Расчет мощности главной силовой установки при изменении скорости однопалубного, двухвинтового наливного теплохода

Содержание

Введение

1. Выбор главных двигателей и расчет валопровода

1.1 Обоснование выбора главных двигателей

.2 Конструирование и расчет валопровода

. Расчет систем, обслуживающих СЭУ

2.1 Топливная система

2.2 Масляная система

.3 Система охлаждения

.4 Система сжатого воздуха

. Расчет общесудовых систем

3.1 Осушительная система

3.2 Балластная система

3.3 Системы противопожарные

3.3.1 Система водотушения

3.3.2 Система пенотушения

3.4 Санитарные системы

.4.1 Система водоснабжения

.4.2 Система сточно-фановая

.5 Система вентиляции судовых помещений

.6 Грузовая система

.7 Расчет системы отопления

. Расчет палубных механизмов

4.1 Расчет и выбор рулевой машины

4.2 Расчет и выбор якорно - швартовных механизмов

. Расчет электростанции и выбор вспомогательных дизель - генераторов

6. Определение запасов топлива, масла и воды на судне

Список используемой литературы

Введение

двигатель судовой энергетический дизель

При выполнении курсового проекта по дисциплине "Судовые энергетические установки" требуется определить мощность главной силовой установки при изменении скорости однопалубного, двухвинтового наливного теплохода проекта №866. Также необходимо произвести обоснование и выбор главных двигателей. Расчет и выбор элементов валопровода, расчет систем, обслуживающих главную СЭУ и выбор оборудования, расчет общесудовых систем, выбор необходимого оборудования, расчет электростанции и выбор вспомогательных двигателей, определение запасов топлива, масла и воды.

Технические характеристики судна:

Проект: 866

Класс:"O"

Постройка: Тюменский СРЗ (Россия г. Тюмень)

Длина, м:62

Ширина, м:9,2

Высота борта, м:2,4

Высота надводного борта, м:0.85

Осадка,м:2.04

Скорость, км/ч: 16,6 (с грузом), 19,3 (порожнем)

Водоизмещение, т: 630

Дедвейт,т: 630

Количество и мощность главной СЭУ: 2х225

Марка СЭУ:6ЧНСП 18/22

Количество палуб:1

Количество наливных баков: 5

1. Выбор главных двигателей и расчет валопровода

.1      Обоснование выбора главных двигателей

В качестве прототипа принимается служебно-разьездного теплохода проекта №866, мощностью кВт.

Так как размерения проектируемого судна совпадают с размерениями судна прототипа, то необходимая мощность определяется по формуле

, (1.1.1)

где Ne_пр - мощность судна прототипа, Ne_пр = 220 кВт;

v_пр - скорость судна прототипа, v_пр=16,6 км/ч;

v - скорость проектируемого судна, v =18,6 ÷ 20,6 км/ч.

Поскольку известно, что скорость судна прототипа на глубокой тихой воде составляет 19 км/ч, а мощность одного двигателя 220 кВт, то

кВт,

кВт.

Параметры двигателей требуемой мощности представлены в таблице 1.

Таблица 1 - Показатели двигателей

При сравнении дизелей принимается двигатель 6ЧНCП18/22-225 c реверс редукторной передачей 27РРП-230

Основные характеристики дизеля 6ЧНСП 18/22

Топливо - дизельное по ГОСТ 305-82. Масло моторное М10В₂,М10Г₂ по ГОСТ 8581-78.

Передаточное отношение на передний ход /задний ход -3,03/2,96. Система пуска - воздушная. На дизеле имеется навесное оборудование: насосы внутреннего и внешнего контуров системы охлаждения дизеля, насос масляной системы дизеля. Дизель имеет масляную систему с "мокрым" картером.

Скорость судна при выбранных двигателях составляет:

1.2 Конструирование и расчет валопровода

Диаметр промежуточного вала, d, мм, определяется по формуле Регистра [1]

,(1.2.1)

гдеR_m-временное сопротивление материала вала; принимается R_m=500 МПа;

K-коэффициент, учитывающий особенности валов;

для промежуточных валов со шпоночными муфтами k=140;

для упорных валов с подшипниками качения k=142;

для гребных валов k=160;

остальное k=150.

C_EW-коэффициент усиления; принимается C_EW = 1,05 - для остальных судов;

N-расчетная мощность, передаваемая валом; принимается P = 165 кВт;

n-расчетная частота вращения; принимается n = 350 об/мин;

d_i-диаметр осевого отверстия вала; принимается d_i = 0 мм;

d_Г-действительный диаметр вала; принимается d_Г = 0.

Диаметр гребного вала

,

,

Принимается d_гр=140 мм.

Диаметр промежуточного вала

,

,

Принимается d_пр=120 мм.

Диаметр упорного вала

,

,

Принимается d_уп = 120 мм.

Диаметр остального вала

,

,

Принимается d_ост = 130 мм.

Проверка гребного вала на критическую частоту вращения определяется по формуле

, (1.2.2)

гдеl₁-длина гребного вала между серединами подшипников дейдвуда и кронштейна;

l₂-длина гребного вала между серединами подшипников кронштейна и ступицы гребного винта;

q₁,q₂-равномерно распределенная нагрузка на этих участках гребного вала от массы самого вала и гребного винта;

Е-модуль упругости стали;

I-экваториальный (осевой) момент инерции сечения вала относительно его оси;

g-ускорение свободного падения;

Принимается: E=216∙10⁶ кН/м²; g=9,81 м/с².

