Проектирование и техническая эксплуатация судового вспомогательного энергетического оборудования

Проектирование и техническая эксплуатация судового вспомогательного энергетического оборудования

Министерство транспорта Российской Федерации

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

Волжская государственная академия водного транспорта

Кафедра эксплуатации судовых энергетических установок

Пояснительная записка

Проектирование и техническая эксплуатация судового вспомогательного энергетического оборудования

Нижний Новгород 2012

Содержание

1. Введение

. Общие характеристики судна-прототипа, его вспомогательных механизмов, систем и устройств

. Оборудование и механизмы судовых устройств

.1 Рулевое устройство

.1.1 Выбор типа рулевого органа, их числа и расположения

.1.2 Определение геометрических характеристик

.1.3 Выбор рулевой машины

.2 Подруливающее устройство

.3 Якорно-швартовное устройство

.3.1 Якорные устройства

3.3.2 Швартовные устройства

3.4 Спасательные устройства

.5 Буксирные устройства

. Оборудование и механизмы общесудовых и специальных систем

.1 Осушительная система

.2 Балластная система

.3 Противопожарные системы

.4 Система водоснабжения

.5 Система сточная и фановая

. Расчёт брашпиля

6. Рекомендации по технической эксплуатации якорного брашпиля

Заключение

Список использованных источников

1. 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.

2. 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.

3. Оборудование и механизмы судовых устройств

.1 Рулевое устройство

.1.1 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.

3.1.2 Определение геометрических характеристик

Суммарная площадь рулей ΣF_P

ΣF_P =L*T/z = 65*1.55/29=3.47м²

где L- расчётная длина судна, м;

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

А=29- коэффициент, зависящий от класса судна.

F₁= ΣF_P/z =3,47/2=1,74м²

где z-число рулей.

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

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

=T_k-h₁-h₂

₂=0,05-0,25м принимаем h₂=0,1м

т. к. нет дифферента₁=0,125h=T_k-0,125h-h₂=T_k-h₂/l,125=1,55-0,1/1,125=1,29м

Длина руля прямоугольной формы определяется из соотношения

=F₁/h=l,74/l,29=l,35м

Относительное удлинение пера руля

λ=h/b=l,29/1,35=0,956 0,5≤ λ ≤3

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

Определяем длину балансирной части руля b₀

b₀= b*k= l,35*0.2=0,27

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

Рис. 1. Балансирный руль.

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

3.1.3 Выбор рулевой машины

Для выбора рулевой машины увеличиваем М_max 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 (α=±35°)- 24,5кНм

б) аварийного ручного насоса (α=±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

3.2 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.

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

3.3 Якорно-швартовное устройство

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

3.3.1 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:

_c=L(B+H)+kΣlh,

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; d- 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.

3.3.2 Швартовные устройства

По [6] разрывное усилие стального швартовного каната для судов с характеристикой снабжения более 1000м²:_p-171+3,92*10^-2(N_c-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.

3.4 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 [7].

По [7] табл. 6.3.4. 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.

По [7] табл. 6.4.4. для грузовых судов длиной L>30m- количество спасательных кругов- 4шт, из них самозажигающимся буйком- 1шт, с спасательным линем-1шт.

По [7] табл. 4. 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.

3.5 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:

=0,16N_c=0,16*588=94,08кН

где N_c- суммарная мощность главных двигателей, кВт.

Разрывное усилие каната в целом должно быть не менее:

_o=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.

По табл. 9.1. выбираем переносной держатель буксирного каната:

Предельная нагрузка Т=650кН.

Диаметр стального каната d_к=(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.

4. Оборудование и механизмы общесудовых и специальных систем

.1 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:

₁=l,5*√L*(B+H)+25,

где L, В, Н- главные размерения судна, м;₁=1.5*√65*(14+2)+25=77,4 мм

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:

=l,5*√L*(B+H)+25,

где L- длина машинного отделения , принимаем по судну прототипу, L= 8м В и Н- главные размерения судна, м;=1,5*√8*(14+2)+25=42мм

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*δ=65*14*1,55*0,833=1174,9м³

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

Вместимость цистерны равна:

V_цчс=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

4.2 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.

=2826*D_B²*V,

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

до стандартного значения.

_B=16*³√V_max

где V_max- вместимость наибольшей балластной цистерны, м³_max принимаем равной 25% от полной вместимости балластных цистерн, которая составляет 15÷30% грузоподъёмности судна.

V_mах=0,25*(0,2σ_е)=0,25*0,2*800=40м³

D_В=16*³√40=54,7мм, округляем до 50мм.=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

4.3 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 Р_пк- избыточное давление жидкости у пожарного крана; Р_пк-0,25*10⁶ Па

ρ- плотность жидкости; ρ=1000кг/м³

μ- коэффициент расхода брандспойта; μ=1,0

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

мм-0,15с²/м³

Σζ_ш- суммарный коэффициент местных сопротивлений шланга; Σζ_ш -0,62

d_ш- диаметр шланга; d_ш =0,051м.

Q_пк=2,5дм³/с=9,1м³/ч

Минимально требуемая подача равна:

_min=3*Q_пк=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.

