центробежные насосы очень просты в эксплуатации, но во время их работы необходимо отслеживать параметры его работы. Смазочные кольца насоса должны свободно вращаться на валу. Подшипники не должны перегреваться выше температуры, которая указана в паспорте насоса. В среднем допустимая температура подшипников составляет 60 - 70 градусов. Некоторые модели имеют функции водного охлаждения подшипников.

Уровень масла в подшипниках должен поддерживаться на необходимой высоте и периодически проверяться по маслоуказателю. Масло необходимо менять через 800 - 1000 часов работы. Перед сменой масла корпус подшипников должен быть обязательно прочищен.

Заключение

Итог данного курсового проекта - полная комплектация проектируемого судна. В ходе выполнения курсового проекта на основании выбранного судна - прототипа было подобрано общесудовое оборудование, оборудование и механизмы судовых устройств, общесудовых и специальных систем, а также была произведена разработка насоса для пожарной системы и выполнен чертеж общего вида.

Данный курсовой проект помог усвоить полученные при изучении дисциплины «Судовые вспомогательные механизмы, системы и устройства» знания, а также научиться применять эти знания на практике.

При выполнении чертежа общего вида насоса был повышен опыт в разработке чертежей, их чтении, а также были изучены стандарты проектирования различного оборудования.

Список литературы

1.       Российский Речной Регистр. Правила (в 3-х т.). Т.1. - М.: Марин инжиниринг сервис, 2008. - 329с.

2.      Российский Речной Регистр. Правила (в 3-х т.). Т.2. - М.: Марин инжиниринг сервис, 2008. - 329с.

.        Справочник по серийным транспортным судам, ЦБНТИ МРФ - М: Транспорт, 1973 - 296с.

4.       Борисов Н. Н., Пономарев Н. А., Яковлев С. Г. «Судовое вспомогательное энергетическое оборудование.» изд - ВО ФБОУ ВПО «ВГАВТ», 2012. - 92 с.

5.       Борисов Н.Н, Яковлев С.Г. «Судовые вспомогательные механизмы, системы и устройства: Расчёт и проектирование центробежных и струйных насосов.» Н.Новгород: 2000 г.

6.       Богословский А.П. «Судовые электроприводы. Справочник (в2х т.), Т1.-1983 г.