Рисунок 1 - Расчетная схема гребного вала

Длины l₁ и l₂ (по рисунку 1) принимаются в зависимости от длины судна и равны 4 и 0,5 м.

Нагрузка от массы вала, отнесенная к одному метру длины (q₁), кН/м, при плотности стали 76,5 кН/м³, определяется по формуле

кН/м , (1.2.3)

Нагрузка q₂ представляет суммарную равномерно распределенную нагрузку от массы гребного винта и гребного вала на участке l₂, т.е.

, (1.2.4)

где G_гв - масса гребного винта,

Нагрузка от массы гребного винта G_гв, кН, может быть определена по формуле

, (1.2.5)

гдеΘ - дисковое отношение винта.

D_гв - диаметр гребного винта.

Принимается и дисковое отношение винта, Θ=0,55; D_гв=0,9

,

 кН/м,

Экваториальный момент инерции сечения вала относительно его оси, I, м⁴ равен

 м⁴,

мин^-1,

Критическая частота вращения гребного вала должна иметь необходимый запас составляющий не менее 20% от допустимого значения и не требует дополнительного расчета

, (1.2.6)

,

Проверка вала на гибкость производится по формуле

, (1.2.7)

гдеl_max=l₁+l₂-полная длина гребного вала, м;

i-радиус инерции сечения гребного вала, м.

, (1.2.8)

.

Поскольку λ>80, то его необходимо проверить на продольную устойчивость по формуле

, (1.2.9)

т.е. запас устойчивости вала должен быть не менее 2,5.

Критическая осевая сила, , кН, определяется по формуле

. (1.2.10)

_m - максимальный упор гребного винта и принимается равным

, (1.2.11)

гдеP-упор гребного винта, создаваемый при номинальном режиме работы главных двигателей.

Упор гребного, P, кН винта определяется по формуле

, (1.2.12)

гдеN_e-номинальная мощность главного двигателя, кВт;

V-скорость хода судна;

η-к.п.д. линии валопровода и движителя; η=0,5;

Скорость судна, V, м/с, можно определить, преобразовав формулу (1.1) в следующий вид

км/ч=4,19 м/с. (1.2.13)

.

.

.

По атласу [2] выбирается следующее оборудование.

Подшипник упорный главного судового валопровода ОСТ5.4263-78, 2-120 - 2шт,

Характеристики упорного подшипника:

D = 120, мм;

L = 385, мм;

B = 379, мм;

Н = 545, мм;

масса 145 кг.

Подшипник качения опорный 1.422-53сб - 4 шт.

Характеристики опорного подшипника:

D =100, мм;

L = 165, мм;

Н = 297, мм;

масса 32 кг.

Дейдвудная втулка - 2 шт.

Выбирается по диаметру гребного вала.

Характеристики дейдвудной втулки:

D = 110, мм диаметр внутренний;

D₁= 150, мм диаметр внешний;

L = 300, мм длина.

Муфта упругая сегментная

ТУ212 РСФСР 49-83

номинальный момент - 13 кН*м;

максимальный момент - 16 кН*м;

момент потери устойчивости - 25-28 кН*м;

максимальные обороты вала - 1500 об/мин;

габариты - 630х150 мм.

Фрикционный тормоз судового валопровода 484-03.028- 2 шт.

Основные размеры тормоза:

D = 180, мм;

L = 190, мм;

B = 45, мм;

Н = 325, мм.

Коническое соединение судового валопровода481-01.047 - 2 шт.

Основные размеры жесткой муфты :

D = 120, мм;

D₁= 300, мм;

L = 540, мм.

Основные размеры жесткой муфты 481-01.045 - 2 шт.

Данные муфты:

D = 100, мм;

D₁= 260, мм;

L = 450, мм.

2. Расчет систем, обслуживающих СЭУ

.1 Топливная система

Топливо - дизельное ГОСТ 305 - 82.

Топливная система служит для приема, перекачки, хранения и очистки, транспортировки жидкого топлива к дизелям, к автономным котлам.

где K_з = 1,05;

ρ_T = 0,85 кг/м³;

 - суммарная мощность главных двигателей;

 - удельный расход топлива главных двигателей; [кг/КВт·ч]

 - ходовое время;

 - удельный расход вспомогательных двигателей в ходовом режиме;

 - удельный расход вспомогательных двигателей в стояночном режиме;

 - часовой расход котла. [кг/ч]

Где =0,8;

Вместимость расходной цистерны, , м³, подсчитывается из расчета обеспечения работы главных двигателей на номинальном режиме в течение 8 часов на дизельном топливе по формуле

,

где K_з-коэффициент, учитывающий "мертвый" запас;

K_з=1,2;

b_eг-удельный расход топлива главных двигателей;

 -номинальная мощность двигателя;

.

Объем расходной цистерны топлива принимается равным 1,0 м³.

Вместимость сточной цистерны для грязного и утечного топлива, , м³, определяется по эмпирическому выражению

. (2.1.2)

Принимается 0,05 м³.