4.4 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 расхода 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

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)*τ

где τ - время нахождения судна на загрязнённом участке бассейна,

τ =50 для грузовых судов.=(150/20)*(9/10³)*50=3,375м³

Подача насоса забортной воды:=V/τ =3,375/1,5=2,25м³/ч

где τ - 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*K_н*(q/20)*(A/10³)

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

V_нц=2*5,8*(150/20)*(9/10³)=0,783м³

Подача насоса определяется из условия опорожнения цистерн за два часа:

=V_нц/τ=0,783/2=0,39м³/ч

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

Объём пневмоцистерны:

_пц=Q*τ

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

V_пц=0,39*0,16=0,062м³

По вычисленному объёму из [11] выбираем пневмоцистерну тип I, Р_раб≤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 τ=3ч в период пиковой нагрузки:

Q_заб=(q_заб*А)/(1000* τ)=(60*9)/(1000*3)=0,18м³/ч

Выбираем из [11] насос ВКС 1/16А

Вместимость пневмоцистерны:

_пц=Q*τ =0,18*0,16=0,029м³

Выбираем такую же пневмоцистерну, как и в предыдущем случае.

4.5 Система сточная и фановая

судно якорный брашпиль рулевой

Вместимость сборочных цистерн сточной системы:

_сц=(q/20)*(A/10³)*τ

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

V_сц=(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:

V_ф=k_ф*q_ф*А*τ/1000

где k_ф=1,1- коэффициент запаса

q_ф - расчётное количество фекальных стоков на 1 чел в сутки

q_ф =16 для судов 1 группы

τ - максимальная продолжительность рейса между пунктами опорожнения цистерн,

τ=5 суток

V_ф=1,1*16*9*5/1000=0,792м³

Подача фекального насоса:

Q=V_ф/τ

где τ =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.

5. 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=R_B+R_T+R_гp.в

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

R_T- равнодействующая силы течения, приложенная к подводной части корпуса

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

Результирующая сила ветра:

R_B=k^н_об*Р_В*Ω_н

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

Р_В- давление ветра, Р_В=(ρ_В*υ_В²)/2=(1,2*12²)/2=86,4Па

Ω_H- площадь проекции надводной части судна на миделевое сечение

Ω_H =Bh_H+Σв_ih_i=14*0,45+10*2,5+10*2,5+10*2,5=81,3м²

В - ширина судна

Н_н - высота надводной части корпуса

в_i, h_i- ширина и высота отдельных надстроек

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

Сила течения, действующая на подводную часть корпуса судна:

R_T=ξ*(ρ*υ_T²/2)*Ω_см

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

ρ=1000кг/м³- плотность

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

Ω_см - площадь смоченной поверхности корпуса судна

Ω_см=L(аТ+δвВ)=65*(1,36*1,55+0,833*1,24*14)=1076,98м²

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

δ- коэффициент полноты водоизмещения, δ=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

R_гр.в=z_гр.в*С_гр.в*D_в²*υ_т²

где z_гр.в - число гребных винтов

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

D_в - внешний диаметр гребных винтов

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

Масса единицы цепи:

m_ц≈0,0213d²≈0,0213*26²≈14,4кг/м

где d=26мм- калибр якорной цепи

Длина участка якорной цепи лежащей на дне 1_ц=5m для судов класса "О".

Длина провисшей части цепи:

где Н_я=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:

P₁^I =(1,2÷l,3)*(R+0,87m_ц*g*Hя) =l,25*(10022,2+ 0,87*14,4*9,8*40) =18666,47Н

Выбирание провисающего участка цепи:

P₁^II =(l,2÷l,3)*(0,87 (m_я*g+m_ц*g*H_я)+ 2m_я*g)= l,25*(0,87*(500*9,8+ 14,4*9,8*40)+2 *500*9,8) =23717,47Н

Вертикальный подъём якоря и цепи:_1н^III=(l,2÷l,3)*(m_я+m_ц*H_я)*g=l,25*(500+14,4*40)*9,8=1381H- в начале периода_1к^III =(l,2÷l,3)*g*m_я=l,25*500*9,8=6125H

По калибру цепи определяем размеры звёздочки:

Расстояние между осями звездочек брашпиля 800мм.

Ориентировочное передаточное число механизма с электроприводом i=170

Рис. 2. Профиль пятикулачковой звёздочки.

Определяем усилие в швартове

Р_шв=1,572*σ_ш*d²

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

Р_шв=1,572*10*26²=10626,72

По таблице выбираем диаметр швартовного каната d_шв=17мм

По диметру швартовного каната определяем размеры швартовного барабана.

Рис. 3. Профиль швартовного барабана.