Подача топливоподкачивающего (дежурного) насоса, , м³/ч, выбирается из условия заполнения расходной цистерны в течение 20÷30 минут. Тогда

. (2.1.3)

Выбирается шестеренный насос марки Ш8-25 со следующими показателями: производительность - 5,8 м³/ч; напор - 2,5 бар.; габариты 640×276 мм; мощность насоса - 2,5 кВт; мощность эл. двигателя - 2,2 кВт.

Подача ручного резервного топливоподкачивающего насоса принимается равной вместимости расходной цистерны

, (2.1.4)

что обеспечивает ее заполнение в течение одного часа (τ=1 час).

Исходя из этого, выбираются насос марки НР 1,25/30 подачей 1,25 л за двойной ход, массой 37 кг и габаритами 368×285×240 мм.

2.2 Масляная система

Масляная система служит для приема, хранения, очистки, подачи масла к потребителю, а так же для сбора грязного масла и выдачи его на берег. Кроме заливки двигателей свежим маслом, слива и откачки грязного масла в системе предусматривается предпусковая прокачка главных двигателей

Подача маслоперекачивающего насоса, , м³/ч, определяется по формуле

,(2.2.1)

гдеK_м-коэффициент запаса подачи; K_м=1,2÷1,6;

Ф_м-тепловой поток, передаваемый в масло, кДж/ч;

c_м-теплоемкость масла; c_м=2,0 кДж/(кг·К);

ρ_м-плотность масла; ρ_м=0,88÷0,91 т/м³;

-разность температур масла на выходе из дизеля и на входе в него;

 °С;

Количество теплоты, , отбираемой маслом от трущихся пар двигателя, равно

,(2.2.2)

гдеа_м-доля теплоты топлива, сгоревшего в цилиндрах дизеля, переданная в смазочное масло; а_м=0,03÷0,05; -удельная теплота сгорания топлива. Для дизельных топлив =41000÷43000 кДж/кг.

;

.

Выбирается шестеренный насос марки Ш8-25 со следующими показателями: производительность - 5,8 м³/ч; напор - 2,5 бар, габариты 640×276 мм; мощность насоса - 2,5 кВт; мощность эл. двигателя - 2,2 кВт.

Подача ручного резервного маслопрокачивающего насоса принимается равной вместимости расходной цистерны

, (2.2.3)

что обеспечивает ее заполнение в течение одного часа (τ=1 час). Исходя из этого, выбираются насос марки БКФ-2М, подачей 0,6 л за двойной ход, массой 13 кг и габаритами 232×190×260 мм.

Насос обеспечивает забор масла через наливные устройства, заполнение картеров двигателей маслом. Вместимость сточной цистерны отработавшего масла, , м³, определяется из выражения

,

 м³.

Принимается объем цистерны равный 0,5 м³.

2.3 Система охлаждения

Подача резервного насоса, , м³/ч, определяется по формуле

,(2.3.1)

где:а_в-доля теплоты сгоревшего топлива, передаваемая в охлаждающую воду, большие значения ее относятся к безнаддувным двигателям, а меньшие - с наддувом; а_в=0,12 - 0,20;

С_w-теплоемкость пресной воды; С_w=4,19кДж/(кг·ºС);

 - плотность пресной воды;  кг/м³;

 - разность температур воды на выходе и на входе в теплообменник;  ⁰С.

 м³/ч.

Тепловой поток, передаваемый в охлаждающую воду внутреннего контура, определяется по формуле

,(2.3.2)

 кДж/ч.

Емкость расширительного бака, , м³, по опытным данным составляет 100÷150 литров на каждые 1000 кВт мощности, т.е.

. (2.3.5)

Принимается емкость расширительного бака равная 0,04 м³.

В случае выхода из строя насоса наружного контура, предусмотрено включение пожарного насоса в магистраль наружного контура, а в случае выхода из строя насоса внутреннего контура, предусмотрено включение проточной системы охлаждения во внутреннем контуре.

.4 Система сжатого воздуха

Общий запас воздуха на судне, V_В, м³, необходимый для обеспечения определенного количества пусков и реверсов главных двигателей, регламентируемых Правилами Регистра, определится по формуле

,

где:-удельный расход воздуха на единицу объема цилиндров дизеля при пуске, = м³/м³;

V_ц-объем всех цилиндров дизелей, запускаемых с помощью воздуха, м³;

m-число пусков и реверсов, регламентируемое Регистром;

Р_о-давление окружающей среды, Р_о=0,1 МПа;

Р_б1 - начальное давление воздуха после заполнения воздухохранителей,

Р_б1=3 МПа;

Р_б2 - конечное давление воздуха в баллоне, при котором возможен пуск дизеля, Р_б2=0,8 МПа.

Суммарный объем цилиндров двигателя, V_ц, м³,определяется так

 ,

где:z-число двигателей;

n-число цилиндров двигателя;

d-диаметр цилиндра, м;

S-ход поршня, м.

, м³

, м³.

По величине  выбирается необходимое количество стандартных баллонов, общая вместимость которых практически будет равна или больше расчетной. Выбирается два воздухохранителя емкостью по 100 м³.