Определяем моменты на валу электродвигателя:

а) В период уборки лежащей на дне цепи

M^I =(P₁^I*D_paсч)/(2*i*η)

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

η=0,73- общий КПД механизма

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

б) Во второй период выбирания провисшей части цепи

M^II =(P^max*D_pacч)/(2*i*η)=(23717,47*320)/(2*170*0,73)=30578,53H*мм

в) В начале третьего периода подъёма якоря и цепи

M_н^III= P_1н^III*D_pacч)/(2*i*η)=(13181*320)/(2*170*0,73)==16994,04H*мм

г) В конце третьего периода

M_к^III =( P_1к^III*D_pacч)/(2*i*η)=(6125*320)/(2*170*0,73)=7896,86H*мм

д) При выполнении швартовных операций

М_шв=(Р_шв*(В_шв+d_шв))/(2*i*η)=(10626,7*(365+17))/(2*170*0,73)=16355,4Н*мм

где D_шв=365мм- диаметр швартовного барабана_шв=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:

М_ном=М^II/2=30578,53/2=15289,3Н*мм≈15,ЗН*м

Мощность электродвигателя:

_ном=M_ном*n_ном/9550

где n_ном - номинальная частота вращения, мин^-1

_ном=(60*υ)/(π*D_расч)*i=(60*0,15)/(3,14*0,32)*170=1522мин^-1

υ=0,15м/с- скорость выбирания якорной цепи, регламентированная ПРРР_ном=15289,3* 1522/9550=2436,7Вт≈2,4кВт

По значениям N_ном и n_ном 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 М^II характеристика строится по уравнению:

₀=0,12* М^II=0,12*30,579≈3,67H*M

Определяем продолжительность снятия судна с якоря:

τ₁=l_ц.л./υ=5/0,l5=33,33с- уборка лежащей на дне цепи

τ₂=l_ц.л.-Н_я/υ=90,2-40/0,15=334,67с- уборка провисшего участка цепи τ₃=Н_я/υ=40/0,15=266,67с- продолжительность подъёма якоря.

Общая продолжительность выбирания якоря:

τ=τ₁+τ₂+τ₃=33,33+334,67+266,67=634,67с

Средняя скорость выбирания:

υ_ср=(l_ц1+l_цп)/τ=(5+90,2)/634,67=0,15м/с

Скорость выбирания швартова:

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

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

Рассчитываем ручной привод для брашпиля из [20].

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

P_p^max=М_max/r_p*z_p

где r_p=0,35м- радиус рукоятки_p=2- число работающих

М_mах- максимальный момент на ведущем валу брашпиля

M_max=(P_max*D_pacч)/(2*i*η)

где i=5- передаточное число ручного брашпиля

Р_mах= P₁^II≈23717,47Н

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

Р_р^mах=1039,67/0,35*2=1485,24Н

Так как усилие на рукоятке Р_mах=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; А_ч=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=U_p*U_о.п.

где U_м- передаточное число якорно-швартовного механизма, U_м=170_p=28- передаточное число редуктора_o.п.- передаточное число открытой передачи.

_о.п.=U_м/U_p= 170/28=6,07

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

Найдём параметры открытой передачи: n_эд=n_б=1610об/мин

где n_эд- частота вращения электродвигателя

n_б- частота вращения быстроходной ступени редуктора

_т=n_б/U_p=1610/28=57,5об/мин

где n_т - частота вращения тихоходной ступени редуктора

n_о.п.=n_гр.в.= n_т /U_о.п.=57,5/6,3=9,127об/мин

где n_о.п.- частота вращения открытой передачи.

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

Т_дв=9550*(Р_дв/n_дв)=9550*(3/1610)=17,795Н*м

Крутящий момент на открытой передаче:

Т_о.п.=Т_дв*U_м*η_м=17,795*176,4*0,85=2668,2Н*м

где η_м=0,85- КПД механизма.

Определим межосевое расстояние зубчатой передачи:

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

Т_2н=Т_o.п.=2668,2Н*м- крутящий момент на валу

k_нβ=1,3- коэффициент, учитывающий распределение нагрузки по ширине венца

σ_нр=466МПа

ψ_вa=0,25- коэффициент рабочей ширины венца зубчатого колеса

Из ряда стандартных межосевых расстояний выбираем а_w=450мм

Определяем модуль зацепления: m=(0,01÷0,02)a_w=4,5÷9

Принимаем m=6

Суммарное число зубьев передачи:

Z_c=2*a_w/6=2*450/6=150

Число зубьев шестерён:

z_ш=z_c/U+l=150/6,3+1=21 зуб.

Число зубьев колеса:

z_к=l50-21=129 зубьев.

Уточняем значение передаточного числа:_уточн= 129/21=6,143

Частота вращения открытой передачи:

n_о.п.=n_т/U_уточн=57,5/6,143=9,36об/мин

Действительная скорость выбирания якорной цепи:

υ_д=(n_о.п.*π*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:

d_r1=d₁+2.5m₁=126-2,5*6=l 11мм

d_r2=d₂+2.5m₁=774-2,5*6=759мм

Диаметры вершин:

d_а1=d₁+2m₁=126+2*6=138мм

d_a2=d₂+2m₁=774+2*6=786мм

Ширина колеса: B_ψ=0,25*450=112мм

Ширина шестерни: Вф=112+5=117мм

где Т- крутящий момент на выходе из редуктора

Т=Т_дв*U_р*η=17,795*28*0,95=473,ЗН*м

где η=0,95- КПД редуктора.

Из за ослабления шпоночным пазом диаметр увеличиваем на 8%.=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.

6. 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