Емкость тифонный баллона определяется по формуле:

 .

По действительной величине баллонов определяется производительность компрессора

где:  время заполнения балонов воздухом, ч, принимаемый  = 1 ч,

Устанавливаются автономный компрессор типа КВДГ - 1 шт.

Характеристика компрессора:

производительность 10 м³/ ч;

давление нагнетания 6 МПа;

потребляемая мощность 3,4 кВт;

частота вращения 800 1/мин;

расход охлаждающей воды 0,8 м /ч;

электродвигатель 4А100LB;

мощность электродвигателя 4,0кВт;

частота вращения электродвигателя 1500 1/мин;

напряжение 230В, 240В;

масса 175 кг; габариты 760х435 мм;

ресурс 7000 ч;

На главных двигателях установлены навесные компрессора.

3. Расчет общесудовых систем

.1 Осушительная система

Система осушения предназначена для удаления небольших скоплений воды, появившихся в результате отпотевания корпуса, не плотности соединений трубопроводов, течей в корпусе.

На самоходных судах с главными двигателями общей мощностью менее 220 кВт должно быть не менее двух осушительных средств, одним из которых может быть эжектор, а второй - ручной насос.

Подача осушительного насоса, м³/ч, подсчитывается по уравнению расхода

,(3.1.1)

где: ω-скорость движения воды в трубопроводе; ω=2÷4,м/с;

d-диаметр приемного трубопровода, мм, определяемый по формуле Регистра.

(3.1.2)

гдеL - длинна; L=62 м;

B - ширина; B= 9,2 м;

.

По полученной подаче выбирается осушительный насос марки НЦС-3, производительностью 8-60 м³/ч, напором 21,7-4,3 м.в.ст., габаритами 1120×385-540 мм, мощностью электродвигателя 4,0 кВт.(Резервный)

Для предотвращения загрязнения внутренних вод страны нефтепродуктами, выброс подсланевых вод из машинных, котельных, насосных и дизель-генераторных отделений за борт категорически запрещен и для их сбора на каждом самоходном судне должны быть предусмотрены соответствующие цистерны. Вместимость этих цистерн зависит от мощности установки и принимается равной 1,5 м³ для судов с N_e<1000 кВт.

Выдача этих вод производится только в береговые очистительные станции или на специальные суда сборщики.

Подача насоса подсланевых вод, м³/ч, рассчитывается по формуле

,

гдеL - длинна; L=9,6 м;

B - ширина; B= 9,2 м;

H - высота борта; H=2,4 м.

По полученной подаче выбирается осушительный насос подсланевой воды марки НЦС-3, производительностью 8-60м³/ч, напором 21,7-4,3 м.в.ст., габаритами 1120×385-540 мм, мощностью электродвигателя 4,0 кВт.(Резервный)

3.2 Баластная система

Внутренний диаметр d, м, приемных отростков балластных трубопроводов для отдельных цистерн определяется по формуле Речного Регистра

где - объём наибольшей балластной цистерны, м³

Подача балластного насоса, м³/ч, находится по выражению

где - скорость движения воды в трубопроводе принимается не менее 2 м/с, обычно 2÷4.

В качестве балластного насос, используется осушительный НЦС-3.

3.3 Системы противопожарные

3.3.1 Система водотушения

Системами водотушения должны быть оборудованы: посты управления, жилые помещения, камбузы, буфетные, судовые мастерские, машинные помещения для вспомогательных механизмов и оборудования, не работающих на жидком топливе.

Подача пожарного насоса должна обеспечивать работу не менее трех пожарных стволов, если суммарная мощность главных двигателей 220 кВт и более, и не менее двух стволов, если мощность меньше, но в любом случае не менее 15% от общего числа пожарных кранов.

Минимальная подача пожарного насоса, м³/ч, определяется по формуле

, (3.3.1.1)

гдеz-число пожарных насосов на судне;

Q_ш--количество одновременно работающих пожарных кранов в соответствии с требованиями Регистра;

расход воды через спрыск пожарного ствола, принимаемый для диаметра спрыска равный 15.

.

Более точно расход воды через один пожарный шланг при диаметре спрыска d_c определяется по формуле:

 (3.3.1.2)

где: g - ускорение силы тяжести; g=9,81 м/с²

H_c - напор воды у спрыска ствола, м.вод.ст

При определении напора у спрыска используется формула, в которой общая высота вертикальной струи принимается равной 12 м над палубой наиболее возвышенной надстройки или рубки.

Общий напор у спрыска ствола может быть определен по формуле:

,(3.3.1.3)

где:

φ-коэффициент, зависящий от диаметра спрыска ствола, при этом меньшие значения его относятся к d_с=25 мм, а большие к d_с=10 мм; φ=0,018.

 м.вод.ст.

 м³/ч.

По полученной подаче изходя из расчета по формуле (3.3.1.1) выбирается пожарный насос марки К45/55

производительностью 45 м³/ч, напором 55 м.в.ст., габаритами 1330×585 мм, мощностью насоса10,7 кВт, мощностью электродвигателя 15 кВт.

3.3.2 Система пенотушения

Общее количество эмульсии в литрах, необходимое для локализации пожара в том или ином помещении, определяется по выражению

где:А -площадь, покрываемая пеной, А = 92,16 м²;

q -интенсивность подачи эмульсии, q = 0,27 м³/(м²·ч);

τ -расчетное время непрерывной работы установки, τ = 20 мин.

 м³.

Количество воды, литр, необходимой для образования эмульсии, равно

,

где:К_по-коэффициент, учитывающий процентное содержание пенообразователя в эмульсии; для пены кратностью 100:1 К_по=1,06.

 м³

Часовая подача насоса , м³/ч, подающего воду в систему, будет равна

м³/ч,

 м³/ч.

В качестве водяного насоса для системы воздушно-механического пенотушения (МО) принимается пожарный насос.

Количество пены , л, поданной за период времени τ, мин, определится как

,

где:К_рп-коэффициент расширения пены, К_рп=100.

м³.

Расход пенообразователя , л, равен

м³.

Вода в систему пенотушения подается пожарным насосом, тогда его подача , м³/ч, должна удовлетворять одновременной работе двух пожарных кранов при полном расходе воды на систему пенотушения, т.е.

м³/ч.

По полученной подаче выбирается пожарный насос из агрегата К 45/55 с характеристиками:

Производительность , 45 м³/ч;

Напор, 55 м.в.ст;

Мощность насоса, 10,7 кВт;

Мощность электродвигателя, 15 кВт;

Тип электродвигателя, АИР180S2

Габариты, 1330х585.

.4 Санитарные системы

.4.1 Система водоснабжения

Система предназначена для приема, хранения, очистки и бактериологической обработки питьевой и мытьевой воды, подачи ее к потребителям в холодном и горячем состоянии. Необработанная забортная вода используется для смыва в санузлах, охлаждение кипяченной воды в лагунах и других хозяйственных целей.

Производительность станции подготовки питьевой и мытьевой воды (СППВ), м³/ч, определяется по формуле

,(3.4.1.1)

гдеK_ст-коэффициент запаса; K_ст=1,05;

q_пв-нормы расхода питьевой и мытьевой воды на человека в сутки, литр; A-количество людей на судне;

τ_ст-время работы станции в сутки.

Для грузовых и буксирных судов принимают τ_ст=10 ч.

.

По полученной производительности СППВ выбирается станция "Озон-0,1", производительностью 140 л/ч, давлением воды перед станцией 0,35÷0,45 МПа, давлением воздуха перед редуктором 5 МПа, расходом воздуха 240 л/ч, производительностью по озону 3 г/ч, мощностью 0,24 кВт, массой 484 кг, габаритами 1080×535 мм.

Объем накопительного бака с учетом пикового расхода воды можно принимать равным 4-х часовой производительности станции, т.е.

 м³.

Принимается объем накопительного бака емкостью 0,3 м³.

Полезная вместимость гидрофора, м³, питьевой и мытьевой воды определяется по формуле

,

(3.4.1.2)

гдеQ_ч-часовой расход воды;

i-количество заполнений гидрофора в час; i=2÷6.

Часовой расход воды определяется по формуле

(3.4.1.3)

.

Полная вместимость гидрофора при оптимальном отношении давлений Р₁/Р₂=2 будет равна

 м³.

Начальное давление воздуха в гидрофоре принимается Р₁=(0,3÷0,4) МПа, конечное,Р₂=(0,15÷0,20) МПа.

Подача санитарного насоса, подающего воду в гидрофор, определится по формуле

,(3.4.1.4)

гдеK_сн-коэффициент запаса подачи;

τ_сн-время работы насоса в сутки принимается равным τ_сн=2÷3 ч для грузовых и буксирных судов.

 м³/ч.

Принимается агрегат водоснабжения АВС-0,2.

Характеристики агрегата: емкость пневмоцистерны 0,2 м³, марка насоса ВКС; производительность насоса 3,5-1,5 м³/ч, давление воздуха, подводимого к цистерне 0,36 МПа, потребляемая мощность 1,1 кВт, мощность электродвигателя 1,5 кВт, электродвигатель АИР80В4, масса 325 кг, габариты 1050×1020×1520.

3.4.2 Система сточно-фановая

Система предназначена для сбора, хранения, выдачи, а в отдельных случаях - переработки фекальных и иных стоков из туалетов, санитарных блоков, камбузов, душевых и иных помещений.

С целью предохранения вод страны от загрязнения сточными и фановыми водами на каждом судне должна быть предусмотрена специальная цистерна для их сбора вместимостью, м³, определяется по формуле

,(3.4.2.1)

гдеKз-коэффициент запаса; Kз=1,2÷1,3;

q_f-расчетное количество фекальных стоков,л/(чел сут);

n -количество людей на борту судна

 τ_р-продолжительность рейса между пунктами, где возможна сдача фекальных вод на очистные станции или на суда - сборщики.

.

Подача насоса, м³/ч, для удаления фекальных вод определяется по формуле

то есть обеспечивает выдачу от 20 минут до 1 часа.

Принимается фекальный насос марки ФГ 14,5/10, производительностью 14,5 м³/ч; напором 10 м.в.ст., потребляемой мощностью 0,9 кВт; мощностью электродвигателя 1,5 кВт; габаритами 980×327×443 мм; массой 118 кг.

Объем для сухого мусора определяется по формуле:

Устанавливается контейнер для сухого бытового мусора емкостью 0,04 м³. Объем для твердых пищевых отходов определяется по формуле:

Для твердых пищевых отходов устанавливается контейнер емкостью 0,008м³.

3.5 Система вентиляции машинного помещения

Система вентиляции необходима на судне для удаления избытков теплоты, влаги и вредных газов, а также для пополнения свежего воздуха в помещения.

Расход приточного воздуха в МКО, м³/ч, определяется, исходя из условий отвода теплоты от двигателя по формуле:

,(3.5.1)

где Ф_двс - суммарный тепловой поток, передаваемый от главного двигателя в МКО, кДж/ч;

с_в - массовая изобарная теплоемкость воздуха; с_в = 1,04 кДж/(кг∙К);

ρ_в - плотность воздуха; ρ_в = 1,29 м³/кг;

∆t - разность температур воздуха в машинном отделении и наружного согласно санитарным нормам при работе команды по совмещению профессий, т.е. при периодическом посещении машинного отделения. ∆t = 10 °С;

В_чг- часовой расход топлива главным дизелем, кг/ч;

В_к - часовой расход топлива по всем вспомогательным котлам кг/ч;

ΣN_э - суммарная мощность всех электродвигателей и электрогенераторов, находящихся в МКО, кВт;

η - осредненное значения КПД электрических машин; η = 0,80-0,85.

Ф_двс = 0,02∙В_чг∙Q_н^р кДж/ч;

Ф_двс =71946,8.

Количество воздуха, потребляемого двигателями, рассчитывается по формуле

,(3.5.2)

гдеΣV_ц-сумарный объем цилиндров всех дизелей;

η_v-коэффициент наполнения цилиндров воздухом, меньшие значения которого принимаются для безнаддувных машин, а большие - для машин с наддувом; η_v=0,7÷0,9;

n-частота вращения вала двигателя; n=495 мин^-1;

z-коэффициент тактности, равный 0,5 для четырехтактных двигателей.

ΣV_ц=0,047 м³;

 м³/ч.

,

По полученной подаче выбирается вентилятор марки 40/6,3 ОСО-123; имеющий расход 4000 м³/ч; статическое давление- 342 Па; полное давление- 460 Па, мощность электродвигателя- 1,10 кВт; КПД- 0,56, электродвигатель- АИР 71 В2ОМ2.

.6 Грузовая система

Расчет ведется из формулы

,

где ρ_g - плотность перевозимого груза

τ-время выдачи (приема) груза.

По полученным результатам выбираем грузовой насос марки АСЦЛ-20-24 3шт.

Характеристики насоса:

производительность 30-40 м³/ч

напор 6,5-40 м.в.ст.

мощность 20 КВт

электродвигатель АО72-4

3.7 Определение затрат теплоты на судне и выбор котельного агрегата

Общий расход теплоты, кДж/ч, на судне равен

гдеФ_от-теплота, расходуемая на отопление судовых помещений;

Ф_сб-теплота, расходуемая на санитарно-бытовые нужды;

Ф_п-расход теплоты на подогрев масла, топлива , механизмов и т.д.

Ориентировочно расход теплоты на отопление, Ф_от кДж/ч, вместо определяется по эмпирической формуле

где:N-мощность главных двигателей;

кДж/ч.

Расход теплоты на санитарно-бытовые нужды обуславливается численностью команды на судне

,

гдеq_вм и q_вп-удельные расходы теплоты на приготовление горячей мытьевой и питьевой воды.

По данным ЛИВТа можно принимать:

_вм=1880÷2720 кДж/(чел·ч);

Расход теплоты на подогрев масла, топлива и другие технические нужды составляет примерно 15% от расходов ее на отопление и служебно-бытовые нужды, т.е.

 ,

.

.

Устанавливается судовой автономный водогрейный котел КОАВ-63, 1шт.

Характеристика котла:

теплопроизводительность 265(73) кДж/ч(кВТ);

расход дизельного топлива 6,3 кг/ч;

КПД 0,82;

потребляемая мощность 1,0 кВт;

габариты 1150х1120.

Для экономических показателей СЭУ устанавливается утилизационный котел.

Количество теплоты получаемые от отработавших газов,, определяется по формуле:

,

где0,85-коэффициент учитывающий эксплутационную мощность двигателя;

=6-удельное количество газов, покидающих двигатель, кг/(кВт ч);

=1,05-удельная теплоемкость газов, кДж/(кг ºС);

=350-температура газов за двигателем, ºС;

=185-температура газов за котлом, ºС;

.

Устанавливается утилизационный водогрейный котел КАУ-4,5

Характеристика котла:

теплопроизводительность 170 МДж/ч;

поверхность нагрева 4,5м²;

потребляемая мощность 0,1 кВт;

габариты:

диаметр 640

высота 1380

масса 460

4. Расчет палубных механизмов

.1 Расчет гидравлической рулевой машины

Расчет рулевой машины выполняется в программе Mathcad и дан в приложении А (расчетное). По расчету максимальный момент на балере на передний ход составляет 625 Нм, на задний ход 550 Нм.

Устанавливается рулевая машина марки 2 РМ16:

Номинальный крутящий момент на баллере руля, развиваемый рулевой машиной, 16 кН·м Расчетное номинальное рабочее давление в цилиндрах, 10 МПа

Наибольший рабочий угол поворота руля от среднего положения на каждый борт, ±35 град

Время перекладки руля с 35° одного борта на 30° другого на полном ходу судна, не более 28 с

Мощность приводного электродвигателя силового агрегата, 1,0 кВт

Частота тока, 50 Гц

Напряжение судовой сети, 220 или 380 В

Масса рулевой машины в объеме поставки, 0,885 т

Диаметр расточки румпеля под баллер, D, 115 мм

Габаритные размеры, мм:

L_min = 2650

L_{max =} 3250

B = 985

H = 1010

4.2 Расчет и выбор якорно-швартовных механизмов

Выбор якорей и якорных канатов

Критерием для выбора якорей и якорных канатов является характеристика снабжения, м², которая рассчитывается по формуле

 (6.1)

где B х H - главные размерения судна;

- длина судна

l, h - длина и средняя высота отдельных надстроек:

l = 15 м; h = 5 м

К - коэффициент, зависящий от величины надстроек.

Принимается К =0.5

Носовые якоря. Количество якорей, суммарная масса и длина якорных цепей определяются по таблицам Правил Речного Регистра. По данной характеристике снабжения необходимо иметь два якоря суммарной массой 800 кг и суммарная длина цепей 200 м. В качестве носовых якорей принимаются два якоря Холла массами по 400 кг.

Якорные канаты. На речном флоте обычно используют сварные якорные цепи. По таблицам принимаются якорные цепи с распорками первой категории прочности калибра 22.

 (6.4)

где k- коэффициент, учитывающий трение якорного каната в клюзе и стопоре;

R- внешняя нагрузка, действующая на судно (течение, ветер), Н;

0,87- поправка на закон Архимеда для стальных тросов;

m_ц - масса одного погонного метра цепи;

g - ускорение свободного падения;

h - глубина залегания якоря,

Принимается k =1,2; m_ц = 10,4кг; h=100 м.

Внешняя нагрузка R, Н, действующая на судно, состоит из трех слагаемых

 (6.5)

где R_В - ветровая нагрузка, H;

R_Т - сопротивление корпуса течению воды, Н;

R_Д - сопротивление застопорению движителей обтеканию воды, H.

 (6.6)

где k_н- коэффициент обтекаемости надстроек;

ρ - плотность воздуха для нормальных условий, кг/м;

v - скорость ветра, м/с;

Ω - площадь проекции надводной части судна на миделевое сечение м².

 (6.7)

где B х H х T- главные размерения судна, м;

b и h - ширина и высота отдельных надстроек и рубок.

 (6.8)

где ρ - плотность воды для рек, кг/м³;

v_т - средняя скорость течения, м/с;

k_п - коэффициент обтекаемости судна;

 - площадь подводной части мидельшпангоута;

ξ - коэффициент трения корпуса о воду;

Ω_см - площадь смоченной поверхности корпуса судна, м².

(6.9)

где B х T - ширина и осадка судна;

β - коэффициент полноты мидельшпангоута.

(6.10)

где L х B х T - главные размерения судна, м;

δ - коэффициент полноты водоизмещения.

(6.11)

где z_Г - число движителей (винтов);

c_Г - гидродинамический коэффициент;

D_В - диаметр винта;

v_т - средняя скорость течения,

Принимается: k_н =0.5; ρ =1,23 кг/м; v = 12 м/с; L х B х H х T = 62 х 9,2 х 2,4 х 2,04 м; v_т =1,5 м/с; k_п = 0,5; δ = 0,8; z_Г =2; c_Г =300; D_В =0,9

Тогда установившееся усилие в начальный период при подтягивании судна к якорю равно, Н

Во втором периоде съемки с якоря судно продолжает приближаться к якорю, но якорный канат увеличивает крутизну цепной линии и приближается к вертикали. Этот период заканчивается отрывом якоря, при котором будет максимальное натяжение якорного каната Т^max, Н, которое определяется :

 (6.12)

где: m_я - масса якоря, кг.,

Принимается: m_я = 400 кг.

После отрыва якоря возникает усилие, соответствующее началу подъема. Его называют Регистровским - Т_РЕГ., оно определяется по формуле :

 (6.13)

Кормовой якорь принимается из условия, что его масса должна быть не менее 30% от суммарной массы носовых якорей По данной характеристике снабжения выбираем: якорь Холла массой 400 кг и длиной цепей 100 м.

Якорные канаты. На речном флоте обычно используют сварные якорные цепи. По таблицам выбираем якорные цепи с распорками первой категории прочности калибра 22. Расчет усилий кормовой цепи и якоря производиться по формулам 6.2, 6.12 , 6.13.

Устанавливается следующие палубное оборудование .

По номинальному тяговому усилию на звездочке носового брашпиля, принимается брашпиль Б3Р с техническими характеристиками :

тип и калибр якорной цепи 2-28;

диаметр начальной окружности звездочки 500 мм;

тяговое усилие на звездочке:

на наминальной скорости 26 кН;

на малой скорости 47 кН.;

скорость выбирания цепи:

номинальная 10,7 м/мин;

малая 4,9 м/мин:

электродвигатель МАП 421-4/8.

По номинальному тяговому усилию на звездочке кормового шпиля, принимается шпиль ЯШ3Р с техническими характеристиками :

тип и калибр якорной цепи 2-28;

диаметр начальной окружности звездочки 500 мм;

тяговое усилие на звездочке:

на наминальной скорости 24,8 кН;

на малой скорости 39,1 кН.;

скорость выбирания цепи:

номинальная 0,191 м/с;

малая 0,092 м/с;

электродвигатель МАП421-4/8ОМ1.

5. Расчет электростанции и выбор вспомогательных дизель - генераторов

Расчет ведется в табличной форме и дан в приложении В (расчетное). Получены следующие данные: на ходовом режиме потребная электрическая мощность Р=32,78 кВт, на маневрах Р=28,64 кВт, стоянка без грузовых операций Р=13,75 кВт, в аварийном режиме Р=37,38 кВт. По результатам расчета выбираются 2 дизель-генератора марки ДГ 2А 30 и один дизель-генератор марки Д602А.

Таблица 2- характеристики двигателя:

6. Определение запасов топлива, масла и воды на судне

Запас топлива В_т, т, на период автономного плавания определяется по формуле

,

где, -удельные расходы топлива на главные и вспомогательные двигатели, при номинальном режиме их работы;

-суммарная эффективная мощность вспомогательных двигателей в стояночных режимах,

τ_x , τ_с,  -ходовое время, стояночное время, время работы вспомогательного котла;

B_к-часовой расход топлива во вспомогательном котле;

Принимается:

=0,182; =0,280 кг/(кВт·ч);=12кВт; =176; =50 кВт; τ_x=72; τ_с=48; =168 ч; B_к=0,00025 г/ч;

Автономность судна составляет 5 суток, что равно 120 часов. При этом ходовое время составляет 64 часов, стояночное - 56 часов.

.

Общий объем запасных топливных цистерн, м³, определяется по формуле

,

гдеk - коэффициент, учитывающий "мертвый", то есть не выкачиваемый объем цистерны, k=1,1-1,2;

ρ_т - плотность топлива, ρ_т= 0,83-0,88 кг/м³.

.

Запас масла G_м, т, на период автономного плавания определяется по формуле

где ,- автономность плавания и срок службы масла в главных дизелях, ;

 Вместимость основной масляной цистерны, м³ , исходя из требуемого запаса масла определяется по формуле

,

гдеk-коэффициент, учитывающий "мертвый" запас, k=1,1;

ρ_м-плотность масла, ρ_м= 0,88-0,91 м/м³.

м³.

Вместимость цистерн, м³, запаса воды определяется по формуле

,

гдеА - количество людей на судне, А=5;

τ_ср - продолжительности рейса судна, τ_ср= 168 ч.

q_п и q_м-нормы расхода питьевой и мытьевой воды на человека в сутки, литр.

Принимаются следующие объемы цистерн:

цистерна основного запаса топлива 8м³;

цистерна запаса масла 0,4м³;

цистерна запаса питьевой воды 71м³.

Список использованной литературы

Конаков Г.А. Судовые энергетические установки и техническая эксплуатация флота [Текст]: Учеб. для вузов / Г.А.Конаков, Б.В. Васильев. - М.: Транспорт, 1980. - 423с.

Колпаков Б.А. Судовые энергетические установки[Текст]: Метод. указания по выполнению курс.проекта/ Б.А.Колпаков, В.Д.Сисин, О.Г.Хатеев, Г.Л.Егоров. - Новосибирск: изд-во Новосиб. госуд. акад. водн. транс., 2008. - 108 с.

Колпаков Б.А. Оборудование судовых энергетических установок и палубные механизмы [Текст] / Б.А. Колпаков, А.М. Пичурин, А.А. Мартынов. - Новосибирск: изд-во Новосиб. госуд. акад. водн. транс. , 2004. - 112с.

Справочник по серийным транспортным судам [Текст]: Т.1 - 12 М.: - Судостроение, 1972 - 2005

Российский Речной Регистр. Правила: в 4 т. / Отв. За выпуск В.Т. Огарков. - М.: По Волге, 2002. - 264 с.

Т.1: Положение о классификации судов внутреннего смешанного (река - море) плавания. ПОСЭ. ПТНП. - 264 с.

Т.2: Правила классификации и постройки судов внутреннего плавания (ПСВП). - 394 с.

Т.3: ПСВП. Энергетические установки и системы. Судовые устройства и снабжение. Электрическое оборудование, средства радиосвязи, навигационное оборудование. - 419 с.

Т.4: Правила классификации и постройки судов смешанного (река - море) плавания. Правила экологической безопасности. - 197 с.

Санитарные правила для речных судов СССР [Текст]: Л.: Транспорт, 1987. - 112 с.

Наставление по предотвращению загрязнения водных объектов с судов внутреннего плавания [Текст]: утв. Министерством речного флота РСФСР 17.01.1987. - М.: Транспорт, 1987. - 33 с.

ГОСТ 2.784‒86 Обозначения условные графические. Элементы трубопроводов

ГОСТ 2.785‒70 Обозначения условные графические. Арматура трубопроводов